专利名称：一种工业发酵制取氨基酸粗品的方法
技术领域：
本发明涉及一种工业发酵法，尤其是动物营养氨基酸的发酵制取方法。
现有的动物营养氨基酸的发酵制取方法是先在经过严密消毒杀菌的发酵罐中，注入净水和占净水总重量20％的淀粉、矿物质、氮源组成的培养液，严格灭菌，再将制备好的种源母液注入培养液中，然后在培养液中通入灭菌空气，采用水冷降温、控温和搅拌措施，使种源母液中的菌种在不含杂菌和理想条件下迅速繁殖，经过50小时左右的时间，培养液中的氨基酸和菌种量增加10倍以上，成为下级发酵的菌种母液。然后又将此菌种母液输送至体积比第一级发酵罐大10余倍已加入灭菌培养液的第二级发酵罐中，通入灭菌空气，采用水冷降温、控温和搅拌措施，使菌种母液中的菌种迅速繁殖，再经过50小时左右的时间，培养液中的氨基酸和菌种量又增加10倍以上。最后再将第二级发酵罐中的菌种母液输送至体积比第二级发酵罐大10余倍的第三级发酵罐中，采用与第二级同样的发酵措施及条件，氨基酸和菌种再增加10倍以上，发酵成了最终成品菌种母液。这种经过三级发酵的最终菌种母液，含有大量的氨基酸和菌皮、淀粉、矿物质、氮源等动物所需要的物质。为了制取氨基酸，通常的作法是，将最终菌种母液经沉淀过滤、酸碱处理、离子交换处理，提取出氨基酸水溶液，使部份水、菌皮、淀粉，矿物质、氮源等成为废液废渣。提纯后的氨基酸水溶液被输入低压喷雾干燥塔中，蒸发除去水份，成为氨基酸干品。该制取方法，虽获得了纯度较高的氨基酸成品，但需要众多的设备和消耗数种化工原料，工艺复杂，成本较高。特别是制取过程中产品的废渣废液即耗费资源又对环境造成污染。
本发明的目的是提供一种工艺简单，低成本，无废渣废液的工业发酵制取氨基酸粗品的方法。
为实现上述目的，本发明的解决方案是在灭菌空气的条件下，先在经过严密消毒杀菌的发酵罐中，注入净水和占净水总重量20％的淀粉、矿物质、氮源组成的培养液，严格灭菌，再将制备好的种源母液注入培养液中，然后在培养液中通入灭菌空气，采用冷却水降温、控温和搅拌措施，使种源母液中的菌种迅速繁殖，经过一定的时间，培养液中的氨基酸和菌种量大大增加，成为下级发酵的菌种每液。用此方法，再经过多次扩容发酵罐发酵，最后菌种母液中氨基酸和菌种的含量很高，成为最终菌种母液。然后将最终菌种母液输送至一个体积数倍于末级发酵罐并经过消毒处理，装有培养液的发酵池中，使用发酵池中的喷淋装置、搅拌装置、温控装置，使最终菌种母液中的菌种在发酵池空气中和32℃的温度条件下继续繁殖，经过比单级发酵罐发酵更短的时间增加数倍的氨基酸和菌种。最后将发酵池中超末级发酵后的菌种母液直接输送至低压喷雾干燥塔中蒸发，除去水份，成为氨基酸粗品。
由于本发明对末级发酵罐中的最终菌种母液进行了低成本的倍增自然再发酵，和直接将已发酵完毕和菌种母液送入低压喷雾干燥塔蒸发，除去水份，取消了传统的沉淀过滤、酸碱处理、离子交换工艺过程。因此，在采用与传统方法相同的发酵罐的情况下，净氨基酸的产量倍增，并且节省了设备和酸碱等原料，使制造成本大大降低。此外，菌种母液中的菌皮和残剩的淀粉、矿物质、氮源等动物所需要的有效成份也保留在粗品中，进行了利用，避免产品废渣废液，保护了环境。其社会效益和经济效益是十分可观的。
下面通过实施例对本发明作进一步的详细说明。
