黑曲霉发酵生产葡萄糖酸钠实习报告 - 图文(4)

2019-03-16 11:23

0 h 100倍

16 h 100倍

4.7 在线检测

8 h 100倍 32 h 400倍

图 7 在线检测曲线

由图7可知:

(1) 0h到8h期间,接入发酵罐的菌体处于延滞期,因此菌浓、溶氧基本不变。4h时发酵罐进行了一次性补水5L

(2) 4~5h之间,向罐内补加5L水:①由于补加水的温度低于发酵液温度,从而导致发酵液温度下降;②发酵液体积增加,料液被稀释,pH上升,溶氧DO有些微上升。

(3) 9h左右:①电容值增加表明细胞量在增加,菌体进入生长阶段;②菌体利用底物糖进行生长需要消耗O2,从而导致溶氧DO下降;③菌体生长会消耗O2,释放CO2,因此O2消耗速率OμR和CO2释放速率CER上升;④RQ值在开始不断下降,说明此时O2消耗速率OUR的增大速率要大于和CO2释放速率CER的增大速率,因为O2除了用于菌体生长外,还作为葡萄糖酸合成的底物被利用,因此CER/OUR的值会减小。

(4) 10h左右,发酵液pH有所下降,此时开始流加NaOH:①pH下降说明此时产酸已经开始;②为了在发酵过程中积累葡萄糖酸,发酵液pH需控制在5.0~5.5,若低于4.0则菌体代谢开始积累柠檬酸,因此要流加NaOH以维持发酵液的pH;③发酵液电导率开始上升是流加NaOH的结果,此时葡萄糖酸生成葡萄糖酸钠,游离的Na+使得发酵液电导率上升;

(5) 13h左右,提高了转速和空气流量:①由于DO降到20%以下,不利于菌体的生长和发酵过程的继续,所以采取上述措施使得溶氧DO上升;②溶氧迅速下降主要是有两部分原因,一是菌体生长会消耗氧,二是菌体生产葡萄糖酸时氧是作为底物的,因此溶氧会下降;③由于采取适当的措施使得溶氧DO恢复,因此菌体可以继续正常的生长,细胞量(电容值)继续上升,OUR、CER也处于上升的阶段;

(6) 18h左右:溶氧突然上升,OUR、CER迅速下降,细胞量(电容值)基本无变化,并维持了一段时间,说明此时碳源被耗尽,并没有继续补入碳源,菌体生长和葡萄糖酸积累停止;另外,RQ值突然上升,也是由于此原因。

(7) 22h左右,降低转速,并开始流加补入少量底物糖:①此时发酵液体积增加;②电容值增加即细胞量增加,菌体继续生长;②溶氧DO由于补入底物糖而迅速下降;③OUR、CER由于菌体生长时的呼吸作用也随之上升,RQ值有所下降;④电导率上升说明此时葡萄糖酸继续合成。

(8) 23~24h,补糖停止:溶氧DO上升,CER、OUR下降,RQ值有所上升,细胞量(电容值)基本不变,说明菌体很快就将补入的糖消耗完了;

(9) 24h左右,补糖速率不断增加:①由于底物糖的量增加,细胞生长和合成葡萄糖酸的速率增加,导致溶氧开始下降;②细胞量(电容值)增加明显,细胞生长继续,OUR、CER也随之上升,但幅度明显低于生长对数期,此时菌体的生长已经放缓,RQ值下降缓慢;③电导率升高说明产酸量增加;④发酵液体积随糖液的补入而增加;

(10) 29h左右,降低了转速:①溶氧DO值降低接近于0;②细胞量(电容值)维持在一定水平上,说明此时菌体已进入静止期,OUR、CER有所下降,菌体主要进行葡萄糖酸的合成;

(11) 35h左右,①细胞量(电容值)降低,说明菌体生长已出现衰退或自溶;②电导率不变,说明产酸已接近停止;

(12) 36h左右,增加了转速:①溶氧DO上升;②细胞量(电容值)略微升高,即溶氧的上升使得细胞生长有有些微的恢复,OUR、CER也随之升高;③电导率有所上升,说明产酸也些微的恢复;

(13) 40h左右,电容值下降,细胞量减少,溶氧上升,,发酵已达终点,可以结束发酵,放罐。

5 展望

目前国内发酵法生产葡萄糖酸钠的企业初糖浓度超过30%,周期不足30h,蒸汽单耗2吨左右,电耗达到450kwh以内,发酵设备由初期的50m3发展到400m3,供风采用国外高压离心式压缩机;发酵搅拌采用半气升式节能装置,大大减少了发酵能耗;提取设备由原来单效蒸发、间歇降温结晶,变为多效连续蒸发结晶工艺,使蒸发每吨水的蒸汽耗量降到0.2吨左右。新制订的葡萄糖酸钠行业标准征求意见稿的指标显示:多项指标已经超过FCCⅥ等国际标准,特别是2005年以来新投产企业,借助国内谷氨酸和柠檬酸的成功经验,基础设施和设备选型、工艺配置起点较高、技术先进,使发酵法生产葡萄糖酸钠的生产技术上了一个新台阶。

葡萄糖酸钠作为一个新兴行业,混凝土市场用量大,特别是近年发酵法生产 的应用给行业发展注入活力,发酵法的特点具有高糖、高温、低周期、生产线路短的巨大优势,其制造成本低廉,是所有有机酸行业中少有的。葡萄糖酸钠的呈味性和独具的功能,完全可以替代价格更高的苹果酸钠、柠檬酸钠、乳酸钠等有机酸盐产品,用于调节PH,改善呈味性等,同时可以代替食盐制作低盐食品,应用空间很大。葡萄糖酸钠市场和应用领域进一步扩大,原有企业将扩大产能,并不断有新企业上马

葡萄糖酸用途广泛,在多个行业均有广泛应用前景,市场需求大。其主要生产方法有发酵法,电解氧化法及催化氧化法。生物发酵法不仅经济节约而且相对环保。目前阻碍生物发酵法生产葡萄糖酸的主要障碍是产量以及成本。因此,要使得生物发酵法生产葡糖酸使用更加广泛,必须提高葡糖酸产量。提高葡糖酸产量包括菌种改造,工艺优化等。


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