專利名稱：以稻米為原料生產(chǎn)檸檬酸的發(fā)酵工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種檸檬酸生產(chǎn)發(fā)酵工藝，特別是涉及一種以稻米為原料生產(chǎn)檸檬酸的發(fā)酵工藝。
目前國(guó)內(nèi)檸檬酸生產(chǎn)通常采用的原料有薯干粉、小麥粉、玉米粉等幾種。中國(guó)專利85108564“用黑曲霉發(fā)酵聯(lián)產(chǎn)薯蕷皂素和檸檬酸”、中國(guó)專利92110021“利用小麥粉生產(chǎn)檸檬酸的方法”和中國(guó)專利95111000“一種檸檬酸或檸檬酸鈉的制備方法”分別公開了利用薯干粉、小麥粉和玉米粉生產(chǎn)檸檬酸的工藝方法。眾所周知，我國(guó)薯干、小麥和玉米的主產(chǎn)區(qū)均分布在北方，對(duì)于我國(guó)南方的檸檬酸廠家來(lái)說(shuō)，采用上述專利技術(shù)利用薯干、小麥和玉米生產(chǎn)檸檬酸會(huì)遇到許多不利因素，首先由于原料運(yùn)費(fèi)使生產(chǎn)成本增大；其二，由于南方氣候潮濕，原料(尤其是薯干)極易受潮霉變，原料發(fā)生霉變后不僅降低了本身的淀粉含量，而且會(huì)產(chǎn)生毒素，直接影響生產(chǎn)菌株的正常發(fā)酵，其結(jié)果是輕則降低檸檬酸產(chǎn)量，重則引起倒罐事故，造成重大的經(jīng)濟(jì)損失。
本發(fā)明的目的在于提供一種以稻米為原料且產(chǎn)酸率高的檸檬酸發(fā)酵工藝。本發(fā)明普遍適用于我國(guó)檸檬酸行業(yè)，尤其適用于我國(guó)的中南部地區(qū)，為當(dāng)?shù)卦绲久椎墓I(yè)應(yīng)用開辟了一條新途徑。長(zhǎng)期以來(lái)，我國(guó)湖南、湖北等省區(qū)的早稻米庫(kù)存量嚴(yán)重過(guò)剩，不僅占用了大量的國(guó)家儲(chǔ)備糧資金，而且每年還面對(duì)相當(dāng)大的收購(gòu)壓力，急需找到一條能夠開發(fā)利用早稻米的方法。
本發(fā)明的目的是通過(guò)下述工藝流程實(shí)現(xiàn)的原料預(yù)處理—調(diào)漿—液化—過(guò)濾—制備培養(yǎng)基—發(fā)酵。其中原料預(yù)處理將原料稻米浸泡、漂洗后，通過(guò)濕法或干法粉碎成米粉漿或米粉。若采用干法粉碎，粉碎后的米粉過(guò)60目篩。調(diào)漿對(duì)預(yù)處理后的米粉或米粉漿加水調(diào)整濃度，使其濃度達(dá)到10～30％之間。液化將濃度為10-30％的米粉漿輸送至液化裝置，并將其pH值調(diào)節(jié)為5.5～7.0。使米粉漿升溫至60℃，按每克米粉4～20個(gè)單位在米粉漿中加入中溫或高溫α-淀粉酶。采用連續(xù)噴射液化或間歇液化工藝進(jìn)行液化，液化溫度控制在80～130℃之間，液化DE值3～95％。過(guò)濾液化完成后，對(duì)液化液采用帶式過(guò)濾機(jī)或板框進(jìn)行過(guò)濾，濾清液用來(lái)發(fā)酵，過(guò)濾濕渣用于配制培養(yǎng)基或制成大米蛋白粉。制備培養(yǎng)基配方一由未經(jīng)過(guò)濾的液化液和過(guò)濾后的液化液組成，兩種成分的加量按總發(fā)酵體積的百分比分配，其中未經(jīng)過(guò)濾的液化液占10～40％，再用過(guò)濾后的濾清液定容至發(fā)酵體積；配方二由過(guò)濾后的液化液和過(guò)濾濕渣組成，其中過(guò)濾濕渣的加量為總發(fā)酵體積的0.5～8％；配方三將過(guò)濾后的濾清液打入發(fā)酵裝置，然后補(bǔ)充占總發(fā)酵體積0.1～10％的有機(jī)氮源或0.01～2.0％無(wú)機(jī)氮源；培養(yǎng)基調(diào)配好后，開動(dòng)攪拌，使其均勻混合，然后升溫至85～120℃，滅菌10～30分鐘之后快速降溫；所述的發(fā)酵工序包括培養(yǎng)基滅菌后開動(dòng)攪拌，待其降溫到36～38℃時(shí)，采用孢子接種或菌絲接種的方法接入黑曲霉菌種，開始通風(fēng)供氧發(fā)酵，發(fā)酵溫度控制在35～38℃。發(fā)酵液中檸檬酸由通用的鈣鹽法提取。
