一种黄原胶发酵工艺的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种黄原胶发酵工艺，本发明是对原有的发酵灭菌方式进行改变，通过对灭菌方式的改变，降低了生产成本，采用等离子体灭菌与传统发酵灭菌相结合的灭菌技术，可以有效的克服传统灭菌的技术局限性，可以在低温条件对部分发酵用水进行灭菌，从而大幅降低灭菌过程中带来的能量消耗。同时，由于灭菌方式的改变，不仅降低了发酵成本，而且加快了降温时间，提高了生产效率。
【专利说明】一种黄原胶发酵工艺
【技术领域】
[0001]本发明涉及黄原胶生产【技术领域】，特别是涉及一种黄原胶发酵工艺。
【背景技术】
[0002]黄原胶，又称黄胶、汉生胶，黄单胞多糖，是目前国际上集增稠、悬浮、乳化、稳定于一体，性能最优越的生物胶，黄原胶被誉为“工业味精”，是目前世界上生产规模最大且用途极为广泛的微生物多糖。
[0003]目前，黄原胶市场的竞争越来越激烈，国内原材料价格越来越高，黄原胶价格在国内外市场上却增幅不大，这使得黄原胶的生产成本增加，利润降低，对公司的发展不利。在这样的形势下，降低黄原胶生产成本，提高原料转化率，提高产品质量，改进生产工艺，已经是企业提高竞争力和增加利润的重要途径。在黄原胶生产过程中，发酵动力成本占据黄原胶生产成本的较大比重，因此，采用更加优异的发酵工艺是降低黄原胶成本的一个有效途径。
[0004]目前，国内外普便要求节能、环保、安全的生产方式，因此寻找安全环保节能的发酵过程中的灭菌方式意义重大。现在，可以使用的灭菌方式很多，但是它们均存在各种各样的缺陷:如紫外线照射法，采用的紫外灯管随着使用时间的增加杀菌能力不断减退，紫外线穿透能力极弱，而且有死角，杀菌效果与照射高度有关(有效照射高度为1.5米)，同时，湿度对灭菌效果影响也较大。采用化学熏蒸法，作用周期长，同时化学药剂熏蒸存在二次污染问题。如甲醛熏蒸，会出现多聚合物(白色粉末)附着在洁净区(室)内和设备表面上，一般在灭菌后的几天内，其悬浮粒子数会增加，甲醛聚合物也逐渐解聚成游离甲醛，对工作人员产生危害。另一方面由于化学药剂熏蒸不能天天进行，而人与物却天天要进出洁净室，其带入的微生物不能完全靠打扫卫生和一般灭菌剂擦拭与喷洒来解决，会出现微生物随时间的延长而累积增加的情况。机械过滤灭菌，是采用机械方法，设计一种滤孔比细菌还小的筛子，做成各种过滤器。通过过滤，只`让液体培养基从筛子中流下，而把各种微生物菌体截留在筛子上面，从而达到除菌的目的。这种灭菌方法适用于一些少量的热敏性液体培养基的灭菌以及气体的灭菌，它最大的优点是不破坏培养基中各种物质的化学成分。但是比细菌还小的病毒仍然能留在液体培养基内，会给生产带来麻烦，而且在工业生产中，机械过滤会严重影响生产效率。使用化学灭菌法，化学灭菌剂对微生物的杀灭具有高效、广谱等特点，而且使用简便，能够通过调节用量来控制灭菌范围。因此，化学灭菌仍是目前以及未来最为常用的灭菌方法之一。但化学灭菌的缺点也非常明显:稳定性差，需要现用现配，消耗量大，高浓度的化学灭菌剂对人体也有一定的毒副作用。另外常用的还有高温蒸汽灭菌的方式，这种方式灭菌及降温过程能耗高、降温慢，因此，成本也相对较高。
【发明内容】
[0005]本发明的目的就是针对上述存在的缺陷而提供一种黄原胶发酵工艺，黄原胶发酵动力成本在黄原胶发酵生产成本中占有较大比重，本发明发酵过程中的灭菌方式，降低黄原胶发酵过程中的能源成本，从而降低生产成本，提高产品竞争力。
[0006]本发明的一种黄原胶发酵工艺技术方案为，采用等离子体制备无菌水，与杀菌后的高浓度物料混合后定容接种发酵。
[0007]采用等离子体制备无菌水过程为:由配气系统供入压缩空气，压缩空气进入等离子发生器产生等离子体，等离子体与水混合进入气液混合管道，在出口处对等离子体处理后的水进行收集，此时，水已为处理好的无菌水，收集无菌水入无菌储罐备用。
[0008]等离子体与水混合进入气液混合管道相互作用3-5分钟。
