生物化工产品的开发及生产技术

1、会计学1生物化工产品的开发及生产技术生物化工产品的开发及生产技术第一节第一节 有机酸有机酸一、重要的有机酸一、重要的有机酸柠檬酸的消费领域： 饮料行业占4045 食品添加剂等占1520 洗涤剂占2030 医药占5 其它占102 2、乳酸、乳酸聚乳酸牵头发展聚乳酸牵头发展3 3、苹果酸、苹果酸生产成本较高生产成本较高葡糖酸是唯一具有促进双歧杆菌等“益生菌”生长作用的有机酸。蜂蜜、酿造醋等产品均含有一定量的天然葡糖酸。酸味为柠檬酸的1/3。葡糖酸作为食品和医药原料(如用于生产“葡糖酸钙)的用量正在逐年上升。 4 4、葡糖酸、葡糖酸有保健新用途有保健新用途 全球葡糖酸的产销量约在2万吨左右，其中90

2、%用于食品加工(如作为豆腐凝固剂)，用于医药的仅占1成。主要产品葡萄糖酸、葡萄糖酸钙、葡萄糖酸内酯,其次，葡萄糖酸的钙、钠、铵、葡萄糖酸的钙、钠、铵、铁等盐类广泛地用于医药、食品、纺织、皮革等铁等盐类广泛地用于医药、食品、纺织、皮革等工业上工业上。 主要来源是葡萄酒生产厂。酒石酸在食品工业中应用远远不如柠檬酸那样广泛，但它却是医药工业的重要原料。许多难溶药物均可加工成为水溶性极佳的酒石酸盐(如经典药物“酒石酸锑钾”)。欧洲各大葡萄酒厂是世界最大的酒石酸生产基地，全球80%的酒石酸产自欧洲 。发酵法生产酒石酸仍在研究中。5 5、酒石酸、酒石酸八成产自欧洲八成产自欧洲琥珀酸在食品工业中应用较少，也

3、属医药工业的常用原料之一。主要用于生产难溶药物的水溶性盐琥珀酸盐。全球琥珀酸总产销量约在1万-2万吨左右。我国的琥珀酸生产仍以化学合成为主。未见发酵法生产琥珀酸的报道。6 6、琥珀酸、琥珀酸产量不大产量不大 重要的化工原料，主要用于晴纶化纤、树脂、橡胶、涂料、造纸、制药、农药、轻工、食品等领域（合成树脂或在工业上用作除垢剂等合成树脂或在工业上用作除垢剂等）。世界年需衣康酸56万吨。主要生产国美国、日本、俄罗斯。我国以发酵法生产衣康酸，年产量5000t。大部分内销。因技术存在问题，产品质量不过关。外销困难。7 7、衣康酸、衣康酸性。HOOCCH2CHOHCOOHCH2COOH(一)、概述（1 1

4、）食品方面：柠檬酸被称为第一食用酸味剂）食品方面：柠檬酸被称为第一食用酸味剂饮料不仅赋予饮料水果风味，而且具有增溶、缓冲、抗氧化等作用，能是饮料中的糖、香精、色素等成分交融协调果酱和果冻，酿造酒，冰激淋和人造奶油（增加乳化稳定性）、腌制品（除腥去臭、抗氧化）、罐头食品、豆制品和调味品 n1784年;由Scheels氏发现柠檬酸 1893年至1917年：青霉菌生产（德国微生物学者 Wehmer首先用青霉菌生产柠檬酸）；1917年至1938年：黑曲霉，浅盘发酵，奠定了大 规模生产的基础；1938年至1951年：深层发酵，用糖蜜为原料（1951年 美国Miles公司首先采用深层发酵法）。2 2、国外

5、柠檬酸发酵技术发展的三个历史时期、国外柠檬酸发酵技术发展的三个历史时期我国在20世纪40年代初开始浅盘发酵；60年代末开始深层发酵（先为薯干原料，后发展到精淀粉或糖蜜原料）；1970年开始进行石油为原料发酵柠檬酸(C1022链烷烃等）目前，我国柠檬酸生产厂已过百家，年生产能力达80多万吨，居世界第一位。 淀粉质原料或糖质原料： 黑曲霉（ Aspergillus niger ） 正烷烃为原料：解脂假丝酵母（Candida lipolytica ）热带假丝酵母（C. tropicalis ） 对于典型的好氧发酵，工业上的生产方法： -液体表面发酵法 -固态发酵法 -液态深层发酵法 利用液体中的溶解

6、氧利用气相中的氧( (四四) )、柠檬酸的静止浅盘发酵工艺、柠檬酸的静止浅盘发酵工艺2 2、浅盘发酵设备、浅盘发酵设备n发酵盘：材质，以不锈钢为佳。规格4m1.2m0.15m。其次还有铁盘、铝盘、耐酸塑料盘。n发酵盘经常受到酸液、高温蒸汽、甲醛、微生物的侵蚀，所以材料和涂料要求严格。n为了防止蒸发过快和天花板冷凝水滴入盘中，每个发酵盘上有一盘罩4 4、菌种的扩大培养、菌种的扩大培养5 5、干孢子制备工艺流程：、干孢子制备工艺流程：一级发酵用种子质量鉴定培养器液态培养3235干孢子收集干燥4050无菌空气成品保藏使用前检查斜面培养30原菌种三角瓶培养3二级三级（总发酵时间：89天）pHpH值值3

