一种淀粉质原料的处理方法及其在柠檬酸制备工业上的应用技术

技术编号:13193823 阅读:46 留言:0更新日期:2016-05-11 20:18
本发明专利技术公开一种淀粉质原料的处理方法,以柠檬酸废水为原料,包括原料粉碎、调浆、一次加酶一次喷射、闪蒸、固液分离步骤,所述酶选自耐酸型α—高温淀粉酶,该方法能适应低pH液化条件,既可大大简化操作,降低能耗和生产成本,又能保证理想的蛋白絮凝和提纯效果,减少对后续发酵和提纯造成的负面影响;将本发明专利技术方法应用柠檬酸制备工业,种子生长速率显著加快,种子培养周期缩短,发酵指标进一步提高,发酵周期缩短,转化率提高,具有重要工业应用价值。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及淀粉质原料制备方法,尤其涉及一种适应柠檬酸废水回流工艺 的淀粉质原料处理方法,及其在柠檬酸制备工业上的应用。属于化工和生物发酵技术 领域。
技术介绍
柠檬酸是一种重要的有机酸,又名枸橼酸,无色无臭,有很强的酸味,易溶于水,在工 业,食品业,化妆业等具有极广泛的用途。目前,柠檬酸主要通过发酵法生产获得,以玉米等 淀粉质农作物作为原料。淀粉质原料处理方法通常需要经过粉粹、调浆、喷射液化、固液分 离等工序。 传统工艺中,淀粉质原料粉碎调浆后,需加氢氧化钙将粉浆的pH控制在5.8~6.2; 一次加酶后经过95~105°C高温喷射,保温1~4h后再经过115~135°C的二次喷射,闪蒸降 温至95~99°C,二次加酶,维持0.5~2h,得到合格的液化液;为提高蛋白的絮凝效果,通常 需要加酸将液化液的pH调至5.0~5.2,再进行固液分离。上述工艺存在以下缺陷:(1)采用 二次加酶二次高温喷射的液化工艺,原料处理时间长,工艺设备流程长,显著增加能耗,如 申请号201110220758.2的专利"一种淀粉质原料的处理方法和柠檬酸的制备方法",申请号 201110271718.0的专利"一种淀粉质原料的处理方法和应用",以及申请号201310105118.6 的专利"一种制备柠檬酸的方法"均公开了二次加酶二次高温喷射的液化工艺,均公开了二 次加酶二次高温喷射的工艺手段;(2)整个原料处理过程中需进行多次pH调节,增加了酸碱 消耗,费时费力,另外,还增加了液化液中的离子浓度,给后续发酵和柠檬酸提纯造成负面 影响;(3)原料高温处理时间长,特别是第二次喷射温度温度大于115°C,导致液化液中糖和 氮的的美拉德反应加剧,产生的有害色素增加,糖液颜色加深,不利于后续发酵和柠檬酸提 纯;(4)二次喷射温度较高,导致酶失活,增加了酶用量。 目前,柠檬酸废水回流生产柠檬酸,见申请号201410321671.8的专利"柠檬酸废水 回流发酵生产柠檬酸的方法",已应用于生产。但由于柠檬酸废水pH较低,如回用的中和废 糖水pH为4.5~5.2,色谱分离残液pH为2.0~3.0,导致废水回流调浆后粉浆pH无法满足高 温淀粉酶的最适pH范围,需要添加更多的碱液或石灰,制约了柠檬酸废水回流工艺的应用。 综上所述,亟需开发一种适应柠檬酸废水回流工艺的能在低pH条件下进行液化, 既能降低能耗,工艺简单,省时省力,又能保证蛋白絮凝和提纯效果的淀粉质原料处理方 法。
技术实现思路
针对现有工艺存在的上述缺陷,本专利技术的目的之一在于提供一种适应柠檬酸废水 回流工艺的淀粉质原料处理方法,该方法能适应低pH液化条件,既可简化操作,降低能耗和 生产成本,又能保证理想的蛋白絮凝和提纯效果。 为了达到上述目的,本专利技术采用以下技术方案: 一种淀粉质原料的处理方法,以柠檬酸废水为原料,包括原料粉碎、调浆、一次加酶一 次喷射、闪蒸、固液分离步骤,所述酶选自耐酸型α-高温淀粉酶。 该方法具体包括以下步骤: (1) 将淀粉质原料粉碎后所得粉末与柠檬酸废水混合得到粉浆,在ΡΗ4.5~5.5的条件 下,加入所述耐酸性α-高温淀粉酶; (2) 将步骤(1)所制粉浆于97~108°C进行喷射,所得料液进行闪蒸,降温至95~99°C,保 温1~3h,碘试合格后得到液化液。 其中, 步骤(1)所述粉末为将所述淀粉质原料进行粉碎后过40~100目筛所得。 步骤(1)所述粉浆浓度为20~30%。 步骤(1)所述耐酸性α-高温淀粉酶的添加量为10~40U/g粉末。 