本發(fā)明與以薯干粉和玉米粉為原料的檸檬酸生產(chǎn)工藝相比，發(fā)酵產(chǎn)酸率提高16％，發(fā)酵清液得率比薯干粉發(fā)酵法提高12％，因此不增加發(fā)酵設(shè)備即可增加產(chǎn)量，降低能耗。本發(fā)明的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是，發(fā)酵液稀薄、易過(guò)濾且顏色淺，可省去提取過(guò)程的脫色工序。我國(guó)南方地區(qū)的檸檬酸廠家采用本發(fā)明，可獲得原料易得且便于貯藏、工藝簡(jiǎn)單、提高產(chǎn)量、發(fā)酵清液得率高、降低能耗及成本等多方面的益處，另外，以稻米為原料生產(chǎn)檸檬酸，還可以減少?gòu)S區(qū)粉塵污染，對(duì)改善環(huán)境有明顯的效果。本發(fā)明還可以在一定程度上解決我國(guó)南方早稻米積壓?jiǎn)栴}，減少國(guó)家每年需支付的大量?jī)?chǔ)存糧補(bǔ)貼費(fèi)用，具有穩(wěn)定農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，造福當(dāng)?shù)匕傩盏囊饬x。
下面通過(guò)最佳實(shí)施例進(jìn)一步具體說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例一稻米預(yù)處理將早稻米加水浸泡、漂洗后，粉碎成米粉漿。米粉漿加水調(diào)成濃度為20％的漿液，經(jīng)輸送管道送至液化裝置；液化將濃度為20％的米粉漿的pH值調(diào)節(jié)為7.0，然后用蒸汽使其升溫至60℃，再按每克稻米10單位加入高溫α-淀粉酶，繼續(xù)升溫到95℃后，維持該溫度30分鐘。過(guò)濾將液化后得到的米粉液化液用板框加壓過(guò)濾，所得的濾清液供發(fā)酵用，過(guò)濾濕渣部分用于發(fā)酵，剩下的濕渣烘干，制成大米蛋白粉；配制培養(yǎng)基將濾清液打入發(fā)酵罐，并且加入相當(dāng)于發(fā)酵體積8％的過(guò)濾濕渣，開動(dòng)攪拌使二者混合均勻，定容后升溫到105℃滅菌30分鐘，然后快速降溫；發(fā)酵培養(yǎng)基滅菌后快速冷卻到36℃，采用菌絲接種的方式接入黑曲霉菌種，在此溫度下發(fā)酵64小時(shí)，產(chǎn)酸率14.1％，轉(zhuǎn)化率96.4％，發(fā)酵液中的檸檬酸用鈣鹽法提取。
實(shí)施例二稻米預(yù)處理將早稻米加水浸泡、漂洗后，粉碎成米粉漿。米粉漿加水調(diào)成濃度為18％的漿液，經(jīng)輸送管道送至液化裝置；液化將濃度為18％的米粉漿pH值調(diào)節(jié)為6.2，然后用蒸汽使其升溫至60℃。按每克稻米8單位加入高溫α-淀粉酶，繼續(xù)升溫到95℃，維持該溫度30分鐘；過(guò)濾將液化后得到的米粉液化液，用板框加壓過(guò)濾，所得的濾清液供發(fā)酵用。將剩下的過(guò)濾濕渣烘干，制成大米蛋白粉；配制培養(yǎng)基在發(fā)酵罐中打入占發(fā)酵罐總?cè)莘e60％的過(guò)濾清液和40％的未經(jīng)過(guò)濾的米粉液化液，開動(dòng)攪拌混合均勻后，升溫到100℃滅菌30分鐘；發(fā)酵培養(yǎng)基滅菌后快速冷卻到37℃，采用菌絲接種方式接入黑曲霉菌種，在此溫度下發(fā)酵68小時(shí)，產(chǎn)酸率14.5％，轉(zhuǎn)化率95.8％，發(fā)酵液中的檸檬酸用鈣鹽法提取。
實(shí)施例三稻米預(yù)處理將早稻米加水浸泡、漂洗后，粉碎成米粉漿。米粉漿加水調(diào)成濃度為22％的漿液，經(jīng)輸送管道送至液化裝置；液化將濃度為22％的米粉漿的pH值調(diào)節(jié)為6.5，然后用蒸汽使其升溫至60℃，再按每克稻米12單位加入高溫α-淀粉酶，繼續(xù)升溫到95℃后，維持該溫度30分鐘。過(guò)濾將液化后得到的米粉液化液用板框加壓過(guò)濾，所得的濾清液供發(fā)酵用。將剩下的過(guò)濾濕渣烘干，制成大米蛋白粉；配制培養(yǎng)基將濾清液打入發(fā)酵罐，并且加入相當(dāng)于發(fā)酵體積10％的小麥麩皮，開動(dòng)攪拌使二者混合均勻，定容后升溫到105℃滅菌30分鐘，然后快速降溫；發(fā)酵培養(yǎng)基滅菌后急速冷卻到36℃，采用孢子接種的方式接入黑曲霉菌種，在此溫度下發(fā)酵65小時(shí)，產(chǎn)酸率14％，轉(zhuǎn)化率97％，發(fā)酵液中的檸檬酸用鈣鹽法提取。
