发酵工程——维生素C的生产工艺.ppt

1、1、维生素c，工艺原理，胡蕾1010010108，2，一、维生素C (Vitamin C VC )，维生素c又称抗坏血酸(Ascorbic acid )，呈白色粉末，无臭，味酸酸，还原性强VC是人体必需的水溶性维生素，也是抗氧化剂，广泛应用于医药、食品、饲料等领域。 3、维生素的获得方法、提取方法：从富含维生素的天然食物和药用植物中浓缩、提取。 现在，采用提取法的只有极少数的维生素，如维生素a、e。 生物合成法：微生物发酵法和微藻的生物转化法，现在发展很快。 化学合成法：目前生产维生素的主要方法。4、2、现在的合成方法、5、1、莱氏法、1933年瑞士化学家莱齐特等用化学合成方法合成维生素c，也

2、称为莱氏法。 该方法主要以D-山梨醇为原料，是最先生产维生素c的方法，也是国外采用的方法。 工序是作为D-山梨糖醇、L-山梨糖醇、黑菌醋的发酵氧化、二丙酮-L-山梨糖醇、丙酮、发酵硫酸、二丙酮-2-酮-L-古龙酸钠、次氯酸的中间生成物的化学性质稳定，一直在国外生产维生素c的重要大量有机溶剂的使用容易引起环境污染等，莱氏法的优缺点，7，2，微生物发酵合成法，d山梨醇途径l山梨醇途径l -葡萄糖酸途径28，3，二阶段发酵法的生产技术，6个不同途径最终以2-on-l -古龙酸为最终产物其中只有第二条实现了工业化生产，这是我国自行开发的两步发酵法。 两步发酵技术是中国科学院微生物研究所和北京制药公司于

3、1975年共同发明的，该方法进一步发展了维生素c的生产，是目前唯一应用于维生素c工业生产的微生物转化法。 生产工艺简单，生产周期短，三废污染少等。 有什么好处呢？ 1985年转让给世界上维生素最多的企业瑞士霍夫曼罗制药公司。 9、(1)两步发酵法生产维生素c的工艺，主要分为发酵、提取、转化、纯化4个工艺。 总工序：第一步：D-葡萄糖，D-山梨糖醇，H2催化剂，L-山梨糖醇，黑醋酸菌，第二步：L-山梨糖醇，2-on-l -。 发酵液、2、萃取：上清液、离子交换、加热凝聚、离心过滤、滤液、二次离子交换、浓缩、结晶、干燥、古龙酸脱转化活性炭、热脱离子水、过滤、结晶、离心过滤、母液回收、真空干燥、过筛

4、包装、维c制品、4 .精制、12、4、菌种的制备及种子的其主要特征为细胞椭圆至短棒状、革兰氏染色阳性、芽胞大小为(0.510.8 ) umx (1.0-2.2 ) um。 端生草根鞭毛运动，菌落边缘整介，显微淡褐色。 最适合生长的温度为34l，氧化D-山梨醇的发酵收率可以在98以上。2一级种子扩大培养：种子培养基成分为山梨糖醇20、酵母膏0.7、碳酸钙0.15%、无机盐溶液0.4。 其中无机盐溶液的组成为MgSO47H2O1.25g100 mL、(NH4)H2PO475g100mL、KH2PO45g100mI、k2so41.25g100ml.ph6.7、121、321 玉米淀粉0.1、复合维生

5、素B 0.001、山梨糖醇浓度根据需要该氧化反应的氧消耗量大，因此要求通气比在1:1VVM以上。 即使在通气量大且搅拌转速高的条件下，发酵至4h后溶解氧浓度也会急剧下降，接近零。 到了10h左右才恢复。 溶解氧浓度达到最高点，成为水平直线时，表示其反应达到了终点。 d -山梨醇到l -山梨醇的生物转化率达到98%以上。 发酵液在低温60下灭菌20min，冷却至30，作为第二阶段发酵的原料。 的双曲馀弦值。 13、(2)、第二段发酵法、1、菌种：第二段发酵中使用的菌种是由大、小两株细菌组成的混合菌种。 小菌为氧化葡萄糖酸杆菌(Gluconobacter Oxydans )，大菌采用巨大芽胞杆菌(

