專利名稱：生物降解檸檬酸廢渣殘酸生產(chǎn)高膳食纖維粉的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于生物應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種生物降解檸檬酸廢渣殘酸生產(chǎn)高膳食纖維粉的方法。
背景技術(shù)：
膳食纖維是食物中所含的不能被人體胃腸消化酶分解的植物成份，它包括果膠、半纖維素、纖維素、木質(zhì)素。膳食纖維的主要功能是1、完善腸道功能、改善消化道因過多飲食引起的肥胖癥；2、平衡菌群、消“毒”排“廢”、防止便秘、防止結(jié)腸癌；3、降低膽固醇、調(diào)節(jié)血糖水平；4、防止由冠狀動脈硬化引起的心臟病。膳食纖維的國內(nèi)外研究及食用情況在西方發(fā)達國家已早有食用的研究，美、英、德、法等國家在70年代就著手研究和開發(fā)高膳食纖維食品，而且已形成一定產(chǎn)業(yè)規(guī)模。國際營養(yǎng)學(xué)家一致認為膳食纖維能平衡人體營養(yǎng)、調(diào)節(jié)機體功能，可與傳統(tǒng)的六大營養(yǎng)素(即蛋白質(zhì)、脂肪、水、礦物質(zhì)、維生素、碳水化合物)并列為“第七大營養(yǎng)素”，世界糧農(nóng)組織FAO規(guī)定，人均攝入量為27g/d。而在我國對該問題認識不足，膳食中高蛋白、高脂肪、高熱量的精細食品比例過高，膳食纖維的食用量已由1994年的33g/d下降至11-12g/d，膳食纖維食用量不足，已使我國居民的健康狀況受到較嚴重影響，慢性非傳染性疾病上升迅速，最新調(diào)查數(shù)據(jù)表明，我國成人超重率已達22.8％，肥胖率已達7.1％，高膽固醇血癥已達2.9％，高甘油酯血癥已達11.9％，低高密度脂蛋白血癥7.4％，18歲以上糖尿病患者2.6％，高血壓發(fā)病率18.8％，不僅老年中常見，在中年人中也有增加，少年兒童的“成年病”已出現(xiàn)，這種情況已經(jīng)引起國內(nèi)有識之士們的關(guān)注。因此，高膳食纖維粉有廣泛的需求市場。從大豆渣等廢渣中提取高膳食纖維粉的研究，大都采用化學(xué)試劑提取法，且這種方法生產(chǎn)成本高，難以工業(yè)化生產(chǎn)，還容易造成新的環(huán)境污染；也有的采用植物種子直接加工成高膳食纖維粉的，如燕麥粉，但膳食纖維含量低，一般都在7％以下。檸檬酸廢渣是檸檬酸發(fā)酵液通過過濾設(shè)備分離出來的固形物，褐色，味酸，pH值為3.2，含水量68-70％。檸檬酸廢渣的儲量檸檬酸行業(yè)是以薯干為原料，每產(chǎn)一噸檸檬酸就產(chǎn)廢渣1.3噸，我國的檸檬酸產(chǎn)量近50萬噸/年，這樣每年產(chǎn)檸檬酸廢渣達65萬噸。檸檬酸廢渣治理利用情況是直接作為飼料，牲畜不吃，養(yǎng)蘑菇菌絲不長。也有用作生產(chǎn)活性碳、石膏板的報道，但均未投入生產(chǎn)，而且利用效益較低。因此，廠家有場地的，自然干燥作為燃料，但大多無場地條件，廢渣被廢棄，這不僅浪費了資源，而且生產(chǎn)廠家還需支付大量的環(huán)境治理費和運輸費，據(jù)統(tǒng)計，檸檬酸生產(chǎn)中用于治理“三廢”所需的費用占生產(chǎn)成本的1/3，其廢渣的處理確實是一個重大問題。