专利名称：一种微生物发酵节能灭菌的方法
技术领域：
本发明属于微生物发酵领域，具体涉及一种微生物发酵节能灭菌的方法。
背景技术：
传统的微生物发酵工艺一般都是采用蒸汽灭菌的办法，即在接种前用蒸汽将发酵罐及其中的培养基于121°C灭杀20分钟以上，然后再降温至发酵温度。这就是说所有的营养物质及其溶剂水都要加热至121°C然后又要用大量的冷却水降温，因为水的比热比较大，所以说传统的发酵工艺是一个高耗能的工艺，而且效率比较低。因此，如何降低能耗多年来一直是发酵工程师们努力解决的问题，有的从设计上着手，通过热交换来降低能耗，但即便如此也没有真正达到满意的效果。
发明内容
针对现有技术存在的缺陷与不足，本发明的目的是提供一种能够大幅度降低能耗的微生物发酵节能灭菌的方法。为了实现上述技术任务，本发明采用如下技术方案予以实现:一种微生物发酵节能灭菌的方法，具体按照以下步骤进行:步骤一，将培养基所需的物质按比例用最少量的水溶解，该比例采用配方要求用水量的10% 20%，采用喷雾进料的方式将培养基打入已用蒸汽升高至120 125°C的发酵罐中，按蒸汽灭菌法灭菌；步骤二，将培养基配方要求剩余的水在另一个储罐中用臭氧灭菌15分钟以上；步骤三，将该水在无菌空气中保压放置30min后，通过已经用蒸汽灭菌的臭氧催化分解装置使得水中的残留臭氧分解；步骤四，再将经过臭氧催化分解装置除去臭氧的水用无菌空气压入发酵罐，发酵罐的温度降至40°C以下；步骤五，对发酵罐中的培养基取样分析，确定培养基中无残留的臭氧后即可进入后续的发酵工段。步骤一中所述的发酵培养基中如果没有糖，在不影响发酵的情况下可加少量的葡萄糖，这部分葡萄糖可以彻底分解注入发酵罐中的水中残留的微量臭氧。步骤二中所述的臭氧灭菌是用臭氧发生器制备气态臭氧，然后从罐底通入，或者先制备高浓度的臭氧水溶液，加入要灭菌的水中。步骤二中所述的臭氧灭菌的温度选择室温。步骤三中所述的臭氧催化分解装置选用的催化剂为过渡金属的氧化物，催化剂的形状为粒径大于0.5毫米的颗粒。所述的过渡金属的氧化物可直接应用，或者为附载型的过渡金属的氧化物，该过渡金属的氧化物的载体为活性炭、SiO2^Al2O3或硅藻土。本发明提供了一种将臭氧灭菌与蒸汽灭菌相接合的办法，经过实际试验，不仅灭菌彻底而且缩短了降温时间，减少了营养物的损失，最主要的是大大降低了能耗，降低了工厂对供汽、冷却水系统的投入，能耗比单纯用蒸汽灭菌降低60 90%，非常容易在工业上广泛推广，将会推动发酵行业发生革命性的进步。
具体实施例方式遵从上述技术方案，本实施例给出一种微生物发酵节能灭菌的方法，具体按照以下步骤进行:步骤一，将培养基所需的物质按比例用最少量的水溶解，该比例采用配方要求用水量的10% 20%，采用喷雾进料的方式将培养基打入已用蒸汽升高至120 125°C的发酵罐中，按蒸汽灭菌法灭菌；步骤二，将培养基配方要求剩余的水在另一个储罐中用臭氧灭菌15分钟以上；步骤三，将该水在无菌空气中保压放置30min后，通过已经用蒸汽灭菌的臭氧催化分解装置使得水中的残留臭氧分解；步骤四，再将经过臭氧催化分解装置除去臭氧的水用无菌空气压入发酵罐，发酵罐的温度降至40°C以下；步骤五，对发酵罐中的培养基取样分析，确定培养基中无残留的臭氧后即可进入后续的发酵工段。步骤一中所述的发酵培养基中如果没有糖，在不影响发酵的情况下可加少量的葡萄糖，这部分葡萄糖可以彻底分解注入发酵罐中的水中残留的微量臭氧。步骤二中 所述的臭氧灭菌是用臭氧发生器制备气态臭氧，然后从罐底通入，或者先制备高浓度的臭氧水溶液，加入要灭菌的水中。步骤二中所述的臭氧灭菌的温度选择室温。步骤三中所述的臭氧催化分解装置选用的催化剂为过渡金属的氧化物，催化剂的形状为粒径大于0.5毫米的颗粒。所述的过渡金属的氧化物可直接应用，或者为附载型的过渡金属的氧化物，该过渡金属的氧化物的载体为活性炭、SiO2^Al2O3或硅藻土。以下给出本发明的具体实施例，需要说明的是本发明并不局限于以下具体实施例，凡在本申请技术方案基础上做的等同变换均落入本发明的保护范围。实施例:在500mL的小种子瓶中装入200mL培养基，小种子瓶在温度为118°C，压力为
0.08Mpa的条件下蒸汽灭菌20分钟，在培养温度为34°C，摇床转速为120转/分的摇床中接种培养，培养时间大约20小时,将小种子瓶中培养完毕的菌液接种到已准备好的大种子瓶。在3000mL的大种子瓶中装入2000mL培养基，大种子瓶在温度为121°C，压力为