6、Bacillus megateriam )，可称为2980菌。 或者被称为芽孢杆菌(芽孢杆菌)、152菌、芽孢杆菌(芽孢杆菌)、169菌。 也可以混合培养其他杆菌和小菌。 但工业上使用最多的是2980和152菌的混合菌。 二级种子扩大培养：种子培养基成分为酵母膏0.3%、牛肉膏0.3%、玉米淀粉0.3%、蛋白胨1.0%、尿素0.1%、山梨糖2.0%，再加入无机盐。 ph6.7、121、30min灭菌。 3 .第二阶段发酵培养：发酵液的培养成分为玉米淀粉0.5%、尿素0.1%、无机盐和山梨糖。 第二阶段发酵为混合菌种发酵。 由于大、小菌两者的最佳培养条件不同，因此适宜操作的条件是大、小菌两者兼顾

7、。 通常的工作温度是30，初期pH被抑制在6.8左右。 该反应是氧化反应，但耗氧量并不太大。 气升式发酵槽非常适合这个发酵过程。 溶解氧浓度为20%即可。 山梨糖的初期浓度对生成物的生成有很大影响。 间歇发酵时的初期山梨糖浓度超过80g/L时，会抑制生成物。 因此，为了得到最高浓度2KGA，需要高浓度山梨糖流加发酵方式。 采用基于数学模型的流加控制策略，可得到高浓度的2KGA，二步收率可达83%。14、5、发酵工艺中的部分设备，1、机械搅拌罐：第一阶段发酵采用机械搅拌发酵槽。 机械搅拌通风发酵槽，利用机械搅拌器的作用，使空气和醅液充分混合使醅液溶解氧气，确保微生物生长、繁殖、代谢所需的氧气。

8、2、气升式发酵罐：第二阶段发酵采用气升式发酵罐。 反应器内没有搅拌器，其中央有导向筒，将发酵液分为上升区域(导向筒内)和下降区域(导向筒外)，在上升区域的下部安装空气喷嘴或环型空气分布管，在空气分布管的下方有多个喷孔。 反应溶液分布均匀，基质和溶解氧均匀分散，基质在发酵槽内各处的浓度均匀，溶解氧均匀。15、6无菌空气的配制，微生物在生产过程中需要氧气，需要通风。 但是，空气是氧、二氧化碳、氮等的混合物，其中有水蒸气和浮游的尘埃，含有各种微粒子、尘埃、微生物。 这需要对空气严格灭菌，在无菌状态下使用。 1、空气预处理和设备： (1)采风塔在工厂上风，高度10m左右，设定流速8m/s。 可以建在高

9、压室的屋顶上。 (2)粗过滤器安装在空压机的吸入口前面，作为正面过滤器。 它能捕获空气中的大灰尘，保护压缩机，减轻总过滤器的负担，发挥一定的除菌作用。 介质为泡沫塑料(平板型)或无纺布(折叠式)，流速为0.1-0.5m/s。 要求阻力小，灰容量大。 (3)空气压缩机的作用是供给空气流动的动力。常用往复式、螺旋式、涡轮式空压机。 (4)储气罐可消除压缩空气的脉动，用于往复式空压机。 螺旋式和涡轮式空压机可以通过供给均匀的连续空气而省略。 设置在气压站附近。 (5)冷却器空气压缩机出口气温一般为120，必须冷却。 在潮湿的季节进行除湿。 空气冷却器的传热系数为105W/(m2)。 采用2行程或4行

10、程结构，2段串联使用。 第一级循环水被冷却，第二级低温水9被冷却。 设置在发酵工厂的外面。 压缩空气每通过1m管道，温度就会下降0.5-1.0。 16、2、空气净化、a、二级冷却、加热除菌工艺特别适用于湿润地区，17、b、冷热空气直接混合式空气除菌工艺适用于中湿含量地区，不适用于空气湿含量高的地区，18、c、高效前置过滤空气除菌工艺无菌度高2 .牙龈3 .预防动脉硬化：促进胆固醇排泄，防止胆固醇沉积在动脉内壁，可以溶解沉积的粥样斑块。 4 .抗氧化剂：可保护维生素a、维生素e、不饱和脂肪酸等其他抗氧化剂，防止自由基对人体的损伤。 5、贫血治疗：将难以吸收利用的三价铁还原成二价铁，促进肠道铁吸收，提高肝脏铁利用率，有利于治疗缺铁性贫血。 6 .提高人体免疫力：白细胞含有丰富的VC，机体感染时白细胞内的VC急剧减少。 VC能增强中性粒细胞的趋化性和变形能力，提高杀菌能力。 天然维生素c :真正纯天然维生素c来源于新