專利名稱：一種山梨醇的高濃度連續(xù)發(fā)酵工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及維生素C的第一步發(fā)酵領(lǐng)域，具體為一種山梨醇的高濃度連續(xù)發(fā)酵工 藝。
背景技術(shù)：
維生素C(Vc)第一步發(fā)酵系應(yīng)用生黑醋酸桿菌轉(zhuǎn)化山梨醇至山梨糖。在常規(guī)工藝 中，發(fā)酵罐中投加山梨醇濃度為22wt-25wt%，發(fā)酵周期20-24小時。另外，發(fā)酵前要做好 罐清洗、配料、殺菌、接種等多項準(zhǔn)備，要耗時15個小時。又因第一步和第二步發(fā)酵罐之間 的供需專性太強，即第一步罐內(nèi)的醪液只能導(dǎo)入被限定的一至二個第二步發(fā)酵罐內(nèi)。因此， 在第二步發(fā)酵接近結(jié)束時，第一步發(fā)酵罐內(nèi)的山梨糖才能全部流出，罐才能清空，這段時間 被稱為“糖罐等待期”，約為30-35小時。計算下來，Vc —步發(fā)酵產(chǎn)出一罐山梨糖，總需時約 70個小時，其內(nèi)只有20幾個小時為工作態(tài)，50小時為閑置狀，設(shè)備利用嚴(yán)重不足，亟待建立 高濃度連續(xù)發(fā)酵新技術(shù)以扭轉(zhuǎn)此不利局面。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種Vc —步發(fā)酵山梨醇的高濃度連續(xù)發(fā)酵工藝，基于Vc 第一步發(fā)酵生產(chǎn)菌_生黑醋酸桿菌的生理和代謝特性，采用雙罐組合_低、高醇濃度交錯發(fā) 酵的模式，實現(xiàn)了山梨醇的高濃度連續(xù)發(fā)酵。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為一種山梨醇的高濃度連續(xù)發(fā)酵工藝，選二個發(fā)酵罐緊密組合而成一組，1#罐應(yīng)用 低山梨醇濃度發(fā)酵，培養(yǎng)液中山梨醇含22wt % -30wt %，生黑醋酸桿菌種液加入量占培養(yǎng) 液的5wt%-15wt%，發(fā)酵12-20小時，待生黑醋酸桿菌生長和代謝達(dá)高峰值，移出部分發(fā)酵 液作為接種液，移出的部分占發(fā)酵液總量的15wt% _35wt%，接入已備好低山梨醇濃度一 步發(fā)酵培養(yǎng)基的2 罐進行低山梨醇濃度發(fā)酵；1#罐移出部分發(fā)酵液后，本身需流加濃度為 60wt% _90wt%的無菌山梨醇水溶液至罐液山梨醇濃度為30wt% _40wt%，繼續(xù)發(fā)酵15-20 小時，醇糖轉(zhuǎn)化率達(dá)96-99%，結(jié)束發(fā)酵；發(fā)酵醪液立即導(dǎo)入糖儲罐，1#罐清空后轉(zhuǎn)入第二輪 發(fā)酵運行前期重復(fù)2#罐、后期重復(fù)1#罐發(fā)酵過程；原作低山梨醇濃度發(fā)酵的2#罐發(fā)酵進 行12-20小時，生黑醋酸桿菌生長和代謝達(dá)高峰值時，重復(fù)1#罐過程；1#和2#罐兩罐如此相 互依存、作用整合、且周而復(fù)始地不間斷運行，從而實現(xiàn)山梨醇的高濃度連續(xù)發(fā)酵。所述山梨醇的高濃度連續(xù)發(fā)酵工藝，1#罐或2#罐進行低山梨醇濃度發(fā)酵時，培養(yǎng) 液中山梨醇含22wt% -30wt%，培養(yǎng)溫度為31-33°C，通風(fēng)至溶氧百分比為20% -25%。