一種以小麥淀粉乳發(fā)酵生產(chǎn)檸檬酸的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種發(fā)酵法生產(chǎn)檸檬酸的方法，尤其涉及一種以小麥淀粉乳發(fā)酵生產(chǎn)檸檬酸的方法，其中小麥淀粉乳為工業(yè)生產(chǎn)谷朊粉的副產(chǎn)物。
【背景技術(shù)】
[0002]檸檬酸是一種重要的有機(jī)酸，主要通過發(fā)酵法生產(chǎn)，具有令人愉快的酸味，安全無毒，能被生物體直接吸收代謝，用途極為廣泛。其在食品工業(yè)、藥物、美容品、化妝品以及其它工業(yè)上被廣泛應(yīng)用，如飲料、果醬與果凍、糖果、豆制品與調(diào)味品等食品生產(chǎn)，金屬凈化、去垢、治理工業(yè)廢氣、廢水等方面。
[0003]現(xiàn)今檸檬酸幾乎都是利用碳水化合物為基質(zhì)，通過發(fā)酵的方法來制取，常用的碳水化合物來至于玉米、木薯、蜜餞、大米、小麥、高粱等，其中以玉米作為檸檬酸發(fā)酵原料最為廣泛，但玉米作為主要糧食，供應(yīng)緊張，價格高。有關(guān)以小麥淀粉為原料進(jìn)行發(fā)酵的報(bào)道屢見不鮮。1993年寧夏鹽池檸檬酸廠公布的發(fā)明專利介紹了利用小麥粉提取谷朊粉后的副產(chǎn)物一小麥淀粉乳作為原料進(jìn)行檸檬酸發(fā)酵的工藝方法，其主要工藝是將提取谷朊粉得到的淀粉漿經(jīng)沉淀池沉清Sh，才能進(jìn)行液化、發(fā)酵，該方法的缺點(diǎn)是發(fā)酵原料單一;工序繁瑣、沉清時間長;淀粉漿易變質(zhì)，即使對沉淀池采用滅菌處理，也無法預(yù)防因面粉或和面水本身帶入的雜菌導(dǎo)致染菌的現(xiàn)象;沉清后抽排的可溶性蛋白水增加了污水處理的負(fù)擔(dān);發(fā)酵產(chǎn)酸率低，平均產(chǎn)酸率僅有11.8%。1996年至今，相序公開了以小麥B淀粉和小麥全粉為原料，發(fā)酵生產(chǎn)檸檬酸的專利，這些專利普遍存在的不足是工藝方法繁瑣、設(shè)備投資費(fèi)用大、原料單一、成本高。
[0004]在中國公告號為CN101407830、公開日為2009年4月15日的發(fā)明專利中，公開了“以小麥面粉為原料發(fā)酵生產(chǎn)檸檬酸工藝”，技術(shù)方案為:a.將工業(yè)面粉加水制成面漿，分離，得濕面筋和淀粉乳;b.向面筋中加1-2倍水，過篩，洗滌，得濕面筋和稀淀粉乳;c.將濕面筋烘干、粉碎、包裝，即制得商品谷朊粉;稀淀粉乳分離，得淀粉乳;d.將分次獲得的淀粉乳收集，液化，液化液糖度15-16%，接入菌種，發(fā)酵，得發(fā)酵液;濃縮、結(jié)晶、分離，即得檸檬酸。但是存在工藝流程復(fù)雜，發(fā)酵水平不高的缺點(diǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為克服上述缺點(diǎn)，本發(fā)明以谷朊粉提取副產(chǎn)物，即小麥A淀粉和小麥B淀粉的混合物為原料，直接添加耐高溫淀粉進(jìn)行液化，不經(jīng)過沉清、板框過濾等工序，整個生產(chǎn)過程無污染物排放，經(jīng)過板式換熱器將淀粉漿預(yù)先加熱，降低液化過程的蒸汽消耗，提高生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本。本發(fā)明的目的是提供一種工藝簡單、生產(chǎn)效率高、設(shè)備、原料及輔料成本低的檸檬酸生產(chǎn)方法，包括以下步驟:
面粉與水混合、熟化，經(jīng)旋流分離器得到小麥A淀粉漿和面筋漿液，面筋漿液經(jīng)面筋篩得到小麥B淀粉漿和濕面筋，小麥A淀粉漿和小麥B淀粉漿混合得到小麥淀粉乳。
