一種循環發酵生產乳酸并聯產蛋白飼料的方法技術

本發明專利技術屬于乳酸發酵技術領域，具體涉及一種循環發酵生產乳酸并聯產蛋白飼料的方法。本發明專利技術所述方法，以現有邊糖化邊發酵的乳酸生產工藝為基礎，結合所述乳酸發酵菌體渣的預處理方法實現菌體的循環利用，利用單批次菌種即可實現多循環發酵，既解決了發酵廢渣出路問題，又降低原輔材料消耗，而復合介質也可循環使用，實現了資源循環利用。而且，本發明專利技術所述循環發酵生產乳酸并聯產蛋白飼料的方法，引進自動板框過濾技術對制糖過程中的玉米淀粉渣快速分離；同時對分離的玉米淀粉渣采取固態發酵聯產蛋白飼料，可以顯著提高氨基酸含量，使淀粉渣中各成分更利用動物消化吸收，制得高附加值的玉米蛋白飼料。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術屬于乳酸發酵
，具體涉及一種循環發酵生產乳酸并聯產蛋白飼料的方法。
技術介紹
乳酸作為三大有機酸(包括乳酸、檸檬酸、醋酸)之一，是以淀粉質為原料，經微生物發酵精制而成的一種有機酸，在食品、醫藥和化學工業等領域都有廣泛的應用。在食品工業領域中，由于乳酸的酸性柔和且穩定，在食品工業中廣泛用作酸味劑、防腐劑之用，因此，食品領域中乳酸的消費量占世界乳酸總消費量的大約60％。由于人體內只具有代謝L-乳酸的酶，而D-乳酸則不能被人體吸收，并且過量使用會對人體有毒。因此，世界衛生組織提倡以L-乳酸作為食品添加劑和內服藥品，取代目前普遍使用的DL-乳酸。同時，在啤酒生產領域中己禁止使用磷酸調節麥芽汁的pH值，而改用L-乳酸作為調節劑。據調查，世界上四分之一的乳酸用來生產硬脂酞乳酷乳酸，而其鹽類則由于可以使面包的保存期變長被大量用于面包生產。另外，將乳酸添加于煙草中，能夠保持煙草的濕度，提高卷煙的質量。在醫藥工業領域中，乳酸特別是L-乳酸，因具有很強的殺菌作用，甚至其殺菌作用高于檸檬酸、酒石酸、琥珀酸等常見消毒劑，可以用作手術室、病房、實驗室、車間等場所的消毒劑。研究表明，L-乳酸、L-乳酸鈉與葡萄糖、氨基酸等復合配制成輸液，可治療酸中毒及高鉀血癥，L-乳酸鐵、L-乳酸鈉、L-乳酸鈣更是補充金屬元素的良好藥品。在化學工業等領域中，乳酸可用作制革工業中的脫灰劑，還可用來處理紡織纖維，使之易于著色，增加光澤，使觸感柔軟。乳酸乙酯作為“綠色溶劑”可以在電子學、航空和航天以及半導體工業中作為精細金屬清潔劑。在化妝品中，乳酸、乳酸鈉和乳酸鈣可提供保濕方面的性能，而酞基乳酸鋯是化妝品和保養用品中有效的乳化劑、物料填充和穩定劑，可改善皮膚結構，防止老化，起到保護皮膚的作用。隨著全球氣候變暖、環境污染逐漸加重，以及石油資源日益短缺，開發清潔能源與環境友好材料是國家當前十分緊迫的任務。在眾多的可降解聚合物中，聚乳酸已成為21世紀最具有發展前景的綠色環保材料。聚乳酸的合成材料--L-乳酸的生產則直接影響到聚乳酸的合成。因此可以說L-乳酸技術和產業的發展是聚乳酸產業發展的重要前提。目前，國內外生產L-乳酸的工藝大多數以玉米淀粉為主要原料，通過適宜的乳酸菌發酵制得L-乳酸。我國乳酸發酵工業化生產過程中糖化和發酵工序多為分步進行，致使乳酸生產周期長，操作單元多，很難連續生產；在現有專利和文獻中，也有一些提到了同步糖化發酵生產乳酸的技術，由于原料的不同，工藝也各不相同，而由于發酵所需pH值的限制，同步糖化發酵很不易控制，導致發酵液殘糖高，糖利用率低，發酵液分離純化困難，難以工業化實施。在此基礎上，中國專利CN103789362A公開了一種預糖化及同步糖化發酵生產乳酸的方法，包括如下步驟：(1)原料制備：玉米經過除雜、粉碎、調漿、噴射液化和過濾；制得DE值為22％-28％的液化糖液，液化糖液中總糖含量為120-180g/L；(2)預糖化：將液化糖液加入經過消毒和滅菌的發酵罐內進行預糖化，得到發酵料液；(3)邊糖化邊發酵。該方法能夠明顯縮短糖化的時間，進而縮短乳酸生產周期，但是，該工藝在進行發酵分離產物后，發酵所得的菌體渣中除了含有菌體外，還含有未消耗完的營養以及鈣等其它金屬離子，一方面導致發酵培養基中的營養物質造成浪費，同時還存在發酵廢渣污染的問題，造成資源浪費。
