專利名稱：一種混合原料發(fā)酵生產(chǎn)檸檬酸的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于生物發(fā)酵技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種利用玉米、木薯的混合原料來發(fā)酵 生產(chǎn)檸檬酸的方法。
背景技術(shù)：
發(fā)酵工業(yè)之所以優(yōu)于其他制造工業(yè)，是因為它的原料在一定范圍內(nèi)能夠改變，這 對原材料價格的增長提供了某種程度的緩沖。對于能夠采用不同原料的方法來說，它的經(jīng) 濟(jì)性對于該方法是否被運用起到至關(guān)重要的作用。檸檬酸產(chǎn)品的利潤盈余是通過轉(zhuǎn)移升高 的原料成本到消費者身上。由于黑曲霉的特性，檸檬酸在原料上的選擇要比其他發(fā)酵產(chǎn)品 如抗生素的壓力要小一些，所以檸檬酸廠家總是不斷尋找盡可能低價的原料，因此，原料的 選擇總是備受關(guān)注。尋找更價廉、質(zhì)好的原料總有壓力，而且找到新的原料總是存在很多問 題，如儲存、難以滅菌、組成不穩(wěn)定。因此，最便宜的原料并不一定是最好的原料，同時改變 原料也必須改變設(shè)計出合理的生產(chǎn)方法。原料應(yīng)該在一年中大部分時間內(nèi)都容易獲得，因 此，工業(yè)上必須有相對穩(wěn)定的原料來源，并且易于方便保存半年以上。原料的價格非常關(guān)鍵，由于其涉及到很多方面，不能只看原料的表觀價格，例如原 料中碳源的可利用量、原料從采購地或生產(chǎn)地到發(fā)酵工廠的運輸成本、該種原料在發(fā)酵前 后的額外的處理工序等等。對于檸檬酸的生產(chǎn)企業(yè)，可以根據(jù)農(nóng)作物情況進(jìn)行選擇適合的、 經(jīng)濟(jì)的發(fā)酵原料來降低生產(chǎn)成本，提高競爭力。目前木薯和玉米是檸檬酸市場的兩種主要 原料原料木薯是我國主要熱帶、亞熱帶作物之一，具有適應(yīng)性強(qiáng)、種植地域廣泛的特點，我 國木薯種植面積約43. 7萬公頃，鮮木薯總產(chǎn)量約600萬噸，種植區(qū)域主要分布在廣西、廣 東、云南、海南和福建等省。木薯含有生氰甙，分解后可游離出氫氰酸，一般生食或食用加工 不當(dāng)?shù)哪臼砜梢鹬卸?，但加工成木薯粉后，生氰甙已大部分被去除，另外在發(fā)酵前的蒸煮 和液化中也基本被除掉，不致危害發(fā)酵。此外，我國也從東南亞進(jìn)口木薯。目前，我國玉米的 分布東起臺灣和沿海各省，西抵新疆和青藏高原，南自北緯18°的三亞市，北到北緯53° 黑龍江漠河，遍及全國各地。但主要產(chǎn)區(qū)集中在東北到西南的斜長弧形玉米帶。我國玉米 產(chǎn)區(qū)按分布范圍、自然條件、種植制度以及發(fā)展進(jìn)程，可劃分為6個主要產(chǎn)區(qū)，分別為北方 春玉米區(qū)、黃淮海平原夏玉米區(qū)、西南丘陵山地春夏玉米區(qū)、南方丘陵玉米區(qū)、西北灌溉玉 米區(qū)和青藏高原玉米區(qū)。東北是我國玉米的主產(chǎn)區(qū)，其中吉林省是我國玉米的第一大玉米 主產(chǎn)省。吉林省產(chǎn)玉米1750萬噸，占全國總產(chǎn)量的14%。其次是山東省和黑龍江省，產(chǎn)量 分別為1600萬噸和1450萬噸。河北、河南兩省也有千萬噸的年產(chǎn)量。雖然我國的檸檬酸發(fā)酵技術(shù)走在世界的前列，但是自我國加入WTO以來，競爭越 來越激烈，而且國內(nèi)檸檬酸企業(yè)之間的競爭也日趨白熱化，所以，技術(shù)進(jìn)步將是企業(yè)的立足 之本，混合原料發(fā)酵生產(chǎn)檸檬酸的方法是用木薯和玉米兩種發(fā)酵原料來生產(chǎn)檸檬酸的新工 藝，同時根據(jù)現(xiàn)有市場上的檸檬酸發(fā)酵原料木薯和玉米的價格變化，以及供應(yīng)量的變化，通 過工藝的創(chuàng)新，來改變兩種原料的配比，這樣既可以有效的回避原料的波動帶來的成本上 升，例如2005印度洋海嘯使木薯粉的價格上漲了 20-25%，給使用單一木薯原料的企業(yè)造成了很大的困難，又可以豐富發(fā)酵醪液的營養(yǎng)成分，利于檸檬酸發(fā)酵菌種產(chǎn)酸能力的提高， 這使檸檬酸企業(yè)在原料上有更大的選擇余地，降低了企業(yè)生產(chǎn)成本。

