一種以小麥淀粉乳發酵生產檸檬酸的方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種發酵法生產檸檬酸的方法，尤其涉及一種以小麥淀粉乳發酵生產檸檬酸的方法，其中小麥淀粉乳為工業生產谷朊粉的副產物。
【背景技術】
[0002]檸檬酸是一種重要的有機酸，主要通過發酵法生產，具有令人愉快的酸味，安全無毒，能被生物體直接吸收代謝，用途極為廣泛。其在食品工業、藥物、美容品、化妝品以及其它工業上被廣泛應用，如飲料、果醬與果凍、糖果、豆制品與調味品等食品生產，金屬凈化、去垢、治理工業廢氣、廢水等方面。
[0003]現今檸檬酸幾乎都是利用碳水化合物為基質，通過發酵的方法來制取，常用的碳水化合物來至于玉米、木薯、蜜餞、大米、小麥、高粱等，其中以玉米作為檸檬酸發酵原料最為廣泛，但玉米作為主要糧食，供應緊張，價格高。有關以小麥淀粉為原料進行發酵的報道屢見不鮮。1993年寧夏鹽池檸檬酸廠公布的發明專利介紹了利用小麥粉提取谷朊粉后的副產物一小麥淀粉乳作為原料進行檸檬酸發酵的工藝方法，其主要工藝是將提取谷朊粉得到的淀粉漿經沉淀池沉清Sh，才能進行液化、發酵，該方法的缺點是發酵原料單一;工序繁瑣、沉清時間長;淀粉漿易變質，即使對沉淀池采用滅菌處理，也無法預防因面粉或和面水本身帶入的雜菌導致染菌的現象;沉清后抽排的可溶性蛋白水增加了污水處理的負擔;發酵產酸率低，平均產酸率僅有11.8%。1996年至今，相序公開了以小麥B淀粉和小麥全粉為原料，發酵生產檸檬酸的專利，這些專利普遍存在的不足是工藝方法繁瑣、設備投資費用大、原料單一、成本高。
[0004]在中國公告號為CN101407830、公開日為2009年4月15日的發明專利中，公開了“以小麥面粉為原料發酵生產檸檬酸工藝”，技術方案為:a.將工業面粉加水制成面漿，分離，得濕面筋和淀粉乳;b.向面筋中加1-2倍水，過篩，洗滌，得濕面筋和稀淀粉乳;c.將濕面筋烘干、粉碎、包裝，即制得商品谷朊粉;稀淀粉乳分離，得淀粉乳;d.將分次獲得的淀粉乳收集，液化，液化液糖度15-16%，接入菌種，發酵，得發酵液;濃縮、結晶、分離，即得檸檬酸。但是存在工藝流程復雜，發酵水平不高的缺點。
【發明內容】
[0005]為克服上述缺點，本發明以谷朊粉提取副產物，即小麥A淀粉和小麥B淀粉的混合物為原料，直接添加耐高溫淀粉進行液化，不經過沉清、板框過濾等工序，整個生產過程無污染物排放，經過板式換熱器將淀粉漿預先加熱，降低液化過程的蒸汽消耗，提高生產效率，降低生產成本。本發明的目的是提供一種工藝簡單、生產效率高、設備、原料及輔料成本低的檸檬酸生產方法，包括以下步驟:
面粉與水混合、熟化，經旋流分離器得到小麥A淀粉漿和面筋漿液，面筋漿液經面筋篩得到小麥B淀粉漿和濕面筋，小麥A淀粉漿和小麥B淀粉漿混合得到小麥淀粉乳。
[0006]小麥淀粉乳經預處理后，或與其它淀粉質原料液化液混合，配制成種子培養基及發酵培養基，黑曲霉孢子接入種子培養基擴大培養，移至發酵罐內，經發酵、提取得到成品檸檬酸。
[0007]進一步地，小麥淀粉乳為工業生產谷朊粉后的副產物，即小麥A淀粉和小麥B淀粉的混合液，總糖含量為15-30%，總氮含量為0.08-0.20% ο
[0008]進一步地，小麥淀粉乳的預處理方法為小麥淀粉乳經板式換熱器加熱至50-60°C，與α-耐高溫淀粉酶混合，α-耐高溫淀粉酶加量為20_60U/g淀粉，經蒸汽加熱至100-110°C，保溫5-15 min，然后降溫至80-95 °C，維持2_5h。
[0009]進一步地，預處理后小麥淀粉乳的DE值為25-40%。
[0010]進一步地，其它淀粉質原料為玉米粉、高粱粉、木薯粉、淀粉、紅薯粉中的一種或幾種，預處理后的總糖含量為15-30%。
[0011]進一步地，種子培養基由小麥淀粉乳或與其它淀粉質原料按1:1-1:9混合配制，并用清水或者其它水源定容，其它水源為檸檬酸提取過程中產生的廢水，總糖含量為7-13%，有需要時，外加硫酸銨、豆柏粉或棉籽作為氮源，種子培養基總氮含量為0.15-0.30%。
