专利名称：一种山梨醇的高浓度连续发酵工艺的制作方法
技术领域：
本发明涉及维生素C的第一步发酵领域，具体为一种山梨醇的高浓度连续发酵工 艺。
背景技术：
维生素C(Vc)第一步发酵系应用生黑醋酸杆菌转化山梨醇至山梨糖。在常规工艺 中，发酵罐中投加山梨醇浓度为22wt-25wt%，发酵周期20-24小时。另外，发酵前要做好 罐清洗、配料、杀菌、接种等多项准备，要耗时15个小时。又因第一步和第二步发酵罐之间 的供需专性太强，即第一步罐内的醪液只能导入被限定的一至二个第二步发酵罐内。因此， 在第二步发酵接近结束时，第一步发酵罐内的山梨糖才能全部流出，罐才能清空，这段时间 被称为“糖罐等待期”，约为30-35小时。计算下来，Vc —步发酵产出一罐山梨糖，总需时约 70个小时，其内只有20几个小时为工作态，50小时为闲置状，设备利用严重不足，亟待建立 高浓度连续发酵新技术以扭转此不利局面。
发明内容
本发明的目的在于提供一种Vc —步发酵山梨醇的高浓度连续发酵工艺，基于Vc 第一步发酵生产菌_生黑醋酸杆菌的生理和代谢特性，采用双罐组合_低、高醇浓度交错发 酵的模式，实现了山梨醇的高浓度连续发酵。为实现上述目的，本发明采用的技术方案为一种山梨醇的高浓度连续发酵工艺，选二个发酵罐紧密组合而成一组，1#罐应用 低山梨醇浓度发酵，培养液中山梨醇含22wt % -30wt %，生黑醋酸杆菌种液加入量占培养 液的5wt%-15wt%，发酵12-20小时，待生黑醋酸杆菌生长和代谢达高峰值，移出部分发酵 液作为接种液，移出的部分占发酵液总量的15wt% _35wt%，接入已备好低山梨醇浓度一 步发酵培养基的2 罐进行低山梨醇浓度发酵；1#罐移出部分发酵液后，本身需流加浓度为 60wt% _90wt%的无菌山梨醇水溶液至罐液山梨醇浓度为30wt% _40wt%，继续发酵15-20 小时，醇糖转化率达96-99%，结束发酵；发酵醪液立即导入糖储罐，1#罐清空后转入第二轮 发酵运行前期重复2#罐、后期重复1#罐发酵过程；原作低山梨醇浓度发酵的2#罐发酵进 行12-20小时，生黑醋酸杆菌生长和代谢达高峰值时，重复1#罐过程；1#和2#罐两罐如此相 互依存、作用整合、且周而复始地不间断运行，从而实现山梨醇的高浓度连续发酵。所述山梨醇的高浓度连续发酵工艺，1#罐或2#罐进行低山梨醇浓度发酵时，培养 液中山梨醇含22wt% -30wt%，培养温度为31-33°C，通风至溶氧百分比为20% -25%。所述山梨醇的高浓度连续发酵工艺，1#罐或2#罐进行低山梨醇浓度发酵时，至生 黑醋酸杆菌的生长和代谢达高峰值，醇糖转化率达60% -80%。所述山梨醇的高浓度连续发酵工艺，1#罐或2#罐进行低山梨醇浓度发酵时，生黑 醋酸杆菌接种液加入量占发酵培养液的-15wt%。所述山梨醇的高浓度连续发酵工艺，1#罐移出部分发酵液后，本身需流加浓度为60wt% _90wt%的无菌山梨醇水溶液至罐液山梨醇浓度为30wt% -40wt%，此时加大通风 至溶氧百分比达30% -35%，培养温度为31-33°C，继续发酵15-20小时至醇糖转化率达 96-99%。本发明中，溶氧百分比系溶氧浓度的单位，S卩(溶液中届时含氧量)/(溶液中可 溶解的最大含氧量)X100%。本发明中，醇糖转化率=发酵醪液中山梨糖浓度X醪液体积/(投入山梨醇的 量X0. 9889) XlOO%,0. 9889为山梨醇与山梨糖分子量之比。本发明具有如下优点1.