7、 34.54.5搅拌煮沸搅拌煮沸151530min30min静止静止4h4h取上清取上清加等体积沸水，加等体积沸水，糖蜜质量糖蜜质量1%1%生石灰生石灰糖蜜原料糖蜜原料硫酸或硫酸钠硫酸或硫酸钠糖蜜浓度糖蜜浓度121216%16%（以蔗糖计（以蔗糖计） 冷却至冷却至60607070加营养盐加营养盐和抗菌剂和抗菌剂 入室装盘入室装盘（404045 45 液层深液层深8 82020 ） 冷却至冷却至3535接种接种 黑曲霉干孢子黑曲霉干孢子（100mg/m100mg/m2 2表面积）表面积） 通风培养通风培养（3535，3 3天天） 控温发酵至结束控温发酵至结束262628 28 ，pH2.5pH2

8、.5最大通风量最大通风量(15(1518m18m3 3/m/m2 2h h，湿度湿度75%75%以上以上) ) 淀粉水解糖的制备淀粉水解糖的制备 淀粉质原料是发酵工业常用的原料，大多数发酵生产菌不能直接利用或仅微弱利用淀粉，因此淀粉质原料必须转化为葡萄糖等可发酵性糖，才能被生产菌利用。工业生产将淀粉水解为葡萄糖的过程称为淀粉的糖化，所制得的糖液称为淀粉水解糖2 2 培养基培养基生理酸性氮:（NH4)2SO4, （NH4)3PO4 （NH4)2HPO4 （NH4)Cl （NH4)2CO3生理碱性氮:NaNO3, KNO3 LiNO3 CaNO3 有机氮:麸皮、米糠、蛋白胨、氨基酸、尿素等。氮源：

9、柠檬酸发酵中的氮源有氮源是黑曲霉合成细胞物质和代谢调节的重要物质，特别是细胞中铵离子浓度的升高，能解除ATP和柠檬酸对磷酸果糖激酶的反馈抑制，有利于柠檬酸的生成与积累。在柠檬酸生产中，黑曲霉偏好生理酸性氮如（NH4)2SO4 ，酸性氮中的铵离子被利用后，使培养基变酸，可以使发酵中的黑曲霉生长阶段结束，转入产酸阶段，pH下降到较低水平有利于柠檬酸的积累，所以铵盐即可以调节代谢，也可以控制pH。无机盐：无机盐是黑曲霉生长和柠檬酸发酵不可缺少的物质，具有构成菌体，促进代谢，促进产酸的作用。我国采用诱变方法改良的菌株耐金属离子，原料与水可不经处理用于发酵。采用薯干粉、马铃薯、木薯和糖蜜原料发酵，其中P

10、、K、Mg、S已够黑曲霉生长，不需专门添加。黑曲霉对无机盐及微量元素的要求种子质量要求：种子质量要求：原始菌种实罐灭菌预处理培养基配制原料实罐液化粉碎无菌空气麸曲菌种空气净化系统空压机种子罐试管斜面环境空气过滤发酵连消发酵成熟醪去柠檬酸提取工段代表菌种：Co827、-130、T419三级过滤三级过滤 黑曲霉黑曲霉 原料原料,配料配料 灭菌灭菌空气无菌空气无菌空气柠檬酸（盐）柠檬酸（盐）无菌空气制备和有氧发酵系统（气升式发酵罐）温度控制黑曲霉属嗜热菌，最适生长温度3337，生产中温度控制在351。若采用孢子接种，在孢子发芽和菌球体形成阶段，可采用40高温培养，促进其发育，进入产酸期再降到35左右

11、。pH控制黑曲霉柠檬酸生产菌发育适宜pH37。一般在生产中，在菌种生长期，pH维持在4.5(有利于糖化）。而柠檬酸积累时，即产酸期最适pH2.0-3.0。pH3.0以上易产生草酸。采用薯干发酵生产柠檬酸，初始pH不调节，为自然pH。由于菌体生长过程中呼吸作用，消耗大量的氧气，特别当菌体生长接近最大值时(2024h)即旺盛的对数生长期时，其需氧达到最高蜂，其后(一般2430h)菌体生长缓慢，进入产酸期，氧的消耗率立即降低到一个较低的水平，并一直持续到发酵终了。发酵醪精滤净化液复滤过滤阳离子交换拄调浆粗柠檬酸液预热钙盐离子交换工艺流程钙盐离子交换工艺流程活性碳粒滤液酸解蒸发结晶离心阴离子交换拄预处理复滤过滤洗钙中和过滤湿晶包装干燥筒仓筛分入库成品菌渣 浓有机废水 淡有机废水 湿石膏渣加热90CaCO390H2SO4等外品洗晶水母液70二二 乳酸发酵乳酸发酵L - L - 1 1、常规诱变育种、常规诱变育种育种实验方案流程