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明目的本發(fā)明的目的在于提供一種以玉米和木薯為混合原料，發(fā)酵生產(chǎn)檸檬 酸的方法。技術(shù)方案本發(fā)明提供的一種混合原料發(fā)酵生產(chǎn)檸檬酸的方法，包括以下步驟1)稱取玉米原料，將其粉碎制成玉米粉；2)向粉碎后的玉米粉加水，制成玉米漿，玉米漿中玉米的濃度為20 25g/L ；3)將玉米漿輸進(jìn)噴射液化裝置，調(diào)節(jié)pH至5. 5 7. 0，按每克玉米粉5 15個酶 活單位在玉米粉漿中加入高溫α -淀粉酶，并進(jìn)行液化，溫度控制在95 125°C，維持1 6個小時，使液化DE值為5 95% ；4)對液化后的玉米漿過濾，保留濾清液；5)稱取木薯原料，切塊后粉碎成木薯粉；6)向粉碎后的木薯粉加水，制成木薯漿，木薯漿中木薯的濃度為20 25g/L ；7)將木薯漿輸進(jìn)噴射液化裝置，調(diào)節(jié)pH至5. 5 7. 0，按每克木薯粉5 15個酶 活單位在木薯粉漿中加入高溫α -淀粉酶，并進(jìn)行液化，溫度控制在85 125°C，維持1 6個小時，使液化DE值為5 95% ；8)對液化后的木薯漿過濾，保留濾清液；9)將玉米濾清液和木薯濾清液混合通入發(fā)酵罐，在混合液中加入混合液總體積 0. 3 15%的有機(jī)氮源或混合液總體積0. 01 2%的無機(jī)氮源；10)將溫度升至90 121°C，滅菌15 30分鐘，再降溫至發(fā)酵溫度35 38°C ；11)將發(fā)酵菌種黑曲霉接入發(fā)酵罐中，并通風(fēng)供氧，保持35 38°C的發(fā)酵溫度至 發(fā)酵結(jié)束；12)采用鈣鹽法提取發(fā)酵液中的檸檬酸。其中，玉米粉粉碎后的細(xì)度應(yīng)小于等于40目，木薯粉的細(xì)度應(yīng)小于等于60目，以 便使玉米漿和木薯漿更均勻。其中，步驟9)中玉米濾清液和木薯濾清液的體積比為1 0.1 10。其中，步驟9)中有機(jī)氮源可選花生餅粉、豆餅粉、酵母粉、蛋白胨、豆粕或玉米；無 機(jī)氮源可選硫銨、碳銨或尿素。其中，步驟11)中可以采用孢子或菌絲接種的方法接入黑曲霉。其中，步驟11)中的發(fā)酵結(jié)束是指當(dāng)發(fā)酵測得還原糖含量為零或接近零、產(chǎn)酸接 近或超過種后總糖。有益效果本發(fā)明不僅可以根據(jù)現(xiàn)有市場上檸檬酸發(fā)酵原料_木薯和玉米的價格 變化以及供應(yīng)量的變化，來改變兩種原料的配比，可以有效地回避單一原料價格的波動帶 來的成本上升，又可以豐富發(fā)酵醪液的營養(yǎng)成分，利于檸檬酸發(fā)酵菌種產(chǎn)酸能力的提高，使 得企業(yè)在原料上有更大的選擇余地，降低了生產(chǎn)成本。此外，本發(fā)明與以單一原料生產(chǎn)檸檬 酸相比，發(fā)酵液流動性能好，使發(fā)酵周期明顯縮短，發(fā)酵指數(shù)提高10 12%，即在相同的產(chǎn) 酸水平上，縮短發(fā)酵周期約10小時。
