一种连续发酵生产L-山梨糖的方法与流程

本发明涉及一种连续发酵生产l-山梨糖的方法，属于微生物发酵。

背景技术：

1、维生素c是人体不可或缺的水溶性维生素，不仅具有强效抗氧化活性，能够清除自由基、促进胶原蛋白生物合成及增强机体免疫功能，同时作为辅酶参与多种氧化还原反应。基于其独特的理化性质，被广泛应用于医药领域、食品工业、化妆品配方以及畜牧养殖等多元化场景。

2、当前维生素c的主流生产工艺为二步发酵法，第一步：通过氧化葡萄糖杆菌（

gluconobacter oxydans）将d-山梨醇催化转化为l-山梨糖；第二步：采用混菌发酵体系，由阳性芽孢杆菌（

bacillus spp.）与普通生酮基古龙酸杆菌（

ketogulonicigenium

vulgare）协同作用，将l-山梨糖转化为维生素c的前体物质2-酮基-l-古龙酸。

3、第一步发酵为需氧发酵，发酵罐培养基经过灭菌后，通入无菌压缩空气，经氧化葡萄糖杆菌发酵生产l-山梨糖。第一步发酵完成后，对l-山梨糖发酵液实施巴氏灭菌，彻底灭活残留的生产菌种，避免残留菌体干扰第二步发酵的底物选择性。

4、工业上通常使用间歇发酵法生产l-山梨糖，每次必须进行种子罐和发酵罐清洁准备、罐灭菌和培养基灭菌、种子培养后接入发酵罐、发酵结束后发酵液灭菌等工序。此工艺特点要求设备数量充足，需要多次制备种子液，自动控制点多或人工操作工时多，较大的增加了维生素c的生产成本。

5、因此需要一种有效的连续发酵法，克服以上间歇发酵法的缺点，降低生产成本。

技术实现思路

1、为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种连续发酵生产l-山梨糖的方法。

2、本发明的目的是这样实现的，其特征在于：

3、工艺技术步骤如下：

4、s1、种子罐培养：d-山梨醇浓度为：150mg/ml～300mg/ml。培养基配方为：玉米浆1mg/ml～20mg/ml，酵母浸粉或酵母浸膏0.5mg/ml～10mg/ml，冰乙酸0.2mg/ml～5mg/ml，消泡剂0.02mg/ml～0.5mg/ml。灭菌后接入原始种液，通入无菌过滤的压缩空气，培养温度为33℃～35℃。l-山梨糖对d-山梨醇转化率为40%～90%时判定为培养终点，获得种子液。

5、s2、一级发酵罐启动：d-山梨醇浓度为：240mg/ml～400mg/ml。培养基配方为：玉米浆0.1mg/ml～20mg/ml，酵母浸粉或酵母浸膏0.5mg/ml～10mg/ml，消泡剂0.02mg/ml～0.5mg/ml。灭菌后接入种子液，通入无菌过滤的压缩空气，发酵温度为35℃～37℃。产l-山梨糖对d-山梨醇转化率为60%～80%时判定为料液向二级发酵罐转移时机。

6、s3、底物和培养基连续灭菌：d-山梨醇经水稀释至浓度为：240mg/ml～400mg/ml。培养基物料与稀释后的d-山梨醇质量体积比为：玉米浆0.1mg/ml～20mg/ml，酵母浸粉或酵母浸膏0.5mg/ml～10mg/ml，消泡剂0.02mg/ml～0.5mg/ml。培养基与d-山梨醇经混合器混合，经连续灭菌器，连续灭菌器的灭菌温度为130℃～140℃，时间为2min～12min，灭菌出料温度为35℃～37℃。当一级发酵罐向二级发酵罐转移物料时，连续灭菌器开始向一级发酵罐打入物料，打料速度与料液移出速度一致。

7、s4、二级发酵罐发酵：二级发酵罐空罐灭菌后，通入无菌过滤的压缩空气，等待一级发酵罐向二级发酵罐转移物料。当料液淹没温度电极时，控制发酵温度为35℃～39℃，当二级发酵罐达到最大装料系数时，判定为料液向三级发酵罐转移时机。料液移出速度与料液从一级发酵罐移入速度一致。

8、s5、三级发酵罐发酵：三级发酵罐空罐灭菌后，通入无菌过滤的压缩空气，等待二级发酵罐向三级发酵罐转移物料。当料液淹没温度电极时，控制发酵温度为35℃～41℃，当三级发酵罐检测发酵液中d-山梨醇<0.5mg/ml时，判定为料液向l-山梨糖发酵液连续灭菌器转移时机。料液移出速度与料液从二级发酵罐移入速度一致。

9、s6、l-山梨糖发酵液连续灭菌：三级发酵罐出料经连续灭菌器，连续灭菌器的灭菌温度为80℃～100℃，时间为1.5min～30min，灭活生产菌，出料温度为30℃～40℃。出料直接提供给后续生产或打入糖储罐暂存。