[0006]小麥淀粉乳經(jīng)預(yù)處理后，或與其它淀粉質(zhì)原料液化液混合，配制成種子培養(yǎng)基及發(fā)酵培養(yǎng)基，黑曲霉孢子接入種子培養(yǎng)基擴(kuò)大培養(yǎng)，移至發(fā)酵罐內(nèi)，經(jīng)發(fā)酵、提取得到成品檸檬酸。
[0007]進(jìn)一步地，小麥淀粉乳為工業(yè)生產(chǎn)谷朊粉后的副產(chǎn)物，即小麥A淀粉和小麥B淀粉的混合液，總糖含量為15-30%，總氮含量為0.08-0.20% ο
[0008]進(jìn)一步地，小麥淀粉乳的預(yù)處理方法為小麥淀粉乳經(jīng)板式換熱器加熱至50-60°C，與α-耐高溫淀粉酶混合，α-耐高溫淀粉酶加量為20_60U/g淀粉，經(jīng)蒸汽加熱至100-110°C，保溫5-15 min，然后降溫至80-95 °C，維持2_5h。
[0009]進(jìn)一步地，預(yù)處理后小麥淀粉乳的DE值為25-40%。
[0010]進(jìn)一步地，其它淀粉質(zhì)原料為玉米粉、高粱粉、木薯粉、淀粉、紅薯粉中的一種或幾種，預(yù)處理后的總糖含量為15-30%。
[0011]進(jìn)一步地，種子培養(yǎng)基由小麥淀粉乳或與其它淀粉質(zhì)原料按1:1-1:9混合配制，并用清水或者其它水源定容，其它水源為檸檬酸提取過程中產(chǎn)生的廢水，總糖含量為7-13%，有需要時，外加硫酸銨、豆柏粉或棉籽作為氮源，種子培養(yǎng)基總氮含量為0.15-0.30%。
[0012]優(yōu)選地，其它淀粉質(zhì)原料先進(jìn)行液化，種子培養(yǎng)基由小麥淀粉乳和其它淀粉質(zhì)液化液按I: 1-1:5混合，并用清水或者其它相關(guān)水源定容至總糖含量為7-13%的種子培養(yǎng)基，外加氮源，調(diào)整種子培養(yǎng)基的總氮含量為0.15-0.30%，121 °C條件下，滅菌30 min，冷卻至37-390C時，按2-5*104g/ml的量接入黑曲霉孢子，進(jìn)行種子培養(yǎng)，培養(yǎng)時間20-30 h。
[0013]優(yōu)選地，黑曲霉孢子為以小麥淀粉乳作為發(fā)酵原料，篩選得到的適應(yīng)與小麥淀粉乳發(fā)酵、穩(wěn)定性高的黑曲霉菌種。
[0014]進(jìn)一步地，以小麥淀粉乳或與其它淀粉質(zhì)原料混合檸檬酸配制發(fā)酵培養(yǎng)基后，需在發(fā)酵培養(yǎng)基中加入糖化酶，糖化酶加入量為80-200 U/ml發(fā)酵培養(yǎng)基，滅菌后，溫度降至65-70 0C時添加糖化酶，在發(fā)酵培養(yǎng)基降溫過程中進(jìn)行糖化，糖化后料液DE值為60-90%，發(fā)酵培養(yǎng)基總糖含量為15-18%，總氮含量為0.08-0.12%。
[0015]優(yōu)選地，發(fā)酵培養(yǎng)基由小麥淀粉乳或小麥淀粉乳與其它淀粉質(zhì)原料液化液按照1:1-1: 9混合配制，用清水或者其它水源定容，控制發(fā)酵培養(yǎng)基總糖為15-18%，總氮含量為
0.08-0.12%，然后在95 °C下，滅菌30 min，降溫至65-70 °C時，添加糖化酶進(jìn)行液化，糖化酶加量是80-200 U/ml發(fā)酵培養(yǎng)基，糖化時間1-3 h。
[0016]進(jìn)一步地，將培養(yǎng)20-30h的種子培養(yǎng)基，轉(zhuǎn)接至發(fā)酵培養(yǎng)基中進(jìn)行發(fā)酵，然后通過鈣鹽法或色譜法提取檸檬酸。
[0017]本發(fā)明有益的技術(shù)效果在于:
1.生產(chǎn)谷朊粉的副產(chǎn)物不經(jīng)任何處理，直接進(jìn)行液化和發(fā)酵，簡化生產(chǎn)工藝，縮短生產(chǎn)流程，提高了原料的利用率；