檸檬酸廢渣的成分殘留檸檬酸占5-6.7％(折干基)，食物纖維占21.36％，蛋白質(zhì)占10.98％，無機鹽占7.04％，粗脂肪占14.96％，胡蘿卜素占0.009％，若除去廢渣中殘留的檸檬酸，對人類來說是一種高膳食纖維、高蛋白的營養(yǎng)品食品原料。因此，為利用檸檬酸廢渣生產(chǎn)高膳食纖維提供了科學(xué)依據(jù)。檸檬酸廢渣處理利用的難點在于廢渣中殘留檸檬酸高，且為有機酸，難以除掉，故制約了檸檬酸廢渣的利用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種以檸檬酸廢渣為原料，以降酸菌為發(fā)酵菌，采用控溫、供氧、無雜菌污染的條件下發(fā)酵，生產(chǎn)成本低、利于工業(yè)化生產(chǎn)、且無環(huán)境污染的生物降解檸檬酸廢渣殘酸生產(chǎn)高膳食纖維粉的方法。
為達到以上目的，本發(fā)明所采取的技術(shù)方案是該生物降解檸檬酸廢渣殘酸生產(chǎn)高膳食纖維粉的方法，其特征在于它以檸檬酸廢渣為原料，以降酸菌為發(fā)酵菌，檸檬酸廢渣經(jīng)高溫滅菌處理后，按8-15％的比例接入降酸菌種，通過無菌風(fēng)供氧，控制溫度，在無雜菌污染的條件下發(fā)酵，降解檸檬酸廢渣中殘留的檸檬酸，從而生產(chǎn)出高膳食纖維粉。本發(fā)明所述的生物降解檸檬酸廢渣殘酸生產(chǎn)高膳食纖維粉的方法的具體生產(chǎn)步驟為(1)、選用降酸菌為發(fā)酵菌種，并進行培育a、菌種的選用選用降酸菌為降解檸檬酸廢渣中殘酸的發(fā)酵菌，降酸菌是一株畢赤酵菌，名為Pichia sp.Y1，取自天津科技大學(xué)實驗室，由于該菌株具有同化檸檬酸的特性，故選用為降解檸檬酸廢渣中殘酸的發(fā)酵菌；b、液體培養(yǎng)基的制備液態(tài)培養(yǎng)基的配比新鮮檸檬酸廢渣350g，檸檬酸15g，定容1000ml；液態(tài)培養(yǎng)基的配制方法先將稱量好的檸檬酸廢渣放入帶有刻度的容器內(nèi)，將檸檬酸放在另一容器內(nèi)加適量的水將其溶解，轉(zhuǎn)入盛有檸檬酸廢渣的容器內(nèi)，定容至1000ml，并攪拌均勻，培養(yǎng)基的配制量根據(jù)生產(chǎn)需要量而按比例配制；液態(tài)培養(yǎng)基的分裝殺菌液態(tài)培養(yǎng)基配制好后，分別裝在250ml小三角瓶中60ml，500ml的大三角瓶中100ml，115℃濕熱滅菌15分鐘備用；c、接種培養(yǎng)接種在接種室內(nèi)進行，接種室備有超凈工作臺或接種箱、紫外線燈、酒精燈、接種針，在嚴格無菌條件下，取接種針一環(huán)斜面菌種，接入裝有60ml液體培養(yǎng)基的250ml的三角瓶內(nèi)，振蕩供氧、20℃、24小時，得一級種子液，按10％接種量轉(zhuǎn)接一級種子液于盛100ml液體培養(yǎng)基的500ml三角瓶，振蕩供氧、20℃、24小時，得二級種子液，再按8-15％(v/w)的接種量接入以檸檬酸廢渣為原料的固態(tài)培養(yǎng)基(固態(tài)種子在生產(chǎn)車間培養(yǎng))，通風(fēng)供氧、20-22℃、72-80小時，菌種活細胞達1.5-4×105個/g以上，即得生產(chǎn)用菌種；(2)無菌條件的處理a