CN112301068B - 一种葡萄糖母液水解综合利用工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明属于葡萄糖母液处理技术领域，公开了一种葡萄糖母液水解综合利用工艺，其包括如下步骤：将葡萄糖母液和水混合，置于高速剪切机中剪切，然后添加质量分数为37.5%的浓盐酸调节pH为1‑2，升温至90‑100℃，保温条件下，控制搅拌速度为100‑300rpm，水解时间为5‑7h，自然冷却至室温，然后缓缓流加氨水，直至溶液的pH达到7.0，停止流加氨水，得到葡萄糖母液水解液。本发明工艺使得葡萄糖母液最大利用化，减少污染，提高资源利用率。

Description

一种葡萄糖母液水解综合利用工艺
技术领域
本发明属于葡萄糖母液处理技术领域，具体涉及一种葡萄糖母液水解综合利用工艺。
背景技术
用结晶法生产葡萄糖后，剩余部分残液无法继续结晶，我们称之为葡萄糖母液。葡萄糖母液是葡萄糖工业生产的副产物。葡萄糖母液废液量大，直接排出会造成环境污染，如何处理葡萄糖母液是葡萄糖生产企业所面临的重大问题。结晶葡萄糖生产中，每生产1t结晶葡萄糖便产生0.2t的母液，占总糖量约10-12％的糖进入了母液，造成了淀粉资源的极大浪费，同时又垫高了生产成本。由于该母液干物浓度低，极易发酵，存储期不能超过两天，加之其含水量50％左右，限制了远途运输，商品价值极低，而且成为新污染的可能又极大。母液回收重新结晶提取结晶葡萄糖，又会影响结晶葡萄糖的品质，不利用又会增加生产成本，造成极大的浪费。
专利技术“CN2014105018393”公开了一种结晶葡萄糖母液的处理方法，将结晶葡萄糖废母液用作赖氨酸发酵的原料，降低了原料成本，使得废物再利用，整个过程无废弃物产生，真正实现了变废为宝和节能减排。葡萄糖母液无法长时间保存，一旦产生后需要立即进行处理，单纯靠发酵培养基的途径难以大宗处理母液，为了使得母液处理途径多元化和快速化，我们需要开发其他处理葡萄糖母液的途径。
专利技术“CN 201310437597” 将葡萄糖母液分为两部分，一部分作为原料进行降温重结晶，分离后得纯度≥98.5%的葡萄糖液，分离后母液的纯度<75%，另一部分返回一次结晶前，与浓缩后的糖液一起进行一次结晶，这样不但大大减少母液的排放量，增加了产品的高辅加值，并且还提高了结晶葡萄糖收率。但是该方法仍然会产生大量葡萄糖的废弃母液。
葡萄糖母液中成分复杂，其中，二糖、低聚糖、蛋白质以及灰分均会影响葡萄糖再次结晶，因此，再次结晶需要消耗大量的人力物力将杂质去除，对企业负担较重。将葡萄糖母液制备成培养基时，二糖和多糖难以被微生物所利用，导致浪费，而且后续纯化产物造成困难。
发明内容
为了将葡萄糖母液最大利用化，减少污染，提高资源利用率，本发明提出了一种葡萄糖母液水解综合利用工艺。
为了实现上述目的，本发明是通过如下技术方案来实现的：
一种葡萄糖母液水解综合利用工艺，其特征在于，所述工艺包括如下步骤：
将葡萄糖母液和水混合，置于高速剪切机中剪切，然后添加质量分数为37.5%的浓盐酸调节pH为1-2，升温至90-100℃，保温条件下，控制搅拌速度为100-300rpm，水解时间为5-7h，自然冷却至室温，然后缓缓流加氨水，直至溶液的pH达到7.0，停止流加氨水，得到葡萄糖母液水解液。
进一步地，所述葡萄糖母液和水按照1:4的体积比混合。
进一步地，所述高速剪切机中以8000rpm的速度剪切90s。
进一步地，所述水解时间为6h。
进一步地，所述氨水的浓度为10mol/L。
