学习情境8 有机酸- 柠檬酸.ppt

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，国内厂家一般在60%~ 75%.超过70%的很少，对以薯干为原料的生产工艺收率更低(我国主要以薯干为原料); 三是在提取过程中柠檬酸经历了多次相变，消耗化工原料多，固液分离量大，能耗高; 四是环境污染严重，产生大量的固体废弃物，其排放量1.0~ 2.5 t废物/t柠檬酸，在环境问题日益突出的今天，这种方法越来越不适应环保的要求. 另外还有提取工艺长、工人劳动强度大、工作环境恶劣、提取设备腐蚀严重等缺点. 2 萃取法 目前研究的萃取剂包括:丁醇、丙酮、磷酸三丁醋、TOA, N,N-二烷基酰胺、三烷基氧磷、 N-烷基酰胺和石油亚矾等，但研究得更多的是有机胺. 反萃取剂大多是热水，但因为热水反萃效率较低，为了提高反萃效率，有人还研究了醋酸水溶液、盐酸的反萃效果. 3 离子交换吸附法 离子交换吸附法是利用特定的有机高分子树脂对柠檬酸或柠檬酸盐的高选择性，将柠檬酸或柠檬酸盐从发酵液中提取出来的方法.20世纪80年代以来，国内外对离子交换吸附法提取柠檬酸的研究很多， 国内一般的流程是发酵液过滤后用离子交换柱提取，氨水洗脱后用阳离子交换柱转型，经脱色和除杂质后进人浓缩和结晶. 4 电渗析法 70年代国内开始研究用电渗析的方法从发酵液中提取柠檬酸，并取得了一定的进展。 电渗析法提取葡萄糖糖蜜发酵液的工艺流程如图4所示．发酵液（pH=1.5～3.0）经过滤预处理后，用电渗析器分离，并浓缩2倍，这种粗提取液再利用活性炭和离子交换除去色素和杂质离子，得到淡黄色、高纯度柠檬酸水溶液 5 超滤膜法 在柠檬酸提取中使用超滤、纳滤和微滤 思考题 1.柠檬酸发酵过程中有哪几个控制要点，如何控制？ 2.说明柠檬酸发酵过程中氧的重要性。 3.简述二氧化碳固定反应对于提高柠檬酸产率的意义。 * *