10、本发明提供了一种连续发酵生产l-山梨糖的方法。本发明将l-山梨糖的生产从间歇发酵法改进为连续发酵法，同一批l-山梨糖生产过程中仅进行一次种子液培养，将三个发酵罐串联设置，可以连续进行1～6个月不间断生产。采用两条或两条以上生产线并行的方式，轮流在一次连续发酵结束后，第二次启动连续发酵，降低再次启动期间的产能损失。在同等产能下，本发明显著减少了99%的种子培养批次，提高发酵罐利用率，减少了50%总发酵罐设备使用数量，阶梯式提高了发酵温度，减少了冷却水用量。减少了33%蒸汽消耗，减少了20%压缩空气消耗，有效降低了l-山梨糖的生产成本。

1.一种连续发酵生产l-山梨糖的方法，其特征在于：同一批l-山梨糖生产过程中仅进行一次种子液培养，生产过程中将种子培养后获得的种子液导入一级发酵罐中，启动一级发酵罐进行发酵，发酵过程中，将一级发酵罐的发酵液连续转移至二级发酵罐，将二级发酵罐的发酵液连续转移至三级发酵罐，采用三个发酵罐串联的方式，连续生产l-山梨糖。

2.根据权利要求1所述的一种连续发酵生产l-山梨糖的方法，其特征在于：在一级发酵罐中发酵液连续转移至二级发酵罐的同时，d-山梨醇和培养基经混合后加入补料罐储存，补料罐中的混合液经连续灭菌器灭菌后连续输入一级发酵罐。

3.根据权利要求2所述的一种连续发酵生产l-山梨糖的方法，其特征在于：种子培养过程中，d-山梨醇浓度为：150mg/ml～300mg/ml；培养基配方为：玉米浆1mg/ml～20mg/ml，酵母浸粉或酵母浸膏0.5mg/ml～10mg/ml，冰乙酸0.2mg/ml～5mg/ml，消泡剂0.02mg/ml～0.5mg/ml；d-山梨醇和培养基混合后灭菌，之后接入原始种液，通入无菌过滤的压缩空气，培养温度为33℃～35℃；当l-山梨糖对d-山梨醇转化率为40%～90%时判定为培养结束，获得种子液。

4.根据权利要求3所述的一种连续发酵生产l-山梨糖的方法，其特征在于：一级发酵罐启动时，首先加入d-山梨醇和培养基，混合灭菌后接入所述种子液，通入无菌过滤的压缩空气，发酵温度为35℃～37℃；l-山梨糖对d-山梨醇转化率为60%～80%时，判定为料液向二级发酵罐转移时机；其中，d-山梨醇浓度为：240mg/ml～400mg/ml；培养基配方为：玉米浆0.1mg/ml～20mg/ml，酵母浸粉或酵母浸膏0.5mg/ml～10mg/ml，消泡剂0.02mg/ml～0.5mg/ml。

5.根据权利要求4所述的一种连续发酵生产l-山梨糖的方法，其特征在于：二级发酵罐空罐灭菌后，通入无菌过滤的压缩空气，等待一级发酵罐向二级发酵罐转移物料；当料液淹没温度电极时，控制发酵温度为35℃～39℃，当二级发酵罐达到最大装料系数时，判定为料液向三级发酵罐转移时机；料液移出速度与料液从一级发酵罐移入速度一致。

6.根据权利要求5所述的一种连续发酵生产l-山梨糖的方法，其特征在于：三级发酵罐空罐灭菌后，通入无菌过滤的压缩空气，等待二级发酵罐向三级发酵罐转移物料；当料液淹没温度电极时，控制发酵温度为35℃～41℃，当三级发酵罐检测发酵液中d-山梨醇<0.5mg/ml时，判定为料液向l-山梨糖发酵液连续灭菌器转移时机；料液移出速度与料液从二级发酵罐移入速度一致；三级发酵罐出料经连续灭菌器，连续灭菌器的灭菌温度为 80℃～100℃，时间为1.5min～30min，灭活生产菌，出料温度为30℃～40℃；出料直接提供给后续生产或打入糖储罐暂存。

7.根据权利要求2所述的一种连续发酵生产l-山梨糖的方法，其特征在于：所述d-山梨醇和培养基混合液中d-山梨醇浓度为240mg/ml～400mg/ml，培养基配方为：玉米浆0.1mg/ml～20mg/ml，酵母浸粉或酵母浸膏0.5mg/ml～10mg/ml，消泡剂0.02mg/ml～0.5mg/ml。

8.根据权利要求7所述的一种连续发酵生产l-山梨糖的方法，其特征在于：所述d-山梨醇和培养基混合液灭菌后一级发酵罐补料速率为罐内装料体积的 6%～10% 每小时。