进一步地，所述工艺包括如下步骤：将葡萄糖母液和水按照1:4的体积比混合，置于高速剪切机中以8000rpm的速度剪切90s，然后添加质量分数为37.5%的浓盐酸调节pH为1，升温至95℃，保温条件下，控制搅拌速度为200rpm，水解时间为6h，自然冷却至室温，然后缓缓流加10mol/L的氨水，直至溶液的pH达到7.0，停止流加氨水，得到葡萄糖母液水解液。
本发明还要求保护一种用于谷氨酸生产的发酵培养基，所述发酵培养基按照如下方法制备而得：往权利要求1-6任其一所述的葡萄糖母液水解液中添加酵母浸膏、K2HPO4，MgSO4·7H2O，MnSO4·H2O，FeSO4·7H2O，VB1以及生物素，控制酵母浸膏15g/L，K2HPO4 2g/L，MgSO4·7H2O 50mg/L，MnSO4·H2O 3mg/L，FeSO4·7H2O 3mg/L，VB110mg/L，生物素7μg/L，搅拌均匀后，调节pH为6.5，121℃灭菌15min，自然冷却，即得发酵培养基。
本发明取得的有益效果主要包括以下几个方面：
本发明采用高速剪切方式，能够降低还原糖之间的结合程度，增加传质速率，降低粘度，有利于盐酸和糖苷键充分接触反应。
本发明开拓性地将葡萄糖母液水解产物直接应用到谷氨酸发酵，创新指数较高，为企业节省了成本，提高了附加值。
本发明通过高速剪切以及盐酸高温水解等步骤，大幅降低了低聚糖的含量，提高了DX值，通过稀释后，适合谷氨酸发酵，并且利用氨水中和残留盐酸，使得水解液中的氯化铵浓度为2g/L左右，基本满足了谷氨酸发酵对无机氮源的需求，一举两得，节约了操作流程，提高了生产效率，成本低廉，较酶解降低了50%成本。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本申请中的技术方案，下面将结合本申请具体实施例，对本申请的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
实施例1
葡萄糖母液的流程参照CN2014105018393：
玉米淀粉酶法制备的糖液用活性炭脱色30min，再经过离子交换，将料液中的盐份、色素和异味物质去除，使得透光率≥98%；
上述所得料液加入珍珠岩助滤剂，搅拌脱色30分钟，然后过滤；
上述滤液浓缩蒸发至70%，进入结晶机，助晶罐温度50℃，混合罐温度44-46℃，放料收率53%，降温速率1℃/3h；
上述结晶机出料采用高速离心机，将结晶体和母液分离，要求氯化物≤10ppm，水份≤14%，所得葡萄糖结晶体烘干后作为成品出售，所得分离母液即为葡萄糖母液。
葡萄糖母液组分(液相色谱仪糖谱分析)：
固含量50%
DX 71%；
二糖+多糖 26%
灰分 0.05%
蛋白质 0. 5%
盐分 1.7%
葡萄糖母液处理方式：
将葡萄糖母液和水按照1:4的体积比混合，置于高速剪切机中以8000rpm的速度剪切90s，然后添加质量分数为37.5%的浓盐酸调节pH为1，升温至95℃，保温条件下，控制搅拌速度为200rpm，水解时间为6h，自然冷却至室温，然后缓缓流加10mol/L的氨水，直至溶液的pH达到7.0，停止流加氨水，得到葡萄糖母液水解液。
水解后DX值达到97.2%，水解液中葡萄糖的浓度为95.6g/L，氯化铵浓度为1.8g/L；在此基础上，调整氮源的添加量，并且添加培养基其余组分，制得谷氨酸发酵培养基。
如果不采用高速剪切，水解液DX值最大仅能达到95.7%（水解时间延长至8h）。
具体如下：
取发酵培养基原料，往葡萄糖母液水解液中添加酵母浸膏、K2HPO4，MgSO4·7H2O，MnSO4·H2O，FeSO4·7H2O，VB1以及生物素，控制酵母浸膏15g/L，K2HPO4 2g/L，MgSO4·7H2O50mg/L，MnSO4·H2O 3mg/L，FeSO4·7H2O 3mg/L，VB110mg/L，生物素7μg/L，搅拌均匀后，调节pH为6.5，121℃灭菌15min，自然冷却，制得本发明的发酵培养基。
