葡萄糖酸鈉高效發酵生產工藝的制作方法
【專利摘要】本發明是一種葡萄糖酸鈉高效發酵生產工藝，包括：第一步，種子培養；第二步，接種發酵；第三步，連續發酵；第四步，過濾；第五步，脫色；第六步，結晶；第七步，分離、干燥；第八步，包裝。在第三步，連續發酵工序中，根據第二步工序發酵末期，在線測定的葡萄糖酸鈉還原糖濃度≤50g/L時，自動補加500g/L葡萄糖液及營養劑，同時從發酵罐底部排出發酵液至緩沖罐，同時還補加NaOH（含量350g/L）。本發明的連續發酵工序，在線自動控制補加葡萄糖液及營養劑，實現了葡萄糖的長時間連續發酵，節省菌種培養、發酵液滅菌時間，提高了生產效率。
【專利說明】葡萄糖酸鈉高效發酵生產工藝
【技術領域】
[0001]本發明涉及生物工程領域，具體是一種葡萄糖酸鈉高效發酵生產工藝。
[0002]【背景技術】
葡萄糖酸作為蓬松齊?、凝固齊?、鰲合齊?、酸味劑而廣泛應用于食品、醫藥、化工、水處理、建筑等行業；葡萄糖酸鹽類(如與鈉、鈣、鋅、亞鐵等金屬氧化物合成制得的葡萄糖酸鹽)可作為食品添加劑和營養增補劑。[0003]葡萄糖酸的生產主要有微生物發酵法、電解法和催化氧化等方法。由于微生物法，條件溫和，節能明顯而被廣泛采用，其中微生物發酵又有真菌發酵和細菌發酵工藝。自布特魯(Boutroux)首次利用微生物的氧化作用能將葡萄糖氧化成葡萄糖酸以來，葡萄糖酸及其鹽類發酵工藝有了明顯的進步，如卡麗(Currie)等利用青霉或曲霉建立了現代通氣攪拌液體發酵技術，使葡萄糖的轉化率達90%。Blom等發明了添加NaOH、維持pH值6.5以下的方法生產葡萄糖酸鈉，葡萄糖轉化率達95%以上；我國黃道震等以葡萄糖含量為30%的發酵培養基接種10%的黑曲霉種子液，通過流加氫氧化鈉溶液控制pH值在6.0~6.5使殘糖可降至I g/L以下。另外，有報道通過培養基優化發現pH值、溫度、發酵罐轉速、底物葡萄糖濃度對葡萄糖轉化率影響較大，得到最佳工藝參數。劉仲匯等針對工業大罐發酵而設計的專用PH溫度智能控制系統，獲得了較好的發酵水平。此外，2002年阿迪斯塔夏迪斯(Anastassiadis)等采用短梗霉(Aureobasidium pullulans)建立了靜息細胞和固定化細胞的連續葡萄糖酸生產技術，濃度可達26%，最高生成速率為19g/L/h。
[0004]因此，在葡萄糖酸及其鹽(如葡萄糖酸鈉、葡萄糖酸鈣等)發酵生產時主要采用霉菌發酵進行，其發酵控制方法主要是控制pH、溫度、發酵罐轉速、溶解氧濃度(DO)、殘糖濃度等方法，并且是每培養一批菌種發酵一批，這些方法均未能實現葡萄糖酸系列的連續穩定發酵。
[0005]綜上所述，目前本領域缺乏葡萄糖酸鈉連續發酵方法，因此迫切需要開發一種連續的、穩定的、高收率、低能耗、在線自動控制的葡萄糖酸鈉連續發酵的方法。
【發明內容】
[0006]本發明的目的就是提供一種在線自動控制補加底物葡萄糖及營養劑，能連續發酵的葡萄糖酸鈉高效發酵生產工藝。為實現上述目的，本發明采用了以下技術方案:
葡萄糖酸鈉高效發酵生產工藝，
第一步，種子培養，在種子發酵罐中加入黑曲霉菌種和培養基進行種子培養。
[0007]第二步，發酵，將30%的葡萄糖液及營養劑加入發酵罐并滅菌，將培養好的種子按20%的比例加入發酵罐，總加入量至發酵罐工作容積的50%飛0%，發酵罐上安裝在線葡萄糖濃度檢測流加控制儀和在線分析發酵尾氣中二氧化碳和氧氣的尾氣分析儀或質譜儀，同時，還安裝有進入和排出空氣的質量流量計和發酵罐的真實微生物細胞培養體積傳感器。
[0008]第三步，連續發酵，前述第二步工序發酵末期，根據在線測定的葡萄糖酸鈉還原糖濃度進行在線自動補加500g/L葡萄糖液及營養劑，同時從發酵罐底部排出發酵液至緩沖罐，同時還補加NaOH (含量350g/L);具體為，當發酵液中還原糖濃度≤50g/L時，自動補加葡萄糖液及營養劑，同時排出發酵液使還原糖濃度維持在30g/L — 50g/L，并且維持一定菌濃(干重10g/L到20g/L)和發酵液體積；發酵罐總容積設為V，單位是L，補加葡萄糖液及營養劑的速度為SI，補加NaOH的速度為S2，發酵液排放速度為S，最大裝液量控制在發酵罐總容積83%以下，
【權利要求】
1.葡萄糖酸鈉高效發酵生產工藝，包括:第一步，種子培養，在種子發酵罐中加入黑曲霉菌種和培養基進行種子培養；第二步，發酵，將30%的葡萄糖液及營養劑加入發酵罐并滅菌，將培養好的種子按20%的比例加入發酵罐，總加入量至發酵罐工作容積的50%~60%，發酵罐上安裝在線葡萄糖濃度檢測流加控制儀和在線分析發酵尾氣中二氧化碳和氧氣的尾氣分析儀或質譜儀，同時，還安裝有進入和排出空氣的質量流量計和發酵罐的真實微生物細胞培養體積傳感器；第三步，連續發酵；第四步，過濾，板框過濾；第五步，脫色，活性炭脫色；第六步，結晶，120-125°C濃縮至70%以上含量，冷卻結晶；第七步，分離、干燥，分離機將晶體與液體分離，然后流化床干燥，得葡萄糖酸鈉成品；第八步，包裝；其特征在于:第三步，連續發酵，前述第二步工序發酵末期，根據在線測定的葡萄糖酸鈉還原糖濃度進行在線自動補加500g/L葡萄糖液及營養劑，同時從發酵罐底部排出發酵液至緩沖罐，同時還補加NaOH (含量350g/L);具體為，當發酵液中還原糖濃度< 50g/L時，自動補加葡萄糖液及營養劑，同時排出發酵液使還原糖濃度維持在30g/L — 50g/L，并且維持一定菌濃(干重10g/L到20g/L)和發酵液體積；發酵罐總容積設為V，單位是L，補加葡萄糖液及營養劑的速度為SI，補加NaOH的速度為S2，發酵液排放速度為S，最大裝液量控制在發酵罐總容積83%以下，
【文檔編號】C12P7/58GK103898171SQ201410140262
【公開日】2014年7月2日 申請日期:2014年4月10日 優先權日:2014年4月10日
【發明者】趙偉, 魯平, 曹大鵬, 段瑩瑩, 馮文紅, 周生民 申請人:山東福洋生物科技有限公司