所述山梨醇的高濃度連續(xù)發(fā)酵工藝，1#罐或2#罐進行低山梨醇濃度發(fā)酵時，至生 黑醋酸桿菌的生長和代謝達(dá)高峰值，醇糖轉(zhuǎn)化率達(dá)60% -80%。所述山梨醇的高濃度連續(xù)發(fā)酵工藝，1#罐或2#罐進行低山梨醇濃度發(fā)酵時，生黑 醋酸桿菌接種液加入量占發(fā)酵培養(yǎng)液的-15wt%。所述山梨醇的高濃度連續(xù)發(fā)酵工藝，1#罐移出部分發(fā)酵液后，本身需流加濃度為60wt% _90wt%的無菌山梨醇水溶液至罐液山梨醇濃度為30wt% -40wt%，此時加大通風(fēng) 至溶氧百分比達(dá)30% -35%，培養(yǎng)溫度為31-33°C，繼續(xù)發(fā)酵15-20小時至醇糖轉(zhuǎn)化率達(dá) 96-99%。本發(fā)明中，溶氧百分比系溶氧濃度的單位，S卩(溶液中屆時含氧量)/(溶液中可 溶解的最大含氧量)X100%。本發(fā)明中，醇糖轉(zhuǎn)化率=發(fā)酵醪液中山梨糖濃度X醪液體積/(投入山梨醇的 量X0. 9889) XlOO%,0. 9889為山梨醇與山梨糖分子量之比。本發(fā)明具有如下優(yōu)點1.本發(fā)明實現(xiàn)山梨醇高濃度連續(xù)發(fā)酵，大幅壓縮原來的一、二、三級制種過程，解 放勞力4-5成，節(jié)省動力3-4成。2.本發(fā)明實現(xiàn)山梨醇高濃度連續(xù)發(fā)酵，提高設(shè)備利用率3倍。3.本發(fā)明實現(xiàn)山梨醇高濃度連續(xù)發(fā)酵，屆時備有充足的山梨糖液供Vc第二步發(fā) 酵適時流加，杜絕了第二步發(fā)酵因一時調(diào)配不及時出現(xiàn)供糖阻斷現(xiàn)象的發(fā)生，保障了發(fā)酵 的高效、快速轉(zhuǎn)化。4.本發(fā)明實現(xiàn)山梨醇的高濃度連續(xù)發(fā)酵，各工藝過程速度加快、接轉(zhuǎn)緊湊，有利于 實現(xiàn)生產(chǎn)過程的自動化及人員的高素質(zhì)培訓(xùn)。5.按本發(fā)明調(diào)整原生產(chǎn)設(shè)備布局，可騰出車間場地4-5成，作為潛在的基礎(chǔ)設(shè)施， 可增置新的生產(chǎn)或公共施設(shè)，擴大生產(chǎn)，改善勞動環(huán)境。6.為保障發(fā)酵各過程運行順暢，新工藝要求對原設(shè)備和生產(chǎn)布局應(yīng)作適當(dāng)調(diào)整 增設(shè)無菌高濃度山梨醇的流加系統(tǒng)和山梨糖醪液的儲存設(shè)施。
具體實施例方式實施例1 本實施例山梨醇的高濃度連續(xù)發(fā)酵工藝，選二個發(fā)酵罐緊密組合而成一組，1#罐 應(yīng)用低山梨醇濃度發(fā)酵，培養(yǎng)液中山梨醇占24wt%，生黑醋酸桿菌接種液占10wt%，其余 為一步發(fā)酵培養(yǎng)基，發(fā)酵15小時(醇糖轉(zhuǎn)化率達(dá)60% )，此時生黑醋酸桿菌生長和代謝達(dá) 高峰值，移出部分發(fā)酵液(占發(fā)酵15小時后所得發(fā)酵液總量的20wt% )作為接種液，接入 已備好低山梨醇濃度一步發(fā)酵培養(yǎng)基的2#罐進行低山梨醇濃度發(fā)酵；1#罐移出部分發(fā)酵液 后，本身流加濃度為85wt%的無菌山梨醇水溶液至罐液山梨醇濃度為38. 2wt%，加大通風(fēng) 至溶氧百分比達(dá)35%，繼續(xù)發(fā)酵16小時，結(jié)束發(fā)酵，山梨糖濃度達(dá)37. 5wt %，醇糖轉(zhuǎn)化率達(dá) 98%。