对比例：往浓度为95.6g/L的葡萄糖溶液中添加酵母浸膏、氯化铵、K2HPO4，MgSO4·7H2O，MnSO4·H2O，FeSO4·7H2O，VB1以及生物素，控制酵母浸膏15g/L， K2HPO4 2g/L，氯化铵1.8g/L，MgSO4·7H2O 50mg/L，MnSO4·H2O 3mg/L，FeSO4·7H2O 3mg/L，VB110mg/L，生物素7μg/L，搅拌均匀后，调节pH为6.5，121℃灭菌15min，自然冷却，制得发酵培养基。
采用常规发酵工艺：将黄色短杆菌GDK-9按10％接种量将种子液接入装有140L发酵培养基的200L全自动发酵罐中进行发酵培养，菌体的接种浓度为OD600nm为0.7，发酵36h，收集发酵液；整个发酵过程中，控制发酵温度35℃，通风比1∶0.6，搅拌转速500r/min，溶氧维持在20％，流加质量百分比浓度为50％的葡萄糖维持残糖不低于1.0％，流加消泡剂消泡。
发酵结束后，检测发酵液中菌体浓度和谷氨酸浓度；由于试验例和对比例发酵培养基组分保持了等量关系，具备可比性，具体结果见表1：
表1
组别 菌体OD<sub>600nm</sub> 谷氨酸产量g/L
实施例 47.6 116.3
对比例 48.1 117.5
结论：如上表1可见，实施例和对比例在菌体密度以及谷氨酸产量两个主要指标上没有明显差异，但是实施例采用葡萄糖母液水解液，大幅降低了发酵成本，按照谷氨酸产量1万t来计算，实施例较对比例可节省葡萄糖8000t左右，氯化铵100t以上，扣除盐酸、氨水以及设备投入，仍然可为企业节省成本一千万元以上，而且本发明工艺能够将企业生产葡萄糖的项目结合起来，达到了母液的零排放，提高了母液的利用价值。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例公开如上，然而，并非用以限定本发明,任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当然会利用揭示的技术内容作出些许更动或修饰，成为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均属于本发明技术方案的范围内。

Claims (3)

1. 一种用于生产谷氨酸的发酵培养基，其特征在于，所述发酵培养基按照如下方法制备而得：往葡萄糖母液水解液中添加酵母浸膏、K2HPO4，MgSO4·7H2O，MnSO4·H2O，FeSO4·7H2O，VB1以及生物素，控制酵母浸膏15g/L，K2HPO4 2g/L，MgSO4·7H2O 50mg/L，MnSO4·H2O3mg/L，FeSO4·7H2O 3mg/L，VB110mg/L，生物素7μg/L，搅拌均匀后，调节pH为6.5，121℃灭菌15min，自然冷却，即得发酵培养基；
所述葡萄糖母液水解液制备方法包括如下步骤：
将葡萄糖母液和水按照1:4的体积比混合混合，置于高速剪切机中以8000rpm的速度剪切90s，然后添加质量分数为37.5%的盐酸调节pH为1-2，升温至90-100℃，保温条件下，控制搅拌速度为100-300rpm，水解时间为5-7h，自然冷却至室温，然后缓缓流加氨水，直至溶液的pH达到7.0，停止流加氨水，得到葡萄糖母液水解液。
2.根据权利要求1所述的培养基，其特征在于所述水解时间为6h。
3.根据权利要求1所述的培养基，其特征在于所述氨水的浓度为10mol/L。
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