CN115261431A - 一种提高设备产能的阿维菌素发酵方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种提高设备产能的阿维菌素发酵方法，所述发酵方法包括：步骤1、将种子罐中的阿维链霉菌种子液接种于发酵培养基中，于发酵罐中进行发酵培养；步骤2、将小容积罐培养基灭菌后，待步骤1中阿维链霉菌发酵培养100‑200h时，取15％～20％作为种子液，流加于小容积罐中，小容积罐则发酵培养50‑80h，至菌体处于产素期；步骤3、将小容积罐内培养至产素期的发酵液，补料至若干带放罐发酵罐中，于带放罐发酵罐中继续发酵培养，至放罐，即可。本发明对小容积的发酵罐进行了综合开发利用，在不降低发酵效价的基础上，提高了设备产能，为空闲期种子罐的综合利用提供了新的思路。

Description

一种提高设备产能的阿维菌素发酵方法
技术领域
本发明涉及阿维菌素的发酵技术领域，具体涉及一种提高设备产能的阿维菌素发酵方法。
背景技术
阿维菌素是由阿维链霉菌代谢产生的一种效果极佳的大环内酯类杀螨、杀虫剂。对阿维链霉菌发酵过程中，通常采用二级发酵工艺。由于发酵罐的发酵周期长，通常为15天左右，而种子罐的培养时间短，仅仅2-3天，因此，生产上往往1个种子罐配置2个发酵罐，会造成种子罐的长时间闲置，而随着发酵生产规模的扩大，种子罐的使用效率也将会更低，而目前，为了解决种子罐的闲置问题，好多企业将种子罐作为发酵罐使用，但由于发酵的周期长、泡沫多，种子罐作为发酵罐使用时，放罐体积较小、阿维菌素的产出也会较小，生产效率低下，因此，研发一种能够大幅缩短小容积罐的发酵周期、提高小容积罐的产能的发酵方式，以期达到充分利用闲置期的种子罐的目的，显得尤为重要。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种提高设备产能的阿维菌素发酵方法，其对小容积的发酵罐进行了综合开发利用，在不降低发酵效价的基础上，提高了设备产能，为空闲期种子罐的综合利用提供了新的思路。
为了实现上述目的，本发明采取的技术方案如下：
技术方案一：
一种提高设备产能的阿维菌素发酵方法，包括：
步骤1、将种子罐中的阿维链霉菌种子液接种于发酵培养基中，于发酵罐中进行发酵培养；
步骤2、将小容积罐培养基灭菌后，待步骤1中阿维链霉菌发酵培养100-200h时，取15％～ 20％的培养时间为100-200h的发酵液作为种子液，流加于小容积罐中，步骤1中所述发酵罐中剩余的发酵液继续后继的发酵培养至放罐，而小容积罐则发酵培养至发酵液处于产素期；
步骤3、将小容积罐内培养至产素期的发酵液，按4-6％的补料量补料至若干带放罐发酵罐中，于带放罐发酵罐中继续发酵培养，至所述带放罐发酵罐的培养总时间为350-360h时，放罐，即可。
进一步的，步骤1中，所述种子罐用的种子培养基，包括如下原料：淀粉20g/L，黄豆饼粉5g/L，酵母粉5g/L，花生粉5g/L，氯化钴20mg/L。
进一步的，所述发酵培养基，包括如下原料：玉米淀粉174ɡ/L、黄豆饼粉21ɡ/L、酵母粉10ɡ/L、轻质碳酸钙1.6ɡ/L、玉米浆3ɡ/L、硫酸铵0.3ɡ/L、固体碱0.3ɡ/L、消泡剂4.3ɡ/L、淀粉酶；其中淀粉酶添加量为玉米淀粉质量的0.00025倍；其余为水；
所述发酵罐的培养条件为：温度27～28℃、风量0.5～0.7m3/(m3·min)，所述发酵罐的接种量为6～8％。
进一步的，所述小容积罐培养基，包括如下原料：玉米淀粉180～200ɡ/L、黄豆饼粉15～ 21ɡ/L、酵母粉5～8ɡ/L、轻质碳酸钙1.6ɡ/L、消泡剂4.3ɡ/L、淀粉酶；其中淀粉酶添加量为玉米淀粉质量的0.00025倍，其余为水。
进一步的，所述小容积罐的培养条件为：温度27～28℃、风量0.5～0.7m3/(m3·min)