第一实施例是，先在经过严密消毒杀菌的发酵罐中，在灭菌空气的条件下，注入净水和占净水重量20％的淀粉、矿物质、氮源组成的培养液，严格灭菌，再将制备好的种源母液注入培养液中。然后，在培养液的底部通入灭菌空气，由于菌种在繁殖过程中要产生大量的热量，因此可采用接入冷却水管的方法降温，并同时采用控温和搅拌措施，使种源母液中的菌种在充足的氧气和适宜的温度下迅速大量繁殖，经过50小时左右的时间，培养液中氨基酸和菌种量可增加10倍以上，成为菌种母液。然后又将此菌种母液输送至体积比第一级发酵罐大10余倍装有培养液的第二级发酵罐中，通入灭菌空气，采用相同的降温、控温和搅拌措施，使菌种母液中的菌种在不含杂菌的理想条件下迅速繁殖，经过50小时左右的时间，培养液中的氨基酸和菌种量又增加10倍以上。用此方法，经过3次扩容发酵罐发酵后的最终菌种母液中氨基酸和菌种量很高，然后将这种氨基酸和菌种量很高的最终菌种母液输送到一个体积数倍于末级发酵罐的经过消毒处理、装有培养液的发酵池中，发酵池中的空气是经过有很多微孔的物体粗过滤的，也是经过紫外线光照射粗消毒的。发酵池中有喷淋装置、搅拌装置和温度控制装置，喷淋装置不断地把最终菌种母液喷淋在空中或池壁边沿，以利于最终菌种母液在空气中自然散热和吸收空气中的氧气。使其中的菌种在空气中和32℃的温度条件下继续繁殖，经过24小时左右的时间增加约三倍的氨基酸和菌种。由于最终菌种母液的比例较大(约30％)，抑制其它细菌生长的能力强，再加上在发酵池中的发酵时间较短(约24小时)，因此，菌种母液被其它细菌污染的程度是很微弱的。最后，将发酵池中超末级发酵后的菌种母液直接输送至低压喷雾干燥塔中蒸发，除去水份，成为氨基酸粗品。
另一个实施例是，把按照第一实施例中经过3次扩容发酵罐发酵后得到的最终菌种母液直接输送至低压喷雾干燥塔中蒸发，除去水份，获得氨基酸粗品。此实施例仅为常规方法发酵的后处理工序的简化。
用以上两种方法获得的氨基酸粗品，含有部分菌皮、淀粉、矿物质、氮源等，因此，仅适用于动物饲料的添加剂，而不适用于人类的食品和医用方面。
上述第一实施例是最重要的技术改进，因为它是在常规三级密闭发酵的基础上，增加了一级非密闭的超末级发酵池，由于此超末级发酵池是“非密闭”的，发酵时间也较短，池体较大(约为常规末级发酵罐的5倍)，且可以为低价材料做成，冷却方式是靠喷淋自然散热，故成本较之常规低得多。而由于使用的菌种母液比例较大(约30％)，且发酵时间相对较短(为常规时间的一半)，加之是最末级(第四级)发酵，故其它杂菌污染的程度不大。直接将此超末级发酵后的菌种母液送至低压喷雾干燥，不仅成本低，且避免了废水污染环境。
权利要求
1．一种工业发酵制备氨基酸的方法，在灭菌空气的条件下，先在经过严密消毒杀菌的发酵罐中，注入净水和占净水重量20％的淀粉、矿物质、氮源组成的培养液，严格灭菌，再将制备好的菌种母液注入培养液中，然后在培养液中通入灭菌空气，采用冷却水降温、控温和搅拌措施，使种源母液中的菌种迅速繁殖，经过一定的时间，培养液中的氨基酸和菌种量大大增加，成为下级发酵的菌种母液，用此方法，再经过多次扩容发酵罐发酵，最后菌种母液中氨基酸和菌种的含量很高，成为最终菌种母液；然后将最终菌种母液输送至一个体积数倍于末级发酵罐并经过消毒处理，装有培养液的发酵池中，使用发酵池中的喷淋装置、温控装置，搅拌装置，使最终菌种母液中的菌种在发酵池空气中和32℃的温度条件下继续繁殖，经过比单级发酵罐发酵更短的时间增加数倍的氧基酸和菌种；最后将发酵池中超末级发酵后的菌种母液直接输送至低压喷雾干燥塔中蒸发，除去水份，成为氨基酸粗品。
全文摘要
一种工业发酵制备动物饲料级氨基酸的方法,先按传统发酵方法多次使用扩容发酵罐发酵,得到氨基酸含量较高的最终菌种母液。然后将最终菌种母液输送至一个体积数倍于末级发酵罐,装有培养液的发酵池中,使用发酵池中的喷淋装置、温控装置、搅拌装置,使最终菌种母液继续自然发酵,最后将发酵池中超末级发酵后的菌种母液直接输送至低压喷雾干燥塔中蒸发,除去水分,成为氨基酸粗品。本方法制成的氨基酸粗品成本低,无废渣废液产生。
文档编号C12P13/04GK1290751SQ0011311
公开日2001年4月11日 申请日期2000年8月21日 优先权日2000年8月21日
发明者刘永言 申请人:成都希望电子研究所