CN101851644B - 一种利用糖清液发酵生产乳酸的方法 - Google Patents

一种利用糖清液发酵生产乳酸的方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种利用糖清液发酵生产乳酸的方法，包括以下步骤：（1）原料准备：按照体积比为糖清液∶玉米浆溶液∶酵母膏=100∶0.015~0.025∶0.004~0.013加入到发酵罐中；（2）加热灭菌；（3）调节料液pH为5.4~5.6；（4）加入乳酸菌进行发酵：把步骤（3）中得到料液的温度降到48~50℃，加入体积为发酵罐内料液总体积的10%~15%的乳酸菌，保持发酵罐内温度为48~50℃，并向发酵罐内持续通入无菌空气，通气流量为每吨料液0.75~4m3/h，维持发酵罐内压力为0.4~0.8MPa，搅拌，通过加入Ca（OH）2的饱和溶液维持料液pH为6.0~6.2，检测料液中的葡萄糖含量，葡萄糖含量为0时，发酵结束。本发明的方法降低发酵周期，提高发酵效率；并且发酵结束后料液中残总糖以及残还原糖低、产酸高。

Description

一种利用糖清液发酵生产乳酸的方法
技术领域
本发明涉及乳酸及其发酵工艺，特别是一种利用高浓度糖清液发酵生产乳酸的方法。
背景技术
乳酸是以农副产品为原料，经微生物发酵，提取而制得的一种有机酸，是可降解环保材料聚乳酸的单体原材料。被广泛用于食品、饮料、医药、保健品、化工、可降解塑料等诸多领域。
乳酸的生产主要有“化学合成法”、“酶法合成”、“发酵法生产”，其中应用最广泛的则是发酵法生产乳酸。目前在发酵法生产乳酸中，很多企业由于发酵工艺指标不成熟，原料浓度控制不合理等造成发酵效率低下，具体表现在：
(1)发酵周期长，大多数企业发酵周期为70小时左右；
(2)产酸及产酸率低，国内规模化生产产酸为120g/L以下，世界规模化乳酸企业产酸可达到130～150g/L，产酸率一般为1.5～2g/L·h；
(3)残总糖和残还原糖高，残总糖一般为0.4％以上，残还原糖一般为0.2％以上；
因此，我国大多数乳酸企业不能规模化生产乳酸。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提供一种利用糖清液发酵生产乳酸的方法，以使发酵料液内的还原糖充分利用，降低发酵周期，提高发酵效率；使得发酵结束后料液中残总糖以及残还原糖低、产酸高。
本发明是通过如下技术方案实现的：一种利用糖清液发酵生产乳酸的方法，包括以下步骤：(1)原料准备：按照体积比为糖清液∶玉米浆溶液∶酵母膏＝100∶0.015～0.025∶0.004～0.013加入到发酵罐中，所述糖清液总含糖量为210～240g/L、DE值为92％～100％、DX值为90％～100％，所述玉米浆溶液中：干物质≥40％、蛋白质≥45％、酸度≤14％；(2)加热灭菌：所述发酵罐中温度为115～121℃、压力为0.07～0.1Mpa，加热灭菌时间为15～45分钟；(3)调节料液pH：用Ca(OH)2的饱和溶液调节料液pH为5.4～5.6；(4)加入乳酸菌进行发酵：把步骤(3)中得到料液的温度降到48～50℃，加入体积为发酵罐内料液总体积的10％～15％的乳酸菌，保持发酵罐内温度为48～50℃，并向发酵罐内持续通入无菌空气，通气流量为每吨料液0.75～4m3/h，维持发酵罐内压力为0.4～0.8Mpa，搅拌，通过加入Ca(OH)2的饱和溶液维持料液pH为6.0～6.2，检测料液中的葡萄糖含量，葡萄糖含量为0时，发酵结束。
上述利用糖清液发酵生产乳酸的方法，在步骤(1)中，糖清液∶玉米浆溶液∶酵母膏＝100∶0.02∶0.009，所述糖清液总含糖量为230g/L、DE值为96％、DX值为95％。
上述利用糖清液发酵生产乳酸的方法，在步骤(2)中，所述发酵罐中温度为118℃、压力为0.09Mpa，加热灭菌时间为30分钟。
上述利用糖清液发酵生产乳酸的方法，在步骤(3)中，用Ca(OH)2的饱和溶液调节料液pH为5.5。
上述利用糖清液发酵生产乳酸的方法，在步骤(4)中，把步骤(3)中得到料液的温度降到49℃，加入体积为发酵罐内料液总体积的13％的乳酸菌，保持发酵罐内温度为49℃，并向发酵罐内持续通入无菌空气，通气流量为每吨料液2.5m3/h，维持发酵罐内压力为0.6Mpa，搅拌，通过加入Ca(OH)2的饱和溶液维持料液pH为6.1，检测料液中的葡萄糖含量，葡萄糖含量为0时，发酵结束。
本发明的具有以下有益的技术效果：该工艺技术可用于乳酸的规模化生产，在实际生产中，发酵周期为45～47小时，远低于以前的乳酸发酵周期70小时，并且发酵产酸可达到180g/L以上，残还原糖≤0.15％，残总糖≤0.35％；具有发酵效率高、周期短的特点。
实施方式
实施例1
本实施例利用糖清液发酵生产乳酸的方法，包括以下步骤：(1)原料准备：按照体积比为糖清液∶玉米浆溶液∶酵母膏＝100∶0.015∶0.004加入到发酵罐中，所述糖清液总含糖量为210g/L、DE值为92％、DX值为90％，所述玉米浆溶液中：干物质为40％、蛋白质为45％、酸度为14％；(2)加热灭菌：所述发酵罐中温度为115℃、压力为0.07Mpa，加热灭菌时间为15分钟；(3)调节料液pH：用Ca(OH)2的饱和溶液调节料液pH为5.4，如果不小心把Ca(OH)2的饱和溶液加入太多，则用80％乳酸或者35％盐酸的调节料液的pH；(4)加入乳酸菌进行发酵：把步骤(3)中得到料液的温度降到48℃，加入体积为发酵罐内料液总体积的10％的乳酸菌，保持发酵罐内温度为48℃，并向发酵罐内持续通入无菌空气，通气流量为每吨料液0.75m3/h，维持发酵罐内压力为0.4Mpa，搅拌，通过加入Ca(OH)2的饱和溶液维持料液pH为6.0，检测料液中的葡萄糖含量，葡萄糖含量为0时，发酵结束。
本实施例共发酵42小时，产酸率为4.08g/L·h，产酸171.36g/L，残总糖为0.2％，残还原糖为0.08％。
实施例2
本实施例利用糖清液发酵生产乳酸的方法，包括以下步骤：(1)原料准备：按照体积比为糖清液∶玉米浆溶液∶酵母膏＝100∶0.025∶0.013加入到发酵罐中，所述糖清液总含糖量为240g/L、DE值为100％、DX值为100％，所述玉米浆溶液中：干物质为50％、蛋白质为52％、酸度为10％；(2)加热灭菌：所述发酵罐中温度为121℃、压力为0.1Mpa，加热灭菌时间为45分钟；(3)调节料液pH：用Ca(OH)2的饱和溶液调节料液pH为5.6，如果不小心把Ca(OH)2的饱和溶液加入太多，则用80％乳酸或者35％盐酸的调节料液的pH；(4)加入乳酸菌进行发酵：把步骤(3)中得到料液的温度降到50℃，加入体积为发酵罐内料液总体积的15％的乳酸菌，保持发酵罐内温度为50℃，并向发酵罐内持续通入无菌空气，通气流量为每吨料液4m3/h，维持发酵罐内压力为0.8Mpa，搅拌，通过加入Ca(OH)2的饱和溶液维持料液pH为6.2，检测料液中的葡萄糖含量，葡萄糖含量为0时，发酵结束。
本实施例共发酵47小时，产酸率为4.21g/L·h，产酸197.87g/L，残总糖为0.32％，残还原糖为0.09％。

