一种生产柠檬酸的方法技术

本发明专利技术提供一种生产柠檬酸的方法，该方法包括在发酵设备中，在生成柠檬酸的条件下，在通入空气的条件下，将黑曲霉接种至发酵培养基中进行发酵，其特征在于：该方法还包括向发酵设备中通入CO2气体。据本发明专利技术的方法生产柠檬酸，能够得到更高的发酵酸度、柠檬酸的转化率和更低的发酵残糖，并且工艺简单，容易操作。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种生 产柠檬酸的方法。
技术介绍
天然柠檬酸在自然界中分布很广，天然的柠檬酸存在于植物如柠檬、柑橘、菠萝等果实和动物的骨骼、肌肉、血液中。人工合成的柠檬酸是用砂糖、糖蜜、淀粉、葡萄等含糖物质发酵而制得的，可分为无水和水合物两种。纯品柠檬酸为无色透明结晶或白色粉末，无臭，有一种诱人的酸味。由于物理、化学等方面的优异性能，柠檬酸被广泛应用于医药、化学、电子、纺织、 石油、皮革、建筑、摄影、塑料、铸造和陶瓷等工业领域。柠檬酸的生产方法主要有两种一种是从天然含柠檬酸的果汁中提取；另一种是用发酵法进行生产，目前工业上主要以黑曲霉发酵法生产柠檬酸为主。具体的做法是将黑曲霉接种到发酵培养基中，发酵培养基中含有淀粉质原料酶解产物和氮源，经过发酵和固液分离得到柠檬酸的溶液。从1940年H. A.克雷伯斯提出三羧酸循环学说以来，柠檬酸的发酵机理逐渐被人们所认识。已经证明，糖质原料生成柠檬酸的生化过程中，由糖变成丙酮酸的过程与酒精发酵相同，亦即通过E-M途径(双磷酸己糖途径)进行酵解，然后丙酮酸进一步氧化脱羧生成乙酰辅酶A，乙酰辅酶A和丙酮酸羧化所生成的草酰乙酸缩合成为柠檬酸并进入三羧酸循环途径。柠檬酸是代谢过程中的中间产物。在发酵过程中，当微生物的乌头酸水合酶和异柠檬酸脱氢酶活性很低，而柠檬酸合成酶活性很高时，才有利于柠檬酸的大量积累。虽然人们对于柠檬酸发酵的机制有了比较完善的认识，但是，目前柠檬酸发酵的酸度和转化率等仍不如人意，酸度限制在13. 5%左右，转化率限制在94%左右，低于发达国家同行业水平，因此，迫切需要开发一种能够提高柠檬酸酸度和转化率的方法。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种能够提高发酵酸度、柠檬酸的转化率和降低发酵残糖的生产柠檬酸的方法。本专利技术的专利技术人在研究中发现，现有技术中柠檬酸发酵酸度、转化率不高的一个原因是在发酵培养阶段通入的空气中CO2的含量稍低，而在黑曲霉进行柠檬酸发酵过程中， 合成柠檬酸所需的草酰乙酸由丙酮酸和磷酸烯醇式丙酮酸经催化作用固定CO2生成，草酸乙酰的浓度是柠檬酸合成速度的关键，而这与CO2的固定量相关。因此，适当的提高发酵过程中CO2的通入量能够增加草酸乙酰的浓度进而提高柠檬酸的转化率。本专利技术提供了，该方法包括在发酵设备中，在生成柠檬酸的条件下，在通入空气的条件下，将黑曲霉接种至发酵培养基中进行发酵，其特征在于，该方法还包括向发酵设备中通入CO2气体。根据本专利技术的方法生产柠檬酸，能够得到更高的发酵酸度、柠檬酸的转化率和更低的发酵残糖，并且工艺简单，容易操作，如实施例1在整个发酵过程中都通入CO2,其发酵酸度为14.5%，柠檬酸的转化率为100.7%，发酵残糖为0. 40%，而没有通入CO2的对比例 1中柠檬酸的发酵酸度仅为13.5%，柠檬酸的转化率为93.9%，发酵残糖高达0.80%。目前，全球柠檬酸的需求量为130万吨/年，全国柠檬酸产量为80万吨/年，因此，发酵酸度提高1 %，柠檬酸转化率提高7 %是非常可观的增长。附图说明 图1为根据本专利技术的实施方式中在线活细胞值的曲线图；图2为根据本专利技术的实施方式中糖化酶活性的曲线图。具体实施例方式本专利技术提供，该方法包括在发酵设备中，在生成柠檬酸的条件下，在通入空气的条件下，将黑曲霉接种至发酵培养基中进行发酵，其特征在于，该方法还包括向发酵设备中通入CO2气体。根据本专利技术，对开始和结束通入CO2气体的时间没有特别的限定，只要在发酵过程中向发酵设备中通入一定的CO2气体即可一定程度上增加发酵酸度和柠檬酸的转化率。优选地，开始通入CO2气体的时间为将黑曲霉接种至发酵培养基后32小时内，进一步优选为将黑曲霉接种至发酵培养基后8小时内，最优选地，在发酵一开始即开始通入CO2气体。结束通入CO2气体的时间优选为发酵结束时，即优选情况下，在发酵全程通入CO2气体。根据本专利技术，优选地，所述通入的CO2气体的通气量为空气通气量的0. 