、每次在投產(chǎn)前一天，將生產(chǎn)車間的地面、墻壁、發(fā)酵池沖洗干凈，撒漂白粉，漂白粉的用量為30-40g/m2，發(fā)酵池的篦子及生產(chǎn)用的工具用1～3％的漂白粉溶液(有效氯含量在250ppm以上)浸泡，關(guān)閉車間門窗進行殺菌，24小時后，用自來水將發(fā)酵池、地面、篦子和生產(chǎn)用的工具沖洗干凈備用；b、供氧風(fēng)的無菌處理風(fēng)經(jīng)過濾器過濾，再通過濕度、溫度調(diào)節(jié)裝置調(diào)節(jié)，達到無菌狀態(tài)，濕度達90-95％，風(fēng)溫夏季控制在18-20℃；冬季控制在22-24℃，并根據(jù)氣溫靈活掌握，總之，用風(fēng)溫來調(diào)節(jié)控制料溫，從而達到生產(chǎn)要求溫度，即為生產(chǎn)用的合格無菌供氧風(fēng)；(3)、接種生產(chǎn)高膳食纖維粉先將檸檬酸廢渣裝入蒸球，適當打開排空閥，開始加熱，當排空閥有熱氣冒出時，即關(guān)閉排空閥，使氣壓升至0.15MPa保持30分鐘，出蒸球裝入池內(nèi)降溫，降至25-28℃時，接入培養(yǎng)好的生產(chǎn)用降酸菌種子，接種量為8-15％(w/w)，接種后拌勻，將料鋪平，料厚以30-50cm為宜，同時打開風(fēng)機開始通風(fēng)供氧，料溫溫度控制在20-22℃，按種后的24小時內(nèi)可采取間歇通風(fēng)供氧，通風(fēng)次數(shù)和時間長短以控制料溫適宜為準，供氧的同時對物料翻拌，以達供氧均勻、充分，24小時后采用常風(fēng)供氧，同時每小時翻拌兩次，72-80小時殘酸降為零，即為半成品(發(fā)酵成熟的檸檬酸廢渣)，將半成品裝入干燥爐進行干燥，前期低溫排潮，溫度控制在35-40℃，當水分含量降至30-35％時，升溫至85-90℃干燥，直至物料含水量低于10％時出爐，粉碎，過篩，包裝即為高膳食纖維粉成品；降酸過程中，對料溫的控制是通過生產(chǎn)中調(diào)節(jié)供氧風(fēng)風(fēng)溫來實現(xiàn)的，夏季風(fēng)溫可比料溫低2-3℃，冬季風(fēng)溫可比料溫高2-3℃，靈活掌握，以達到料溫恒溫的目的；發(fā)酵在廠房內(nèi)一個長方形池子內(nèi)進行，池子的上部用磚砌成，外沫耐酸水泥，底面為斜風(fēng)道，風(fēng)道的上面鋪上不銹鋼篦子，篦子上設(shè)沖孔，孔徑1.5-2mm，篦子每塊大小以人工拆裝合適為宜，篦子的下面為風(fēng)道，風(fēng)道中有支撐架和排污口，風(fēng)道底部為斜面，進風(fēng)口處最深，斜度為1.5-2％。
本發(fā)明的有益效果在于能充分利用檸檬酸廢渣資源，生物發(fā)酵降解殘酸，使高膳食纖維粉的生產(chǎn)成本降低，而且工藝簡單，無污染，可廣泛用于檸檬酸生產(chǎn)企業(yè)或膳食纖維食品開發(fā)單位。
具體實施例方式
