【正文】 液 pH 至 ~，然后恢復(fù)正常操作。但生產(chǎn)中不可抗拒的意外事故，在所難免。 d 嚴(yán)防缺氧： 檸檬酸發(fā)酵是典型的好氧發(fā)酵，對氧十分敏感。以菌株體 形式生長的菌體，可限制生物體大量繁殖。隨著培養(yǎng)液生物量的增加、溶氧也逐步降低，生物量的過度生長，則檸檬酸的生成速率迅速下降。當(dāng)檸檬酸產(chǎn)量和殘?zhí)呛恐偷扔诨蚪咏鹗歼€原糖時(shí)，才提高通風(fēng)量，迅速進(jìn)入產(chǎn)酸期，使pH迅速降至 以下，保證檸檬酸發(fā)酵的正常進(jìn)行。當(dāng)接入菌種后，菌種生長繁殖，消耗氮源和銨離子，使培養(yǎng)基的 pH 下降，前期（ 12h） pH 下降較快，省略強(qiáng)的菌種培養(yǎng) 12h， pH可以降至 ~,24h 可以降至 ~。 b PH: 發(fā)酵的最短 Ph，分為起始和過程中的 pH，實(shí)驗(yàn)證明：發(fā)酵培養(yǎng)滅菌前將 pH 降到，滅菌后 pH為 時(shí)，發(fā)酵效果較好，低于此值效果下降。 1）℃的條件下發(fā)酵，但超過 42℃的時(shí)間過長，則影響發(fā)酵，且雜酸生成較多。 7H2O 含量 /% Zn2+ 含量/(mg/L) Mn2+含量/((mg/L) Cu2+含量/((mg/L) S 含量/((mg/L) Fe2+含量/((mg/L) 深層發(fā)酵 ~ ~ ~ ＜ ＜ ＜ ＜ ＜ 2 ②發(fā)酵條件的控制 a 溫度： 黑曲霉發(fā)本地檸檬酸溫度控制在 28~30℃時(shí)，檸檬酸產(chǎn)率最高，發(fā)酵速度也最快，超過 35℃時(shí)，雖初期產(chǎn)酸較高，但最終產(chǎn)酸低于 15%以上。我國采用誘變方法改良的菌種能耐很高的金屬離子，因此原料和水不經(jīng)過任何處理就可用于發(fā)酵。尤其對國外采用的不耐金屬離子的檸檬酸產(chǎn)生菌，在發(fā)酵中控制微量金屬離子水平是極為重要的。這種效應(yīng)可能是銨離子對檸檬酸積累調(diào)節(jié)作用有關(guān)。所以銨鹽既可以調(diào)節(jié)代謝，也可以控制 pH。經(jīng)試驗(yàn)證明，黑霉菌偏好于無機(jī)氮，當(dāng)有機(jī)氮和無機(jī)氮同時(shí)存在時(shí)，它首先利用無機(jī)氮。我國采用玉米粉的深層發(fā) 酵，粉漿濃度為 16%~20%,若采用淀粉質(zhì)的深層發(fā)酵粉漿濃度可達(dá) 25%。據(jù)報(bào)道，黑曲霉發(fā)酵中利用糖的有關(guān)酶系與糖濃度有關(guān)，糖深度低時(shí)，細(xì)胞內(nèi)這些酶就少，它們處于飽和狀態(tài)。 （ 5）發(fā)酵罐培養(yǎng) ①發(fā)酵培養(yǎng)基： 碳源：碳源除了合成細(xì)胞物質(zhì)和提供維持生命的能量外，主要用于合成代謝產(chǎn)物（檸檬酸）。 ②每批麩曲任取 1~2 瓶，進(jìn)行發(fā)酵產(chǎn)酸實(shí)驗(yàn)，將麩曲孢子接種于含 14%深度薯干粉的 500ml 三角瓶中，裝液量為 40ml，于轉(zhuǎn)速為 200r/min 的旋轉(zhuǎn)搖床上，35℃下培養(yǎng) 24h。 此麩曲可直接作為種子罐種子，也可以作為二級種子，再擴(kuò)大培養(yǎng)，擴(kuò)大量為 200 倍，即一瓶麩曲可接種 200 只相同的三角瓶。搖瓶時(shí)必須充分搖勻，使結(jié)塊的培養(yǎng)基疏散，鋪平 后，繼續(xù)培養(yǎng)。未發(fā)現(xiàn)氣味異?；蛉揪?，即可使用?；蛴盟贷熎け砻?，擠去水分，至手抓 有水而不下滴為宜，按適當(dāng)量裝瓶。