一種山梨醇的高濃度連續發酵工藝的製作方法

2023-06-21 10:47:01

專利名稱：一種山梨醇的高濃度連續發酵工藝的製作方法
技術領域：
本發明涉及維生素C的第一步發酵領域，具體為一種山梨醇的高濃度連續發酵工 藝。
背景技術：
維生素C(Vc)第一步發酵系應用生黑醋酸桿菌轉化山梨醇至山梨糖。在常規工藝 中，發酵罐中投加山梨醇濃度為22wt-25wt%，發酵周期20-24小時。另外，發酵前要做好 罐清洗、配料、殺菌、接種等多項準備，要耗時15個小時。又因第一步和第二步發酵罐之間 的供需專性太強，即第一步罐內的醪液只能導入被限定的一至二個第二步發酵罐內。因此， 在第二步發酵接近結束時，第一步發酵罐內的山梨糖才能全部流出，罐才能清空，這段時間 被稱為「糖罐等待期」，約為30-35小時。計算下來，Vc —步發酵產出一罐山梨糖，總需時約 70個小時，其內只有20幾個小時為工作態，50小時為閒置狀，設備利用嚴重不足，亟待建立 高濃度連續發酵新技術以扭轉此不利局面。

發明內容
本發明的目的在於提供一種Vc —步發酵山梨醇的高濃度連續發酵工藝，基於Vc 第一步發酵生產菌_生黑醋酸桿菌的生理和代謝特性，採用雙罐組合_低、高醇濃度交錯發 酵的模式，實現了山梨醇的高濃度連續發酵。為實現上述目的，本發明採用的技術方案為一種山梨醇的高濃度連續發酵工藝，選二個發酵罐緊密組合而成一組，1#罐應用 低山梨醇濃度發酵，培養液中山梨醇含22wt % -30wt %，生黑醋酸桿菌種液加入量佔培養 液的5wt%-15wt%，發酵12-20小時，待生黑醋酸桿菌生長和代謝達高峰值，移出部分發酵 液作為接種液，移出的部分佔發酵液總量的15wt% _35wt%，接入已備好低山梨醇濃度一 步發酵培養基的2 罐進行低山梨醇濃度發酵；1#罐移出部分發酵液後，本身需流加濃度為 60wt% _90wt%的無菌山梨醇水溶液至罐液山梨醇濃度為30wt% _40wt%，繼續發酵15-20 小時，醇糖轉化率達96-99%，結束髮酵；發酵醪液立即導入糖儲罐，1#罐清空後轉入第二輪 發酵運行前期重複2#罐、後期重複1#罐發酵過程；原作低山梨醇濃度發酵的2#罐發酵進 行12-20小時，生黑醋酸桿菌生長和代謝達高峰值時，重複1#罐過程；1#和2#罐兩罐如此相 互依存、作用整合、且周而復始地不間斷運行，從而實現山梨醇的高濃度連續發酵。所述山梨醇的高濃度連續發酵工藝，1#罐或2#罐進行低山梨醇濃度發酵時，培養 液中山梨醇含22wt% -30wt%，培養溫度為31-33°C，通風至溶氧百分比為20% -25%。所述山梨醇的高濃度連續發酵工藝，1#罐或2#罐進行低山梨醇濃度發酵時，至生 黑醋酸桿菌的生長和代謝達高峰值，醇糖轉化率達60% -80%。所述山梨醇的高濃度連續發酵工藝，1#罐或2#罐進行低山梨醇濃度發酵時，生黑 醋酸桿菌接種液加入量佔發酵培養液的-15wt%。所述山梨醇的高濃度連續發酵工藝，1#罐移出部分發酵液後，本身需流加濃度為60wt% _90wt%的無菌山梨醇水溶液至罐液山梨醇濃度為30wt% -40wt%，此時加大通風 至溶氧百分比達30% -35%，培養溫度為31-33°C，繼續發酵15-20小時至醇糖轉化率達 96-99%。本發明中，溶氧百分比系溶氧濃度的單位，S卩(溶液中屆時含氧量)/(溶液中可 溶解的最大含氧量)X100%。本發明中，醇糖轉化率=發酵醪液中山梨糖濃度X醪液體積/(投入山梨醇的 量X0. 9889) XlOO%,0. 9889為山梨醇與山梨糖分子量之比。