技術實現思路
為此，本專利技術所要解決的技術問題在于提供一種循環發酵生產乳酸并聯產蛋白飼料的方法。為解決上述技術問題，本專利技術所述的循環發酵生產乳酸并聯產蛋白飼料的方法，包括如下步驟：(1)原料制備：取玉米經過除雜、粉碎、調漿、噴射液化步驟制得玉米漿液，經過濾分離后，得到液化糖液和玉米淀粉渣；(2)預糖化：將制得的液化糖液加入發酵罐內，加入糖化酶進行預糖化處理，得到發酵料液；(3)預糖化結束后，向發酵料液中加入酵母膏，并接種入乳酸菌液及糖化酶進行同步糖化發酵，同時檢測乳酸的產量；(4)將所得發酵料液過濾，并將所得固體菌體渣以復合介質進行預處理，經預處理后的菌體渣經過濾分離獲得可溶營養物質及不可溶雜質；同時將過濾分離后得到的可溶營養物質循環至發酵罐中進行下一循環的發酵之用；所述復合介質包括硫酸銨、乙二胺四乙酸二鈉鹽、十二烷基磺酸鈉以及檸檬酸鈉；(5)取所述步驟(1)中分離的玉米淀粉渣，接入嗜熱性乳桿菌進行固態發酵，并將發酵所得的玉米淀粉蛋白漿液進行轉筒干燥，經粉碎，制得蛋白飼料。所述復合介質中，所述硫酸銨、乙二胺四乙酸二鈉、十二烷基磺酸鈉以及檸檬酸鈉的質量比為1-5：1-3：1-4：1-3。所述復合介質的用量占所述菌體渣質量的10-20wt％；向菌體渣和復合介質的混合物加入水，將菌體渣和復合介質制成水溶液混勻，菌體渣和復合介質在水溶液中的總質量濃度為10-50wt％。所述菌體渣預處理步驟于20-30℃下處理30-50min。所述菌體渣預處理后的過濾分離步驟為離心過濾，所述離心轉速為1000-1200rpm。所述步驟(3)中，所述邊糖化邊發酵步驟具體包括：預糖化結束后，向發酵料液中加入酵母膏，并向發酵料液中加入氨水溶液調節發酵料液的pH為6.0±0.1，待發酵料液的溫度達到50±2℃時添加占發酵料液總體積6％-12％的乳酸菌液，待乳酸菌液的OD620值達到9.5-12時，向發酵罐內通入無菌空氣，并保持該溫度下繼續發酵；待發酵料液的OD620值達到10時，調節發酵料液pH為5.5±0.1，并繼續按照液化糖液中每克總糖加入糖化酶50-100U/g加入糖化酶進行同步糖化發酵。所述步驟(1)中，所述過濾分離步驟為采用板框壓濾機進行過濾，控制板框進料壓力為0.4-0.45Mp，控制板框壓緊壓力為18-20Mpa。所述步驟(5)中，所述嗜熱性乳桿菌的接種量為10％，所述固態發酵步驟的溫度為30-35℃發酵45-48h，所述轉筒干燥步驟的溫度為90℃。所述步驟(2)中，所述預糖化步驟中，所述糖化酶的加入量為按照液化糖液中每克總糖加入400-600U/g計，并控制發酵液于50-70℃、pH4.5±0.1條件下進行預糖化處理。所述步驟(4)中，還包括將分離得到的不可溶雜質干燥并制備脫硫劑的步驟。本專利技術所述循環發酵生產乳酸并聯產蛋白飼料的方法，以現有邊糖化邊發酵的乳酸生產工藝為基礎，結合所述乳酸發酵菌體渣的預處理方法實現菌體的循環利用，利用單批次菌種即可實現多循環發酵。所述乳酸發酵菌體渣的預處理方法利用硫酸銨、乙二胺四乙酸二鈉鹽、十二烷基磺酸鈉以及檸檬酸鈉為復合介質，對發酵后的菌體渣進行預處理，由于發酵菌體渣中除了含有菌體、未消耗完的營養外，還含有鈣等影響前期發酵的其它金屬離子，本專利技術所述復合介質可有效分離菌體渣中的可溶和不可溶物質(防止菌液中酸基丟失)，經過本專利技術所述復合介質處理后的可溶營養物質(包含菌體和未消耗的營養)可以繼續參與發酵。