檸檬酸的生產(chǎn)課件

15生工一班第5組檸檬酸的發(fā)酵生產(chǎn)15生工一班第5組檸檬酸的發(fā)酵生產(chǎn)

檸檬酸概述

檸檬酸，是一種重要的有機酸，化學(xué)名稱2-羥基丙烷-1,2,3-三羧酸?？勺鰹槭称返乃嵛秳?抗氧化劑,pH調(diào)節(jié)劑,用于飲料、果醬、水果等食品中。用于醫(yī)藥工業(yè)占10%左右,主要用作抗凝血劑、解酸藥、矯味劑、化妝品等。用于化學(xué)工業(yè)等占15%左右,用作緩沖劑、絡(luò)合劑、金屬清洗劑、媒染劑、膠凝劑、調(diào)色劑等。在電子、紡織、石油、皮革、建筑、攝影、塑料、鑄造和陶瓷等工業(yè)領(lǐng)域中都有十分廣闊。

檸檬酸概述

檸檬酸，是一種重要的有機酸，化學(xué)名稱2-羥基丙2檸檬酸發(fā)酵機理檸檬酸發(fā)酵機理3糖質(zhì)原料生成檸檬酸的生化過程中，由糖變成丙酮酸的過程與酒精發(fā)酵的EMP途徑相同，亦可通過EMP途徑（磷酸戊糖途徑）進行酵解。然后丙酮酸進一步氧化脫羧生成乙酰輔酶A，乙酰輔酶A和丙酮酸羧化所生成的草酰乙酸縮合成為檸檬酸并進入TCA途徑。檸檬酸是代謝過程中的中間產(chǎn)物。在發(fā)酵過程中，當(dāng)微生物體內(nèi)的順烏頭酸酶和異檸檬酸脫氫酶活性很低、而檸檬酸合成酶活性很高時，才有利于檸檬酸的大量積累。糖質(zhì)原料生成檸檬酸的生化過程中，由糖變成丙酮酸的過程與酒精發(fā)4我國檸檬酸生產(chǎn)的菌種——黑曲霉黑曲霉發(fā)酵淀粉產(chǎn)檸檬酸工藝技術(shù)我國檸檬酸生產(chǎn)的菌種——黑曲霉黑曲霉發(fā)酵淀粉產(chǎn)檸檬酸工藝技術(shù)5黑曲霉檸檬酸高產(chǎn)菌的生理特征能耐受高濃度的檸檬酸，而不利用和分解耐高濃度葡萄糖，能產(chǎn)生和分泌大量酸性α-淀粉酶和酸性糖化酶能抗微量金屬離子，尤其是能抗高濃度的銅離子、錳離子在生長、繁殖期，細(xì)胞內(nèi)具有高水平的氨基酸、銨離子，即銨離子庫水平高具有很強的側(cè)系呼吸鏈活性，此側(cè)系呼吸鏈不產(chǎn)生ATP黑曲霉檸檬酸高產(chǎn)菌的生理特征能耐受高濃度的檸檬酸，而不利用和6發(fā)酵培養(yǎng)基(1)碳源在碳源的選擇上,檸檬酸生產(chǎn)菌可以利用葡萄糖，蔗糖，果糖等，不能直接利用淀粉。在檸檬酸發(fā)酵過程中，碳源除用于合成代謝產(chǎn)物外，還用于合成細(xì)胞物質(zhì)和提供能量，黑曲霉能夠很好地利用多種碳源。(2)氮源在考慮氮源用量時，應(yīng)考慮原料中的含氨量和培養(yǎng)基的碳氮比以控制霉菌的長勢。氮源不足長苗弱，發(fā)酵期延長，且易染雜菌。而氮源過足則曲霉長勢過旺。從生長角度看，黑曲霉可以利用很多無機和有機氮源，尤其偏好于無機氮源，并且在發(fā)酵檸檬酸中途添加銨鹽也有優(yōu)越性。發(fā)酵培養(yǎng)基(1)碳源7(3)無機鹽在檸檬酸發(fā)酵中，Cu、Fe、Fe等金屬陽離子是檸檬酸代謝途徑中關(guān)鍵酶的活性催化劑或別構(gòu)調(diào)節(jié)物，因此在低濃度可促進檸檬脧的生成，然而高濃度的金屬離了可能使代謝流中關(guān)鍵酶失活，因此在檸檬酸發(fā)酵過程中添加無機試劑一定要注意量的控制。(4)生長因子在微生物生長發(fā)育過程中所不可缺少而需要量又極少的一類特殊營養(yǎng)物質(zhì)，包括維生素、氨基酸、核苷酸等，一般稱為生長因子。它們以輔酶或輔基的形式參與菌體生長發(fā)育過程的酶促反應(yīng)。