乳酸发酵生产中分段pH控制方法技术

本发明专利技术公开乳酸发酵生产中分段pH控制方法，包括如下步骤：(1)在乳酸菌快速生长阶段末期，向发酵料液中加入酸释放剂；(2)在乳酸菌抑制生长阶段末期，向发酵料液中加入碱释放剂。本发明专利技术能够有效地缩短乳酸发酵生产中一低一高的两次调整发酵料液pH的时间。

The method of pH control by stages in the production of lactic acid fermentation

【技术实现步骤摘要】
乳酸发酵生产中分段pH控制方法
本专利技术涉及发酵生产乳酸
具体地说是乳酸发酵生产中分段pH控制方法。
技术介绍
以400吨乳酸发酵罐为例，如图1所示，在发酵料液中加入乳酸菌初期，发酵料液酸性较弱(pH菌体快速生长)，此时发酵料液的环境适宜乳酸菌快速生长，但是不利于乳酸菌产酸；当发酵罐内的乳酸菌进入稳定期之后，需要提高发酵料液酸性至pH抑制菌体生长，目的是抑制乳酸菌快速生长，促进乳酸菌将发酵料液中的糖转化成酸，减少乳酸菌生长对发酵料液中糖的消耗，目前生产中提高发酵料液酸性的方法是减少中和剂的加入量，利用乳酸菌所产的酸逐渐提高发酵料液的酸性，耗时5个小时左右；当乳酸菌快速生长得到抑制之后，需要加大中和剂的流加量，使得发酵料液酸性调至pH生长和产酸平衡，pH菌体快速生长<pH生长和产酸平衡<pH抑制菌体生长，耗时5个小时左右。因此，乳酸发酵生产一低一高的两次调整发酵料液pH耗时10个小时左右。
技术实现思路
为此，本专利技术所要解决的技术问题在于提供一种乳酸发酵生产中分段pH控制方法，有效地缩短乳酸发酵生产中一低一高的两次调整发酵料液pH的时间。为解决上述技术问题，本专利技术提供如下技术方案：乳酸发酵生产中分段pH控制方法，包括如下步骤：(1)在乳酸菌快速生长阶段末期，向发酵料液中加入酸释放剂；(2)在乳酸菌抑制生长阶段末期，向发酵料液中加入碱释放剂。上述乳酸发酵生产中分段pH控制方法，在步骤(1)中：所述酸释放剂完全释放酸的时间小于5小时。上述乳酸发酵生产中分段pH控制方法，在步骤(1)中：所述酸释放剂完全释放酸的时间小于或等于3小时。上述乳酸发酵生产中分段pH控制方法，在步骤(1)中：所述酸释放剂为水溶性有机酸酯。上述乳酸发酵生产中分段pH控制方法，所述水溶性有机酸酯为葡萄糖酸内酯。上述乳酸发酵生产中分段pH控制方法，在步骤(2)中：所述碱释放剂完全释放碱的时间小于5小时。上述乳酸发酵生产中分段pH控制方法，在步骤(2)中：所述碱释放剂完全释放碱的时间小于或等于30分钟。上述乳酸发酵生产中分段pH控制方法，在步骤(2)中：所述碱释放剂为疏水性氧化钙。上述乳酸发酵生产中分段pH控制方法，所述疏水性氧化钙的制备方法如下：(A)将叔丁基二甲基氯硅烷粉末加入到乙酸乙酯中，搅拌，得溶液A；(B)向步骤(A)得到的溶液A中加入聚二甲基硅氧烷，搅拌，得溶液B；(C)将氧化钙粉末加入到步骤(B)得到的溶液B中，搅拌，进行氧化钙表面疏水改性；(D)过滤即得表面疏水改性氧化钙，真空干燥后得到发酵生产乳酸用中和剂。上述乳酸发酵生产中分段pH控制方法，在步骤(A)中：溶液A中叔丁基二甲基氯硅烷的质量分数为5-15％，搅拌时间大于或等于1小时；在步骤(B)中：聚二甲基硅氧烷的加入量为叔丁基二甲基氯硅烷质量的5-10倍，搅拌时间大于或等于0.5小时；在步骤(C)中：氧化钙粉末的加入量为溶液B质量的15-20％，氧化钙粉末的粒度为100-200目，搅拌时间为48-72小时，在搅拌的过程中可以滴加饱和酪胺乙醇溶液，饱和酪胺乙醇溶液的滴加量为溶液A质量的10-30％；真空干燥时间大于或等于10小时，干燥温度为50-100℃。本专利技术的技术方案取得了如下有益的技术效果：由于酸释放剂是缓慢地释放出酸，因此可以根据当前pH、调节目标pH抑制菌体生长和发酵罐内发酵料液的量，将所需酸释放剂一次性加入到发酵料液中，而不会造成发酵料液局部酸性太强而杀死乳酸菌，在搅拌的条件下使得酸释放剂均匀分布在发酵料液内，酸释放剂缓慢释放出酸，发酵料液的酸性逐渐增强，直至酸释放剂释放完毕，使得发酵料液pH调整到pH抑制菌体生长，通过选择释放酸的速度较快的酸释放剂，可以大大缩短“一低”pH调整时间。同理，由于碱释放剂是缓慢地释放出碱，因此可以根据当前pH、调节目标pH生长和产酸平衡和发酵罐内发酵料液的量，将所需碱释放剂一次性加入到发酵料液中，而不会造成发酵料液局部碱性太强而杀死乳酸菌，在搅拌的条件下使得碱释放剂均匀分布在发酵料液内，碱释放剂缓慢释放出碱，发酵料液的碱性逐渐增强，直至碱释放剂释放完毕，使得发酵料液pH调整到pH生长和产酸平衡，通过选择释放碱的速度较快的碱释放剂，可以大大缩短“一高”pH调整时间。本专利技术中所制备的发酵生产乳酸用中和剂用于调节发酵料液pH时，发酵料液局部不会发生pH过高、调节期间pH波动较小、并且调节时波动时间较短。叔丁基二甲基氯硅烷与氧化钙反应使得叔丁基二甲基硅烷偶联到氧化钙颗粒表面，从而实现对氧化钙表面进行疏水改性，大大延缓了氧化钙与水的反应速度，从而延长了氧化钙与水的反应时间，并且氧化钙与水反应过程中放热，有利于维持发酵料液温度稳定、减少耗电。向发酵料液中加入疏水改性氧化钙粉末时，初始阶段疏水改性氧化钙粉末与水反应很缓慢，不会造成发酵料液局部pH暂时过高，随着发酵罐中不断进行搅拌，疏水改性氧化钙粉末均匀分散到发酵料液内，氧化钙与水的反应逐渐加速，使得发酵料液各处pH均匀升高，控制疏水改性氧化钙粉末加入的频率，可以实现相邻两次加入的疏水改性氧化钙粉末与水反应的波谷与波峰重合，从而可以实现调节发酵料液pH期间，pH波动较小以及波动时间较短。聚二甲基硅氧烷具有很好的渗透性，可以渗透氧化钙颗粒的表面，不仅能够提高叔丁基二甲基硅烷偶联在氧化钙颗粒表面上的偶联深度，而且可以对氧化钙颗粒表面及表面一定的深度起到包覆作用，延缓氧化钙与水的反应速度。酪胺用于束缚叔丁基二甲基硅烷偶联到氧化钙颗粒表面过程中产生的HCl，有利于提高氧化钙颗粒表面的偶联程度。附图说明图1乳酸发酵生产中一低一高的两次调整发酵料液pH。图2实施例1和实施例2中两种中和剂加入到乳酸溶液的pH变化曲线。具体实施方式实施例1乳酸发酵生产中分段pH控制方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)在乳酸菌快速生长阶段末期，向发酵料液中加入酸释放剂；所述酸释放剂为水溶性有机酸酯，所述水溶性有机酸酯为葡萄糖酸内酯；由于葡萄糖酸内酯在发酵料液中水解，3小时以内可以水解完毕，根据生产中发酵罐的大小以及发酵罐内发酵料的量，控制加入葡萄糖酸内酯的量实现发酵料液pH由5.8左右降低到5.4左右，在“一低”调节中由原来的5小时缩短到3小时以内；葡萄糖酸和乳酸可以在后续的分子蒸馏工艺中进行分离。(2)在乳酸菌抑制生长阶段末期，向发酵料液中加入碱释放剂，所述碱释放剂为疏水性氧化钙；其制备方法包括如下步骤：(A)将10kg叔丁基二甲基氯硅烷粉末加入到100kg乙酸乙酯中，搅拌2小时，得溶液A；(B)向步骤(A)得到的溶液A中加入50kg聚二甲基硅氧烷，搅拌1小时，得溶液B；(C)将32kg、粒度为100-200目的氧化钙粉末加入到步骤(B)得到的溶液B中，搅拌48小时，进行氧化钙表面疏水改性；(D)过滤即得表面疏水改性氧化钙，乙酸乙酯洗涤3-5次，100℃真空干燥本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.乳酸发酵生产中分段pH控制方法，其特征在于，包括如下步骤：/n(1)在乳酸菌快速生长阶段末期，向发酵料液中加入酸释放剂；/n(2)在乳酸菌抑制生长阶段末期，向发酵料液中加入碱释放剂。/n

