一種曲酸發酵設備的製作方法

2023-06-10 13:06:11 2

專利名稱：一種曲酸發酵設備的製作方法
技術領域：
本實用新型屬於生物發酵技術領域，涉及一種曲酸發酵生產技術，具體是一種通過控制發酵液濃度和產物濃度，來提高產物水平、提高設備利用率和降低能耗的曲酸發酵工藝機發酵設備。
背景技術：
曲酸又名曲菌酸、麴酸，是一種黑色素專屬性抑制劑，它進入皮膚細胞後能夠與細胞中的銅離子絡合，改變酪氨酸酶的立體結構，阻止酪氨酸酶的活化，從而抑制黑色素的形成。它不作用於細胞中的其它生物酶，對細胞沒有毒害作用，同時它還能進入細胞間質中， 組成胞間膠質，起到保水和增加皮膚彈性的作用。曲酸還具有清除自由基、增強細胞活力、 食品保鮮護色等作用，被廣泛地應用於醫藥和食品領域。如可做生產食品增香劑麥芽酚和乙基麥芽酚的原料；用於生產頭孢類抗生素的中間體；用作對人畜無毒、無公害的殺蟲劑用於農藥；用作葉面肥施於農作物；用作鐵分析試劑、膠片去斑劑等。目前最熱門與最有前景的用途是在化妝品與食品兩方面。曲酸是在有碳源、氮源情況下經發酵而取得的產物，而發酵行業是一個高能耗行業，如何有效提高單罐水平和產出，是行業中研究的方向。在目前已有報導的曲酸生產技術中，如在名稱為「曲酸生產工藝」，專利號為「CN01135102.0」，公開號為「CN1417341」的專利文件中公開了一種曲酸生產技術，其將澱粉直接投入發酵罐液化和糖化，糖液經消毒後接種發酵培養曲酸，曲酸清液的多次濃縮結晶產物經過溶解、脫色後，降溫結晶提純得到成品的曲酸晶體。該生產技術中的發酵產酸酸度>6%，是目前曲酸發酵正常的一個產酸值。但到目前為止，由於缺乏有效的工藝手段，在工業化規模生產中，曲酸產物酸度只能在6%左右，始終沒有出現能夠將曲酸產物酸度大幅度提高的發酵工藝。
發明內容本實用新型的目的在於克服現有技術中存在的不足，提供一種通過控制發酵液濃度和產物濃度，來提高產物水平、提高設備利用率和降低能耗的曲酸發酵設備。按照本實用新型提供的技術方案一種曲酸發酵設備，包括發酵罐，發酵罐用於盛裝發酵基礎料，發酵罐內設有攪拌器和恆溫加熱管，其特徵在於所述發酵設備還包括補料罐和分離裝置，所述補料罐用於盛裝發酵補液，補料罐與發酵罐上的補料口相連；所述分離裝置用於在發酵過程中分離曲酸，分離裝置包括冷卻器、錐形體和收集器，冷卻器的進液口經出液閥與發酵罐的分離出液口相連，冷卻器的出液口與錐形體上端的小口相連，錐形體下端的大口連接收集器，收集器側壁上部設有出液口，收集器的出液口經回液閥與發酵罐的分離回液口相連。所述分離裝置分離曲酸的方法為在開始分離曲酸工作前，先開啟分離裝置的冷卻水，對分離裝置進行預冷，使冷卻器溫度保持在10 15°C ；開始分離時，先緩慢開啟出液閥，使發酵液進入冷卻器並得到充分冷卻，並確保冷卻器尾部的發酵液溫度低於20°C ；當整個分離裝置內充滿發酵液後再開啟回液閥，利用溫度差使發酵液在分離裝置內自動自上向下流動，從而使分離裝置內的發酵液與發酵罐內發酵液能在一定的時間內進行流動交換； 分離裝置中的發酵液經冷卻至曲酸過飽和溫度後，曲酸結晶而析出；結晶出的曲酸和發酵液在分離裝置內同時下降，當下降到錐形體時，由於錐形體的截面積逐漸增大，發酵液流速減慢，晶體在重力作用下沉澱到收集器內，去除部分曲酸的低濃度發酵液經回液閥回流至發酵罐內。本實用新型與現有技術相比，優點在於本實用新型具有發酵水平高、發酵周期短、能耗相對低、發酵效率高、產酸酸度> 10%等優點；本實用新型通過流加發酵補料來控制發酵液濃度，通過不斷分離產物來控制產物濃度，從而可以改善發酵環境，大幅提高曲酸發酵產量，提高設備利用率，降低能耗。本實用新型能有效提高發酵水平和效率是基於下述原理由於任何微生物都有各自最適生長和產物轉化的條件，本實用新型通過流加發酵補料控制發酵液濃度，代謝多少補多少，使得發酵液濃度保持在一個最適宜的水平；而當產物積累到一定濃度時也會抑制微生物生長和代謝，本實用新型利用分離裝置採用發酵罐外循環分離技術對產物曲酸不斷分離，使發酵液中的產物濃度一直保持在較低的水平，使整個發酵過程都在最佳狀況下進行。