进一步的，所述补料至带放罐发酵罐内的处于产素期的发酵液，在小容积罐内的发酵培养时间为50-80h；所述带放罐发酵罐的获得方法是：发酵罐中发酵液发酵培养至280-320h时，放出部分发酵液后，即为带放罐发酵罐，放出的发酵液的量与小容积罐向带放罐发酵罐中补入的发酵液的量相等。
进一步的，所述小容积罐采用处于空闲周期的种子罐。
进一步的，步骤2中，将所述发酵罐中的发酵液作为种子液流加于所述小容积罐时，小容积罐内的原有培养基同样也流加于所述发酵罐中，所述发酵罐中的发酵液流加于所述小容积罐的体积与所述小容积罐流加于发酵罐的体积相等。
技术方案二：
一种提高设备产能的阿维菌素发酵系统，包括：若干组发酵系统、小容积罐，和若干发酵液储罐，所述发酵系统包括种子罐，与所述种子罐通过第一接种管道连通的1个或多个发酵罐，所述发酵液储罐通过发酵液放料管道与相对应的发酵液储罐相连通；根据与小容积罐的连接关系不同，若干所述发酵罐，分为2种，分别为发酵罐A和发酵罐B，所述发酵罐A 与所述小容积罐分别通过第二接种管道和培养基补料管道相连通；所述发酵罐B与所述小容积罐通过发酵液补料管道相连通。
与现有技术相比，本发明所取得的有益效果如下：
1、本发明经过多年研究，意外发现在带放罐的发酵罐中补入一定量的处于产素期的发酵液，并不会对发酵罐的效价产生影响，本发明利用这一发现，通过采用培养100-200h的发酵液作为种子液，接种于小容积罐中，然后在小容积罐中培养50-80h后，将其补料于带放罐的发酵罐中，其在不影响带放罐发酵罐效价的基础上，相当于将小容积罐的发酵周期由传统的 350-360h的发酵时间降低为50-80h，将小容积罐的设备产能提高了4倍以上，对阿维菌素的工业化生产具有重要的指导意义。此外，采用培养100-200h处于产素期的发酵液作为小容积罐发酵的种子液，其相较于传统的种子液而言，能够大幅降低小容积罐培养时菌株进入产素期的时间。
2、本发明在阿维链霉菌培养至280-320h(即带放后)时，对其进行发酵液的补料，能够为阿维链霉菌的次级代谢提供充足的营养，促进了次级代谢产物的生成。
附图说明
图1为本发明一个实施例中一种提高设备产能的阿维菌素发酵系统的结构示意图；
图2为本发明一个实施例中种子罐或发酵罐或小容积罐的结构示意图；
图3为本发明一个实施例中F102发酵罐的效价曲线图；
图4为本发明一个实施例中F108发酵罐的效价曲线图；在图中，1、小容积罐，2、发酵液储罐，3、种子罐，4、第一接种管道，5、发酵罐A，6、发酵罐B，7、发酵液放料管道， 8、第二接种管道，9、培养基补料管道，10、发酵液补料管道，11、罐体、12、搅拌装置， 13、接种口，14、进料口，15、放罐口，16、转料泵，17、阀门，18、流量计，19、培养基进料管道。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明进行进一步详细的叙述。
带放罐发酵罐指的是：已经随其它发酵罐放罐时，带走部分(如4m3)发酵液的发酵罐。
实施例1
一种提高设备产能的阿维菌素发酵系统，包括：若干组发酵系统、小容积罐1，和若干发酵液储罐2，所述发酵系统包括种子罐3，与所述种子罐3通过第一接种管道4连通的1个或多个发酵罐，所述发酵液储罐2通过发酵液放料管道7与相对应的发酵液储罐2相连通；根据与小容积罐的连接关系不同，若干所述发酵罐，分为2种，分别为发酵罐A5和发酵罐 B6，所述发酵罐A5与所述小容积罐1分别通过第二接种管道8和培养基补料管道9相连通；所述发酵罐B6与所述小容积罐1通过发酵液补料管道10相连通。
作为本发明一种提高设备产能的阿维菌素发酵系统的一个实施例，所述种子罐3、发酵罐和小容积罐1结构相同，均包括罐体11、设置于所述罐体11内的搅拌装置12，设置于所述罐体11顶部的接种口13和进料口14，设置于所述罐体底部的放罐口15，所述放罐口15通过发酵液放料管道7与相对应的发酵液储罐2相连通，所述进料口14通过培养基进料管道19与相对应的培养基配料罐相连通。