Claims (5)

1.一种利用糖清液发酵生产乳酸的方法，其特征在于，包括以下步骤：             （1）原料准备：按照体积比为糖清液：玉米浆溶液：酵母膏=100：0.015~0.025：0.004~0.013加入到发酵罐中，所述糖清液总含糖量为210~240g/L、DE值为92%~100%、DX值为90%~100%，所述玉米浆溶液中：干物质≥40%、蛋白质≥45%、酸度≤14%；             （2）加热灭菌：所述发酵罐中温度为115~121℃、压力为0.07~0.1Mpa，加热灭菌时间为15~45分钟；             （3）调节料液pH：用Ca（OH）2的饱和溶液调节料液pH为5.4~5.6；             （4）加入乳酸菌进行发酵：把步骤（3）中得到料液的温度降到48~50℃，加入体积为发酵罐内料液总体积的10%~15%的乳酸菌，保持发酵罐内温度为48~50℃，并向发酵罐内持续通入无菌空气，通气流量为每吨料液0.75~4m3/h，维持发酵罐内压力为0.4~0.8Mpa，搅拌，通过加入Ca（OH）2的饱和溶液维持料液pH为6.0~6.2，检测料液中的葡萄糖含量，葡萄糖含量为0时，发酵结束。
2.根据权利要求1所述的利用糖清液发酵生产乳酸的方法，其特征在于，在步骤（1）中，糖清液：玉米浆溶液：酵母膏=100：0.02：0.009，所述糖清液总含糖量为230g/L、DE值为96%、DX值为95% 。
3.根据权利要求1所述的利用糖清液发酵生产乳酸的方法，其特征在于，在步骤（2）中，所述发酵罐中温度为118℃、压力为0.09Mpa，加热灭菌时间为30分钟。
4.根据权利要求1所述的利用糖清液发酵生产乳酸的方法，其特征在于，在步骤（3）中，用Ca（OH）2的饱和溶液调节料液pH为5.5 。
5.根据权利要求1所述的利用糖清液发酵生产乳酸的方法，其特征在于，在步骤（4）中，把步骤（3）中得到料液的温度降到49℃，加入体积为发酵罐内料液总体积的13%的乳酸菌，保持发酵罐内温度为49℃，并向发酵罐内持续通入无菌空气，通气流量为每吨料液2.5m3/h，维持发酵罐内压力为0.6Mpa，搅拌，通过加入Ca（OH）2的饱和溶液维持料液pH为6.1，检测料液中的葡萄糖含量，葡萄糖含量为0时，发酵结束。
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