發(fā)酵醪液立即導(dǎo)入糖儲罐，1#罐清空后，在1#罐中加入一步發(fā)酵培養(yǎng)基，轉(zhuǎn)入第二輪 發(fā)酵運行前期重復(fù)2#罐、后期重復(fù)1#罐發(fā)酵過程；原作低山梨醇濃度發(fā)酵的2#罐發(fā)酵進 行15小時，待生黑醋酸桿菌生長和代謝達(dá)高峰值，重復(fù)1#罐過程；1#和2#罐兩罐如此相互 依存、作用整合、且周而復(fù)始地不間斷運行，最終實現(xiàn)山梨醇的高濃度連續(xù)發(fā)酵。在1#罐或2#罐進行低山梨醇濃度發(fā)酵時，培養(yǎng)溫度為32°C，通風(fēng)至溶氧百分比為 20%。發(fā)酵進行至生黑醋酸桿菌的生長和代謝達(dá)高峰值，醇糖轉(zhuǎn)化率達(dá)60%。在1#罐或2# 罐進行低山梨醇濃度發(fā)酵時，生黑醋酸桿菌接種液加入量占發(fā)酵培養(yǎng)液的10wt%。本發(fā)明中，一步發(fā)酵培養(yǎng)基為常規(guī)技術(shù)，其主要組成可以如下按重量百分比計，玉米漿0. 2%;酵母膏0.04%;碳酸鈣0. 07%，其余為水，玉米漿、酵母膏和碳酸鈣均為標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品。實施例2-5 與實施例1不同之處在于
Vc —步常纖酵Vc —步高山梨醱農(nóng)戯酵麵例山梨醇 濃度 (wt%)發(fā)酵 時間 (h)醇糖 轉(zhuǎn)化率 (%)mm (ml)山梨醇 終濃度 (wt%)溶氧 百分比 (%)培養(yǎng) 時間 (h)蘭 轉(zhuǎn)化率 (%)224146512037.7331997324156512037.5331898425167112038.4351797525167812038.1351798應(yīng)用例1 選0. 5噸發(fā)酵罐，投含山梨醇濃度為26wt %的培養(yǎng)液300升，接30升生黑醋酸 桿菌接種液，32°C，通風(fēng)(溶氧百分比為20-25%)發(fā)酵16小時，醇糖轉(zhuǎn)化率達(dá)68%，補加 75升85wt%無菌山梨醇，至罐液山梨醇濃度為37. 8wt%，提高發(fā)酵通風(fēng)量(溶氧百分比為 30-35% )，繼續(xù)培養(yǎng)17小時，醇糖轉(zhuǎn)化率達(dá)97%。應(yīng)用例2 4噸發(fā)酵罐，投含山梨醇濃度為26襯％的培養(yǎng)液2. 2噸，接0. 2噸生黑醋酸桿菌 接種液，32°C，通風(fēng)(溶氧百分比為20-25% )發(fā)酵15小時，醇糖轉(zhuǎn)化率達(dá)64%，補加0.6 噸85wt%無菌山梨醇，至罐液山梨醇濃度達(dá)37. 8wt%，提高發(fā)酵通風(fēng)量(溶氧百分比為 30-35% )，繼續(xù)培養(yǎng)17小時，醇糖轉(zhuǎn)化率達(dá)97%。
權(quán)利要求
一種山梨醇的高濃度連續(xù)發(fā)酵工藝，其特征在于選二個發(fā)酵罐緊密組合而成一組，1#罐應(yīng)用低山梨醇濃度發(fā)酵，培養(yǎng)液中山梨醇含22wt％ 30wt％，生黑醋酸桿菌種液加入量占培養(yǎng)液的5wt％ 15wt％，發(fā)酵12 20小時，待生黑醋酸桿菌生長和代謝達(dá)高峰值，移出部分發(fā)酵液作為接種液，移出的部分占發(fā)酵液總量的15wt％ 35wt％，接入已備好低山梨醇濃度一步發(fā)酵培養(yǎng)基的2#罐進行低山梨醇濃度發(fā)酵；1#罐移出部分發(fā)酵液后，本身需流加濃度為60wt％ 90wt％的無菌山梨醇水溶液至罐液山梨醇濃度為30wt％ 40wt％，繼續(xù)發(fā)酵15 20小時，醇糖轉(zhuǎn)化率達(dá)96 