作为本发明一种提高设备产能的阿维菌素发酵系统的一个实施例，所述第一接种管道4、发酵液放料管道7、第二接种管道8、培养基补料管道9、发酵液补料管道10和培养基进料管道19上均设置有阀门17；所述第二接种管道8、培养基补料管道9、发酵液补料管道10上还均设置有转料泵16和流量计18。
作为本发明一种提高设备产能的阿维菌素发酵系统的一个实施例，所述小容积罐1还通过第一接种管道4连通有发酵罐C，由小容积罐代替种子罐与发酵罐构成发酵系统，从而使得小容积罐与种子罐通用，当种子罐空闲时，即可将其作为小容积罐使用，提高了设备的利用率。
实施例2
一种提高设备产能的阿维菌素发酵方法，利用实施例1的设备，包括：
步骤1、将阿维链霉菌分别接种于3罐灭菌后的种子培养基中，分别于种子罐中发酵培养50-60h，制得3罐种子液；
种子培养基，包括如下个原料：配方为淀粉20g/L、黄豆饼粉5g/L、酵母粉5g/L、花生粉5g/L、氯化钴20mg/L，消后体积8～9m3。
种子罐的培养条件为：温度28～29℃，风量350～500m3/h，培养时间50～60h。
步骤2、向F102发酵罐、F108发酵罐、F105发酵罐中分别加入发酵培养基，灭菌后，备用；
发酵罐培养基，包括如下质量浓度的各原料：玉米淀粉174ɡ/L、黄豆饼粉21ɡ/L、酵母粉10ɡ/L、轻质碳酸钙1.6ɡ/L、玉米浆3ɡ/L、固体碱0.3ɡ/L、消泡剂4.3ɡ/L、淀粉酶，水余量；计料体积为93m3；其中淀粉酶添加量为玉米淀粉质量的0.00025倍；
步骤2、均按6-8％的接种量，将3罐阿维链霉菌种子液分别接种于F102发酵罐、F108 发酵罐、F105发酵罐中，F108发酵罐最先接种，F108发酵罐接种后18h接种F102发酵罐， F102发酵罐接种81h接种F105发酵罐，然后进行发酵培养，备用；
发酵培养的条件为：温度温度27～28℃、风量0.5～0.7m3/(m3·min)，
步骤3、向Z103小容积罐中加入小罐培养基，于120～122℃灭菌30min，降温至29～30℃后，备用；
小罐培养基，包括如下质量浓度的各原料：玉米淀粉180ɡ/L、黄豆饼粉16ɡ/L、酵母粉7ɡ/L、轻质碳酸钙1.6ɡ/L、消泡剂4.3ɡ/L、淀粉酶，其余为水，计料体积8m3；其中淀粉酶添加量为玉米淀粉质量的0.00025倍；
步骤4、待F105发酵罐培养至157h时(此时效价为2238μɡ/mL)，将Z103小容积罐内的小罐培养基补料1.3m3进入F105发酵罐，随后立即将F105发酵罐的发酵液作为种子液，流加1.3m3进入Z103小容积罐内；然后，F105发酵罐继续后继培养至放罐；而所述小容积罐内的培养基接种F105发酵罐的发酵液后，进行发酵培养；
步骤5、F108发酵罐的培养时间至313h时，随其他的发酵罐(非F102发酵罐、F105发酵罐)放罐时，放出4m3的发酵液，处于带放罐状态，此时，Z103小容积罐培养时间正好为57h时，处于产素期，这时，将Z103小容积罐内培养了57h的小容积罐发酵液，补4m3进入带放罐的F108发酵罐中，继续培养44h，并于发酵培养总时间为357h时，放罐；Z103小容积罐内剩余的余料继续发酵培养；待F102发酵罐的培养时间至317h，随其他的发酵罐(非 F108发酵罐、F105发酵罐)放罐时，放出3m3的发酵液，处于带放罐状态时，Z103小容积罐的培养时间为79h，仍旧处于产素期，此时，将Z103小容积罐内剩余的培养了79h的约3m3的余料补入带放罐的F102发酵罐中，然后继续培养36h，并于发酵培养总时间为353h时放罐。
培养过程中，于97h、121h、145h、169h、193h、217h、241h、265h、289h、313h分别对F108发酵罐中的发酵液进行取样，于101h、125h、149h、173h、197h、221h、245h、269h、 293h、317h分别对F102发酵罐中的发酵液进行取样，测定不同时间的发酵液效价，结果见图3和图4，构建效价回归方程，F108发酵罐的回归方程为：y＝21.04x-851.68，R2＝0.9962； F102发酵罐的回归方程为：Y＝22.173x-1208.5，R2＝0.9934。
