柠檬酸发酵课程设计.doc

《生物化学工程》课程设计

柠檬酸发酵生产及其生物反响器的设计

目录

一、引言………………3

1.1柠檬酸简介………3

1.2柠檬酸生产的开展历史…………3

1.3柠檬酸的应用……………………4

1.4柠檬酸的发酵方法………………5

二、柠檬酸的生产 ……………………5

2.1原料 ……………5

2.2菌种………………5

2.3生产发酵机理……………………6

2.4生化过程…………7

2.5工艺流程…………9

2.6工艺流程图………10

三、生物反响器…………11

3.1生物反响器构造图 …………11

3.2生物反响器的应用………………12

3.3发酵生产中的条件控制…………16

四、柠檬酸生产的后提取技术…………17

4.1提取技术…………17

五、深层液体柠檬酸发酵技术需改良方面……………19

六、参考文献……………19

一、引言

1.1柠檬酸简介

柠檬酸又名枸橼酸，学名2-羟基-丙烷-1，2，3羧酸，英文名称：citricacid，分子量：192.14檬酸是一种含羟基的三元梭酸,其化学式为,学名为一羟基一羧基戊二酸,为无色半透明晶体,或白色颗粒,或白色结晶粉末,它的结晶形态因结晶条件不同而不同,虽有强烈酸味但令人愉快,稍有一点后涩味。商品柠檬酸主要有无水柠檬酸C6H8O7和一水柠檬酸C6H8O7·H2O。柠檬酸易溶于水,能溶于乙醉,而不溶于醚、苯、甲苯、氯仿等有机溶剂。

1.2柠檬酸的开展简史

1784年C.W.舍勒首先从柑橘中提取柠檬酸。他是通过在水果榨汁中参加石灰乳以形成柠檬酸钙沉淀的方法制取柠檬酸的。天然柠檬酸最初产于美国加利福尼亚州、意大利和西印度群岛。意大利的产量居首位。

1922年，世界柠檬酸的总销售额的90％由美国、英国、法国等垄断。发酵法制取柠檬酸始于19世纪末。

1893年C.韦默尔发现青霉〔属〕菌能积累柠檬酸。1913年B.扎霍斯基报道黑曲霉能生成柠檬酸。

1916年汤姆和柯里以曲霉属菌进行试验，证实大多数曲霉菌如泡盛曲霉、米曲霉、温氏曲霉、绿色木霉和黑曲霉都具有产柠檬酸的能力，而黑曲霉的产酸能力更强。如柯里以黑曲霉为供试菌株，在15％蔗糖培养液中发酵，对糖的吸收率达55％。

1923年美国菲泽公司建造了世界上第一家以黑曲霉浅盘发酵法生产柠檬酸的工厂。随后比利时、英国、德国、苏联等相继研究成功发酵法生产柠檬酸。这样，依靠从柑橘中提取天然柠檬酸的方法逐渐为发酵柠檬酸所取代。1950年前，柠檬酸采用浅盘发酵法生产。

1952年美国迈尔斯试验室采用深层发酵法大规模生产柠檬酸。此后，深层发酵法逐渐建立起来。深层发酵周期短，产率高，节省劳动力，占地面积小，便于实现仪表控制和连续化，现已成为柠檬酸生产的主要方法。中国用发酵法制取柠檬酸以1942年汤腾汉等报告为最早。

1952年陈声等开始用黑曲霉浅盘发酵制取柠檬酸。轻工业部发酵工业科学研究所于1959年完成了200l规模深层发酵制柠檬酸试验，1965年进行了生产100t甜菜糖蜜原料浅盘发酵制取柠檬酸的中间试验，并于1968年投入生产。

1966年后，天津市工业微生物研究所、上海市工业微生物研究所相继开展用黑曲霉进行薯干粉原料深层发酵柠檬酸的试验研究，并获得成功，从而确定了中国柠檬酸生产的这一主要工艺路线。薯干粉深层发酵柠檬酸，原料丰富，工艺简单，不需添加营养盐，产率高，是中国独特的先进工艺。中国石油发酵柠檬酸的研究起步较早。

1970年，天津、上海、沈阳、常州等地研究单位利用解脂假丝酵母(candidalipolytica)进行石蜡油〔正构烷烃〕发酵生产柠檬酸的试验。1979年徐子渊等筛选出一株对氟乙酸敏感的变异株解脂假丝酵母，其乌头酸水合酶的活性很低，柠檬酸的生成比例从原来的50％提高至80％，从而提高了石油发酵柠檬酸的产率。

随着生物技术的进步，柠檬酸工业有了突飞猛进的开展,全世界柠檬酸产量已达0.4Mt。在柠檬酸发酵技术领域，由于高产菌株的应用和新技术的不断开拓，柠檬酸发酵和提取收率都有明显提高，每生产1t柠檬酸分别消耗2.5～2.8t糖