专利名称：一种曲酸发酵设备的制作方法
技术领域：
本实用新型属于生物发酵技术领域，涉及一种曲酸发酵生产技术，具体是一种通过控制发酵液浓度和产物浓度，来提高产物水平、提高设备利用率和降低能耗的曲酸发酵工艺机发酵设备。
背景技术：
曲酸又名曲菌酸、麴酸，是一种黑色素专属性抑制剂，它进入皮肤细胞后能够与细胞中的铜离子络合，改变酪氨酸酶的立体结构，阻止酪氨酸酶的活化，从而抑制黑色素的形成。它不作用于细胞中的其它生物酶，对细胞没有毒害作用，同时它还能进入细胞间质中， 组成胞间胶质，起到保水和增加皮肤弹性的作用。曲酸还具有清除自由基、增强细胞活力、 食品保鲜护色等作用，被广泛地应用于医药和食品领域。如可做生产食品增香剂麦芽酚和乙基麦芽酚的原料；用于生产头孢类抗生素的中间体；用作对人畜无毒、无公害的杀虫剂用于农药；用作叶面肥施于农作物；用作铁分析试剂、胶片去斑剂等。目前最热门与最有前景的用途是在化妆品与食品两方面。曲酸是在有碳源、氮源情况下经发酵而取得的产物，而发酵行业是一个高能耗行业，如何有效提高单罐水平和产出，是行业中研究的方向。在目前已有报道的曲酸生产技术中，如在名称为“曲酸生产工艺”，专利号为“CN01135102.0”，公开号为“CN1417341”的专利文件中公开了一种曲酸生产技术，其将淀粉直接投入发酵罐液化和糖化，糖液经消毒后接种发酵培养曲酸，曲酸清液的多次浓缩结晶产物经过溶解、脱色后，降温结晶提纯得到成品的曲酸晶体。该生产技术中的发酵产酸酸度>6%，是目前曲酸发酵正常的一个产酸值。但到目前为止，由于缺乏有效的工艺手段，在工业化规模生产中，曲酸产物酸度只能在6%左右，始终没有出现能够将曲酸产物酸度大幅度提高的发酵工艺。
发明内容本实用新型的目的在于克服现有技术中存在的不足，提供一种通过控制发酵液浓度和产物浓度，来提高产物水平、提高设备利用率和降低能耗的曲酸发酵设备。按照本实用新型提供的技术方案一种曲酸发酵设备，包括发酵罐，发酵罐用于盛装发酵基础料，发酵罐内设有搅拌器和恒温加热管，其特征在于所述发酵设备还包括补料罐和分离装置，所述补料罐用于盛装发酵补液，补料罐与发酵罐上的补料口相连；所述分离装置用于在发酵过程中分离曲酸，分离装置包括冷却器、锥形体和收集器，冷却器的进液口经出液阀与发酵罐的分离出液口相连，冷却器的出液口与锥形体上端的小口相连，锥形体下端的大口连接收集器，收集器侧壁上部设有出液口，收集器的出液口经回液阀与发酵罐的分离回液口相连。所述分离装置分离曲酸的方法为在开始分离曲酸工作前，先开启分离装置的冷却水，对分离装置进行预冷，使冷却器温度保持在10 15°C ；开始分离时，先缓慢开启出液阀，使发酵液进入冷却器并得到充分冷却，并确保冷却器尾部的发酵液温度低于20°C ；当整个分离装置内充满发酵液后再开启回液阀，利用温度差使发酵液在分离装置内自动自上向下流动，从而使分离装置内的发酵液与发酵罐内发酵液能在一定的时间内进行流动交换； 分离装置中的发酵液经冷却至曲酸过饱和温度后，曲酸结晶而析出；结晶出的曲酸和发酵液在分离装置内同时下降，当下降到锥形体时，由于锥形体的截面积逐渐增大，发酵液流速减慢，晶体在重力作用下沉淀到收集器内，去除部分曲酸的低浓度发酵液经回液阀回流至发酵罐内。本实用新型与现有技术相比，优点在于本实用新型具有发酵水平高、发酵周期短、能耗相对低、发酵效率高、产酸酸度> 10%等优点；本实用新型通过流加发酵补料来控制发酵液浓度，通过不断分离产物来控制产物浓度，从而可以改善发酵环境，大幅提高曲酸发酵产量，提高设备利用率，降低能耗。本实用新型能有效提高发酵水平和效率是基于下述原理由于任何微生物都有各自最适生长和产物转化的条件，本实用新型通过流加发酵补料控制发酵液浓度，代谢多少补多少，使得发酵液浓度保持在一个最适宜的水平；而当产物积累到一定浓度时也会抑制微生物生长和代谢，本实用新型利用分离装置采用发酵罐外循环分离技术对产物曲酸不断分离，使发酵液中的产物浓度一直保持在较低的水平，使整个发酵过程都在最佳状况下进行。