[0009]高浓度物料灭菌过程为:物料与水重量比1:2-1:20混合，配制成高浓度物料，然后将高浓度物料打入发酵罐内，对物料进行高压蒸汽121°C灭菌30min的灭菌处理。
[0010]物料与水重量比1:8-1:12混合，配制成高浓度物料。
[0011]无菌水进入发酵罐与菌后的高浓度物料混合后定容，当温度降至30°C开始接种，接种量按体积比为10%。
[0012]接种后发酵温度为28_30°C。
[0013]发酵过程中，搅拌转速500r/min时，无菌空气每分钟通入量与发酵罐的体积比为 0.5-1。
[0014]具体步骤为:
(1)种子液培养:从斜面刮取2环菌体，接种于装有100ml种子液培养基的500ml三角瓶中，摇床振荡培养，28-30°C，180rpm，24hr ;后接入0.5m3种子培养罐中，将种子扩大培养;
(2)无菌水的制备:开启压缩空气，再开启等离子体发生器，等离子体与水混合进入气液混合管道相互作用3-5分钟，使离子体发生器产出的等离子体与水充分作用以达到好的灭菌效果，收集处理好的无菌水进入密闭储罐备用；
(3)培养基的准备:在5m3的发酵罐中按培养基定容4m3的加入待发酵发酵物料定容至2 m3，调ph至7.5，然后开始通蒸汽灭菌，灭菌条件为高压蒸汽121°C，30min，待灭菌结束后，降温过程中以无菌压缩空气将密闭储罐内的无菌水压入发酵罐内，定容至4 m3,降温至30°C，准备接种；
(4)发酵:当温度降至30°C开始接种，接种量为10%，接种后培养温度为30°C，调节通气量为5 m3/min，培养发酵至16h开启搅拌，搅拌转速为500r/min，发酵周期为72h。
[0015]本发明的有益效果为:本发明通过对等离子灭菌技术的应用，对黄原胶发酵中的灭菌技术进行了改进，同时改进了黄原胶的发酵工艺。满足黄原胶正常生产及不影响产量及质量的同时，有效的降低了黄原胶发酵的成本，并提高了生产效率。通过对灭菌方式的改变，降低了生产成本，采用等离子体灭菌与传统发酵灭菌相结合的灭菌技术，可以有效的克服传统灭菌的技术局限性，可以在低温条件对部分发酵用水进行灭菌，从而大幅降低灭菌过程中带来的能量消耗。同时，由于灭菌方式的改变，不仅降低了发酵成本，而且加快了降温时间，提高了生产效率。具体如下:
1.发酵效率较以前技术有所提高，虽每批次产量未变，但由于效率提高，相同时间段产量提闻了 5.5%ο
[0016]2.单位产量的 能耗降低，与以前技术相比，单位能耗降低约32%。
[0017]3.成本降低，单位成本降低15%左右。[0018]【专利附图】
【附图说明】:
图1所示为现有技术工艺流程；
图2所示为本发明工艺流程；
图3所示为现有技术与本发明工艺黄原胶得率、粘度及染菌情况的比较。
[0019]【具体实施方式】:
为了更好地理解本发明，下面用具体实例来详细说明本发明的技术方案，但是本发明并不局限于此。
[0020]实施例1
以5 Hl3发酵罐为例:
具体步骤为:
(1)种子液培养:从斜面刮取2环菌体，接种于装有100ml种子液培养基的500ml三角瓶中，摇床振荡培养，28-30°C，180rpm，24hr ;后接入0.5m3种子培养罐中，将种子扩大培养;
(2)无菌水的制备:开启压缩空气，再开启等离子体发生器，等离子体与水混合进入气液混合管道相互作用3-5分钟，使离子体发生器产出的等离子体与水充分作用以达到好的灭菌效果，收集处理 好的无菌水进入密闭储罐备用；
(3)培养基的准备:在5m3的发酵罐中按培养基定容4m3的加入待发酵发酵物料定容至2 m3，调ph至7.5，然后开始通蒸汽灭菌，灭菌条件为高压蒸汽121°C，30min，待灭菌结束后，降温过程中以无菌压缩空气将密闭储罐内的无菌水压入发酵罐内，定容至4 m3,降温至30°C，准备接种；
(4)发酵:当温度降至30°C开始接种，接种量为10%，接种后培养温度为30°C，调节通气量为5 m3/min，培养发酵至16h开启搅拌，搅拌转速为500r/min，发酵周期为72h。
