[发明专利]以秸秆为原料生产柠檬酸的方法

说明书

本发明涉及一种以作物秸杆为原料代替淀粉生产柠檬酸的方法。

在现有的技术中，普遍采用利用淀粉为原料生产柠檬酸的方法，除此以外，生产柠檬酸的过程中还须补充大量麸皮作氮源。导致柠檬酸工业成本高，很多中小柠檬酸企业难以维持。随着工业的发达图找替代原料降低成本的方法也多种多样。例如：“利用小麦粉生产柠檬酸的方法”(CN1072456A)不仅成本低，还可同时制得副产品谷朊粉。但该法也是利用粮食作原料，原料价格也是较高的。其它如“利用酒糟发酵提取柠檬酸”(CN1036406)以及“利用乙炔废渣提取柠檬酸”等均是为了另找途径解决柠檬酸原料的方法。但是还需研制一种开发潜力大、资源丰富、成本低的原料作为生产柠檬酸原料的新方法。基于世界上有年产1000亿吨的各类作物秸杆，这一数量巨大可再生的碳水化合物含有丰富的纤维素及蛋白质，但目前仅有1/5利用作为饲料，大部分无利用价值。

本发明的目的是研制一种利用作物秸杆—如风干谷子、荞麦、糜子、春麦、冬麦、大麦、稻子等秸杆生产柠檬酸的方法。

本发明的构思如下：由于柠檬酸主要是葡萄糖通过EMP途径、丙酮酸羧化和三羧酸循环形成的，而秸杆中主要的组成是纤维素和蛋白质以及脂肪、果胶和其它少量糖类。其中风干谷子、荞麦、糜子、春麦、冬麦、大麦、稻子等秸杆含纤维素分别为39.91％、39.73％、30.22％、40.91％、36.30％、33.77％、32.56％，含蛋白质分别为2.75％、4.30％、5.21％、2.83％、2.46％、1.6％、3.24％。所含的纤维素采用通过降解，使β—1.4葡萄糖苷键组成的大分子聚合物降解为小分子β—葡萄糖。所含的蛋白质及淀粉通过破坏细胞壁使其它分释放出来。其蛋白质可满足柠檬酸菌种发酵氮源的需要。

因此本发明采用的方法是：将秸杆粉碎粒径至60—80目；然后调浆使其淀粉和蛋白质充分释放出，并加入纤维素酶20单位/克，加盐酸调PH值；然后降解即使浆液升温至55±2℃保温1小时，降解率达90％以上，葡萄糖浓度在8—11％ ：然后进行压滤，除去滤渣(无氮浸出物)，此时的糖是在滤液内，所含的糖为葡萄糖多糖；然后将滤液送至发酵罐，此时按降解后淀粉的总量1‰加入β—淀粉酶后再按8‰量加入α—淀粉酶，目的是把葡萄糖多糖变成单糖，将滤液加热至115℃，保温10分钟，冷却后接入菌种发酵，按常规的钙盐法进行纯化制得柠檬酸。

具体工艺流程如下：

秸杆粉碎(60—80目)→调浆(按不同作物调整水和物料比例，加入纤维素酶20单位/克)→降解(加HCL调PH值)→压滤(扔去废渣)→送入发酵罐(先按淀粉总量1‰加入β—葡萄糖酶，再按总量加入α—葡萄糖淀粉酶8‰)→灭菌(115左右)→冷却→发酵(接入菌种)→常规钙盐法制取工艺同→柠檬酸。

在制造过程中由于不同的作物秸杆所含蛋白质及β—1.4葡萄糖苷键聚合物的含量不同，所以秸杆粉浆浓度不同，一般在18—40％之间。同时由于秸杆中含有较充足的蛋白质足以满足发酵时所需氮源的需要，无须再加麸皮。秸杆中含有无氮浸出物，含在废渣中通过压滤可以除去。

本发明利用资源丰富价格极为低廉的作物秸杆代替淀粉和其它粮食作原料生产柠檬酸，使制作柠檬酸的成本大大降低。所得产品符合GB—88标准，其发酵指数、转化率、提取率均达到或部分超过淀粉为原料生产柠檬酸的各项指标，周期在52.3h，平均产酸率10.73％，平均转化率为95.4％，平均发酵指数1.83kg/h.m³，同时由于在发酵时无须加大量麸皮补充氮源，因而大大降低了成本。有显著的经济效益，为柠檬酸工业带来了生机和活力，是发酵业生产原料的一大突破，也是大量开发利用秸杆资源的一个飞跃。

下面结合实施例对本发明予以说明：

实施例1(风干谷子秸杆)：