一种提高l-谷氨酸发酵糖酸转化率的方法

专利名称：一种提高l-谷氨酸发酵糖酸转化率的方法
技术领域：
本发明涉及L-谷氨酸发酵生产领域，具体涉及一种提高L-谷氨酸发酵糖酸转化率的方法。
背景技术：
味精是我们日常生活中常用的一种增鲜调味品，其主要成分是L-谷氨酸钠。味精的生产通常先采用菌株发酵制备L-谷氨酸发酵液，然后从其发酵液中提取L-谷氨酸，最后经中和得到L-谷氨酸钠。L-谷氨酸是味精生产中的一种不可或缺的原料，其发酵液是由菌株与糖液在发酵罐中发酵得来。在发酵过程中，处于发酵罐中的糖液浓度会随着发酵的不断进行而越来越低，为了保证菌株的产酸水平，在发酵过程中还要不断流加糖液。从而维持发酵过程中糖液的浓度，使菌株可以不断的将糖转化为L-谷氨酸。一直以来，流加糖都是从发酵罐侧壁顶部直接进入发酵罐中，但是发酵罐中的搅拌离心作用对流加糖向发酵液横截面圆心扩散有较大的阻碍作用，同时发酵罐中的上升气流对流加糖向底部扩散也具有阻碍作用，这就出现了糖液浓度由发酵罐边缘到中心、由顶部到底部逐渐降低的现象。底部和中心位置糖液浓度较低，菌株产酸水平就会受到限制；顶部和边缘位置糖液浓度较高，环境中渗透压较大，菌株耗糖速率较慢，不利于谷氨酸分泌及糖液的利用。综上所述，由于糖液浓度分布不均勻的原因，影响了菌株代谢水平，使糖液向代谢副产物方向转化，最终导致糖酸转化率降低。

发明内容
有鉴于此，本发明提供一种提高L-谷氨酸发酵糖酸转化率的方法，使得该方法能够让糖液分布较为均勻，提高糖酸转化率。本法明所述一种提高L-谷氨酸发酵糖酸转化率的方法，在发酵产酸期，以延伸至发酵罐内的管道和不大于10m3/h的流量持续流加糖进行发酵，所述管道的出口位于最底端搅拌叶之上，与最底端搅拌叶的垂直距离为发酵罐侧壁高度的0. 75-2. 25%，且与发酵罐搅拌轴的水平距离为搅拌轴到侧壁水平距离的2. 35-7%。本发明所述流加糖管道装置的结构示意图参见图1，本示意图仅为了更好地理解本发明，并不代表流加糖管道装置的真实比例。其中，所述管道的入口优选为与发酵罐内侧壁垂直夹角为30-75°，更优选为与发酵罐内侧壁垂直夹角为55° ；所述管道的出口与发酵罐搅拌轴的水平距离优选为搅拌轴到侧壁水平距离的4. 65% ；所述管道的出口与最底端搅拌叶的垂直距离优选为发酵罐侧壁高度的1.5%。此外，本发明所述管道为1根或2根以上，管道内径与发酵罐体积呈正比例关系， 以150m3规格发酵罐为例，管道内径为25-100mm，优选为45mm，其它体积规格的发酵罐均可按体积与内径的正比关系求出对应的管道内径。
在现阶段的L-谷氨酸发酵生产中，一般都是由发酵罐侧壁顶部流加糖，这样就使发酵罐内的糖液浓度从上至下、从中心至边缘出现梯度差异。糖液浓度高的区域氧传质系数低，则溶氧浓度也相应较低，由于供氧不足，造成柠檬酸到α-酮戊二酸的TCA循环途径代谢流量不足，使得L-谷氨酸合成减少，而乳酸合成增多；糖液浓度低的区域氧传质系数高，则溶氧浓度也相应较高，在溶氧较高的情况下，谷氨酸脱氢酶活力减弱，L-谷氨酸合成减少，TCA循环加强，(X)2和ATP合成增多，菌株提前老化，菌株代谢就会向各种副产物溢流。 这种糖液浓度的梯度差异，造成了溶氧分布不同，使得糖酸转化率整体偏低。