[0021]具体实验及结果如说明书附图图3所示:
1.发酵每批次产量、质量及染菌情况的比较黄原胶得率是指每100g黄原胶发酵液提取后得到的黄原胶产品量，粘度是指黄原胶最主要指标中的1%水溶液粘度，染菌率是指每百批次中染菌的批次数，通过对改进前后工艺进行比较，由图3可以看出，本发明工艺的黄原胶得率、粘度较原有工艺都无明显变化，染菌率较原有工艺降低，本发明工艺完全满足黄原胶正常生产需求。
[0022]2.能耗及成本的变化
由说明书附图图1和图2工艺流程的比较可以看出，现工艺发酵过程中很大一部分水是通过等离子体处理得到，从而节省了大量的蒸汽。而在图2中，无菌水进入发酵罐的过程中，又会加快发酵罐中灭菌后物料的降温过程。在生产试验中我们发现，灭菌用蒸汽可节约35%以上，常温等离子体水与高压蒸汽灭菌培养基混合，可减少冷却用循环水的使用量，减少发酵培养基的降温时间，节约冷却用水26%以上。
【权利要求】
1.一种黄原胶发酵工艺，其特征在于，采用等离子体制备无菌水，与杀菌后的高浓度物料混合后定容接种发酵。
2.根据权利要求1所述的一种黄原胶发酵工艺，其特征在于，采用等离子体制备无菌水过程为:由配气系统供入压缩空气，压缩空气进入等离子发生器产生等离子体，等离子体与水混合进入气液混合管道，在出口处对等离子体处理后的水进行收集，此时，水已为处理好的无菌水，收集无菌水入无菌储罐备用。
3.根据权利要求2所述的一种黄原胶发酵工艺，其特征在于，等离子体与水混合进入气液混合管道相互作用3-5分钟。
4.根据权利要求1所述的一种黄原胶发酵工艺，其特征在于，高浓度物料灭菌过程为:物料与水重量比1:2-1:20混合，配制成高浓度物料，然后将高浓度物料打入发酵罐内，对物料进行高压蒸汽121°C灭菌30min的灭菌处理。
5.根据权利要求4述的一种黄原胶发酵工艺，其特征在于，物料与水重量比1:8-1:12混合，配制成高浓度物料。
6.据权利要求1所述的一种黄原胶发酵工艺，其特征在于，无菌水进入发酵罐与菌后的高浓度物料混合后定容，当温度降至30°C开始接种，接种量按体积比为10%。
7.据权利要求6所述的一种黄原胶发酵工艺，其特征在于，接种后发酵温度为28-30 0C，培养发酵至16h后开启搅拌，搅拌转速500r/min。
8.据权利要求7所述的一种黄原胶发酵工艺，其特征在于，发酵过程中，无菌空气每分钟通入量与发酵罐的体积比为0.5-1。`
9.根据权利要求1-7任一所述的一种黄原胶发酵工艺，其特征在于，具体步骤为: (1)种子液培养:从斜面刮取2环菌体，接种于装有100ml种子液培养基的500ml三角瓶中，摇床振荡培养，28-30°C，180rpm，24hr ;后接入0.5m3种子培养罐中，将种子扩大培养; (2)无菌水的制备:开启压缩空气，再开启等离子体发生器，等离子体与水混合进入气液混合管道相互作用3-5分钟，使离子体发生器产出的等离子体与水充分作用以达到好的灭菌效果，收集处理好的无菌水进入密闭储罐备用； (3)培养基的准备:在5m3的发酵罐中按培养基定容4m3的加入待发酵发酵物料定容至2 m3，调ph至7.5，然后开始通蒸汽灭菌，灭菌条件为高压蒸汽121°C，30min，待灭菌结束后，降温过程中以无菌压缩空气将密闭储罐内的无菌水压入发酵罐内，定容至4 m3,降温至30°C，准备接种； (4)发酵:当温度降至30°C开始接种，接种量为10%，接种后培养温度为30°C，调节通气量为5 m3/min，培养发酵至16h开启搅拌，搅拌转速为500r/min，发酵周期为72h。
【文档编号】C12P19/06GK103773825SQ201310659763
【公开日】2014年5月7日 申请日期:2013年12月9日 优先权日:2013年12月9日
【发明者】王晓港, 杜金锁, 陈健, 石岩昌, 李苗苗 申请人:淄博中轩生化有限公司