本發明具有如下優點1.本發明實現山梨醇高濃度連續發酵，大幅壓縮原來的一、二、三級制種過程，解 放勞力4-5成，節省動力3-4成。2.本發明實現山梨醇高濃度連續發酵，提高設備利用率3倍。3.本發明實現山梨醇高濃度連續發酵，屆時備有充足的山梨糖液供Vc第二步發 酵適時流加，杜絕了第二步發酵因一時調配不及時出現供糖阻斷現象的發生，保障了發酵 的高效、快速轉化。4.本發明實現山梨醇的高濃度連續發酵，各工藝過程速度加快、接轉緊湊，有利於 實現生產過程的自動化及人員的高素質培訓。5.按本發明調整原生產設備布局，可騰出車間場地4-5成，作為潛在的基礎設施， 可增置新的生產或公共施設，擴大生產，改善勞動環境。6.為保障發酵各過程運行順暢，新工藝要求對原設備和生產布局應作適當調整 增設無菌高濃度山梨醇的流加系統和山梨糖醪液的儲存設施。
具體實施例方式實施例1 本實施例山梨醇的高濃度連續發酵工藝，選二個發酵罐緊密組合而成一組，1#罐 應用低山梨醇濃度發酵，培養液中山梨醇佔24wt%，生黑醋酸桿菌接種液佔10wt%，其餘 為一步發酵培養基，發酵15小時(醇糖轉化率達60% )，此時生黑醋酸桿菌生長和代謝達 高峰值，移出部分發酵液(佔發酵15小時後所得發酵液總量的20wt% )作為接種液，接入 已備好低山梨醇濃度一步發酵培養基的2#罐進行低山梨醇濃度發酵；1#罐移出部分發酵液 後，本身流加濃度為85wt%的無菌山梨醇水溶液至罐液山梨醇濃度為38. 2wt%，加大通風 至溶氧百分比達35%，繼續發酵16小時，結束髮酵，山梨糖濃度達37. 5wt %，醇糖轉化率達 98%。發酵醪液立即導入糖儲罐，1#罐清空後，在1#罐中加入一步發酵培養基，轉入第二輪 發酵運行前期重複2#罐、後期重複1#罐發酵過程；原作低山梨醇濃度發酵的2#罐發酵進 行15小時，待生黑醋酸桿菌生長和代謝達高峰值，重複1#罐過程；1#和2#罐兩罐如此相互 依存、作用整合、且周而復始地不間斷運行，最終實現山梨醇的高濃度連續發酵。在1#罐或2#罐進行低山梨醇濃度發酵時，培養溫度為32°C，通風至溶氧百分比為 20%。發酵進行至生黑醋酸桿菌的生長和代謝達高峰值，醇糖轉化率達60%。在1#罐或2# 罐進行低山梨醇濃度發酵時，生黑醋酸桿菌接種液加入量佔發酵培養液的10wt%。本發明中，一步發酵培養基為常規技術，其主要組成可以如下按重量百分比計，玉米漿0. 2%;酵母膏0.04%;碳酸鈣0. 07%，其餘為水，玉米漿、酵母膏和碳酸鈣均為標準產品。實施例2-5 與實施例1不同之處在於
Vc —步常纖酵Vc —步高山梨醱農戱酵麵例山梨醇 濃度 (wt%)發酵 時間 (h)醇糖 轉化率 (%)mm (ml)山梨醇 終濃度 (wt%)溶氧 百分比 (%)培養 時間 (h)蘭 轉化率 (%)224146512037.7331997324156512037.5331898425167112038.4351797525167812038.1351798應用例1 選0. 5噸發酵罐，投含山梨醇濃度為26wt %的培養液300升，接30升生黑醋酸 桿菌接種液，32°C，通風(溶氧百分比為20-25%)發酵16小時，醇糖轉化率達68%，補加 75升85wt%無菌山梨醇，至罐液山梨醇濃度為37. 8wt%，提高發酵通風量(溶氧百分比為 30-35% )，繼續培養17小時，醇糖轉化率達97%。應用例2 4噸發酵罐，投含山梨醇濃度為26襯％的培養液2. 2噸，接0. 2噸生黑醋酸桿菌 接種液，32°C，通風(溶氧百分比為20-25% )發酵15小時，醇糖轉化率達64%，補加0.6 噸85wt%無菌山梨醇，至罐液山梨醇濃度達37. 8wt%，提高發酵通風量(溶氧百分比為 30-35% )，繼續培養17小時，醇糖轉化率達97%。