图1为本实用新型的曲酸发酵设备示意图。
具体实施方式
下面结合具体附图和实施例对本实用新型作进一步说明，但本实用新型的内容并不局限于下述实施例。实施例1生产菌采用米曲霉(Aspergillus oryzae)ACCC 30163。上述的米曲霉在《食品工业科技》24(4) 17 19，2003、《中国酿造》(6) 42 44，2006等刊物公开。(1)、称取葡萄糖M50kg，硫酸镁3. ^g，磷酸氢二钾3. ^g，消泡剂1. 4kg，加入体积容量为25m3的补料罐4中，然后加水至7m3，用磷酸调节pH为3. 0，高压蒸汽灭菌(压力为0. IMPa，温度为121 °C、时间为30min)后冷却至29°C，作为发酵补料备用；O)、称取葡萄糖700kg，酵母浸膏l(^kg，硫酸镁Ag，磷酸氢二钾Ag，消泡剂 2. mcg，加入体积容量为25m3的发酵罐1中，然后加水至14m3，搅拌均勻，用磷酸调节pH为 3.0，高压蒸汽灭菌(压力为0. IMPa，温度为121°C、时间为30min)后冷却至四！，作为发酵基础料；按发酵基础料体积的3%接入菌种，在^TC条件下进行曲酸发酵；(3)、发酵至36h时，测得发酵液中残糖浓度42g/L，开始补入发酵补料，每分钟补入2. 3L，控制发酵液中的残糖浓度控制在30 60g/L，直至补料结束，以满足生产菌生长、 代谢的需要；(4)发酵至56h时，测得发酵液中的曲酸酸度在33g/L，启动发酵设备中的分离装置6，开始进行产物曲酸分离，直至发酵结束，发酵周期总计为98小时，发酵结束后，发酵液中的残糖浓度为9g/L。所述曲酸分离的方法具体如下在开始分离曲酸工作前，先开启分离装置6的冷
4却水，对分离装置6进行预冷，使冷却器6. 3温度保持在10°C ；开始分离时，先缓慢开启出液阀7，使发酵液进入冷却器6. 3并得到充分冷却，控制冷却器6. 3尾部的发酵液温度为16°C; 当整个分离装置6内充满发酵液后再开启回液阀5，利用温度差使发酵液在分离装置6内自动自上向下流动，从而使分离装置6内的发酵液与发酵罐1内发酵液能在一定的时间内进行流动交换；分离装置6中的发酵液经冷却至曲酸过饱和温度后，曲酸结晶而析出；结晶出的曲酸和发酵液在分离装置6内同时下降，当下降到锥形体6. 2时，由于锥形体6. 2的截面积逐渐增大，发酵液流速减慢，晶体在重力作用下沉淀到收集器6. 1内，去除部分曲酸的低浓度发酵液经回液阀5回流至发酵罐1内。实施例1中的发酵产酸水平为106g/L(即最终分离出来的曲酸酸度为10.6% )，发酵液中的残糖浓度为9g/L。实施例2生产菌采用米曲霉(Aspergillus oryzae)ACCC 30163。上述的米曲霉在《食品工业科技》24(4) 17 19，2003、《中国酿造》(6) 42 44，2006等刊物公开。(1)、称取葡萄糖2520kg，硫酸镁3. ^g，磷酸氢二钾3. ^g，消泡剂1. 4kg，加入体积容量为25m3的补料罐4中，然后加水至7m3，用磷酸调节pH为3. 1，高压蒸汽灭菌(压力为0. IMPa，温度为121 °C、时间为30min)后冷却至30°C，作为发酵补料备用；O)、称取葡萄糖770kg，酵母浸膏lMkg，硫酸镁Ag，磷酸氢二钾Ag，消泡剂
2.mcg，加入体积容量为25m3的发酵罐1中，然后加水至14m3，搅拌均勻，用磷酸调节pH为