具體實施例方式實施例1 稱取玉米原料，將其粉碎制成玉米粉，細(xì)度為30目，加水制成玉米漿，使玉米漿中 玉米的濃度為20g/L ；將玉米漿輸進(jìn)噴射液化裝置，調(diào)節(jié)pH至6. 0，按每克玉米粉5個酶活 單位在玉米粉漿中加入高溫α-淀粉酶，并進(jìn)行液化，溫度控制在100°C，維持5個小時，使 液化DE值為70%;將液化后的玉米漿過濾，保留濾清液；稱取木薯原料，切塊后粉碎成木薯 粉，細(xì)度為50目，加水制成木薯漿，木薯漿中木薯的濃度為25g/L ；將木薯漿輸進(jìn)噴射液化 裝置，調(diào)節(jié)PH至6. 5，按每克木薯粉15個酶活單位在木薯粉漿中加入高溫α _淀粉酶，并進(jìn) 行液化，溫度控制在95°C，維持3個小時，使液化DE值為65% ；將液化后的木薯漿過濾，保 留濾清液；取玉米濾清液和木薯濾清液混合通入發(fā)酵罐，玉米濾清液和木薯濾清液的體積 比為9 1，在混合液中加入混合液總體積3%的酵母粉，將溫度升至105°C，滅菌25分鐘， 再降溫至發(fā)酵溫度35°C ；采用孢子接種法將黑曲霉接入發(fā)酵罐中，并通風(fēng)供氧，保持35°C的 發(fā)酵溫度至發(fā)酵結(jié)束；采用鈣鹽法提取發(fā)酵液中的檸檬酸。實施例2 稱取玉米原料，將其粉碎制成玉米粉，細(xì)度為40目，加水制成玉米漿，使玉米漿中 玉米的濃度為25g/L ；將玉米漿輸進(jìn)噴射液化裝置，調(diào)節(jié)pH至6. 5，按每克玉米粉15個酶 活單位在玉米粉漿中加入高溫α-淀粉酶，并進(jìn)行液化，溫度控制在105°C，維持3個小時， 使液化DE值為60%;將液化后的玉米漿過濾，保留濾清液；稱取木薯原料，切塊后粉碎成木 薯，粉細(xì)度為50目，加水制成木薯漿，木薯漿中木薯的濃度為20g/L ；將木薯漿輸進(jìn)噴射液 化裝置，調(diào)節(jié)pH至6. 5，按每克木薯粉5個酶活單位在木薯粉漿中加入高溫α -淀粉酶，并 進(jìn)行液化，溫度控制在100°C，維持5個小時，使液化DE值為65% ；將液化后的木薯漿過濾， 保留濾清液；取玉米濾清液和木薯濾清液混合通入發(fā)酵罐，玉米濾清液和木薯濾清液的體 積比為1 9，在混合液中加入混合液總體積的碳銨，將溫度升至110°C，滅菌20分鐘， 再降溫至發(fā)酵溫度37°C ；采用菌絲接種法將黑曲霉接入發(fā)酵罐中，并通風(fēng)供氧，保持37°C的 發(fā)酵溫度至發(fā)酵結(jié)束；采用鈣鹽法提取發(fā)酵液中的檸檬酸。實施例3 稱取玉米原料，將其粉碎制成玉米粉，細(xì)度為40目，加水制成玉米漿，使玉米漿中 玉米的濃度為20g/L ；將玉米漿輸進(jìn)噴射液化裝置，調(diào)節(jié)pH至6. 0，按每克玉米粉10個酶活 單位在玉米粉漿中加入高溫α-淀粉酶，并進(jìn)行液化，溫度控制在100°C，維持4個小時，使 液化DE值為80%;將液化后的玉米漿過濾，保留濾清液；稱取木薯原料，切塊后粉碎成木薯 粉，細(xì)度為60目，加水制成木薯漿，木薯漿中木薯的濃度為20g/L ；將木薯漿輸進(jìn)噴射液化 裝置，調(diào)節(jié)pH至6. 0，按每克木薯粉10個酶活單位在木薯粉漿中加入高溫α -淀粉酶，并進(jìn) 行液化，溫度控制在100°C，維持4個小時，使液化DE值為85% ；將液化后的木薯漿過濾，保 留濾清液；取玉米濾清液和木薯濾清液混合通入發(fā)酵罐，玉米濾清液和木薯濾清液的體積 比為1 1，在混合液中加入混合液總體積5%的豆粕，將溫度升至115°C，滅菌25分鐘，再 降溫至發(fā)酵溫度37°C ；采用菌絲接種法將黑曲霉接入發(fā)酵罐中，并通風(fēng)供氧，保持37°C的發(fā) 酵溫度至發(fā)酵結(jié)束；采用鈣鹽法提取發(fā)酵液中的檸檬酸。
權(quán)利要求