實施例用萊蕪市檸檬酸廠夏季生產(chǎn)的新鮮廢渣為原料，降酸菌種為發(fā)酵菌，取自于天津科技大學(xué)實驗室，檸檬酸廢渣經(jīng)高溫滅菌處理，按10％的比例接入降酸菌種，通過供氧風(fēng)供氧，并控制溫度，在無雜菌污染的條件下發(fā)酵。具體生產(chǎn)步驟為在廠實驗室內(nèi)進行生產(chǎn)用菌種培育，取接種針一環(huán)斜面菌種，接入裝有60ml液體培養(yǎng)基的250ml的三角瓶內(nèi)，振蕩供氧、20℃、24小時，得一級種子液，按10％接種量轉(zhuǎn)接一級種子液于盛100ml液體培養(yǎng)基的500ml三角瓶，振蕩供氧、20℃、24小時，得二級種子液，再按10％(w/w)接種量接入以檸檬酸廢渣為原料的固態(tài)培養(yǎng)基(固態(tài)種子在生產(chǎn)車間培養(yǎng))，通風(fēng)供氧、21℃、78小時，菌種活細胞達2.5×105個/g以上，即得生產(chǎn)用菌種；發(fā)酵池進行殺菌處理，在投入使用前一天將生產(chǎn)車間的地面、墻壁、發(fā)酵池沖洗干凈，撒漂白粉，漂白粉的用量為每平方米35g，發(fā)酵池的篦子及工具用2％的漂白粉溶液浸泡，關(guān)閉車間門窗進行殺菌，24小時后用自來水將發(fā)酵池、地面篦子和生產(chǎn)用的工具沖洗干凈備用；無菌供養(yǎng)風(fēng)設(shè)在發(fā)酵池外，風(fēng)經(jīng)過濾，濕度控制在92％，風(fēng)溫控制為19℃；將檸檬酸廢渣1000kg，裝入蒸球，升溫排空后，升壓至0.15Mpa，保持30分鐘入池揚晾，當溫度降至25℃時按10％的比例接種，拌勻、鋪平(料厚40cm)，同時開始通風(fēng)，接種后的24小時內(nèi)采取間歇通風(fēng)，每小時翻拌二次，每次10分鐘，以后采用常風(fēng)，溫度控制在21℃、72小時，發(fā)酵正常，75小時廢渣中殘留檸檬酸降至零。再用干燥爐進行干燥，前期在38℃下排潮，當水分降至33％時，升溫至87℃，在含水量達9％時，出爐，粉碎，過篩，即得合格高膳纖維粉400kg。
產(chǎn)品經(jīng)檢測感官指標褐色粉末，無其他異味理化指標膳食纖維含量21％；水分9％衛(wèi)生指標符合GB2715-81《糧食衛(wèi)生標準》
權(quán)利要求
1.一種生物降解檸檬酸廢渣殘酸生產(chǎn)高膳食纖維粉的方法，其特征在于它以檸檬酸廢渣為原料，以降酸菌為發(fā)酵菌，檸檬酸廢渣經(jīng)高溫滅菌處理后，按8-15％的比例接入降酸菌種，通過無菌風(fēng)供氧，控制溫度，在無雜菌污染的條件下發(fā)酵，降解檸檬酸廢渣中殘留的檸檬酸，從而生產(chǎn)出高膳食纖維粉。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生物降解檸檬酸廢渣殘酸生產(chǎn)高膳食纖維粉的方法，其特征在于其具體生產(chǎn)步驟為(1)、選用降酸菌為發(fā)酵菌種，并進行培育a、菌種的選用選用降酸菌為降解檸檬酸廢渣中殘酸的發(fā)酵菌；b、液體培養(yǎng)基的制備液態(tài)培養(yǎng)基的配比新鮮檸檬酸廢渣350g，檸檬酸15g，定容1000ml；c、按種培養(yǎng)在嚴格無菌條件下，取接種針一環(huán)斜面菌種，接入裝有60ml液體培養(yǎng)基的250ml的三角瓶內(nèi)，振蕩供氧、20℃、24小時得一級種子液，按10％接種量轉(zhuǎn)接一級種子液于盛100ml液體培養(yǎng)基的500ml三角瓶，振蕩供氧、20℃、24小時得二級種子液，再按8-15％(v/w)的接種量接入以檸檬酸廢渣為原料的固態(tài)培養(yǎng)基(固態(tài)種