CN114277064A - 秸秆制高光纯l-乳酸的生产工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了秸秆制高光纯L‑乳酸的生产工艺，包括如下步骤，S1、空消：对发酵罐进行空消；S2、制备发酵液：将葡萄糖、蛋白胨、酵母粉、K2HPO4按照如下的重量比20:0.5‑2:0.5‑2:0.05‑0.5混合后投入发酵罐；S3、实消：对发酵罐进行实消；S4、发酵：调节发酵过程中发酵罐内pH值及溶氧量；其中，发酵罐内pH值根据菌种生长周期调节，发酵罐内溶氧量根据菌种生长周期调节。本发明解决了菌种最适宜生长pH与发酵期间最适溶氧量的技术难题，满足了发酵的要求；通过对发酵条件的研究，得到了优化的发酵工艺路线，大大缩短了发酵时间，提高了发酵效率，提高了光纯。
Description
技术领域
本发明涉及生物化学技术领域，尤其涉及一种秸秆制高光纯L-乳酸的生产工艺。
背景技术
乳酸是公认的三大有机酸之一，目前已经在食品、医药、化工和聚合物材料等领域广泛应用。我国每年浪费的农作物秸秆超过7亿吨，若能利用生物发酵的方法将秸秆降解为水解糖，并进一步转化成具有更高价值的L-乳酸或其他产物，其产业前景将非常广阔。
随着我国社会经济的发展，利用丰富廉价的资源去换取新的资源已经成为了当前时代发展的一个重要趋势，因此，在我国乳酸制造过程中，玉米秸秆成为了最主要的原材料。虽然玉米秸秆糖制乳酸技术随着时代的发展逐渐完善，但是其在实际情况下难以控制pH值及最适宜溶氧量的问题，导致发酵时间延长且发酵效率较低，光纯较低。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，提供一种可有效缩短发酵时间、提高发酵效率的秸秆制高光纯L-乳酸的生产工艺。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：该秸秆制高光纯L-乳酸的生产工艺，包括如下步骤，
S1、空消：对发酵罐进行空消；
S2、制备发酵液：将葡萄糖、蛋白胨、酵母粉、K2HPO4按照如下的重量比20:0.5-2:0.5-2:0.05-0.5混合后投入发酵罐；
S3、实消：对发酵罐进行实消；
S4、发酵：调节发酵过程中发酵罐内pH值及溶氧量；其中，
发酵罐内pH值根据菌种生长周期调节，在第一生长周期控制pH值为5.5-6.0，第二生长周期控制pH值为6.0-6.5，第三生长周期控制pH值为6.5-7.0；
发酵罐内溶氧量根据菌种生长周期调节，在第一生长周期控制溶氧量为通气流量0.6-2.0L/(L.min)，第二生长周期控制溶氧量为通气流量0.5-0.55L/(L.min)，第三生长周期控制溶氧量为0。
进一步地，所述步骤S1中空消包括，打开取样阀，监测温度并调节排气阀至罐内温度为121℃、压力为0.09-0.11Mpa时保温保压10-30min。
进一步地，所述步骤S3中实消包括，调节排气阀控制温度及压力至罐内温度为100℃-110℃、压力为0.06-0.08Mpa时保温保压10-30min。
进一步地，所述S4步骤中pH值调节为添加碱性钙乳。
进一步地，所述S2步骤包括，将葡萄糖、蛋白胨、酵母粉、K2HPO4按照如下的重量比20:1-1.5:1-1.5:0.15-0.35混合后投入发酵罐。
进一步地，所述第一生长周期为菌种生长期。
进一步地，所述第二生长周期为菌种产酸期。
进一步地，所述第三生长周期为菌种衰退期。