一種混合原料發(fā)酵生產(chǎn)檸檬酸的方法，其特征在于包括以下步驟1)稱取玉米原料，將其粉碎制成玉米粉；2)向粉碎后的玉米粉加水，制成玉米漿，玉米漿中玉米的濃度為20～25g/L；3)將玉米漿輸進(jìn)噴射液化裝置，調(diào)節(jié)pH至5.5～7.0，按每克玉米粉5～15個酶活單位在玉米粉漿中加入高溫α 淀粉酶，并進(jìn)行液化，溫度控制在95～125℃，維持1～6個小時，使液化DE值為5～95％；4)對液化后的玉米漿過濾，保留濾清液；5)稱取木薯原料，切塊后粉碎成木薯粉；6)向粉碎后的木薯粉加水，制成木薯漿，木薯漿中木薯的濃度為20～25g/L；7)將木薯漿輸進(jìn)噴射液化裝置，調(diào)節(jié)pH至5.5～7.0，按每克木薯粉5～15個酶活單位在木薯粉漿中加入高溫α 淀粉酶，并進(jìn)行液化，溫度控制在85～125℃，維持1～6個小時，使液化DE值為5～95％；8)對液化后的木薯漿過濾，保留濾清液；9)將玉米濾清液和木薯濾清液混合通入發(fā)酵罐，在混合液中加入混合液總體積0.3～15％的有機(jī)氮源或混合液總體積0.01～2％的無機(jī)氮源；10)將溫度升至90～121℃，滅菌15～30分鐘，再降溫至發(fā)酵溫度35～38℃；11)將發(fā)酵菌種黑曲霉接入發(fā)酵罐中，并通風(fēng)供氧，保持35～38℃的發(fā)酵溫度至發(fā)酵結(jié)束；12)采用鈣鹽法提取發(fā)酵液中的檸檬酸。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的混合原料發(fā)酵生產(chǎn)檸檬酸的方法，其特征在于步驟1)中玉米 粉的細(xì)度小于等于40目。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的混合原料發(fā)酵生產(chǎn)檸檬酸的方法，其特征在于步驟5)中木薯 粉的細(xì)度小于等于60目。
4.根據(jù)根據(jù)權(quán)利要求1所述的混合原料發(fā)酵生產(chǎn)檸檬酸的方法，其特征在于步驟9)中 玉米濾清液和木薯濾清液的體積比為1 0.1 10。
5.根據(jù)根據(jù)權(quán)利要求1所述的混合原料發(fā)酵生產(chǎn)檸檬酸的方法，其特征在于步驟9)中 有機(jī)氮源為花生餅粉、豆餅粉、酵母粉、蛋白胨、豆粕或玉米。
6.根據(jù)根據(jù)權(quán)利要求1所述的混合原料發(fā)酵生產(chǎn)檸檬酸的方法，其特征在于步驟9)中 無機(jī)氮源為硫銨、碳銨或尿素。
7.根據(jù)根據(jù)權(quán)利要求1所述的混合原料發(fā)酵生產(chǎn)檸檬酸的方法，其特征在于步驟11) 中采用孢子或菌絲接種的方法接入黑曲霉。
8.根據(jù)根據(jù)權(quán)利要求1所述的混合原料發(fā)酵生產(chǎn)檸檬酸的方法，其特征在于步驟11) 中發(fā)酵結(jié)束為當(dāng)發(fā)酵測得還原糖含量為零或接近零、產(chǎn)酸接近或超過種后總糖。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種混合原料發(fā)酵生產(chǎn)檸檬酸的方法，其主要步驟為將玉米和木薯分別粉碎、調(diào)漿、噴射液化、過濾，然后將兩部分濾液按比例混合并發(fā)酵，最后提取檸檬酸。本發(fā)明有效地回避了單一原料的波動帶來的成本上升，同時也豐富發(fā)酵醪液的營養(yǎng)成分，利于檸檬酸發(fā)酵菌種產(chǎn)酸能力的提高，使得企業(yè)在原料上有更大的選擇余地，降低了生產(chǎn)成本。此外，本發(fā)明與以單一原料生產(chǎn)檸檬酸相比，發(fā)酵液流動性能好，使發(fā)酵周期明顯縮短，發(fā)酵指數(shù)更高。
文檔編號C12P7/48GK101948881SQ20101024993
公開日2011年1月19日 申請日期2010年8月10日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月10日
發(fā)明者劉振強(qiáng), 孫福新, 胡志杰, 蔣小東, 高金寶 申請人:宜興協(xié)聯(lián)生物化學(xué)有限公司