0.1Mpa的条件下蒸汽灭菌60分钟,大种子瓶在培养温度为34°C,摇床转速75转/分的摇床中培养，培养时间大约16小时，将大种子瓶中培养完毕的菌液转入已灭菌的一级种子罐。按照本领域的培养方法将100L —级种子罐中的种子培养，再转入500L的二级种子Sii培养，培养完成后将种子最后转入发酵te中。在此过程中，一级种子te、~■级种子_、管路、碳源、氮源、酸罐、碱罐、配料罐和消泡剂罐均采用蒸汽灭菌。
在5000升的发酵罐中应该加入的培养基的组成为:葡萄糖100kg，玉米浆50kg，磷酸氢二钠5kg，磷酸二氢钾2.5kg，硝酸钠10kg，硫酸镁2.5kg，氯化钠2kg，水2500kg。培养基的pH值为6.8。发酵罐的培养基中的除水外的其他原料先用500kg水在配料罐中溶解，采用喷雾进料的方式打入已升温至121°C空发酵罐，并在该温度下蒸汽灭菌30min ;另将培养基配方要求剩余的2000kg水在另一个储罐中用臭氧灭菌15分钟以上，臭氧灭菌后的水在无菌空气中保压放置30min后，将该水通过已经用蒸汽灭菌的臭氧催化分解装置使得水中的残留臭氧分解；再将经过臭氧催化分解装置除去臭氧的水用无菌空气压入发酵罐，发酵罐内的温度降至40°C以下，再调节温度至所需温度，对发酵罐中的培养基取样分析，确定培养基中无残留的臭氧后即可进入后续的发酵工段。从上可知，采用实施例中的灭菌方法，只需要将500kg水和培养基中的其他原料升高温度至121°c，剩余的2000kg水只需要室温用臭氧灭菌即可，与传统的全部培养基用蒸汽加热至121°c灭菌的方法相比，灭菌的能耗大大降低，降低幅度达到60% 90%，同时由于蒸汽灭菌的培养基的浓度高，量少，喷雾进料，灭菌彻底；将用臭氧灭菌的水注入发酵罐中可迅速降低发酵罐内的温度，减少耗时，减少冷却水用量，而传统的全部培养基用蒸汽加热至121 °C灭菌的方法，发 酵罐内加热、冷却需要的时间长。
权利要求
1.一种微生物发酵节能灭菌的方法，其特征在于，具体按照以下步骤进行: 步骤一，将培养基所需的物质按比例用最少量的水溶解，该比例采用配方要求用水量的10% 20%，采用喷雾进料的方式将培养基打入已用蒸汽升高至120 125°C的发酵罐中，按蒸汽灭菌法灭菌； 步骤二，将培养基配方要求剩余的水在另一个储罐中用臭氧灭菌15分钟以上； 步骤三，将该水在无菌空气中保压放置30min后，通过已经用蒸汽灭菌的臭氧催化分解装置使得水中的残留臭氧分解； 步骤四，再将经过臭氧催化分解装置除去臭氧的水用无菌空气压入发酵罐，发酵罐的温度降至40°C以下； 步骤五，对发酵罐中的培养基取样分析，确定培养基中无残留的臭氧后即可进入后续的发酵工段。
2.如权利要求1所述的微生物发酵节能灭菌的方法，其特征在于，步骤一中所述的发酵培养基中如果没有糖，在不影响发酵的情况下可加少量的葡萄糖，这部分葡萄糖可以彻底分解注入发酵罐中的水中残留的微量臭氧。
3.如权利要求1所述的微生物发酵节能灭菌的方法，其特征在于，步骤二中所述的臭氧灭菌是用臭氧发生器制备气态臭氧，然后从罐底通入，或者先制备高浓度的臭氧水溶液，加入要灭菌的水中。
4.如权利要求1所述的微生物发酵节能灭菌的方法，其特征在于，步骤二中所述的臭氧灭菌的温度选择室温。
5.如权利要 求1所述的微生物发酵节能灭菌的方法，其特征在于，步骤三中所述的臭氧催化分解装置选用的催化剂为过渡金属的氧化物，催化剂的形状为粒径大于0.5毫米的颗粒。
6.如权利要求5所述的微生物发酵节能灭菌的方法，其特征在于，所述的过渡金属的氧化物可直接应用，或者为附载型的过渡金属的氧化物，该过渡金属的氧化物的载体为活性炭、SiO2、Al2O3或娃藻土。
全文摘要
本发明提供了一种微生物发酵节能灭菌的方法，包括对高浓度培养基进行常规蒸汽灭菌，对培养基用水进行臭氧灭菌以及残余臭氧的催化分解。本发明提供了一种将臭氧灭菌与蒸汽灭菌相接合的办法，经过实际试验，不仅灭菌彻底而且缩短了升温、降温时间，减少了营养物的损失，最主要的是大大降低了能耗，降低了工厂对供汽、冷却水系统的投入，能耗比单纯用蒸汽灭菌降低60～90%，非常容易在工业上广泛推广，将会推动发酵行业发生革命性的进步。
文档编号A61L2/07GK103110968SQ201310030840
公开日2013年5月22日 申请日期2013年1月25日 优先权日2013年1月25日
发明者刘林学, 张明英, 李建民 申请人:青岛雪洁助剂有限公司, 西北大学