本发明秸秆制高光纯L-乳酸的生产工艺的有益效果在于，本发明解决了菌种最适宜生长pH与发酵期间最适溶氧量的技术难题，满足了发酵的要求；通过对发酵条件的研究，得到了优化的发酵工艺路线，大大缩短了发酵时间，提高了发酵效率，提高了光纯。
利用本方法不仅可以将秸秆等农业废弃物转化为乳酸，而且生产工艺成本低、投资少，整个工艺过程能耗低、无二次污染，是绿色环保的农作物秸秆利用方法，有效提升农业废弃物的利用价值。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：
图1是本发明实施例的流程框图。
具体实施方式
为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本发明的具体实施方式。
实施例1
如图1所示，该秸秆制高光纯L-乳酸的生产工艺，包括如下步骤，
S1、空消：对发酵罐进行空消；
S2、制备发酵液：将葡萄糖、蛋白胨、酵母粉、K2HPO4按照如下的重量比20:1.5:1.5:0.3混合后投入发酵罐；
S3、实消：对发酵罐进行实消；
S4、发酵：调节发酵过程中发酵罐内pH值及溶氧量；其中，
发酵罐内pH值根据菌种生长周期调节，在第一生长周期控制pH值为5.8，第二生长周期控制pH值为6.3，第三生长周期控制pH值为6.8；
发酵罐内溶氧量根据菌种生长周期调节，在第一生长周期控制溶氧量为通气流量0.6L/(L.min)，第二生长周期控制溶氧量为通气流量0.53L/(L.min)，第三生长周期控制溶氧量为0。
其中，第一生长周期为菌种生长期，第二生长周期为菌种产酸期，第三生长周期为菌种衰退期。本实施例中，pH值调节为添加碱性钙乳。
本发明秸秆制高光纯L-乳酸的生产工艺的有益效果在于，本发明解决了菌种最适宜生长pH与发酵期间最适溶氧量的技术难题，满足了发酵的要求；通过对发酵条件的研究，得到了优化的发酵工艺路线，大大缩短了发酵时间，提高了发酵效率，提高了光纯。利用本方法不仅可以将秸秆等农业废弃物转化为乳酸，而且生产工艺成本低、投资少，整个工艺过程能耗低、无二次污染，是绿色环保的农作物秸秆利用方法，有效提升农业废弃物的利用价值。
步骤S1中空消包括，打开取样阀，监测温度并调节排气阀至罐内温度为121℃、压力为0.1Mpa时保温保压10-30min。
步骤S3中实消包括，调节排气阀控制温度及压力至罐内温度为100℃-110℃、压力为0.06Mpa时保温保压10-30min。
实施例2
该秸秆制高光纯L-乳酸的生产工艺，包括如下步骤，
S1、空消：对发酵罐进行空消；
S2、制备发酵液：将葡萄糖、蛋白胨、酵母粉、K2HPO4按照如下的重量比20:1:1:0.4混合后投入发酵罐；
S3、实消：对发酵罐进行实消；
S4、发酵：调节发酵过程中发酵罐内pH值及溶氧量；其中，
发酵罐内pH值根据菌种生长周期调节，在第一生长周期控制pH值为5.5，第二生长周期控制pH值为6.0，第三生长周期控制pH值为6.5；
发酵罐内溶氧量根据菌种生长周期调节，在第一生长周期控制溶氧量为通气流量1.0L/(L.min)，第二生长周期控制溶氧量为通气流量0.55L/(L.min)，第三生长周期控制溶氧量为0。
其中，第一生长周期为菌种生长期，第二生长周期为菌种产酸期，第三生长周期为菌种衰退期。本实施例中，pH值调节为添加碱性钙乳。
本发明秸秆制高光纯L-乳酸的生产工艺的有益效果在于，本发明解决了菌种最适宜生长pH与发酵期间最适溶氧量的技术难题，满足了发酵的要求；通过对发酵条件的研究，得到了优化的发酵工艺路线，大大缩短了发酵时间，提高了发酵效率，提高了光纯。利用本方法不仅可以将秸秆等农业废弃物转化为乳酸，而且生产工艺成本低、投资少，整个工艺过程能耗低、无二次污染，是绿色环保的农作物秸秆利用方法，有效提升农业废弃物的利用价值。