子在生產(chǎn)車間培養(yǎng))，通風(fēng)供氧、20-22℃、72-80小時，菌種活細胞達1.5-4×105個/g以上，即得生產(chǎn)用菌種；(2)無菌條件的處理a、每次在投產(chǎn)前一天，將生產(chǎn)車間的地面、墻壁、發(fā)酵池沖洗干凈，撒漂白粉，漂白粉的用量以30-40g/m2為宜，發(fā)酵池的篦子及生產(chǎn)用的工、器具用1～3％的漂白粉溶液(有效氯含量在250ppm以上)浸泡，關(guān)閉車間門窗進行殺菌，24小時后，用自來水將發(fā)酵池、地面、篦子和生產(chǎn)用的工、器具沖洗干凈備用；b、供氧風(fēng)的無菌處理風(fēng)經(jīng)過濾器過濾，再通過濕度、溫度調(diào)節(jié)裝置調(diào)節(jié)，達到無菌狀態(tài)，濕度達90-95％，風(fēng)溫夏季控制在18-20℃；冬季控制在22-24℃；(3)、接種生產(chǎn)高膳食纖維粉先將檸檬酸廢渣裝入蒸球，適當打開排空閥，開始加熱，當排空閥有熱氣冒出時，即關(guān)閉排空閥，使氣壓升至0.15MPa保持30分鐘，出蒸球裝入池內(nèi)降溫，降至25-28℃時把培養(yǎng)好的降酸酵母菌生產(chǎn)用種子接入，接種量為8-15％(w/w)，接種后拌勻，將料鋪平，料厚以30-50cm為宜，同時打開風(fēng)機開始通風(fēng)供氧，料溫溫度控制在20-22℃，按種后的24小時內(nèi)可采取間歇通風(fēng)供氧，供氧的同時對物料翻拌，以達供氧均勻、充分，24小時后，采用常風(fēng)供氧，同時每小時翻拌兩次，72-80小時殘酸降為零，即為半成品(發(fā)酵成熟的檸檬酸廢渣)，將半成品裝入干燥爐進行干燥，前期低溫排潮，以35-40℃為宜，當水分含量降至30-35％時，升溫至85-90℃干燥，直至含水量低于10％時出爐，粉碎、過篩，包裝即為高膳食纖維粉成品；降酸過程中對料溫的溫度控制是通過生產(chǎn)中調(diào)節(jié)供氧風(fēng)風(fēng)溫來實現(xiàn)的，夏季風(fēng)溫可比料溫低2-3℃，冬季風(fēng)溫可比料溫高2-3℃。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種生物降解檸檬酸廢渣殘酸生產(chǎn)高膳食纖維粉的方法，它以檸檬酸廢渣為原料，以降酸菌為發(fā)酵菌，檸檬酸廢渣經(jīng)高溫滅菌處理后，按8－15％的比例接入降酸菌種，通過供氧風(fēng)供氧并控制溫度，在無雜菌污染的條件下發(fā)酵，降解檸檬酸廢渣中殘留的檸檬酸，從而生產(chǎn)出高膳食纖維粉。該生物降解檸檬酸廢渣殘酸生產(chǎn)高膳食纖維粉的方法，充分利用檸檬酸廢渣，進行生物發(fā)酵，使高膳食纖維粉的生產(chǎn)成本降低，而且工藝簡單，利于工業(yè)化生產(chǎn)，無環(huán)境污染，可廣泛用于檸檬酸生產(chǎn)企業(yè)或膳食纖維產(chǎn)品開發(fā)單位。
文檔編號A23J1/00GK1799412SQ20051004554
公開日2006年7月12日 申請日期2005年12月14日 優(yōu)先權(quán)日2005年12月14日
發(fā)明者郇彩鳳, 李霞, 劉慶華, 郇鳳霞, 郇政山, 郇義卿, 鄒敏, 孟靜, 許夢雪 申請人:郇彩鳳