[发明专利]一种高强度发酵技术生产柠檬酸的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种生产柠檬酸的方法，尤其涉及一种高强度发酵技术生产柠檬酸的方法。

背景技术

柠檬酸，学名2-羟基丙烷-1,2,3-三羧酸，分子式C₆H₈O₇ (无水物)，是一种广泛地应用于食品，医药和化工领域的有机酸。随着经济的发展，各行各业对柠檬酸的需求量将稳步上升，当然各企业面对的挑战与机遇也越来越多。主要用于食品工业、医药业、化学工业, 并且在电子、纺织、石油、皮革、建筑、摄影、塑料、铸造和陶瓷等工业领域中也有十分广阔的应用。

目前，柠檬酸生产中存在发酵的初始总糖浓度低、产酸率低、产酸速度慢、发酵周期长、发酵系数低、能耗高、成本高，设备利用率低等不足之处，严重制约了柠檬酸行业的发展。

发明内容

针对上述问题，本发明提出了一种高强度发酵技术生产柠檬酸的方法，提高了发酵产酸速率、缩短了发酵周期，又能提高产酸，解决了目前柠檬酸生产中发酵的初始总糖低、周期长、产酸慢、转化率低和设备利用率等问题。

本发明的具体步骤为：

（1）将玉米粉碎制备玉米粉；

（2）将玉米粉加水调浆，并向其中加入耐高温α-淀粉酶，每克玉米粉加入5-25个酶单位的耐高温α-淀粉酶；

（3）将调浆后的玉米粉浆输送至均质机或胶体磨处理；

（4）将上述处理后的玉米粉浆输送至喷射液化装置经过两次连续喷射液化工艺进行液化； 

（5）取步骤（4）中占最终发酵液总体积5-10%的液化液，投入种子罐中，加入氮源，每升发酵液中加入0.01-0.025g氮源，在80-121℃消毒15-30分钟后，降温至35-38℃，接入黑曲霉孢子悬浮液进行培养基培养；

（6）取步骤（4）中占最终发酵液总体积15-20%的液化液投入发酵罐；

（7）将步骤（4）中剩余的液化液过滤得过滤清液；

（8）取步骤（7）中占最终发酵总体积70-75%的过滤清液投入发酵罐中，同时添加氮源，每升发酵液中加入50-350g氮源，80-121℃消毒15-30分钟后，降温至35-38℃；

（9）将步骤（5）的培养基中加入酸性蛋白酶后转移至发酵罐中，35-38℃通风搅拌至发酵终了。

由于玉米粉粒度过大，不利于后续的均质机或胶体磨处理；粒度过小，会给粉碎工序增加较大的难度，增加电耗和工作量，所以步骤（1）中粉碎后的玉米粉60目的透过率在50%以上。

将粉碎后的玉米粉浆加入水进行调浆，调浆后质量分数为10-35%。由于pH过高或过低都会使得淀粉酶的活性受到抑制，不利于后期的液化，导致玉米渣中残留的淀粉较多，造成部分的淀粉的损失，引起资源的浪费，所以通过添加少量柠檬酸母液或者生石灰对玉米粉调浆的pH进行调节，调节后控制在5.0-7.8。

本发明采用JJ-16/25均质机或JMS-300胶体磨对调浆后的玉米粉浆进行均匀细化处理，使玉米颗粒进一步破坏，增大玉米淀粉与淀粉酶的接触几率，促进玉米淀粉的溶出，提高糖的得率，均匀细化处理后玉米粉浆中玉米粉的粒度小于50μm。

发明人经过长期试验摸索发现采用一次喷射液化，最终得到的料液粘稠，不利于过滤，甚至还有部分与蛋白结合的糖无法溶出，造成糖渣淀粉含量偏高；所以本发明将经过均匀细化处理的玉米粉浆采用两次连续喷射液化，第一次喷射液化主要是促进淀粉酶与淀粉的迅速作用，使得淀粉初步液化，为了保证淀粉酶和稳定性都较高，有利于淀粉的液化，第一次喷射液化温度为95-97℃；第二次喷射液化主要是高温条件下蛋白质的凝聚和难溶性淀粉酶颗粒的膨胀溶出，降低了液化液的粘度，有利于后续的过滤，为了促进蛋白质的凝聚和难溶性淀粉酶颗粒的膨胀溶出，第二次喷射液化温度为125-130℃；本发明采用两次连续喷射液化，减少了非发酵性糖类的产生，物料在液化层流罐中维持1-6个小时，液化DE值为10-85%。

取上述占最终发酵液总体积5-10%的液化液，投入种子罐中，每升发酵液中加入0.01-0.025g氮源，消毒，降温，接入黑曲霉孢子悬浮液进行培养基培养；本过程中，由于液化液可以直接作为有机氮源使用，所以只需要加入无机氮源即可，无机氮源为硫酸铵、柠檬酸铵、尿素、硝酸铵中的一种或其混合物。