步骤S1中空消包括，打开取样阀，监测温度并调节排气阀至罐内温度为121℃、压力为0.09Mpa时保温保压10-30min。
步骤S3中实消包括，调节排气阀控制温度及压力至罐内温度为100℃-110℃、压力为0.08Mpa时保温保压10-30min。
实施例3
该秸秆制高光纯L-乳酸的生产工艺，包括如下步骤，
S1、空消：对发酵罐进行空消；
S2、制备发酵液：将葡萄糖、蛋白胨、酵母粉、K2HPO4按照如下的重量比20:2:2:0.5混合后投入发酵罐；
S3、实消：对发酵罐进行实消；
S4、发酵：调节发酵过程中发酵罐内pH值及溶氧量；其中，
发酵罐内pH值根据菌种生长周期调节，在第一生长周期控制pH值为6.0，第二生长周期控制pH值为6.5，第三生长周期控制pH值为7.0；
发酵罐内溶氧量根据菌种生长周期调节，在第一生长周期控制溶氧量为通气流量2L/(L.min)，第二生长周期控制溶氧量为通气流量0.5L/(L.min)，第三生长周期控制溶氧量为0。
其中，第一生长周期为菌种生长期，第二生长周期为菌种产酸期，第三生长周期为菌种衰退期。本实施例中，pH值调节为添加碱性钙乳。
本发明秸秆制高光纯L-乳酸的生产工艺的有益效果在于，本发明解决了菌种最适宜生长pH与发酵期间最适溶氧量的技术难题，满足了发酵的要求；通过对发酵条件的研究，得到了优化的发酵工艺路线，大大缩短了发酵时间，提高了发酵效率，提高了光纯。利用本方法不仅可以将秸秆等农业废弃物转化为乳酸，而且生产工艺成本低、投资少，整个工艺过程能耗低、无二次污染，是绿色环保的农作物秸秆利用方法，有效提升农业废弃物的利用价值。
步骤S1中空消包括，打开取样阀，监测温度并调节排气阀至罐内温度为121℃、压力为0.11Mpa时保温保压10-30min。
步骤S3中实消包括，调节排气阀控制温度及压力至罐内温度为100℃-110℃、压力为0.07Mpa时保温保压10-30min。
实施例4
该秸秆制高光纯L-乳酸的生产工艺，包括如下步骤，
S1、空消：对发酵罐进行空消；
S2、制备发酵液：将葡萄糖、蛋白胨、酵母粉、K2HPO4按照如下的重量比20:0.5:0.5:0.05混合后投入发酵罐；
S3、实消：对发酵罐进行实消；
S4、发酵：调节发酵过程中发酵罐内pH值及溶氧量；其中，
发酵罐内pH值根据菌种生长周期调节，在第一生长周期控制pH值为5.5，第二生长周期控制pH值为6.1，第三生长周期控制pH值为6.6；
发酵罐内溶氧量根据菌种生长周期调节，在第一生长周期控制溶氧量为通气流量1.2L/(L.min)，第二生长周期控制溶氧量为通气流量0.51L/(L.min)，第三生长周期控制溶氧量为0。
其中，第一生长周期为菌种生长期，第二生长周期为菌种产酸期，第三生长周期为菌种衰退期。本实施例中，pH值调节为添加碱性钙乳。
本发明秸秆制高光纯L-乳酸的生产工艺的有益效果在于，本发明解决了菌种最适宜生长pH与发酵期间最适溶氧量的技术难题，满足了发酵的要求；通过对发酵条件的研究，得到了优化的发酵工艺路线，大大缩短了发酵时间，提高了发酵效率，提高了光纯。利用本方法不仅可以将秸秆等农业废弃物转化为乳酸，而且生产工艺成本低、投资少，整个工艺过程能耗低、无二次污染，是绿色环保的农作物秸秆利用方法，有效提升农业废弃物的利用价值。
步骤S1中空消包括，打开取样阀，监测温度并调节排气阀至罐内温度为121℃、压力为0.1Mpa时保温保压10-30min。
步骤S3中实消包括，调节排气阀控制温度及压力至罐内温度为100℃-110℃、压力为0.08Mpa时保温保压10-30min。
