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子学习情境1.2 维生素C发酵 莱氏化学法生产流程 两步发酵法生产维生素C生产流程 山梨醇是葡萄糖在氢作还原剂，镍作催化剂的条件下，将葡萄糖醛基还原成醇羟基而制得的，其反应式如下： 1、工艺过程 将水加热至70~75℃，在不断搅拌下逐渐加入葡萄糖至全溶，制成50%葡萄糖水溶液，再加入活性炭于75℃，搅拌10min，滤去炭渣，然后用石灰乳液调节滤液pH8.4，备用。 当氢化釜内氢气纯度≥99.3%，压强0.04Mpa时可加入葡萄糖滤液，同时在触媒槽中添加活性镍，利用糖液冲入釜内，以碱液调节pH为8.2~8.4，然后通蒸汽并搅拌。当温度达到120~135℃时关蒸汽，并控制釜温在150~155℃，压强在3.8~4.0MPa。取样化验合格后，在0.2~0.3MPa压强下压料至沉淀缸静置沉淀，过滤除去催化剂，滤液经离子交换树脂交换，活性炭处理，即得D-山梨醇。收率为95%。 2、注意事项及三废处理 任务2 L-山梨糖的制备 1、菌种制备 黑醋菌是一种小短杆菌，属革兰氏阴性菌（G-），生长温度为30~36℃，最适温度为30~33℃。 培养方法：将黑醋菌保存于斜面培养基中，每月传代一次，保存于0~5℃冰箱内。菌种从斜面培养基移入三角瓶种液培养基中，在30~33℃振荡培养48h，合并入血清瓶内，糖量在100mg/ml以上，镜检菌体正常，无杂菌，可接入生产 2、发酵液制备 种子培养分为一、二级种子罐培养，都以质量浓度为16%~20%的D-山梨醇投料，并以玉米浆、酵母膏、泡敌、碳酸钙、复合维生素B、磷酸盐、硫酸盐等为培养基，在pH5.4~5.6下于120℃保温30min灭菌，待罐温冷却至30~34℃，用微孔法接种。在此温度下，通入无菌空气（1VVM），并维持罐压0.03~0.05MPa进行一、二级种子培养。当一级种子罐产糖量大于50mg/ml（发酵率达40%以上），二级种子罐产糖量大于70mg/ml（发酵率在50%以上），菌体正常，即可移种 3、发酵罐发酵 以20%左右D-山梨醇为投料浓度，另以玉米浆、尿素为培养基，在pH5.4~5.6，灭菌消毒冷却后，按接种量为10%接入二级种子培养液。在31~34℃，通入无菌空气（0.7VVM），维持罐压0.03~0.05Mpa等条件下进行培养。当发酵率在95%以上，温度略高（31~33℃）、pH在7.2左右，糖量不再上升时即为发酵的终点。 4、发酵液处理 将发酵液过滤除去菌体，然后控制真空度在0.05MPa以上，温度在60℃以下，将滤液减压浓缩结晶即得L-山梨糖。 任务3 2-酮基-L-古龙酸的制备 1、菌种制备 将保存于冷冻管的假单孢杆菌和氧化葡萄糖酸杆菌菌种活化，分离及混合培养后移入三角瓶种液培养基中，在29~33℃振荡培养24h，产酸量在6~9mg/ml，pH值降至7以下，菌形正常无杂菌，再移入血清瓶中，即可接入生产。 2、发酵液制备 先在一级种子培养罐内加入经过灭菌后的辅料（玉米浆、尿素及无机盐）和醪液（折纯含山梨糖1%），控制温度为29~30℃，发酵初期温度较低，通入无菌空气维持罐压为0.05MPa，pH6.7~7.0，至产酸量达合格浓度，且不再增加时，接入二级种子罐培养，条件控制同前。作为伴生菌的芽孢杆菌开始形成芽孢时，产酸菌株开始产生2-酮基-L-古龙酸，直到完全形成芽孢和出现游离芽孢时，产酸量达高峰（5mg/ml以上）为二级种子培养终点。 3、发酵罐发酵 供发酵罐用的培养基经灭菌冷却后，加入至山梨糖的发酵液内，接入第二步发酵菌种的二级种子培养液，在温度30℃，通入无菌空气下进行发酵，为保证产酸正常进行，往往定期滴加灭菌的碳酸钠溶液调pH值，使保持7.0左右。当温度略高（31~33℃），pH 在7.2左右、二次检测酸量不再增加，残糖量0.5mg/ml以下，即为发酵终点，得含古龙酸钠的发酵液。此时游离芽孢及残存芽孢杆菌菌体已逐步自溶成碎片，用显微镜观察已无法区分两种细菌的差别，整个产酸反应到此也就结束了。所以，根据芽孢的形成时间来控制发酵是一种有效的办法。在整个发酵期间，保持一定数量的氧化葡萄糖酸杆菌（产酸菌）是发酵的关键。 整个发酵过程可分为产酸前期、产酸中期和产酸后期。产酸前期主要是菌体适应环境进行生长的阶段。该阶段产酸量很少，为了提高发酵收率应尽可能缩短产酸前期。产酸前期长短与底物浓度、接种量、初始pH及溶氧浓度等有关。产酸中期是菌体大量积累产物的时期。产酸中期的时间主要决定于产酸前期菌体的生长的好坏和中期的溶氧浓度控制，也与pH值等有关。因此适宜的操作条件可获得较大的产酸速率和较长的发酵中期，从而可提高发酵收率。产酸后期，菌体活性下降，产酸速率变小，同时部分酸发生分解，引起酸浓度下降。生产上由于要求发酵液中残糖浓度小于0.5mg/ml，不可能提前终止发酵，所以在此期