一种基于结晶法发酵分离耦合生产乳酸镁的方法_3

文档序号:9300588阅读:来源:国知局
含量140g/L的乳酸镁发酵液,按每瓶100mL 分装入250ml锥形瓶中,将锥形瓶置于42°C,不同时间下(0_300min)静置,测定不同静置时 间下,结晶沉淀后上清液乳酸含量的变化,每个时间条件下设置3个平行实验。
[0076] 如表3所示,在初始乳酸浓度140g/L,结晶温度42°C条件下,上清液中乳酸含量在 120min内迅速下降46. 4%,而后随着结晶时间的延长,上清液中乳酸含量下降趋势逐渐减 缓,反映了乳酸镁晶体的形成速度下降。因此,在该工艺中选择120min为乳酸镁的结晶时 间。
[0077] 实例 3
[0078] 本实施例中所用的培养基如下:
[0079] 固体斜面培养基组成为(g/L):葡萄糖20,酵母膏5,大豆蛋白胨10,牛肉膏10,氯 化钠10,乙酸钠5,柠檬酸铵2,七水硫酸镁0. 2,七水硫酸锰0. 05,琼脂15。pH为6. 50。
[0080] 液体种子培养基的组成为(g/L):葡萄糖40,蛋白胨10,酵母浸粉10,氯化钠 0. 01,乙酸钠0. 5,梓檬酸铵0. 2,磷酸二氢钾0. 4,七水硫酸镁0. 2,七水硫酸猛0. 05。pH为 6. 50〇
[0081] 发酵培养基的组成为(g/L):葡萄糖150,酵母浸粉20,氯化钠0. 01,乙酸钠0. 5, 梓檬酸铵〇. 2,磷酸二氢钾0. 4,七水硫酸镁0. 2,七水硫酸猛0. 05。pH为6. 00。
[0082] 补料用培养基的组成为(g/L):葡萄糖420,酵母浸粉20,氯化钠0.01,乙酸钠 〇. 5,柠檬酸铵0. 2,磷酸二氢钾0. 4,七水硫酸镁0. 2,七水硫酸锰0. 05。pH为6. 00。
[0083] 本发明中以MgO作为中和剂,采用发酵分离耦合方式生产L-乳酸镁的步骤如下:
[0084] (1)斜面培养:将鼠李糖乳酸杆菌CGMCC 1.2134接种到固体斜面培养基上,在 42°C下培养24h。
[0085] (2)种子培养:将步骤(1)中培养获得的菌种在无菌条件下转接到100mL种子培 养基,在42°C,ISOrpm下培养一级种子液24h,然后将20ml -级种子液在无菌条件下转接到 180ml新鲜种子培养基,在42°C,180rpm下培养二级种子液12h。种子培养基中添加15g/L 的碳酸钙作为中和剂以维持恒定pH。
[0086] (3)发酵培养:将步骤⑵所得的二级种子液按照10% (v/v)接种量接入2L发酵 培养基,在搅拌转速200rpm,发酵温度42 °C下,流加15% MgO控制pH 6. 25 ±0. 05。在反复 批次发酵过程中包含多个发酵循环和乳酸镁在线移除过程,在单个发酵循环内,当葡萄糖 首次耗尽后补加补料培养基使葡萄糖浓度低于30g/L,以尽可能地降低葡萄糖抑制效应。当 乳酸浓度达到140±5g/L且葡萄糖耗尽后暂停发酵过程。补加15%的MgO,使发酵罐内发 酵液PH上升并稳定至7. 0,为下一步的结晶沉降做准备。
[0087] (4)产物分离:将以上过饱和乳酸镁发酵液体积的80-85%栗入结晶罐,在42°C下 结晶沉淀120min,将上清液栗回发酵罐回用,控制发酵废水回用率在60-70%,同时获得高 浓度的乳酸镁结晶体。在将结晶上清液输送回发酵罐后,向发酵罐内补加补料培养基,使葡 萄糖浓度上升至70g/L后进入下一轮的发酵产酸和在线移除循环。一共进行了四次乳酸镁 原位移除。
[0088] 其中,第一次补料-批次发酵结束后L-乳酸产量为144g/L,糖酸转化率为 96. 1 %,时空产率为2. 15g/l/h。在将发酵罐内料液pH调节并稳定至7. 0后,将2. 5L料液 栗入结晶罐(保温42°C ),发酵罐内剩余0. 5L料液。发酵液在结晶罐内结晶、沉淀120min 后,将I. 5L上清液栗回发酵罐,此次发酵废水回用率为64. 52%,乳酸移除率为76. 67%。补 加补料培养基〇. 7IL后,进入第二次补料-批次发酵过程。