按麩皮：水 =1:~ 比例加入水，拌勻至無干份無結(jié)團(tuán)想象。取少量澄清的麥芽汁加入 20g/L 瓊脂，裝入試管，在 表壓下滅菌 30min，擺成斜面，接入菌種，于 35℃下培養(yǎng) 7~8d，并做生產(chǎn)性能試驗(yàn)。濾去麥芽渣，用水調(diào)至 10176。所以任何事物都不是絕對的。 但一級接種發(fā)酵前期，容易染菌，一旦發(fā)現(xiàn)染菌，或菌種出現(xiàn)質(zhì)量問題時(shí)，則培養(yǎng)基必須重新滅菌，而種子罐則靈活得多。 減少一次接種操作也就減少一次染菌機(jī)會。 如培養(yǎng)基或培養(yǎng)條件出現(xiàn)不可預(yù)見的異常因素，則孢子比菌球體更能適應(yīng)。則與二級接種所產(chǎn)生的生物量基本相當(dāng)，因?yàn)樵诜N子罐內(nèi)不會再繁殖新孢子。目前大多是作為種子罐種子（二級種子）出現(xiàn)質(zhì)量問題或因生產(chǎn)中的突發(fā)事件而二級種子不能及時(shí)供應(yīng)時(shí)的一個(gè)補(bǔ)救措施。如果要長期保藏則必須定期進(jìn)行移種或采用沙土管等載體吸附進(jìn)行菌體長期保藏。將分純獲得的菌株，經(jīng)過反復(fù)的搖床 發(fā)酵試驗(yàn)，篩選出高產(chǎn)檸檬酸的菌株。其誘變譜系如下： 土壤 ↓ 酸性夾板分離 黑霉菌 628 ↓ 硫酸二乙酯處理 黑霉菌 3008 ↓ %濃度硫酸二乙酯處理 40min，麥芽汁富氮培養(yǎng)基夾板分離 黑霉菌 D417 ↓ 60Cor 射線處理，加富平板及葡萄糖合成培養(yǎng)基平板分離 黑曲霉 Cor827 （ 2）分離純化：將需分純的菌株，接入含有 15%檸檬酸和 10%薯干粉培養(yǎng)基中，置振蕩搖床上，于 35~37℃下培養(yǎng) 3~5d，進(jìn)行“富集”培養(yǎng)。通常第一級冷卻至 30~35度，第二級冷卻到 20~25 度，然后再加熱到 35 度左右，使相對濕度降到 50~60%進(jìn)入過濾器。因而采用兩級冷卻、分離、加熱的空氣除菌流程。 （ 3）空氣凈化： 好氣性發(fā)酵需要大量無菌空氣，空氣要做到絕對無菌在目前是不經(jīng)濟(jì)的，發(fā)酵對無菌空氣的程度的要求是：一般只有在發(fā)酵過程不至于因?yàn)槿揪?，而造成損失即可。 ⑨在生長和產(chǎn)酸期，細(xì)胞內(nèi)蛋白 質(zhì)、核酸水平低。 ⑦菌絲體含低水平甘油和磷酸酯。 ⑤在以葡萄糖為唯一碳源的合成培養(yǎng)基上，生長不好，生成小菌落，孢子形成能力弱。 ④在深層液體發(fā)酵培養(yǎng)時(shí)，能形成大量的細(xì)小球體。在檸檬酸發(fā)酵條件下，當(dāng) pH下降至 以下時(shí)，仍能保持大部分活力。其a淀粉酶在 仍能保持原活力的 80%以上。 （ 2）生理特征： ①能耐高濃度的檸檬酸（ 15%以上），而不利用和分解檸檬酸。 ⑥、小 梗分二層，初生小梗和次生小梗區(qū)別明顯，初生小梗（ 30~31） umⅹ 7um,次生小梗大多是 3 根，也有 2根的，大小為（ 9~13） umⅹ 。 ⑤、頂囊球形。 ③、菌落頂端著生稀疏的大型的黑褐色孢子穗，成熟后呈花狀而崩裂。在麥汁培養(yǎng)基上生長 4d成熟的孢子呈黑褐色。他的產(chǎn)酸能力也較高，在生產(chǎn)上比應(yīng)用其他菌種有跟多優(yōu)點(diǎn)。 8800 板框壓濾機(jī) 60 m179。 4 235A/防腐 貯糖罐 100 m179。 4800 板式換熱器 60 m179。/h 2 SLJ79XⅡ型 維持罐 15 m179。 3500 液化罐 20m179。 