3.1，高压蒸汽灭菌(压力为0. IMPa，温度为121°C、时间为30min)后冷却至30°C，作为发酵基础料；按发酵基础料体积的5%接入菌种，在30°C条件下进行曲酸发酵；(3)、发酵至30h时，测得发酵液中残糖浓度45g/L，开始补入发酵补料，每分钟补入2. 1L，控制发酵液中的残糖浓度控制在30 60g/L，直至补料结束，以满足生产菌生长、 代谢的需要；(4)发酵至50h时，测得发酵液中的曲酸酸度在35g/L，启动发酵设备中的分离装置6，开始进行产物曲酸分离，直至发酵结束，发酵周期总计为96小时，发酵结束后，发酵液中的残糖浓度为7g/L。所述曲酸分离的方法与实施例1相同，区别在于分离装置6预冷，冷却器6. 3温度保持在12°C;控制冷却器6. 3尾部的发酵液温度为18°C。实施例1中的发酵产酸水平为 118g/L(即最终分离出来的曲酸酸度为11.8% )，发酵液中的残糖浓度为7g/L。实施例3(1)、称取葡萄糖2590kg，硫酸镁3. ^g，磷酸氢二钾3. ^g，消泡剂1. 4kg，加入体积容量为25m3的补料罐4中，然后加水至7m3，用磷酸调节pH为3. 2，高压蒸汽灭菌(压力为0. IMPa，温度为121°C、时间为30min)后冷却至31°C，作为发酵补料备用；O)、称取葡萄糖840kg，酵母浸膏12^^，硫酸镁Ag，磷酸氢二钾Ag，消泡剂
2.mcg，加入体积容量为25m3的发酵罐1中，然后加水至14m3，搅拌均勻，用磷酸调节pH为
3.2，高压蒸汽灭菌(压力为0. IMPa，温度为121°C、时间为30min)后冷却至31°C，作为发酵基础料；按发酵基础料体积的7%接入菌种，在30°C条件下进行曲酸发酵；(3)、发酵至24h时，测得发酵液中残糖浓度44g/L，开始补入发酵补料，每分钟补入1. 9L，控制发酵液中的残糖浓度控制在30 60g/L，直至补料结束，以满足生产菌生长、 代谢的需要；[0028](4)发酵至44h时，测得发酵液中的曲酸酸度在31g/L，启动发酵设备中的分离装置6，开始进行产物曲酸分离，直至发酵结束，发酵周期总计为93小时，发酵结束后，发酵液中的残糖浓度为llg/L。所述曲酸分离的方法与实施例1相同，区别在于分离装置6预冷，冷却器6. 3温度保持在15°C;控制冷却器6. 3尾部的发酵液温度为20°C。实施例1中的发酵产酸水平为 109g/L(即最终分离出来的曲酸酸度为10.9% )，发酵液中的残糖浓度为llg/L。
权利要求1.一种曲酸发酵设备，包括发酵罐(1 )，发酵罐(1)用于盛装发酵基础料，发酵罐(1)内设有搅拌器(2)和恒温加热管(3)，其特征在于所述发酵设备还包括补料罐(4)和分离装置(6)，所述补料罐(4)用于盛装发酵补液，补料罐(4)与发酵罐(1)上的补料口相连。
2.如权利要求1所述的曲酸发酵设备，其特征在于所述分离装置(6)用于在发酵过程中分离曲酸，分离装置(6)包括冷却器(6. 3)、锥形体(6. 2)和收集器(6. 1)，冷却器(6. 3) 的进液口经出液阀(7)与发酵罐(1)的分离出液口相连，冷却器(6. 3)的出液口与锥形体 (6. 2)上端的小口相连，锥形体(6. 2)下端的大口连接收集器(6. 1)，收集器(6. 1)侧壁上部设有出液口，收集器(6. 1)的出液口经回液阀(5)与发酵罐(1)的分离回液口相连。
专利摘要本实用新型涉及一种曲酸发酵设备。其包括发酵罐，发酵罐内设有搅拌器和恒温加热管，特征在于所述发酵设备还包括补料罐和分离装置，所述补料罐用于盛装发酵补液，补料罐与发酵罐上的补料口相连。所述分离装置用于在发酵过程中分离曲酸，分离装置)包括冷却器、锥形体和收集器，冷却器的进液口经出液阀与发酵罐的分离出液口相连，冷却器的出液口与锥形体上端的小口相连，锥形体下端的大口连接收集器，收集器侧壁上部设有出液口，收集器的出液口经回液阀与发酵罐的分离回液口相连。本实用新型通过流加发酵补料来控制发酵液浓度，通过不断分离产物来控制产物浓度，从而可以改善发酵环境，大幅提高曲酸发酵产量，提高设备利用率，降低能耗。
文档编号C12M1/00GK202208715SQ2011202798
公开日2012年5月2日 申请日期2011年8月3日 优先权日2011年8月3日
发明者华家荣, 胡嫣桐 申请人:无锡赛德生物工程有限公司