數據顯示，所述菌體渣經過預處理后，不僅其發酵乳酸的效率沒有降低，反而因為攜帶了發酵液中的殘余營養物質而有助于提升后續循環中的糖酸轉化率，實現了乳酸發酵生產的最大化收益。而分離出的金屬離子主要為鈣離子，經干燥可作為熱電廠脫硫劑使用。而且，本專利技術采用離心分離的方法快速分離出菌體，分離出的菌體作為營養氮源返回發酵工序循環使用，減少發酵培養基中的營養物質的用量本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種循環發酵生產乳酸并聯產蛋白飼料的方法，其特征在于，包括如下步驟：(1)原料制備：取玉米經過除雜、粉碎、調漿、噴射液化步驟制得玉米漿液，經過濾分離后，得到液化糖液和玉米淀粉渣；(2)預糖化：將制得的液化糖液加入發酵罐內，加入糖化酶進行預糖化處理，得到發酵料液；(3)預糖化結束后，向發酵料液中加入酵母膏，并接種入乳酸菌液及糖化酶進行同步糖化發酵，同時檢測乳酸的產量；(4)將所得發酵料液過濾，并將所得固體菌體渣以復合介質進行預處理，經預處理后的菌體渣經過濾分離獲得可溶營養物質及不可溶雜質；同時將過濾分離后得到的可溶營養物質循環至發酵罐中進行下一循環的發酵之用；所述復合介質包括硫酸銨、乙二胺四乙酸二鈉鹽、十二烷基磺酸鈉以及檸檬酸鈉；(5)取所述步驟(1)中分離的玉米淀粉渣，接入嗜熱性乳桿菌進行固態發酵，并將發酵所得的玉米淀粉蛋白漿液進行轉筒干燥，經粉碎，制得蛋白飼料。

【技術特征摘要】
1.一種循環發酵生產乳酸并聯產蛋白飼料的方法，其特征在于，包括如下步驟：(1)原料制備：取玉米經過除雜、粉碎、調漿、噴射液化步驟制得玉米漿液，經過濾分離后，得到液化糖液和玉米淀粉渣；(2)預糖化：將制得的液化糖液加入發酵罐內，加入糖化酶進行預糖化處理，得到發酵料液；(3)預糖化結束后，向發酵料液中加入酵母膏，并接種入乳酸菌液及糖化酶進行同步糖化發酵，同時檢測乳酸的產量；(4)將所得發酵料液過濾，并將所得固體菌體渣以復合介質進行預處理，經預處理后的菌體渣經過濾分離獲得可溶營養物質及不可溶雜質；同時將過濾分離后得到的可溶營養物質循環至發酵罐中進行下一循環的發酵之用；所述復合介質包括硫酸銨、乙二胺四乙酸二鈉鹽、十二烷基磺酸鈉以及檸檬酸鈉；(5)取所述步驟(1)中分離的玉米淀粉渣，接入嗜熱性乳桿菌進行固態發酵，并將發酵所得的玉米淀粉蛋白漿液進行轉筒干燥，經粉碎，制得蛋白飼料。2.根據權利要求1所述的循環發酵生產乳酸并聯產蛋白飼料的方法，其特征在于，所述復合介質中，所述硫酸銨、乙二胺四乙酸二鈉、十二烷基磺酸鈉以及檸檬酸鈉的質量比為1-5：1-3：1-4：1-3。3.根據權利要求2所述的循環發酵生產乳酸并聯產蛋白飼料的方法，其特征在于，所述復合介質的用量占所述菌體渣質量的10-20wt％；向菌體渣和復合介質的混合物加入水，將菌體渣和復合介質制成水溶液混勻，菌體渣和復合介質在水溶液中的總質量濃度為10-50wt％。4.根據權利要求3所述的循環發酵生產乳酸并聯產蛋白飼料的方法，其特征在于，所述菌體渣預處理步驟于20-30℃下處理30-50min。5.根據權利要求4所述的循環發酵生產乳酸并聯產蛋白飼料的方法，其特征在于，所述菌體渣預處理后的過濾分離步驟為離...

【專利技術屬性】
技術研發人員：崔耀軍，師思源，崔凱寧，伍東方，師媛媛，王浩，張樹銀，張國宣，李義生，葛大森，郭會芬，李長天，李艷坤，崔浩，
申請(專利權)人：河南金丹乳酸科技股份有限公司，
類型：發明
國別省市：河南;41