检测放罐时F102发酵罐和F108发酵罐的效价，作为实际放罐效价，与通过回归方程计算的理论效价进行对比，结果见表1；
表1
Figure RE-GDA0003793357200000051
从表中数据可以看出：F102发酵罐和F108发酵罐的实际放罐效价与理论效价无明显差别。因此，本发明等效于将小容积Z103罐发酵周期由350h缩短至57h，效率提高6倍。本工艺经过一年的工业化生产实践，效果良好，增加了小容积罐的使用效率，提高了设备产能，尤其对于生产规模更大生产线，效果会更显著。
以上所述实施方式仅为本发明的优选实施例，而并非本发明可行实施的穷举。对于本领域一般技术人员而言，在不背离本发明原理和精神的前提下对其所作出的任何显而易见的改动，都应当被认为包含在本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (8)

1.一种提高设备产能的阿维菌素发酵方法，其特征在于，包括：
步骤1、将种子罐中的阿维链霉菌种子液接种于发酵培养基中，于发酵罐中进行发酵培养；
步骤2、将小容积罐培养基灭菌后，待步骤1中阿维链霉菌发酵培养100-200h时，取15％～20％培养时间为100-200h的发酵液作为种子液，流加于小容积罐中，步骤1中所述发酵罐中剩余的发酵液继续后继的发酵培养至放罐，而小容积罐则发酵培养至发酵液处于产素期；
步骤3、将小容积罐内处于产素期的发酵液，按4-6％的补料量补料至若干带放罐发酵罐中，于带放罐发酵罐中继续发酵培养，至放罐，即可。
2.根据权利要求1所述的一种提高设备产能的阿维菌素发酵方法，其特征在于，步骤1中，所述种子罐用的种子培养基，包括如下原料：淀粉20g/L，黄豆饼粉5g/L，酵母粉5g/L，花生粉5g/L，氯化钴20mg/L。
3.根据权利要求1所述的一种提高设备产能的阿维菌素发酵方法，其特征在于，所述发酵培养基，包括如下原料：玉米淀粉174ɡ/L、黄豆饼粉21ɡ/L、酵母粉10ɡ/L、轻质碳酸钙1.6ɡ/L、玉米浆3ɡ/L、硫酸铵0.3ɡ/L、固体碱0.3ɡ/L、消泡剂4.3ɡ/L、淀粉酶；其中淀粉酶添加量为玉米淀粉质量的0.00025倍；其余为水；
所述发酵罐的培养条件为：温度27～28℃、风量0.5～0.7m3/(m3·min)，所述发酵罐的接种量为6～8％。
4.根据权利要求1所述的一种提高设备产能的阿维菌素发酵方法，其特征在于，
所述小容积罐培养基，包括如下原料：玉米淀粉180～200ɡ/L、黄豆饼粉15～21ɡ/L、酵母粉5～8ɡ/L、轻质碳酸钙1.6ɡ/L、消泡剂4.3ɡ/L、淀粉酶；其中淀粉酶添加量为玉米淀粉质量的0.00025倍，其余为水。
5.根据权利要求1所述的一种提高设备产能的阿维菌素发酵方法，其特征在于，
所述小容积罐的培养条件为：温度27～28℃、风量0.5～0.7m3/(m3·min)。
6.根据权利要求1所述的一种提高设备产能的阿维菌素发酵方法，其特征在于，
补料至带放罐发酵罐内的处于产素期的发酵液，在小容积罐内的发酵培养时间为50-80h；所述带放罐发酵罐的获得方法是：发酵罐中发酵液发酵培养至280-320h时，放出部分发酵液后，即为带放罐发酵罐，放出的发酵液的量与小容积罐向带放罐发酵罐中补入的发酵液的量相等。
7.根据权利要求1所述的一种提高设备产能的阿维菌素发酵方法，其特征在于，
所述小容积罐采用处于空闲周期的种子罐。
8.根据权利要求1所述的一种提高设备产能的阿维菌素发酵方法，其特征在于，步骤2中，将所述发酵罐中的发酵液作为种子液流加于所述小容积罐时，小容积罐内的原有培养基同样也流加于所述发酵罐中，所述发酵罐中的发酵液流加于所述小容积罐的体积与所述小容积罐流加于发酵罐的体积相等。
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