本发明所述方法使流加糖管道出口位于最底部搅拌叶之上并接近位于发酵罐中心的搅拌轴，由于底部搅拌叶功率较大，可以很快将流加糖混合均勻。根据流体立场分布原理，糖液从发酵罐底部位置流加进入并迅速与发酵液混合均勻，依靠搅拌形成的上升气流， 糖液可以顺利的向上扩散，而不会由于不断流加糖液使底部糖液浓度过高，从而使发酵罐顶部和底部的糖液浓度差异变小；在目前的L-谷氨酸发酵行业，发酵罐中的搅拌叶长度一般都会超出搅拌轴到侧壁水平距离的10%，这样从管口流出的糖液就位于发酵罐较中心的位置，依靠搅拌叶的搅拌作用，糖液能够顺利的从中心部分向发酵罐边缘扩散，这样就会使发酵罐内的糖液浓度总体分布较为均勻，各部分的溶氧度也不会出现较大差异。在菌株的代谢作用下，糖酸转化率大幅提高。同时，正是由于本发明所述方法能够使糖液浓度分布较为均勻，在实际生产过程中技术人员就可以准确判断糖液消耗量，从而决定流加糖的流量，有利于糖酸转化率的提高。而现阶段流加糖的方法使发酵罐内糖液浓度不均，导致错判流加糖的流量，进而加剧糖液浓度分布不均，降低了糖酸转化率。由以上技术方案可知，本发明所述方法改进流加糖的线路，改善了流加糖过程中糖液浓度以及溶氧度分布不均勻的问题，使发酵液处于较优的发酵条件下，提高了糖酸转化率。


图1所示为本发明所述流加糖管道装置的结构示意图；其中，A表示发酵罐侧壁；B表示搅拌叶；C表示搅拌轴；D表示管道入口与发酵罐内侧壁垂直夹角；E表示管道出口 ；F表示管道入口 ；G表示管道。
具体实施例方式本发明公开了一种提高L-谷氨酸发酵糖酸转化率的方法，本领域技术人员可以借鉴本文内容，适当改进工艺参数实现。特别需要指出的是，所有类似的替换和改动对本领域技术人员来说是显而易见的，它们都被视为包括在本发明。本发明的方法已经通过较佳实施例进行了描述，相关人员明显能在不脱离本发明内容、精神和范围内对本文所述的方法和应用进行改动或适当变更与组合，来实现和应用本发明技术。依照本发明，所述一种提高L-谷氨酸发酵糖酸转化率的方法，在发酵产酸期，以延伸至发酵罐内的管道和不大于10m3/h的流量持续流加糖进行发酵，所述管道的出口位于最底端搅拌叶之上，与最底端搅拌叶的垂直距离为发酵罐侧壁高度的0. 75-2. 25%，且与发酵罐搅拌轴的水平距离为搅拌轴到侧壁水平距离的2. 35-7%。
其中，所述管道的入口优选为与发酵罐内侧壁垂直夹角为30-75°，更优选为与发酵罐内侧壁垂直夹角为55° ；所述管道的出口与发酵罐搅拌轴的水平距离优选为搅拌轴到侧壁水平距离的4. 65% ；所述管道的出口与最底端搅拌叶的垂直距离优选为发酵罐侧壁高度的1. 5% ；本发明所述管道为1根或2根以上。本发明将150m3和320m3规格的发酵罐进行改造，分别对比各自改造前的糖酸转化率，结果显示，改造前的320m3规格发酵罐在发酵产酸期0-3 )的糖酸转化率为52.7%， 整体转化率为53.8%，而改造后的320m3规格发酵罐在发酵产酸期0-3 )的糖酸转化率为60. 9 %，整体转化率为58. 9 % ；改造前的150m3规格发酵罐在发酵产酸期0_3池)的糖酸转化率为58. 3%，整体转化率为M.6%，而改造后的150m3规格发酵罐在发酵产酸期0-3 )的糖酸转化率为 64. 