实施例5
该秸秆制高光纯L-乳酸的生产工艺，包括如下步骤，
S1、空消：对发酵罐进行空消；
S2、制备发酵液：将葡萄糖、蛋白胨、酵母粉、K2HPO4按照如下的重量比20:1:1.5:0.4混合后投入发酵罐；
S3、实消：对发酵罐进行实消；
S4、发酵：调节发酵过程中发酵罐内pH值及溶氧量；其中，
发酵罐内pH值根据菌种生长周期调节，在第一生长周期控制pH值为5.8，第二生长周期控制pH值为6.0，第三生长周期控制pH值为6.2；
发酵罐内溶氧量根据菌种生长周期调节，在第一生长周期控制溶氧量为通气流量0.9L/(L.min)，第二生长周期控制溶氧量为通气流量0.52L/(L.min)，第三生长周期控制溶氧量为0。
其中，第一生长周期为菌种生长期，第二生长周期为菌种产酸期，第三生长周期为菌种衰退期。本实施例中，pH值调节为添加碱性钙乳。
本发明秸秆制高光纯L-乳酸的生产工艺的有益效果在于，本发明解决了菌种最适宜生长pH与发酵期间最适溶氧量的技术难题，满足了发酵的要求；通过对发酵条件的研究，得到了优化的发酵工艺路线，大大缩短了发酵时间，提高了发酵效率，提高了光纯。利用本方法不仅可以将秸秆等农业废弃物转化为乳酸，而且生产工艺成本低、投资少，整个工艺过程能耗低、无二次污染，是绿色环保的农作物秸秆利用方法，有效提升农业废弃物的利用价值。
步骤S1中空消包括，打开取样阀，监测温度并调节排气阀至罐内温度为121℃、压力为0.1Mpa时保温保压10-30min。
步骤S3中实消包括，调节排气阀控制温度及压力至罐内温度为100℃-110℃、压力为0.07Mpa时保温保压10-30min。
发明人通过上述的实施例考查了菌种不同生长时期，控制不同的pH值下的OD值情况及光纯情况，获得结果如表一：
表一
由表一可以看出，该菌种生长期控制pH为5.5-6.0，OD值小于1.0；菌种产酸期控制pH为6.0-6.5，OD值大于1.0，小于3.0；菌种衰退期控制pH为6.5-7.0，OD值大于3.0。
同时基于上述的菌种不同生长时期，控制不同的通气流量值下的OD值情况及光纯情况，获得结果如表二：
表二
由表二可以看出，通过控制发酵罐的进气口和排气口来调节罐内氧气含量，即发酵过程中溶氧量的控制。菌种生长期控制溶氧量为通气流量0.6-2.0L/(L.min)，溶氧为90％，保证了发酵产出乳酸的需要；菌种产酸期控制溶氧量为0.5-0.55L/(L.min)，溶氧为80％，出现溶氧欠足时，OD出现滞后生长，直到20小时才稳定下来，菌体产酸量高，发酵中后期乳酸生成量比溶氧量充足的时候相对值较高；菌种衰退期控制溶氧量为0，无氧环境下菌种开始进行发酵代谢。上述实施例中，质量标准及检查方法包括如下：OD值说明：OD值小于1.0，即菌种生长期；OD值大于1.0，小于3.0，即菌种产酸期；OD值大于3.0，即菌种衰退期；光纯：通过液相色谱仪检测L-乳酸对应的峰值；乳酸含量：NaOH标准液、钙黄绿素，颜色判定终点来标定乳酸含量。
本发明解决了菌种最适宜生长pH与发酵期间最适溶氧量的技术难题，满足了发酵的要求；通过对发酵条件的研究，得到了优化的发酵工艺路线，大大缩短了发酵时间，提高了发酵效率，提高了光纯。
Claims (8)
1.一种秸秆制高光纯L-乳酸的生产工艺，其特征在于，包括如下步骤，
S1、空消：对发酵罐进行空消；
S2、制备发酵液：将葡萄糖、蛋白胨、酵母粉、K2HPO4按照如下的重量比20:0.5-2:0.5-2:0.05-0.5混合后投入发酵罐；
S3、实消：对发酵罐进行实消；