權利要求
一種山梨醇的高濃度連續發酵工藝，其特徵在於選二個發酵罐緊密組合而成一組，1#罐應用低山梨醇濃度發酵，培養液中山梨醇含22wt％ 30wt％，生黑醋酸桿菌種液加入量佔培養液的5wt％ 15wt％，發酵12 20小時，待生黑醋酸桿菌生長和代謝達高峰值，移出部分發酵液作為接種液，移出的部分佔發酵液總量的15wt％ 35wt％，接入已備好低山梨醇濃度一步發酵培養基的2#罐進行低山梨醇濃度發酵；1#罐移出部分發酵液後，本身需流加濃度為60wt％ 90wt％的無菌山梨醇水溶液至罐液山梨醇濃度為30wt％ 40wt％，繼續發酵15 20小時，醇糖轉化率達96 99％，結束髮酵；發酵醪液立即導入糖儲罐，1#罐清空後轉入第二輪發酵運行前期重複2#罐、後期重複1#罐發酵過程；原作低山梨醇濃度發酵的2#罐發酵進行12 20小時，生黑醋酸桿菌生長和代謝達高峰值時，重複1#罐過程；1#和2#罐兩罐如此相互依存、作用整合、且周而復始地不間斷運行，從而實現山梨醇的高濃度連續發酵。
2.按照權利要求書1所述山梨醇的高濃度連續發酵工藝，其特徵在於1#罐或2#罐進 行低山梨醇濃度發酵時，培養液中山梨醇含22wt% -30wt%，培養溫度為31-33°C，通風至 溶氧百分比為20% -25%。
3.按照權利要求書1所述山梨醇的高濃度連續發酵工藝，其特徵在於1#罐或2# 罐進行低山梨醇濃度發酵時，至生黑醋酸桿菌的生長和代謝達高峰值，醇糖轉化率達 60% -80%。
4.按照權利要求書1所述山梨醇的高濃度連續發酵工藝，其特徵在於1#罐或2#罐進 行低山梨醇濃度發酵時，生黑醋酸桿菌接種液加入量佔發酵培養液的5wt% -15wt%。
5.按照權利要求書1所述山梨醇的高濃度連續發酵工藝，其特徵在於1#罐移出部分 發酵液後，本身需流加濃度為60wt% _90wt%的無菌山梨醇水溶液至罐液山梨醇濃度為 30wt% -40wt%，此時加大通風至溶氧百分比達30%~35%,培養溫度為31_33°C，繼續發酵 15-20小時至醇糖轉化率達96-99%。
全文摘要
本發明涉及維生素C第一步發酵技術領域，具體為一種山梨醇的高濃度連續發酵工藝。過程選二個發酵罐，1#罐應用低山梨醇濃度進行發酵，發酵至生黑醋酸桿菌生長和代謝達高峰值，移出部分作為接種液，接種已備好低山梨醇濃度培養液的2#罐進行低山梨醇濃度發酵；1#罐移出部分發酵液後，本身流加高濃度無菌山梨醇至終山梨醇濃度為38％，加大通風量繼續發酵至醇糖轉化率達97％以上，結束髮酵。1#罐發酵醪液迅速導入糖儲罐，罐清空後轉入第二輪的發酵運行先重複2#罐、後重複1#罐的發酵過程。原作低山梨醇濃度發酵的2#罐待生黑醋酸桿菌生長和代謝達高峰值，重複1#罐的發酵過程。1#和2#罐相互依存、作用整合、周而復始地不間斷運行，實現山梨醇高濃度連續發酵。
文檔編號C12R1/02GK101985640SQ201010561138
公開日2011年3月16日 申請日期2010年11月25日 優先權日2010年11月25日
發明者姚嵐, 姜銘妍, 安海英, 宋紅軍, 宮英姿, 張忠澤, 張海宏, 徐慧, 李春傑, 楊偉超, 汲湧, 荊士華, 趙志遠, 陳宏權 申請人:中國科學院瀋陽應用生態研究所;東北製藥集團股份有限公司