[0012]優選地，其它淀粉質原料先進行液化，種子培養基由小麥淀粉乳和其它淀粉質液化液按I: 1-1:5混合，并用清水或者其它相關水源定容至總糖含量為7-13%的種子培養基，外加氮源，調整種子培養基的總氮含量為0.15-0.30%，121 °C條件下，滅菌30 min，冷卻至37-390C時，按2-5*104g/ml的量接入黑曲霉孢子，進行種子培養，培養時間20-30 h。
[0013]優選地，黑曲霉孢子為以小麥淀粉乳作為發酵原料，篩選得到的適應與小麥淀粉乳發酵、穩定性高的黑曲霉菌種。
[0014]進一步地，以小麥淀粉乳或與其它淀粉質原料混合檸檬酸配制發酵培養基后，需在發酵培養基中加入糖化酶，糖化酶加入量為80-200 U/ml發酵培養基，滅菌后，溫度降至65-70 0C時添加糖化酶，在發酵培養基降溫過程中進行糖化，糖化后料液DE值為60-90%，發酵培養基總糖含量為15-18%，總氮含量為0.08-0.12%。
[0015]優選地，發酵培養基由小麥淀粉乳或小麥淀粉乳與其它淀粉質原料液化液按照1:1-1: 9混合配制，用清水或者其它水源定容，控制發酵培養基總糖為15-18%，總氮含量為
0.08-0.12%，然后在95 °C下，滅菌30 min，降溫至65-70 °C時，添加糖化酶進行液化，糖化酶加量是80-200 U/ml發酵培養基，糖化時間1-3 h。
[0016]進一步地，將培養20-30h的種子培養基，轉接至發酵培養基中進行發酵，然后通過鈣鹽法或色譜法提取檸檬酸。
[0017]本發明有益的技術效果在于:
1.生產谷朊粉的副產物不經任何處理，直接進行液化和發酵，簡化生產工藝，縮短生產流程，提高了原料的利用率；
2.小麥淀粉乳先通過板式換熱器加熱，實現了檸檬酸生產過程中，熱量的重復利用，同時可以降低蒸汽的用量，節約生產成本；
3.小麥淀粉乳通過蒸汽迅速加熱至100-110°C，高溫維持5-15min，降溫至80_95°C，維持2-5 h，可以使淀粉顆粒經高溫處理后充分吸水膨脹、糊化，使酶液與淀粉顆粒充分接觸，最大程度的維持高溫淀粉酶的活力，液化徹底；
4.在發酵培養基滅菌降溫過程中，完成料液的糖化，與其它專利糖化過程相比，可節約8 h的額外工作時間，提高工作效率，這工藝滿足企業提高工作效率的要求； 5.種子培養由小麥淀粉乳與其它淀粉質原料液化液按比例配制而成，對復合原料發酵而言，保證了種子培養基與發酵培養基的一致性，提高了黑曲霉菌種的適應能力，有利于提尚發酵效率；
6.篩選對小麥淀粉乳適應性強、穩定性高的菌種，避免了菌種因對小麥淀粉乳不適應，而造成的經濟損失。
【附圖說明】
[0018]圖1為本實施例的工藝流程圖。
【具體實施方式】
[0019]下面結合附圖對本發明的較佳實施例進行詳細闡述，以使本發明的優點和特征能更易于被本領域技術人員理解，從而對本發明的保護范圍做出更為清楚明確的界定。
[0020]實施例1
一種以小麥淀粉乳發酵檸檬酸的方法，其主要步驟包括:
(1)水和面粉按0.7:1-1:1的比例和面，熟化I h;
(2)經旋流分離器，分離出小麥A淀粉漿；
(3)經面筋篩分離出小麥B淀粉漿，小麥A、B淀粉漿集中于一個容器中，進行混合，形成小麥淀粉乳，小麥淀粉乳總糖含量為15-20%，總氮含量為0.08-0.20%;
(4)小麥淀粉乳經板式換熱器加熱至50-60°C，按20-60U/g淀粉的加酶量，加入耐高溫淀粉酶，利用蒸汽瞬間加熱至100°C，維持15 min，利用系統與環境溫差，使得料液溫度降至85-95 °C，維持2 h，所得小麥淀粉乳液化液DE值為25-30% ；
(5)在種子罐中加入10-15m3步驟(4)得到的小麥淀粉乳液化液，并用清水定容至26m3，種子罐總糖為7-11%，調整總氮含量為0.15-0.20%，121°C滅菌30 min，冷卻至37-39 °C時，按按2-5*104個/ml的量接入黑曲霉孢子，進行通風培養，培養時間20-30 h ；
(6)在發酵罐中加入270-310m3經步驟(3)得到的小麥淀粉乳液化液，并用水定容至295-310 m3，發酵培養基總糖為15-17%，95°C滅菌30 min后進行降溫，待溫度降至65_70°C時，加入80-200 U/ml發酵培養基的糖化酶；
(7)待發酵培養基溫度降至38-40°C時，開始移種，進行通風培養；
(8)發酵周期為55-70h，發酵結束產酸率為14.5-16.8%，發酵轉化率為97-101.23%;
(9)按“媽鹽法”或“色譜法”提