99％，結(jié)束發(fā)酵；發(fā)酵醪液立即導(dǎo)入糖儲罐，1#罐清空后轉(zhuǎn)入第二輪發(fā)酵運行前期重復(fù)2#罐、后期重復(fù)1#罐發(fā)酵過程；原作低山梨醇濃度發(fā)酵的2#罐發(fā)酵進行12 20小時，生黑醋酸桿菌生長和代謝達(dá)高峰值時，重復(fù)1#罐過程；1#和2#罐兩罐如此相互依存、作用整合、且周而復(fù)始地不間斷運行，從而實現(xiàn)山梨醇的高濃度連續(xù)發(fā)酵。
2.按照權(quán)利要求書1所述山梨醇的高濃度連續(xù)發(fā)酵工藝，其特征在于1#罐或2#罐進 行低山梨醇濃度發(fā)酵時，培養(yǎng)液中山梨醇含22wt% -30wt%，培養(yǎng)溫度為31-33°C，通風(fēng)至 溶氧百分比為20% -25%。
3.按照權(quán)利要求書1所述山梨醇的高濃度連續(xù)發(fā)酵工藝，其特征在于1#罐或2# 罐進行低山梨醇濃度發(fā)酵時，至生黑醋酸桿菌的生長和代謝達(dá)高峰值，醇糖轉(zhuǎn)化率達(dá) 60% -80%。
4.按照權(quán)利要求書1所述山梨醇的高濃度連續(xù)發(fā)酵工藝，其特征在于1#罐或2#罐進 行低山梨醇濃度發(fā)酵時，生黑醋酸桿菌接種液加入量占發(fā)酵培養(yǎng)液的5wt% -15wt%。
5.按照權(quán)利要求書1所述山梨醇的高濃度連續(xù)發(fā)酵工藝，其特征在于1#罐移出部分 發(fā)酵液后，本身需流加濃度為60wt% _90wt%的無菌山梨醇水溶液至罐液山梨醇濃度為 30wt% -40wt%，此時加大通風(fēng)至溶氧百分比達(dá)30%~35%,培養(yǎng)溫度為31_33°C，繼續(xù)發(fā)酵 15-20小時至醇糖轉(zhuǎn)化率達(dá)96-99%。
全文摘要
本發(fā)明涉及維生素C第一步發(fā)酵技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種山梨醇的高濃度連續(xù)發(fā)酵工藝。過程選二個發(fā)酵罐，1#罐應(yīng)用低山梨醇濃度進行發(fā)酵，發(fā)酵至生黑醋酸桿菌生長和代謝達(dá)高峰值，移出部分作為接種液，接種已備好低山梨醇濃度培養(yǎng)液的2#罐進行低山梨醇濃度發(fā)酵；1#罐移出部分發(fā)酵液后，本身流加高濃度無菌山梨醇至終山梨醇濃度為38％，加大通風(fēng)量繼續(xù)發(fā)酵至醇糖轉(zhuǎn)化率達(dá)97％以上，結(jié)束發(fā)酵。1#罐發(fā)酵醪液迅速導(dǎo)入糖儲罐，罐清空后轉(zhuǎn)入第二輪的發(fā)酵運行先重復(fù)2#罐、后重復(fù)1#罐的發(fā)酵過程。原作低山梨醇濃度發(fā)酵的2#罐待生黑醋酸桿菌生長和代謝達(dá)高峰值，重復(fù)1#罐的發(fā)酵過程。1#和2#罐相互依存、作用整合、周而復(fù)始地不間斷運行，實現(xiàn)山梨醇高濃度連續(xù)發(fā)酵。
文檔編號C12R1/02GK101985640SQ201010561138
公開日2011年3月16日 申請日期2010年11月25日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月25日
發(fā)明者姚嵐, 姜銘妍, 安海英, 宋紅軍, 宮英姿, 張忠澤, 張海宏, 徐慧, 李春杰, 楊偉超, 汲涌, 荊士華, 趙志遠(yuǎn), 陳宏權(quán) 申請人:中國科學(xué)院沈陽應(yīng)用生態(tài)研究所;東北制藥集團股份有限公司