【技术特征摘要】
1.乳酸发酵生产中分段pH控制方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)在乳酸菌快速生长阶段末期，向发酵料液中加入酸释放剂；
(2)在乳酸菌抑制生长阶段末期，向发酵料液中加入碱释放剂。


2.根据权利要求1所述的乳酸发酵生产中分段pH控制方法，其特征在于，在步骤(1)中：所述酸释放剂完全释放酸的时间小于5小时。


3.根据权利要求1所述的乳酸发酵生产中分段pH控制方法，其特征在于，在步骤(1)中：所述酸释放剂完全释放酸的时间小于或等于3小时。


4.根据权利要求1所述的乳酸发酵生产中分段pH控制方法，其特征在于，在步骤(1)中：所述酸释放剂为水溶性有机酸酯。


5.根据权利要求4所述的乳酸发酵生产中分段pH控制方法，其特征在于，所述水溶性有机酸酯为葡萄糖酸内酯。


6.根据权利要求1所述的乳酸发酵生产中分段pH控制方法，其特征在于，在步骤(2)中：所述碱释放剂完全释放碱的时间小于5小时。


7.根据权利要求1所述的乳酸发酵生产中分段pH控制方法，其特征在于，在步骤(2)中：所述碱释放剂完全释放碱的时间小于或等于30分钟。


8.根据权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：崔洋，王浩，崔凯宁，顾永华，张树银，张国宣，邢晓霞，刘雁，李艳坤，
申请(专利权)人：河南金丹乳酸科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：河南;41