本发明实现山梨醇高浓度连续发酵，大幅压缩原来的一、二、三级制种过程，解 放劳力4-5成，节省动力3-4成。2.本发明实现山梨醇高浓度连续发酵，提高设备利用率3倍。3.本发明实现山梨醇高浓度连续发酵，届时备有充足的山梨糖液供Vc第二步发 酵适时流加，杜绝了第二步发酵因一时调配不及时出现供糖阻断现象的发生，保障了发酵 的高效、快速转化。4.本发明实现山梨醇的高浓度连续发酵，各工艺过程速度加快、接转紧凑，有利于 实现生产过程的自动化及人员的高素质培训。5.按本发明调整原生产设备布局，可腾出车间场地4-5成，作为潜在的基础设施， 可增置新的生产或公共施设，扩大生产，改善劳动环境。6.为保障发酵各过程运行顺畅，新工艺要求对原设备和生产布局应作适当调整 增设无菌高浓度山梨醇的流加系统和山梨糖醪液的储存设施。
具体实施例方式实施例1 本实施例山梨醇的高浓度连续发酵工艺，选二个发酵罐紧密组合而成一组，1#罐 应用低山梨醇浓度发酵，培养液中山梨醇占24wt%，生黑醋酸杆菌接种液占10wt%，其余 为一步发酵培养基，发酵15小时(醇糖转化率达60% )，此时生黑醋酸杆菌生长和代谢达 高峰值，移出部分发酵液(占发酵15小时后所得发酵液总量的20wt% )作为接种液，接入 已备好低山梨醇浓度一步发酵培养基的2#罐进行低山梨醇浓度发酵；1#罐移出部分发酵液 后，本身流加浓度为85wt%的无菌山梨醇水溶液至罐液山梨醇浓度为38. 2wt%，加大通风 至溶氧百分比达35%，继续发酵16小时，结束发酵，山梨糖浓度达37. 5wt %，醇糖转化率达 98%。发酵醪液立即导入糖储罐，1#罐清空后，在1#罐中加入一步发酵培养基，转入第二轮 发酵运行前期重复2#罐、后期重复1#罐发酵过程；原作低山梨醇浓度发酵的2#罐发酵进 行15小时，待生黑醋酸杆菌生长和代谢达高峰值，重复1#罐过程；1#和2#罐两罐如此相互 依存、作用整合、且周而复始地不间断运行，最终实现山梨醇的高浓度连续发酵。在1#罐或2#罐进行低山梨醇浓度发酵时，培养温度为32°C，通风至溶氧百分比为 20%。发酵进行至生黑醋酸杆菌的生长和代谢达高峰值，醇糖转化率达60%。在1#罐或2# 罐进行低山梨醇浓度发酵时，生黑醋酸杆菌接种液加入量占发酵培养液的10wt%。本发明中，一步发酵培养基为常规技术，其主要组成可以如下按重量百分比计，玉米浆0. 2%;酵母膏0.04%;碳酸钙0. 07%，其余为水，玉米浆、酵母膏和碳酸钙均为标准产品。实施例2-5 与实施例1不同之处在于
Vc —步常纖酵Vc —步高山梨醱农戯酵麵例山梨醇 浓度 (wt%)发酵 时间 (h)醇糖 转化率 (%)mm (ml)山梨醇 终浓度 (wt%)溶氧 百分比 (%)培养 时间 (h)蘭 转化率 (%)224146512037.7331997324156512037.5331898425167112038.4351797525167812038.1351798应用例1 选0. 5吨发酵罐，投含山梨醇浓度为26wt %的培养液300升，接30升生黑醋酸 杆菌接种液，32°C，通风(溶氧百分比为20-25%)发酵16小时，醇糖转化率达68%，补加 75升85wt%无菌山梨醇，至罐液山梨醇浓度为37. 8wt%，提高发酵通风量(溶氧百分比为 30-35% )，继续培养17小时，醇糖转化率达97%。应用例2 4吨发酵罐，投含山梨醇浓度为26衬％的培养液2. 2吨，接0. 2吨生黑醋酸杆菌 接种液，32°C，通风(溶氧百分比为20-25% )发酵15小时，醇糖转化率达64%，补加0.6 吨85wt%无菌山梨醇，至罐液山梨醇浓度达37. 8wt%，提高发酵通风量(溶氧百分比为 30-35% )，继续培养17小时，醇糖转化率达97%。