S4、发酵：调节发酵过程中发酵罐内pH值及溶氧量；其中，
发酵罐内pH值根据菌种生长周期调节，在第一生长周期控制pH值为5.5-6.0，第二生长周期控制pH值为6.0-6.5，第三生长周期控制pH值为6.5-7.0；
发酵罐内溶氧量根据菌种生长周期调节，在第一生长周期控制溶氧量为通气流量0.6-2.0L/(L.min)，第二生长周期控制溶氧量为通气流量0.5-0.55L/(L.min)，第三生长周期控制溶氧量为0。
2.根据权利要求1所述的秸秆制高光纯L-乳酸的生产工艺，其特征在于，所述步骤S1中空消包括，打开取样阀，监测温度并调节排气阀至罐内温度为121℃、压力为0.09-0.11Mpa时保温保压10-30min。
3.根据权利要求1所述的秸秆制高光纯L-乳酸的生产工艺，其特征在于，所述步骤S3中实消包括，调节排气阀控制温度及压力至罐内温度为100℃-110℃、压力为0.06-0.08Mpa时保温保压10-30min。
4.根据权利要求1所述的秸秆制高光纯L-乳酸的生产工艺，其特征在于，所述S4步骤中pH值调节为添加碱性钙乳。
5.根据权利要求1所述的秸秆制高光纯L-乳酸的生产工艺，其特征在于，所述S2步骤包括，将葡萄糖、蛋白胨、酵母粉、K2HPO4按照如下的重量比20:1-1.5:1-1.5:0.15-0.35混合后投入发酵罐。
6.根据权利要求1所述的秸秆制高光纯L-乳酸的生产工艺，其特征在于，所述第一生长周期为菌种生长期。
7.根据权利要求1所述的秸秆制高光纯L-乳酸的生产工艺，其特征在于，所述第二生长周期为菌种产酸期。
8.根据权利要求1所述的秸秆制高光纯L-乳酸的生产工艺，其特征在于，所述第三生长周期为菌种衰退期。
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| CN202111486554.3A Pending CN114277064A (zh) | 2021-12-07 | 2021-12-07 | 秸秆制高光纯l-乳酸的生产工艺 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101962664A (zh) * | 2010-11-02 | 2011-02-02 | 天津科技大学 | 一种高效生产l-缬氨酸的发酵工艺 |
| CN101967461A (zh) * | 2010-10-22 | 2011-02-09 | 秦皇岛领先科技发展有限公司 | 一种固氮螺菌的发酵方法与由该方法得到的发酵液及其用途 |
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-
2021
- 2021-12-07 CN CN202111486554.3A patent/CN114277064A/zh active Pending
Patent Citations (5)
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| 明恒磊: "乳酸细菌Lc-1菌株L-乳酸发酵和提纯工艺", 《中国学位论文全文数据库》, 30 November 2012 (2012-11-30), pages 13 - 14 * |
| 明恒磊: "乳酸细菌Lc-1菌株L-乳酸发酵和提纯工艺", 《青岛科技大学硕士学位论文》, 30 November 2012 (2012-11-30), pages 13 - 14 * |
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