2.小麥淀粉乳先通過板式換熱器加熱，實(shí)現(xiàn)了檸檬酸生產(chǎn)過程中，熱量的重復(fù)利用，同時可以降低蒸汽的用量，節(jié)約生產(chǎn)成本；
3.小麥淀粉乳通過蒸汽迅速加熱至100-110°C，高溫維持5-15min，降溫至80_95°C，維持2-5 h，可以使淀粉顆粒經(jīng)高溫處理后充分吸水膨脹、糊化，使酶液與淀粉顆粒充分接觸，最大程度的維持高溫淀粉酶的活力，液化徹底；
4.在發(fā)酵培養(yǎng)基滅菌降溫過程中，完成料液的糖化，與其它專利糖化過程相比，可節(jié)約8 h的額外工作時間，提高工作效率，這工藝滿足企業(yè)提高工作效率的要求； 5.種子培養(yǎng)由小麥淀粉乳與其它淀粉質(zhì)原料液化液按比例配制而成，對復(fù)合原料發(fā)酵而言，保證了種子培養(yǎng)基與發(fā)酵培養(yǎng)基的一致性，提高了黑曲霉菌種的適應(yīng)能力，有利于提尚發(fā)酵效率；
6.篩選對小麥淀粉乳適應(yīng)性強(qiáng)、穩(wěn)定性高的菌種，避免了菌種因?qū)π←湹矸廴椴贿m應(yīng)，而造成的經(jīng)濟(jì)損失。
【附圖說明】
[0018]圖1為本實(shí)施例的工藝流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0019]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的較佳實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)闡述，以使本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和特征能更易于被本領(lǐng)域技術(shù)人員理解，從而對本發(fā)明的保護(hù)范圍做出更為清楚明確的界定。
[0020]實(shí)施例1
一種以小麥淀粉乳發(fā)酵檸檬酸的方法，其主要步驟包括:
(1)水和面粉按0.7:1-1:1的比例和面，熟化I h;
(2)經(jīng)旋流分離器，分離出小麥A淀粉漿；
(3)經(jīng)面筋篩分離出小麥B淀粉漿，小麥A、B淀粉漿集中于一個容器中，進(jìn)行混合，形成小麥淀粉乳，小麥淀粉乳總糖含量為15-20%，總氮含量為0.08-0.20%;
(4)小麥淀粉乳經(jīng)板式換熱器加熱至50-60°C，按20-60U/g淀粉的加酶量，加入耐高溫淀粉酶，利用蒸汽瞬間加熱至100°C，維持15 min，利用系統(tǒng)與環(huán)境溫差，使得料液溫度降至85-95 °C，維持2 h，所得小麥淀粉乳液化液DE值為25-30% ；
(5)在種子罐中加入10-15m3步驟(4)得到的小麥淀粉乳液化液，并用清水定容至26m3，種子罐總糖為7-11%，調(diào)整總氮含量為0.15-0.20%，121°C滅菌30 min，冷卻至37-39 °C時，按按2-5*104個/ml的量接入黑曲霉孢子，進(jìn)行通風(fēng)培養(yǎng)，培養(yǎng)時間20-30 h ；
(6)在發(fā)酵罐中加入270-310m3經(jīng)步驟(3)得到的小麥淀粉乳液化液，并用水定容至295-310 m3，發(fā)酵培養(yǎng)基總糖為15-17%，95°C滅菌30 min后進(jìn)行降溫，待溫度降至65_70°C時，加入80-200 U/ml發(fā)酵培養(yǎng)基的糖化酶；
(7)待發(fā)酵培養(yǎng)基溫度降至38-40°C時，開始移種，進(jìn)行通風(fēng)培養(yǎng)；
(8)發(fā)酵周期為55-70h，發(fā)酵結(jié)束產(chǎn)酸率為14.5-16.8%，發(fā)酵轉(zhuǎn)化率為97-101.23%;
(9)按“媽鹽法”或“色譜法”提