柠檬酸发酵工艺资料.ppt

第一章 柠檬酸发酵工艺学 2.1 概述 2.2 黑曲霉柠檬酸生产菌的选育及保藏 2.3 柠檬酸发酵机制及深层发酵工艺 2.4 柠檬酸的提取和精制 2.5 柠檬酸的质量标准及新工艺新技术 2.4.1 柠檬酸提取工艺 2.4.1.1 发酵醪的预处理 (1) 发酵醪的组分:固形物90~180g/L（薯干粉原料发酵醪固形物﹥200g/L）；柠檬酸100~150g/L，草酸2~3 g/L，葡萄糖酸2~3 g/L，其它杂酸3~4 g/L；残糖2~5 g/L（糖蜜发酵残糖较多，约10~20g/L）；蛋白质3~5 g/L。石油发酵中，异柠檬酸300~480g/L。 (2) 柠檬酸成熟发酵醪呈黄褐色至深褐色（高温下长时间灭菌会使颜色变深） (3)发酵液预处理的方法和原理 将新鲜成熟发酵醪升温至80~90℃，不停的搅拌，时间不宜长。 热处理作用： 1）及时热处理可杀死柠檬酸生产菌和杂菌终止发酵，防止柠檬酸被代谢分解； 2）使蛋白质等胶体物质变性而絮凝，降低发酵液粘度，有利于过滤； 3）可使菌体中的柠檬酸释放出来，提高收率。 但升温过高，使菌体细胞破裂会释放出较多杂质。 预处理的技术要点： 1）加热温度不宜过高，加热时间不宜过长，会使菌体破裂而自溶，释放出蛋白质，反而使料液粘度增加，颜色变褐，不利于净化。 2）不宜过长时间直接蒸汽加热，会增加料液稀释度，有损于收率，最好采用热交换器的间歇加热。 2.4.1.2 发酵醪过滤 发酵液的过滤是柠檬酸提取工艺中第一步除杂操作。 采用絮凝或凝聚的方法，设法增大悬浮液中固体粒子的大小，提高其沉降速度； 或采用稀释、加热等方法降低黏度，以利于过滤。 过滤的目标：彻底去除发酵醪中的悬浮物 （1）过滤原理 利用一种很多毛细孔的过滤介质，以过滤介质两侧的压力差为推动力，使柠檬酸发酵醪的液体通过小孔，而得到澄清的滤液，而菌体、纤维等残渣悬浮物被截留并积累在介质表面而形成滤饼。 滤液要通过介质，要克服介质对流体的阻力，其阻力为介质和滤饼产生的阻力之和，而起主要作用的则是滤饼的厚度和特性。 滤饼厚度随过滤时间的进行而增加。 过滤特性取决于滤饼的可压缩性和不可压缩性。 可压缩性滤饼为无定型的颗粒组成，粒与粒之间的孔道随压缩的增加而变小，因此对滤液的流动产生阻力，柠檬酸发酵液的颗粒形成的滤饼属此类型。 不可压缩性滤饼为不变形颗粒组成，当它沉淀于介质上时，多颗粒之间相互排列的孔量和粒与粒之间的孔道均不受压强的增加而改变，中和生成的柠檬酸钙和酸解过程中生成的硫酸钙形成的滤饼属于此种滤饼。 （2）工业过滤主要设备（板框式过滤机） 过滤机、加热桶、泵、贮罐等。柠檬酸pH低，过滤温度85℃，选用不锈钢板框。 （3）过滤操作技术要点： 滤饼的厚度达到一定程度时，才变成真正的过滤介质， 在开始过滤时，流速不宜过大，否则细小颗粒易穿过介质空隙而未被截留， 只有当介质表面有滤饼时，滤液才变清；若形成不了滤饼介质层，则会出现浑浊滤液。 （4）过滤液质量主要参数 1）一次滤液 一水柠檬酸≥9.0g/dL，悬浮物≤0.1 g/dL。 2）滤饼 含水量≤55%～70%，一水柠檬酸≤2.5%。 3）复滤液 一水柠檬酸≥9.0 g/dL，悬浮物≤5mg/L。 1.降低液体粘度 根据流体力学原理，滤液通过滤饼的速率与液体的粘度成反比，通过加水稀释或加热等方法降低液体粘度。 稀释或者加热可以降低发酵液黏度，有利于输送和过滤等后续操作。 单从过滤操作看，稀释后过滤速率提高的百分比必须大于加水比才能认为有效地提高过滤速率。 注意加热温度与时间，不能影响产物活性和细胞的完整性。  胶体结构——胶体粒子是由许多分子所聚集而成的，分子与分子之间会存在空隙，所以溶液中的部分离子就会进入到胶核，然后再吸附少量的带相反电荷的离子，总的来说，胶体的电性是首先进入到胶核的离子的电性（胶粒），由于胶粒带电，在吸附一部分异种电荷离子，形成胶团。 胶体能稳定存在是因为胶体粒子带相同电荷，互相排斥，从而使胶体粒子不会结合在一起而发生沉淀，当加入电解质时，加入了与胶体粒子相反电荷的离子，使胶体电性中和，于是发生聚沉。加入的电解质所带电荷越多，离子半径越小，就越容易使得胶体粒子聚沉。 美容小贴士 很多护肤品中都含有聚丙烯酰胺，因其为凝胶状聚合物，可调整护肤品的质地。 聚丙烯酰胺是化妆品中经常用到的原料之一，可用做泡沫稳定剂、增稠剂、成膜剂、抗静电剂和头发定型剂等。因为聚丙烯酰胺是丙烯酰胺+双丙烯酰胺在催化剂作用下聚合而成，所以聚丙烯酰胺中不可避免地会带有微量丙烯酰胺的单体残留物，可能会出现在化妆品成品中。 两种单体都是可经皮吸收的有毒物质，化妆品中存在5ppm以下的丙烯酰胺残留是安全的。 当然，聚丙烯酰胺在食物中的含量远远高于化妆品中的含量，人