05-5%，进一步优选地，发酵开始阶段通入的CO2气体的通气量略低些，发酵进行一段时间以后通入的 CO2气体的通气量略高些，如，将黑曲霉接种至发酵培养基后m小时内，所述通入的CO2气体的通气量可以为空气通气量的0. 1-2% ；将黑曲霉接种至发酵培养基后m小时至发酵结束， 所述通入的CO2气体的通气量可以为空气通气量的0. 1-5%，其中m为8-28 ；进一步优选地，将黑曲霉接种至发酵培养基后η小时内，所述通入的CO2气体的通气量为空气通气量的 0. 1_1%，进一步优选为0. 2-0. 8% ；将黑曲霉接种至发酵培养基后η小时至发酵结束，所述通入的CO2气体的通气量为空气通气量的1-3%，其中，η为16-28。术语“通气量”一般以通气比来表示，通常以每分钟内通过单位体积培养液的空气体积比来表示(ν/ν ·π η)，例如通气比为1 0. 1-1，简称通气量为0. 01-1体积体积 分钟。根据本专利技术，所述通入的CO2气体中CO2的含量大于95体积％即可。所述CO2气体可以为商购的纯的CO2气体，也可以为其他途径得到的纯度满足上述要求的CO2气体，如来源于密闭式乙醇发酵过程中得到的CO2气体。密闭式乙醇发酵过程中可产生纯度较高的 CO2气体，甚至高达99. 05-99. 5体积％，所述密闭式乙醇发酵过程中得到的CO2气体的获取可按现有技术乙醇生产中的工序=(I)CO2收集，CO2气体依靠发酵罐中的压力通过管道，经气液分离器进入回收设备，将CO2夹带的泡沫和微粒进行回收；(2)洗涤，CO2气体经气液分离器处理后，进入水洗塔回收被CO2带出的酒精蒸汽和部分粗杂质，并回收CO2带出的酒精蒸汽和部分粗杂质；(3)压缩，水洗后的CO2送入空压机压缩；然后在按照柠檬酸发酵空气的处理系统进行处理后，接入发酵罐分过滤器入口。所述发酵分过滤器为本领域公知的概念，是每个发酵罐单独配备的，进入发酵罐的气体必须经过的装置，用于将进入发酵罐的气体过滤成无菌空气，这样发酵罐才不会染菌。因此，根据本专利技术，二氧化碳气体可以在过滤器入口或入口之前与空气混合，再进入发酵罐，或者单独再配备一个过滤器进行过滤。为了便于操作和简化装置，本专利技术优选使用前者。这样，即提高了柠檬酸生产的发酵酸度和转化率，同时也为乙醇生产过程中的副产物CO2气体提供了一个良好的去处，尤其对于既生产柠檬酸又生产乙醇的厂商来说，提供了两方面的便利。根据本专利技术，为了使CO2气体稳定地通入到发酵设备中，优选使通入的CO2气体的压力比通入到该发酵设备中的空气压力高，优选高8-12%。例如，对于300000L的发酵罐， 空气压力通常为1. 8-2. IMPa，优选将CO2气体压缩到2. 1-2. 3MPa。根据本专利技术，除了通入CO2气体以外，黑曲霉发酵的条件可以与本领域常规的发酵条件相同，如，以每克发酵培养基为基准，所述黑曲霉的接种量可以为1.8X104-5.3X104 个菌落形成单位，优选为2. 5X104-4. 5 X IO4个菌落形成单位。所述发酵的条件可以包括 温度为30-40°C，优选为30-35°C ；pH值为1_7，优选为2_4，空气通气量为0. 02-1体积体积·分钟；优选为0. 05-0. 4体积体积·分钟，进一步优选为0. 1-0. 4体积体积·分钟本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种生产柠檬酸的方法，该方法包括在发酵设备中，在生成柠檬酸的条件下，在通入空气的条件下，将黑曲霉接种至发酵培养基中进行发酵，其特征在于，该方法还包括向发酵设备中通入ＣＯ２气体。

【技术特征摘要】
1.一种生产柠檬酸的方法，该方法包括在发酵设备中，在生成柠檬酸的条件下，在通入空气的条件下，将黑曲霉接种至发酵培养基中进行发酵，其特征在于，该方法还包括向发酵设备中通入CO2气体。2.根据权利要求1所述的方法，其中，开始通入CO2气体的时间为将黑曲霉接种至发酵培养基后32小时内。3.根据权利要求2所述的方法，其中，开始通入CO2气体的时间为将黑曲霉接种至发酵培养基后8小时内。4.根据权利要求1所述的方法，其中，结束通入CO2气体的时间为发酵结束时。5.根据权利要求1-4中任意一项所述的方法，其中，通入的CO2气体的通气量为空气通气量的0. 05-5% ο6.根据权利要求5所述的方法，其中，将黑曲霉接种至发酵培养基后m小时内，所述通入的CO2气体的通气量为空气通气量的0. 1-2% ；将黑曲霉接种至发酵培养基后m小时至发酵结束，所述通入的CO2气体的通气量为空气通气量的0. 1...

【专利技术属性】
技术研发人员：周勇，卢宗梅，张继学，冯志菲，
申请(专利权)人：安徽丰原生物化学股份有限公司，
类型：发明
国别省市：34