4/24= 罐 取一個(gè)罐 四、所用設(shè)備 工序 設(shè)備名稱 規(guī)格 /容積 數(shù)量 備注 糖化工序 調(diào)漿罐 179。填充系數(shù)為 90% （ 30179。 75%） }179。（ ） 取 3 臺 （ 3）糖化操作時(shí)間為 75h，糖化時(shí)間為 71h，取糖化關(guān)體積為 50m179。 1= 取 2 臺 第二次： （ 50179。填充系數(shù) 75%，需液化罐： 第一次： （ 50179。 第一次液化操作周期為 1h，液化時(shí)間忽略不計(jì)。 （ 14595） /(2738607)=每小時(shí)蒸汽用量 D=+=水平衡 （ 1）配料用水量：日投產(chǎn)淀粉： 加水比 1: 每日粉漿量： 179。 K) 每小時(shí)蒸汽用量： 由公式： D=GC（ t1t2） /（ Iλ） 得 第一次： D1=5390179。 +179。 K） X—— 粉漿干物質(zhì)含量， % C 水 —— 水的比熱容， （ kg179。 （每小時(shí)粉漿量）179。 =（ 2）粉漿干物質(zhì)濃度： 1012（每小時(shí)投工業(yè)淀粉）179。 K） } t1—— 漿料初溫（ 20+273=293K） t2—— 第一次液化溫度（ 95+273=368K） t3—— 第二次液化溫度（ 145+273=418K） I—— 加熱蒸汽焓， 2738kJ/kg（ ，表壓） λ —— 家人蒸汽結(jié)水的焓，在 378K 時(shí)為 398kJ，在 418K 時(shí)為 607kJ/kg （ 1）淀粉漿量 G：根據(jù)物料衡算，日投工業(yè)淀粉 ； 連續(xù)液化每小時(shí)投工業(yè)淀粉： 247。（ 170%） = 生產(chǎn)過程進(jìn)入的蒸汽量和洗水量： +179。 =2787L 加珍珠巖量（含量為糖液的 %）： 179。 179。 1/3= 酶化液產(chǎn)量（ 30%）： 1000179。 %=7kg 第二次液化酶量： 2800179。 2/3= 4硫酸用量： 2800179。 100%=% 第一次液化酶量： 2800179。 =1800kg 淀粉漿干物質(zhì)濃度： 1000179。 Be B）一次液化：淀粉酶量 —— 58 單位 /克干淀粉（ 2/3） 液化 pH—— 液化溫度 —— 90~95℃ 液化維持時(shí)間 —— 30~60min C）二次液化：淀粉酶量 —— 58 單位 /克干淀粉（ 1/3） 液化溫度 —— 140145℃ 液化維持時(shí)間 —— 30min 二、物料衡算 淀粉漿量加水量：淀粉加水比例 1:， 1000kg 工業(yè)淀粉產(chǎn)淀粉漿： 1000179。并且噴射液化料液中不溶性淀粉顆粒和過濾性能較好。此法的優(yōu)點(diǎn)是，液化均勻完成，已切斷的淀粉鏈不易重新聚合、蛋白質(zhì)類雜質(zhì)凝固好，過濾性能佳、設(shè)備體積小、可連續(xù)化操作。 噴射液化是在噴射器中進(jìn)行瞬間液化，噴射液化器有高壓蒸汽噴射器，器結(jié)構(gòu)是根據(jù)文丘里管的原理設(shè)計(jì)的。酶法液化淀粉方法， 按工藝條件可分為：間歇法、半連續(xù)法、連續(xù)法；按設(shè)備條件可分為：罐式、管式、噴射式；按加酶方式可分為：一次、二次、三次加酶多間段液化工藝。如 表一所示：工業(yè)原料，淀粉含量為 86% 原料 項(xiàng)目 淀粉質(zhì)原料（玉米淀粉） 生產(chǎn) 1t100%檸檬酸 t/d 工業(yè)原料（ t） 糖液（ 30%） 4 68 檸檬酸（ %）（ t） 檸檬酸（ 100%）（ t） 排出含 %檸檬酸廢母液 第三章 糖化車間 一、糖化工藝的選擇 目前，淀粉液化有酸法、酶法和機(jī)械液化法三類，而工業(yè)上常用的為酸法和酶法。 %=179。 %（提取率） =折算未 %的檸檬酸量： 247。 發(fā)酵液相對密度 :179。 %（糖酸轉(zhuǎn)化率） =折算為 13%的發(fā)酵液： 247。 %（糖化率） =折算為 30%的糖液： 247。 = ②每天的糖化液量： 純糖： 179。 179。 179。 = ④ 1t100%檸檬酸理論上消耗工業(yè)淀粉量為： 原材料含淀粉量 粉量檸檬酸理論上消耗純淀%1 0 0t1 即： 247。 = ② 1t100%檸檬酸實(shí)際消耗工業(yè)淀粉量為： 檸檬酸量工業(yè)淀粉產(chǎn) 檸檬酸 %1001 %100t1t 即： 1000kg247。 %（提取率） = 1000kg 工業(yè)淀粉（含量 86%玉米淀粉）產(chǎn) 100%檸檬酸量； 179。 %（糖化率）179。 %（理論轉(zhuǎn)化值） = 1000kg 純淀粉實(shí)際產(chǎn) 100%檸檬酸量； 1000179。 100%=% 1000kg 純淀粉理論產(chǎn) 100%檸檬酸量； 1000179。 300=17t/d （二）、總物料衡算 淀粉水解為葡萄糖的總反應(yīng)式： 61262n5106 )( OHCOHOHC ?? 162 180 淀粉水解為葡萄糖理論糖化率為： 180/162179。物料衡算是進(jìn)入系統(tǒng)的全部物料衡算重量等于離開該系統(tǒng)的全部物料重量，即 ∑ F=∑ D+W 式中： F 進(jìn)入系統(tǒng)物料量（ kg） D 離開系統(tǒng)物料量（ kg） W 失的物料量 （ kg） （一）、生產(chǎn)能力 日產(chǎn)檸檬酸： 5000179。綜合利用這些副產(chǎn)品，不但能減輕或消除 環(huán)境污染，還能增加企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益。而采用“吸交法”新工藝后，檸檬酸總提取率平均達(dá) %，突破了我國檸檬酸工業(yè)化生產(chǎn)提取率的最高紀(jì)錄，達(dá)到了世界先進(jìn)水平，產(chǎn)品質(zhì)量顯著提高， 98%以上達(dá)到英國藥典的規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)，生產(chǎn)成本每噸下降 1180 元，副產(chǎn)品硫酸銨可作為復(fù)合肥料加以回收利用，實(shí)現(xiàn)了清潔化生產(chǎn)。因此，以玉米為原料的生產(chǎn)工藝是一種相對低廢工藝。 目前對檸檬酸生產(chǎn)工藝的改進(jìn)主 要集中在以下幾個(gè)方面：①以玉米粉代替薯干為原料由于薯干粉中淀粉含量低，雜質(zhì)較多，發(fā)酵產(chǎn)率較低，會產(chǎn)生大量的發(fā)酵殘留物，而且發(fā)酵液會產(chǎn)生大量花色素，為后續(xù)脫色造成很大的麻煩。 （ 6） 完全機(jī)械化操作，并可以實(shí)現(xiàn)自動控制，勞動強(qiáng)度低，勞動生產(chǎn)率高。 （ 3） 發(fā)酵速率高，采用預(yù)培養(yǎng)菌絲球接種時(shí)只需 55∽ 75h 即可發(fā)酵完畢。 深層發(fā)酵的優(yōu)點(diǎn)可以簡單概況如下： 一級 二級 三級 部分用作冷卻水 （ 1） 發(fā)酵體系是均一的液體，傳熱體質(zhì)良好，不存在死亡。而微生物發(fā)酵檸檬酸是典型的好氧發(fā)酵，深層發(fā)酵是利用強(qiáng)制通入液相中的溶解氧發(fā)酵，表面和固體法是利用環(huán)境空氣中氣相氧來滿足微生物代謝所需的氧。 廢水厭氧處理的特點(diǎn)：