圖1為本實用新型的曲酸發酵設備示意圖。
具體實施方式
下面結合具體附圖和實施例對本實用新型作進一步說明，但本實用新型的內容並不局限於下述實施例。實施例1生產菌採用米麴黴(Aspergillus oryzae)ACCC 30163。上述的米麴黴在《食品工業科技》24(4) 17 19，2003、《中國釀造》(6) 42 44，2006等刊物公開。(1)、稱取葡萄糖M50kg，硫酸鎂3. ^g，磷酸氫二鉀3. ^g，消泡劑1. 4kg，加入體積容量為25m3的補料罐4中，然後加水至7m3，用磷酸調節pH為3. 0，高壓蒸汽滅菌(壓力為0. IMPa，溫度為121 °C、時間為30min)後冷卻至29°C，作為發酵補料備用；O)、稱取葡萄糖700kg，酵母浸膏l(^kg，硫酸鎂Ag，磷酸氫二鉀Ag，消泡劑 2. mcg，加入體積容量為25m3的發酵罐1中，然後加水至14m3，攪拌均勻，用磷酸調節pH為 3.0，高壓蒸汽滅菌(壓力為0. IMPa，溫度為121°C、時間為30min)後冷卻至四！，作為發酵基礎料；按發酵基礎料體積的3%接入菌種，在^TC條件下進行曲酸發酵；(3)、發酵至36h時，測得發酵液中殘糖濃度42g/L，開始補入發酵補料，每分鐘補入2. 3L，控制發酵液中的殘糖濃度控制在30 60g/L，直至補料結束，以滿足生產菌生長、 代謝的需要；(4)發酵至56h時，測得發酵液中的曲酸酸度在33g/L，啟動發酵設備中的分離裝置6，開始進行產物曲酸分離，直至發酵結束，發酵周期總計為98小時，發酵結束後，發酵液中的殘糖濃度為9g/L。所述曲酸分離的方法具體如下在開始分離曲酸工作前，先開啟分離裝置6的冷
4卻水，對分離裝置6進行預冷，使冷卻器6. 3溫度保持在10°C ；開始分離時，先緩慢開啟出液閥7，使發酵液進入冷卻器6. 3並得到充分冷卻，控制冷卻器6. 3尾部的發酵液溫度為16°C; 當整個分離裝置6內充滿發酵液後再開啟回液閥5，利用溫度差使發酵液在分離裝置6內自動自上向下流動，從而使分離裝置6內的發酵液與發酵罐1內發酵液能在一定的時間內進行流動交換；分離裝置6中的發酵液經冷卻至曲酸過飽和溫度後，曲酸結晶而析出；結晶出的曲酸和發酵液在分離裝置6內同時下降，當下降到錐形體6. 2時，由於錐形體6. 2的截面積逐漸增大，發酵液流速減慢，晶體在重力作用下沉澱到收集器6. 1內，去除部分曲酸的低濃度發酵液經回液閥5回流至發酵罐1內。實施例1中的發酵產酸水平為106g/L(即最終分離出來的曲酸酸度為10.6% )，發酵液中的殘糖濃度為9g/L。實施例2生產菌採用米麴黴(Aspergillus oryzae)ACCC 30163。上述的米麴黴在《食品工業科技》24(4) 17 19，2003、《中國釀造》(6) 42 44，2006等刊物公開。(1)、稱取葡萄糖2520kg，硫酸鎂3. ^g，磷酸氫二鉀3. ^g，消泡劑1. 4kg，加入體積容量為25m3的補料罐4中，然後加水至7m3，用磷酸調節pH為3. 1，高壓蒸汽滅菌(壓力為0. IMPa，溫度為121 °C、時間為30min)後冷卻至30°C，作為發酵補料備用；O)、稱取葡萄糖770kg，酵母浸膏lMkg，硫酸鎂Ag，磷酸氫二鉀Ag，消泡劑
2.mcg，加入體積容量為25m3的發酵罐1中，然後加水至14m3，攪拌均勻，用磷酸調節pH為