权利要求
一种山梨醇的高浓度连续发酵工艺，其特征在于选二个发酵罐紧密组合而成一组，1#罐应用低山梨醇浓度发酵，培养液中山梨醇含22wt％ 30wt％，生黑醋酸杆菌种液加入量占培养液的5wt％ 15wt％，发酵12 20小时，待生黑醋酸杆菌生长和代谢达高峰值，移出部分发酵液作为接种液，移出的部分占发酵液总量的15wt％ 35wt％，接入已备好低山梨醇浓度一步发酵培养基的2#罐进行低山梨醇浓度发酵；1#罐移出部分发酵液后，本身需流加浓度为60wt％ 90wt％的无菌山梨醇水溶液至罐液山梨醇浓度为30wt％ 40wt％，继续发酵15 20小时，醇糖转化率达96 99％，结束发酵；发酵醪液立即导入糖储罐，1#罐清空后转入第二轮发酵运行前期重复2#罐、后期重复1#罐发酵过程；原作低山梨醇浓度发酵的2#罐发酵进行12 20小时，生黑醋酸杆菌生长和代谢达高峰值时，重复1#罐过程；1#和2#罐两罐如此相互依存、作用整合、且周而复始地不间断运行，从而实现山梨醇的高浓度连续发酵。
2.按照权利要求书1所述山梨醇的高浓度连续发酵工艺，其特征在于1#罐或2#罐进 行低山梨醇浓度发酵时，培养液中山梨醇含22wt% -30wt%，培养温度为31-33°C，通风至 溶氧百分比为20% -25%。
3.按照权利要求书1所述山梨醇的高浓度连续发酵工艺，其特征在于1#罐或2# 罐进行低山梨醇浓度发酵时，至生黑醋酸杆菌的生长和代谢达高峰值，醇糖转化率达 60% -80%。
4.按照权利要求书1所述山梨醇的高浓度连续发酵工艺，其特征在于1#罐或2#罐进 行低山梨醇浓度发酵时，生黑醋酸杆菌接种液加入量占发酵培养液的5wt% -15wt%。
5.按照权利要求书1所述山梨醇的高浓度连续发酵工艺，其特征在于1#罐移出部分 发酵液后，本身需流加浓度为60wt% _90wt%的无菌山梨醇水溶液至罐液山梨醇浓度为 30wt% -40wt%，此时加大通风至溶氧百分比达30%~35%,培养温度为31_33°C，继续发酵 15-20小时至醇糖转化率达96-99%。
全文摘要
本发明涉及维生素C第一步发酵技术领域，具体为一种山梨醇的高浓度连续发酵工艺。过程选二个发酵罐，1#罐应用低山梨醇浓度进行发酵，发酵至生黑醋酸杆菌生长和代谢达高峰值，移出部分作为接种液，接种已备好低山梨醇浓度培养液的2#罐进行低山梨醇浓度发酵；1#罐移出部分发酵液后，本身流加高浓度无菌山梨醇至终山梨醇浓度为38％，加大通风量继续发酵至醇糖转化率达97％以上，结束发酵。1#罐发酵醪液迅速导入糖储罐，罐清空后转入第二轮的发酵运行先重复2#罐、后重复1#罐的发酵过程。原作低山梨醇浓度发酵的2#罐待生黑醋酸杆菌生长和代谢达高峰值，重复1#罐的发酵过程。1#和2#罐相互依存、作用整合、周而复始地不间断运行，实现山梨醇高浓度连续发酵。
文档编号C12R1/02GK101985640SQ201010561138
公开日2011年3月16日 申请日期2010年11月25日 优先权日2010年11月25日
发明者姚岚, 姜铭妍, 安海英, 宋红军, 宫英姿, 张忠泽, 张海宏, 徐慧, 李春杰, 杨伟超, 汲涌, 荆士华, 赵志远, 陈宏权 申请人:中国科学院沈阳应用生态研究所;东北制药集团股份有限公司