3%,整体转化率为62. 1% ο以上试验数据充分表明，无论在阶段转化率还是在整体转化率上，本发明所述方法都能够有所提高。 下面结合实施例，进一步阐述本发明。实施例1 本发明所述方法的对比分析本实施例将体积为320m3、侧壁高度为20000mm、搅拌轴到侧壁水平距离为4200mm 的发酵罐进行改造，将两条流加糖管道延伸到发酵罐内，管道内径为90mm，管道的入口与发酵罐内侧壁垂直夹角为55°，管道的出口位于最底端搅拌叶之上，与最底端搅拌叶的垂直距离为300mm，且与发酵罐搅拌轴的径向距离为780mm。改造前和改造后的发酵罐在相同发酵条件下，从发酵产酸期(4_32h)开始以5m3/ h流量持续流加糖进行发酵，至发酵完成停止流加糖，具体结果参见表1和表2。计算公式为
IT入 cn.-l·+ /I 士GA1 XV1- GA X V阶段转化率=----2-1-
L 」RGlxV1- RG2 xV2+CLx (V2 - V1)
整体转化率=-GA^v1-
C1 XF+ Cl X(Fr-F0)其中，GA1为、时间点产酸，GA2为t2时间点产酸，RG1为、时间点残糖，RG2为t2 时间点残糖，V1为、时间点发酵体积，V2为t2时间点发酵体积，Q为、到t2时间点流加糖含量，GAt为放罐产酸，Vt为放罐体积，C1为发酵培养基中加入的糖液的浓度，V为发酵培养基中加入的糖液的体积，V0为发酵初始体积。表1改造后320m3发酵罐发酵过程数据
权利要求
1.一种提高L-谷氨酸发酵糖酸转化率的方法，其特征在于，在发酵产酸期，以延伸至发酵罐内的管道和不大于10m3/h的流量持续流加糖进行发酵，所述管道的出口位于最底端搅拌叶之上，与最底端搅拌叶的垂直距离为发酵罐侧壁高度的0. 75-2. 25%，且与发酵罐搅拌轴的水平距离为搅拌轴到侧壁水平距离的2. 35-7%。
2.根据权利要求1所述方法，其特征在于，所述管道的入口与发酵罐内侧壁垂直夹角为 30-75° 。
3.根据权利要求1所述方法，其特征在于，所述管道的入口与发酵罐内侧壁垂直夹角为 55° ο
4.根据权利要求1所述方法，其特征在于，所述管道的出口与发酵罐搅拌轴的水平距离为搅拌轴到侧壁水平距离的4. 65%。
5.根据权利要求1所述方法，其特征在于，所述管道的出口与最底端搅拌叶的垂直距离为发酵罐侧壁高度的1.5%。
6.根据权利要求1所述方法，其特征在于，所述管道为1根或2根以上。
全文摘要
本发明涉及L-谷氨酸发酵生产领域，具体涉及一种提高L-谷氨酸发酵糖酸转化率的方法。本发明所述方法在发酵产酸期，以延伸至发酵罐内的管道和不大于10m3/h的流量持续流加糖进行发酵，所述管道的出口位于最底端搅拌叶之上，与最底端搅拌叶的垂直距离为发酵罐侧壁高度的0.75-2.25％，且与发酵罐搅拌轴的水平距离为搅拌轴到侧壁水平距离的2.35-7％。本发明所述方法改进流加糖的线路，改善了流加糖过程中糖液浓度以及溶氧度分布不均匀的问题，使发酵液处于较优的发酵条件下，提高了糖酸转化率。
文档编号C12P13/14GK102174604SQ20111006256
公开日2011年9月7日 申请日期2011年3月15日 优先权日2011年3月15日
发明者刘康乐, 龚华 申请人:梅花生物科技集团股份有限公司