第13章 柠檬酸发酵课件.ppt

c)??温度 黑曲霉生长最适温度33-37℃，积累柠檬酸的最适温度在32℃ 黑曲霉适宜产酸温度是26~28℃。温度高，容易形成杂酸等副产物且菌体易衰老；温度低，发酵周期被延长。 d)??pH值? 黑曲霉长菌的最适pH为中性，而产酸的最适pH在2.5~2.0。因此，应该注意的是：菌盖形成之后，只是在菌盖下面有一个低pH区域，菌体合成柠檬酸的活动都是在这低pH区域内进行的，所以不应该搅动发酵液，避免低值区域的pH值上升而长菌不产酸。 黑曲霉发酵柠檬酸， pH 3.0以下积累柠檬酸， pH 3.0以上积累草酸， pH5.0容易积累葡萄糖酸 与不同碳源有关，黑曲霉在合成培养基上产柠檬酸pH2.5，在糖蜜上6.8，在薯干粉4.5 e)??通风? ????表面发酵是气相传氧，因此传氧效率较高，所以只要保持发酵室内有适当空气流通就可以满足霉菌对氧的需要。较高度的CO2会影响菌体的生长和降低产酸能力。一般将CO2控制在3%以下。 ②??固体发酵? a??浅盘发酵 将曲置于曲室内培养，室温可按需要调节。在孢子发芽和菌丝生长期，由于产生的热量少，品温会逐渐下降，在入室后自18h内，应维持品温在27~31℃。培养18~48h期间，由于发酵热的大量释放，品温上升很快，应采取措施，不得让品温超过43℃ 菌体活力下降，所以品温会下降，此时应维持在35℃左右，直至发酵结束。 ②??固体发酵? a??浅盘发酵 为了克服上、下曲盘的温差，在发酵40h左右时应将曲盘上下对调。整个发酵期间不必翻曲。曲室相对湿度在85%~90%。 发酵终点根据酸度来判定，从48h开始测量酸度，以后每隔12h测定1次，自72h以后则每隔4h测定1次，在酸度达到最高时即出料，否则时间延长，柠檬酸反而被菌体消化。 b?厚层通风发酵 与浅盘发酵明显不同的是，在物料铺摊厚度上，厚层发酵的曲醅厚度在50cm左右，比浅盘发酵的15~20cm要大出许多。 为了给曲霉菌提供氧，在培养过程中需要进行机械通风。 b?厚层通风发酵 培养过程中的温度控制与浅盘发酵的温度管理相似，但最高品温不能超过40℃。温度和湿度主要靠通风来调节，因为物料厚度大，所以培养过程中需要翻料。 厚层发酵比浅盘发酵优越之处在于：占地面积少，污染杂菌可能性小，机械化程度高。 六、固定化黑曲霉发酵玉米生产柠檬酸 用固定化黑曲霉细胞发酵玉米生产柠檬酸的最适温度是35℃,玉米糖液浓度10Bx。在最适条件下柠檬酸产量可达到96g/L,一般稳定在89g/L。 六、固定化黑曲霉发酵玉米生产柠檬酸 固定化黑曲霉可连续使用24d(约8批次)。黑曲霉细胞固定化后,产酸活力与降糖能力均与游离细胞水平相近。但在连续分批发酵中,固定化黑曲霉细胞显示出明显的优势,即:游离细胞连续使用2批次后,柠檬酸产量迅速下降,而固定化黑曲霉使用8批次后,柠檬酸产量仍可达到89g/L的水平。 黑曲霉细胞固定后柠檬酸产量逐步提高并超过游离细胞最高水平,固定化黑曲霉菌体可连续使用20d以上,能保证柠檬酸连续发酵的菌种活性时间,从而保证连续发酵的成功。 七、柠檬酸提取方法 柠檬酸发酵液成分复杂，并且因原料和发酵工艺不同而各不相同．除柠檬酸外，还包括菌体、残糖、蛋白质、色素、胶体、有机杂酸、无机盐等多种杂质，总的来说，它们来源于原材料、未消耗的营养盐或发酵的中间副产物．所以从柠檬酸发酵液中提取柠檬酸是比较困难的． 从柠檬酸发酵液中提取柠檬酸的方法主要有以下几种：钙盐法、萃取法、离子交换吸附法、电渗析法、超滤膜法． 我国独创的薯粉直接深层发酵法工艺处于世界先进水平，且自行开发的黑曲霉菌产酸效率与国外接近，但在提取率、机械化程度和劳动生产率等方面比较落后， 因而在国内研究从发酵液中高效、低能耗地提取柠檬酸是一个极有意义的课题． 1 钙盐法 钙盐法是一种传统的从发酵液中提取有机酸的方法，在中国用得最为普遍．它是利用柠檬酸钙不溶于水，但能溶于酸的特点，在含柠檬酸的上清液中加人CaCO3或Ca(OH)2中和，使柠檬酸生成柠檬酸钙沉淀，固液分离后，柠檬酸钙经过洗涤再用硫酸酸解，生成柠檬酸水溶液，再经过脱色、去除阴、阳杂离子后得到提取液进入浓缩、结晶工序得到纯柠檬酸固体产品． 柠檬酸的提取常采用钙盐法，工艺过程如下： 发酵液预处理、过滤 清 液 洗涤菌丝 菌 丝 洗涤水 中 和 见下页 碳酸钙 碳酸钙 中 和 废 液 柠檬酸钙 酸解、脱色（浓硫酸、活性炭） 硫酸钙、活性炭 柠檬酸液 离子交换 真空浓缩 结 晶 干燥、成品 洗 涤 硫酸钙、活性炭 母 液 洗涤水 钙盐法因为工艺成熟、设备简单、原材料易得和产品质量稳定等特点而在国内外被广泛使用。 缺陷日益显露: 一是得到的提取液中柠檬酸质量分数较低，一般低于20%，增大了后续浓缩段的负荷; 二是单元操作损失多，总收率低，