(3)無機鹽8發(fā)酵流程發(fā)酵流程9發(fā)酵過程的工藝控制1.溫度黑曲霉以淀粉為原料進行檸檬酸發(fā)酵在25~34℃范圍內(nèi)，隨著溫度的升高，發(fā)酵液中檸檬酸的含量逐漸升高，當(dāng)溫度＞34時，發(fā)酵液中檸檬酸的含量明顯降低，因此黑曲霉發(fā)酵產(chǎn)生檸檬酸的最適溫度為34℃。2.pH值黑曲霉以淀粉為原料進行檸檬酸發(fā)酵，初始PH值在5.8~6.7時，隨著PH值的升高，發(fā)酵液4檸檬酸的含量逐漸升高，當(dāng)PH值大于6、7時，發(fā)酵液中檸檬酸的含量逐漸降低，因此黑曲霉利用玉米粉進行發(fā)酵產(chǎn)生檸檬酸的最適初始PH值為6、7。發(fā)酵過程的工藝控制1.溫度103.通風(fēng)與攪拌檸檬酸是典型的好氧發(fā)酵。在好氧發(fā)酵過程中，發(fā)酵前期以低通風(fēng)量為宜;發(fā)酵中、后期以高通風(fēng)量為宜。同時因在發(fā)酵過程中由于強烈的通風(fēng)和菌體代謝產(chǎn)生的CO2,使培養(yǎng)液產(chǎn)生大量的泡沫，不僅使氧在發(fā)酵液中的擴散受阻，影響菌體的呼及和代謝。給發(fā)酵帶來危害，必須加以消泡。4.發(fā)酵時間利用黑曲霉對檸檬酸進行發(fā)酵，不司的時間對其產(chǎn)量有較大影響。3.通風(fēng)與攪拌11檸檬酸的提取在檸檬酸發(fā)酵液中，除了主要產(chǎn)物外，還含有其他代謝產(chǎn)物和一些雜質(zhì)，如草酸、葡萄糖酸、蛋白質(zhì)、膠體物質(zhì)等，成分十分復(fù)雜，必須通過物理和化學(xué)方法將檸檬酸提取出來。大多數(shù)工廠仍是采用碳酸鈣中和及硫酸酸解的工藝提取檸檬酸。除此之外，還研究成功用萃取法、電滲析法和離子交換法提取檸檬酸。檸檬酸的提取在檸檬酸發(fā)酵液中，除了主要產(chǎn)物外，還含有其他代謝12鈣鹽法鈣鹽法是一種傳統(tǒng)的從發(fā)酵液中提取有機酸的方法，在中國普遍使用。他是利用檸檬酸鈣不溶于水，但能溶于酸的特點，在含檸檬酸的上清液中加入碳酸鈣或氫氧化鈣中和，使檸檬酸生成檸檬酸鈣沉淀，固液分離后，檸檬酸鈣經(jīng)過洗滌再用硫酸酸解，生成檸檬酸水溶液，再經(jīng)過脫色、去除陰陽離子后得到提取液進入濃縮結(jié)晶工序以得到純檸檬酸固體產(chǎn)品。鈣鹽法13離子交換吸附法發(fā)酵液經(jīng)過濾除大顆粒未發(fā)酵原料和細(xì)菌后又精濾去除較大粒徑的雜質(zhì)及沉淀物，活性炭脫色后直接進入弱堿陰離子交換柱和交換檸檬酸，再用檸檬酸和檸檬酸銨緩沖液洗脫易碳化合物，并用氨水解析，得到的稀檸檬酸銨溶液再經(jīng)過H型陽離子樹脂轉(zhuǎn)型，洗脫后的檸檬酸分別用732型陽離子交換樹脂和315型陰離子交換樹脂除正電荷和負(fù)電荷的雜質(zhì)離子，最后得到高純度的檸檬酸溶液經(jīng)濃縮結(jié)晶，制成成品。離子交換吸附法14發(fā)展前景檸檬能防止心血管動脈硬化并減少血液粘稠度。熱檸檬汁加蜂蜜對治療支氣管炎和鼻咽炎十分有效。袪痰：袪痰功效比橙和柑還要強。將檸檬汁加暖水和鹽，飲之可將喉嚨積聚的濃痰順利咳出，十分靈驗。感冒初起時，不妨用檸檬加蜜糖沖水飲，可以紓緩喉痛、減少喉嚨干涸不適。檸檬酸能促進脂肪分解，保持身體酸堿平衡。肥胖的人容易覺得疲勞，是因為體脂肪及血液中的乳酸容易增多且囤積之故，因此乳酸一旦增多，脂肪也會跟著增加，令人感到慵懶、無精打采而形成惡性循環(huán)。檸檬酸能將乳酸當(dāng)作能量再次利用，故攝取檸檬酸后，可加速乳酸的分解，讓整個身體活化起來，不再感到四肢無力。攝取