3.1，高壓蒸汽滅菌(壓力為0. IMPa，溫度為121°C、時間為30min)後冷卻至30°C，作為發酵基礎料；按發酵基礎料體積的5%接入菌種，在30°C條件下進行曲酸發酵；(3)、發酵至30h時，測得發酵液中殘糖濃度45g/L，開始補入發酵補料，每分鐘補入2. 1L，控制發酵液中的殘糖濃度控制在30 60g/L，直至補料結束，以滿足生產菌生長、 代謝的需要；(4)發酵至50h時，測得發酵液中的曲酸酸度在35g/L，啟動發酵設備中的分離裝置6，開始進行產物曲酸分離，直至發酵結束，發酵周期總計為96小時，發酵結束後，發酵液中的殘糖濃度為7g/L。所述曲酸分離的方法與實施例1相同，區別在於分離裝置6預冷，冷卻器6. 3溫度保持在12°C;控制冷卻器6. 3尾部的發酵液溫度為18°C。實施例1中的發酵產酸水平為 118g/L(即最終分離出來的曲酸酸度為11.8% )，發酵液中的殘糖濃度為7g/L。實施例3(1)、稱取葡萄糖2590kg，硫酸鎂3. ^g，磷酸氫二鉀3. ^g，消泡劑1. 4kg，加入體積容量為25m3的補料罐4中，然後加水至7m3，用磷酸調節pH為3. 2，高壓蒸汽滅菌(壓力為0. IMPa，溫度為121°C、時間為30min)後冷卻至31°C，作為發酵補料備用；O)、稱取葡萄糖840kg，酵母浸膏12^^，硫酸鎂Ag，磷酸氫二鉀Ag，消泡劑
2.mcg，加入體積容量為25m3的發酵罐1中，然後加水至14m3，攪拌均勻，用磷酸調節pH為
3.2，高壓蒸汽滅菌(壓力為0. IMPa，溫度為121°C、時間為30min)後冷卻至31°C，作為發酵基礎料；按發酵基礎料體積的7%接入菌種，在30°C條件下進行曲酸發酵；(3)、發酵至24h時，測得發酵液中殘糖濃度44g/L，開始補入發酵補料，每分鐘補入1. 9L，控制發酵液中的殘糖濃度控制在30 60g/L，直至補料結束，以滿足生產菌生長、 代謝的需要；[0028](4)發酵至44h時，測得發酵液中的曲酸酸度在31g/L，啟動發酵設備中的分離裝置6，開始進行產物曲酸分離，直至發酵結束，發酵周期總計為93小時，發酵結束後，發酵液中的殘糖濃度為llg/L。所述曲酸分離的方法與實施例1相同，區別在於分離裝置6預冷，冷卻器6. 3溫度保持在15°C;控制冷卻器6. 3尾部的發酵液溫度為20°C。實施例1中的發酵產酸水平為 109g/L(即最終分離出來的曲酸酸度為10.9% )，發酵液中的殘糖濃度為llg/L。
權利要求1.一種曲酸發酵設備，包括發酵罐(1 )，發酵罐(1)用於盛裝發酵基礎料，發酵罐(1)內設有攪拌器(2)和恆溫加熱管(3)，其特徵在於所述發酵設備還包括補料罐(4)和分離裝置(6)，所述補料罐(4)用於盛裝發酵補液，補料罐(4)與發酵罐(1)上的補料口相連。
2.如權利要求1所述的曲酸發酵設備，其特徵在於所述分離裝置(6)用於在發酵過程中分離曲酸，分離裝置(6)包括冷卻器(6. 3)、錐形體(6. 2)和收集器(6. 1)，冷卻器(6. 3) 的進液口經出液閥(7)與發酵罐(1)的分離出液口相連，冷卻器(6. 3)的出液口與錐形體 (6. 2)上端的小口相連，錐形體(6. 2)下端的大口連接收集器(6. 1)，收集器(6. 1)側壁上部設有出液口，收集器(6. 1)的出液口經回液閥(5)與發酵罐(1)的分離回液口相連。
專利摘要本實用新型涉及一種曲酸發酵設備。其包括發酵罐，發酵罐內設有攪拌器和恆溫加熱管，特徵在於所述發酵設備還包括補料罐和分離裝置，所述補料罐用於盛裝發酵補液，補料罐與發酵罐上的補料口相連。所述分離裝置用於在發酵過程中分離曲酸，分離裝置)包括冷卻器、錐形體和收集器，冷卻器的進液口經出液閥與發酵罐的分離出液口相連，冷卻器的出液口與錐形體上端的小口相連，錐形體下端的大口連接收集器，收集器側壁上部設有出液口，收集器的出液口經回液閥與發酵罐的分離回液口相連。本實用新型通過流加發酵補料來控制發酵液濃度，通過不斷分離產物來控制產物濃度，從而可以改善發酵環境，大幅提高曲酸發酵產量，提高設備利用率，降低能耗。
文檔編號C12M1/00GK202208715SQ2011202798
公開日2012年5月2日 申請日期2011年8月3日 優先權日2011年8月3日
發明者華家榮, 胡嫣桐 申請人:無錫賽德生物工程有限公司