實(shí)施例四稻米預(yù)處理將早稻米加水浸泡、漂洗后，粉碎成米粉漿。米粉漿加水調(diào)成濃度為25％的漿液，經(jīng)輸送管道送至液化裝置；液化將濃度為25％的米粉漿的pH值調(diào)節(jié)為6.5，然后用蒸汽使其升溫至60℃，再按每克稻米12單位加入高溫α-淀粉酶，繼續(xù)升溫到95℃后，維持該溫度30分鐘。過(guò)濾將液化后得到的米粉液化液用帶式過(guò)濾機(jī)過(guò)濾，所得的濾清液供發(fā)酵用。將剩下的過(guò)濾濕渣烘干，制成大米蛋白粉；配制培養(yǎng)基將濾清液打入發(fā)酵罐，并且加入相當(dāng)于發(fā)酵體積1％的硫酸銨，開動(dòng)攪拌使其溶解，定容后升溫到105℃滅菌30分鐘，然后快速降溫；發(fā)酵培養(yǎng)基滅菌后急速冷卻到36℃，采用孢子接種的方式接入黑曲霉菌種，在此溫度下發(fā)酵65小時(shí)，產(chǎn)酸率13.8％，轉(zhuǎn)化率95％，發(fā)酵液中的檸檬酸用鈣鹽法提取。
權(quán)利要求
1.一種檸檬酸生產(chǎn)發(fā)酵工藝，包括原料預(yù)處理、調(diào)漿、液化、過(guò)濾、制備培養(yǎng)基和發(fā)酵等工序，其特征在于所述的原料預(yù)處理工序包括將原料稻米浸泡、漂洗后，通過(guò)濕法或干法粉碎將其粉碎成米粉漿或米粉，若采用干法粉碎，粉碎后的米粉過(guò)60目篩；所述的調(diào)漿工序包括對(duì)預(yù)處理后的米粉或米粉漿加水調(diào)整濃度，使其濃度處于10～30％之間；所述的液化工序包括將濃度為10～30％的米粉漿輸送至液化裝置，并將其pH值調(diào)節(jié)為5.5～7.0，使米粉漿升溫至60℃，按每克米粉4～20個(gè)單位在米粉漿中加入中溫或高溫α-淀粉酶，采用連續(xù)噴射液化或間歇液化工藝進(jìn)行液化，液化溫度控制在80～130℃之間，液化DE值3～95％；所述的過(guò)濾工序包括對(duì)液化液用帶式過(guò)濾機(jī)或板框進(jìn)行過(guò)濾，濾清液用來(lái)發(fā)酵，過(guò)濾濕渣用于配制培養(yǎng)基或制成大米蛋白粉；所述的制備培養(yǎng)基工序包括配方一由未經(jīng)過(guò)濾的液化液和過(guò)濾后的液化液組成，兩種成分的加量按總發(fā)酵體積的百分比分配，其中未經(jīng)過(guò)濾的液化液占10～40％，再用過(guò)濾后的濾清液定容至發(fā)酵體積；配方二由過(guò)濾后的液化液和過(guò)濾濕渣組成，其中過(guò)濾濕渣的加量為總發(fā)酵體積的0.5～8％；配方三將過(guò)濾后的濾清液打入發(fā)酵裝置，然后補(bǔ)充占總發(fā)酵體積0.1～10％的有機(jī)氮源或0.01～2.0％無(wú)機(jī)氮源；培養(yǎng)基調(diào)配好后，開動(dòng)攪拌，使其均勻混合，然后升溫至85～120℃，滅菌10～30分鐘之后快速降溫；所述的發(fā)酵工序包括培養(yǎng)基滅菌后開動(dòng)攪拌，待其降溫到36～38℃時(shí)，采用孢子接種或菌絲接種的方法接入黑曲霉菌種，開始通風(fēng)供氧發(fā)酵，發(fā)酵溫度控制在35～38℃。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種以稻米為原料生產(chǎn)檸檬酸的發(fā)酵工藝,包括:原料預(yù)處理、調(diào)漿、液化、過(guò)濾、制備培養(yǎng)基和發(fā)酵等工序。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是:原料易得且便于貯藏、工藝簡(jiǎn)單、產(chǎn)酸率高、發(fā)酵清液得率高、生產(chǎn)成本低。另外,本發(fā)明還可以減少?gòu)S區(qū)粉塵污染,對(duì)改善環(huán)境有明顯的效果。本發(fā)明適用于我國(guó)檸檬酸行業(yè),尤其是適用于我國(guó)的中南部地區(qū),不僅為檸檬素生產(chǎn)廠家提供了一種新的原料,也為早稻米的工業(yè)應(yīng)用開辟了一條新途徑。
文檔編號(hào)C12P7/40GK1266102SQ9912375
公開日2000年9月13日 申請(qǐng)日期1999年11月19日 優(yōu)先權(quán)日1999年11月19日
發(fā)明者劉桂芳, 張巖, 高金寶, 陳香彩 申請(qǐng)人:天津市工業(yè)微生物研究所