[0089] 第二次补料-批次发酵结束后,L-乳酸产量为142g/L,糖酸转化率为98. 16%,时 空产率为2. 18g/l/h。在将发酵罐内料液pH调节并稳定至7. O后,将2. 6L料液栗入结晶罐 (保温42°C ),发酵罐内剩余0. 5L料液。发酵液在结晶罐内结晶、沉淀120min后,将I. 5L 上清液栗回发酵罐,此次发酵废水回用率为65. 57%,乳酸移除率为77. 80%。补加补料培 养基0. 70L后,进入第三次补料-批次发酵过程。
[0090] 第三次补料-批次发酵结束后,L-乳酸产量为143g/L,糖酸转化率为96. 31 %,时 空产率为2. 17g/l/h。在将发酵罐内料液pH调节并稳定至7. 0后,将2. 55L料液栗入结晶罐 (保温42°C ),发酵罐内剩余0. 5L料液。发酵液在结晶罐内结晶、沉淀120min后,将I. 5L 上清液栗回发酵罐,此次发酵废水回用率为63. 49%,乳酸移除率为77. 10%。补加补料培 养基0. 78L后,进入第四次补料-批次发酵过程。
[0091] 第四次补料-批次发酵结束后,L-乳酸产量为148g/L,糖酸转化率为95. 05%,时 空产率为2. 41g/l/h。在将发酵罐内料液pH调节并稳定至7. 0后,将2. 65L料液栗入结晶罐 (保温42°C ),发酵罐内剩余0. 5L料液。发酵液在结晶罐内结晶、沉淀120min后,将I. 5L 上清液栗回发酵罐,此次发酵废水回用率为62. 50%,乳酸移除率为79. 10%。补加补料培 养基0. 80L后,进入第五次补料-批次发酵过程。
[0092] 第五次补料-批次发酵结束后,L-乳酸产量为150g/L,糖酸转化率为96. 43%,时 空产率为l.SSg/l/h。在五批次包含四个产品原位移除过程的反复批次发酵中(表4),共 产L-乳酸1643. 07g,总的糖酸转化率为94. 5%。
[0093] 如表5所示,通过补料-批次发酵与发酵分离耦合过程对比后发现,采用本发明所 提供的方法生产乳酸镁,在产品得率、时空产率和每个循环的下罐浓度与补料-批次发酵 相近的前提下,节约水用量40 %,节约无机盐用量41 %,节约酵母浸粉用量43 %,并且发酵 分离耦合过程L-乳酸总产量是单个补料-批次发酵过程(430.0 g)的3. 82倍。
[0094] 实例 4
[0095] 本实施例中所用的培养基如下:
[0096] 固体斜面培养基组成为(g/L):葡萄糖20,酵母膏5,大豆蛋白胨10,牛肉膏10,氯 化钠10,乙酸钠5,柠檬酸铵2,七水硫酸镁0. 2,七水硫酸锰0. 05,琼脂15。pH为6. 50。 [0097] 液体种子培养基的组成为(g/L):葡萄糖40,蛋白胨10,酵母浸粉10,氯化钠 0. 01,乙酸钠0. 5,梓檬酸铵0. 2,磷酸二氢钾0. 4,七水硫酸镁0. 2,七水硫酸猛0. 05。pH为 6. 50〇
[0098] 发酵培养基的组成为(g/L):葡萄糖145,酵母浸粉25,氯化钠0. 01,乙酸钠0. 5, 梓檬酸铵〇. 2,磷酸二氢钾0. 4,七水硫酸镁0. 2,七水硫酸猛0. 05。pH为6. 00。
[0099] 补料用培养基的组成为(g/L):葡萄糖450,酵母浸粉15,氯化钠0.01,乙酸钠 〇. 5,柠檬酸铵0. 2,磷酸二氢钾0. 4,七水硫酸镁0. 2,七水硫酸锰0. 05。pH为6. 00。
[0100] 本发明中以MgO作为中和剂,采用发酵分离耦合方式生产L-乳酸镁的步骤如下:
[0101] ⑴斜面培养:将鼠李糖乳酸杆菌CGMCC 1.2134接种到固体斜面培养基上,在 42°C下培养24h。
[0102] (2)种子培养:将步骤(1)中培养获得的菌种在无菌条件下转接到100mL种子培 养基,在42°C,ISOrpm下培养一级种子液24h,然后将50ml -级种子液在无菌条件下转接到 450ml新鲜种子培养基,在42°C,180rpm下培养二级种子液12h。种子培养基中添加15g/L 的碳酸钙作为中和剂以维持恒定pH。
[0103] (3)发酵培养:将步骤⑵所得的二级种子液按照10% (v/v)接种量接入5L发酵 培养基,在搅拌转速220rpm,发酵温度42 °C下,流加15% MgO控制pH 6. 25 ±0. 05。在反复 批次发酵过程中包含多个发
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