[发明专利]一种柠檬酸的发酵生产方法

说明书

技术领域

本发明属柠檬酸的生产方法，具体涉及一种柠檬酸的连续发酵生产方法。

背景技术

柠檬酸是当今世界上用量最大的一种有机酸，至今世界上消费的柠檬酸主要采用以黑曲霉为菌种的发酵法生产。现有的柠檬酸发酵技术采用的是间歇的分批发酵模式，每完成一批次发酵，就要放料并对发酵罐进行清洗、灭菌、打料和重新接种，才能进行下一批次发酵。造成非发酵时间即辅助发酵时间占用较长，发酵罐利用率不高，并且分批发酵生产不稳定，批与批之间的发酵结果波动较大。

发明内容

针对现有柠檬酸分批发酵工艺所存在的诸多不足之处，本发明提供了一种柠檬酸的连续发酵生产方法。

本发明所述柠檬酸的连续发酵生产方法，其发酵过程为连续发酵方式；，采用多个发酵罐串联发酵，首先，向一级发酵罐中连续添加菌种和新鲜培养基，再按与进料相同的流速，向下一级发酵罐连续输出发酵醪液，逐级、连续的完成柠檬酸的发酵过程。

柠檬酸连续发酵系统的装置，由培养基储罐、种子培养罐、多个串联的发酵罐以及发酵醪液储罐组成。串联的发酵罐可以是2个，也可以多个，优选4个。

本发明所述柠檬酸的连续发酵方法的主要工艺条件的控制范围如下：

发酵温度：35-37℃；

PH范围：1.3～4.5；

发酵罐中料液体积：占罐容的75-95%；

通风量：风量8.5～12m³/m³·h。

其他工艺参数范围可参照现有柠檬酸发酵生产技术。

现以采用四级发酵方式为例，说明连续发酵生产柠檬酸的具体工艺步骤和工艺参数：

（1）菌种培养。在种子罐中加入种子培养基和接入黑曲霉孢子，维持pH3-7,温度35-41℃，培养12-24小时，形成黑曲霉菌球待用；风量8.5-10.5m³/m³·h。

（2）将发酵培养基加入一级发酵罐中，发酵培养基占发酵罐体积的70-80%时，开动通风、搅拌和冷却系统，使发酵罐中料液温度维持在35-37℃，并按4-12%重量的接种量接入来自种子罐中的黑曲霉菌球；

（3）按一定的流速连续向一级发酵罐加入发酵培养基和按接种量4-12%的来自种子罐中的黑曲霉菌球，按同样的流速从一级发酵罐流出或抽出发酵液进入二级发酵罐；

（4）当二级发酵罐的料液体积达到75-95%罐容时，再按与进料相同的流速从二级发酵罐流出或抽出发酵液进入三级发酵罐；

（5）当三级发酵罐的料液体积达到75-95%罐容时，以与进料相同的流速从三级发酵罐流出或抽出发酵液进入四级发酵罐；

（6）当四级发酵罐的料液体积达到75-95%罐容时，以与进料相同的流速从四级发酵罐流出或抽出发酵液进入发酵醪液储罐；

（7）以相同流速连续保持各级串联发酵罐的进出料。

其中步骤（１）所述的种子培养基是含碳源和氮源的液体培养基，总糖含量10-15%,可以包含木薯、地瓜、玉米液化液中的一种或多种,以及麸皮、硫酸铵等。 

步骤（2）所述的发酵培养基是含碳源和氮源的液体培养基，总糖含量10-20%,可以包含木薯、地瓜、玉米液化液中的一种或多种，以及硫酸铵等。

各级发酵罐的发酵参数控制如下：

一级发酵罐： 

pH2-4.5,温度35-37℃，无菌空气的风量8.5-10.5m³/m³·h。

二级发酵罐：

pH1.8-2.9,温度35-37℃，无菌空气的风量10.5-12.0m³/m³·h。

三级发酵罐： 

pH1.5-2.0,温度35-37℃，无菌空气的风量9.5-11.0m³/m³·h。

四级发酵罐： 

pH1.3-1.8,温度35-37℃，无菌空气的风量8.5-9.5m³/m³·h。

由于是连续发酵，且罐容积一样，所以物料在各罐的停留时间是一样的。

在控制风量和搅拌不变的情况下，料液中的溶解氧随发酵而变化，其规律如附图1。