具体地,该方法还包括将所述液化液经过板框过滤去掉滤渣得到糖液的步骤,用 于过滤的所述液化液比例为70~90%。 具体地,所述淀粉质原料包括玉米、薯干、木薯的一种或多种。 具体地,所述柠檬酸废水至少包括中和废糖水、色谱分离残液及前述两种废水与 冷凝水和/或自来水的混合液中的一种。 本专利技术的另一目的在于提供上述方法在柠檬酸制备工业上的应用:将该方法所制 液化液和糖液作为培养基主要营养成分,并以黑曲霉菌作为菌种进行二级发酵。具体地,种子培养方法为: 用自来水将所述液化液总糖浓度稀释至8~12%,加入氮源使总氮为0.15~0.4%,制成种 子培养基;加热至121°C,保温15min,降温至39°C,接入黑曲霉孢子培养得到种子液。其中, 所述氮源为无机氮源和有机氮源中一种或多种;所述无机氮源为硫酸铵和/或硝酸铵;有机 氮源为玉米浆、玉米淀粉渣、玉米液化液、豆柏粉、棉籽粉、蛋白胨、酵母膏中的一种或多种; 所述黑曲霉孢子接入量为终浓度为15~50万个/毫升,优选为30万个/毫升。 所述种子培养条件为:温度37°C,通过溶氧反馈调控,将氧溶度控制在初始浓度 20%以上,培养24~30h。 具体地,发酵培养方法为: 将所述液化液和糖液混合,使总糖为14~18%,总氮为0.06~0.13%,制成发酵培养基;加 热至85~95°C时,保温30min,降温至38°C接入种子液培养得到发酵液。 所述发酵培养条件为:温度37°C,通过溶氧反馈调控,将氧溶度控制在初始浓度 40%以上。 如无特殊说明,以上所述百分数均为重量百分数(wt%)。 本专利技术具有如下有益技术效果: 本专利技术采用耐酸型α-高温淀粉酶,结合特定工艺参数和条件,创造性地解决了柠檬酸 废水回流生产柠檬酸受低pH条件制约的技术难题。在整个原料处理过程中几乎不用调整 PH,极大地简化了操作流程,降低了能耗和生产成本,省时省力,提高了生产效率;同时,较 低的pH条件增强了蛋白絮凝效果。与传统工艺相比,氢氧化钙和柠檬酸的用量分别节省 2.8Kg/t粉末和0.8Kg/t粉末,钙离子浓度下降至原工艺的16%,减少对后续发酵和提纯造成 的负面影响。 本专利技术采用一次加酶一次喷射工艺即可达到理想的液化效果。取消第二次高温喷 射,原料处理时间缩短近1. lh,蒸汽消耗减少31%,在液化DE值保持不变的情况下,淀粉酶使 用量下降10%;缩短液化停留时间,美拉德反应减弱,色素产生显著下降,糖液浊度下降至原 工艺的43%,透光率提高至原工艺的3.9倍。 将本专利技术方法应用于发酵生产柠檬酸,种子生长速率显著加快,种子培养周期缩 短2h,发酵指标进一步提高,发酵周期缩短3h,转化率提高0.6%,具有重要工业应用价值。【具体实施方式】 以下通过实施例对本专利技术作进一步说明。 以下实施例和对比例所涉及原料和试剂(包括耐酸型α-高温淀粉酶、普通型α- 高温淀粉酶)均为市售商品;黑曲霉菌来源于中国工业微生物菌种保藏管理中心(CICC),保 藏编号CICC 40021。如无特殊说明,均采用本领域常用设备和工艺方法。 实施例1 将玉米进行粉碎后,过80目筛;所得玉米粉与中和废糖水和冷凝水混合均匀,使粉浆浓 度达到20%,在ρΗ4.8~5.2条件下,按10U/g玉米粉的添加量加入耐酸型α-高温淀粉酶;所 得粉浆先经过l〇5°C喷射,再经过闪蒸降温至97°C,保温3h,碘试呈浅棕色后得到合格液化 液;将70%的液化液经过板框过滤去掉滤渣,得到糖液。种子培养基配制:将液化液与自来水混合,将总糖浓度稀释至8%,加入玉米浆使总 氮为0.15%,配制成种子培养基;加热至121°C,保温15min,降温至39°C,接入本文档来自技高网
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【技术保护点】
一种淀粉质原料的处理方法,其特征在于以柠檬酸废水为原料,包括原料粉碎、调浆、一次加酶一次喷射、闪蒸、固液分离步骤,所述酶选自耐酸型α—高温淀粉酶。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员:石贵阳陈坚胡志杰李江华蒋小东金赛孙福新彭艳红王宝石王莉李由然谭风玲
申请(专利权)人:江苏国信协联能源有限公司江南大学
类型:发明
国别省市:江苏;32

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