柠檬酸发酵工艺.ppt

柠檬酸发酵工艺
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几乎所有含淀粉和可发酵性糖类的农副产品，都可作为柠檬酸发酵原料。由于各种原料中非糖类杂质的组分和量的不同，因此需要采用不同的理化方法进行预处理，以适应柠檬酸生产菌的发酵条件。
第一节 发酵原料的预处理
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所谓预处理，主要是指除杂、粉碎、液化、过滤等处理程序。至于采用何种程序和方法则取决于选用的原料品种及其内在质量。例如:薯类和谷类原料的除杂是利用机械或人工除去混入其中的固体杂质，如金属物、土、石、皮、芯、粒、霉变块等杂物。而糖蜜的除杂则是利用化学方法除去溶解于糖蜜中的杂质。又如，粉碎和过滤是根据原料的特性来选择适用的机械设备即可解决。淀粉的液化和糖蜜的除杂则是讨论的重点。
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一、淀粉质原料的液化
（一）液化的基本概念
（二）酶法液化淀粉的方法
（三）柠檬酸工业用的喷射液化工艺
（四）液化方法比较
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（一）液化的基本概念
利用化学催化剂或生物催化剂，在具有一定量的水和一定的温度条件下，使淀粉分子断裂而变成较小分子，使淀粉糊的黏度显著下降而成为流动性较好的流体，工业上称为“淀粉液化”。
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淀粉液化的方法
1、酸法：以强酸为催化剂，高温、高压条件下进行，液化程度较难掌握
2、酶法：采用α-淀粉酶，在中性溶液中，常温、常压条件下进行，液化程度容易掌握。此法适应于柠檬酸工业。
3、机械液化：不使用催化剂，使淀粉浆喷射入一个旋转的蒸汽加热器中，受热淀粉立即糊化，在强烈的机械剪力的作用下，使淀粉分散。不破坏淀粉颗粒表面和结晶结构。
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淀粉的液化实质上是在淀粉颗粒因受热吸水膨胀、糊化破坏了其结晶结构之后进行的，这是因为淀粉颗粒对于酶作用的抵抗力较强，很难直接液化。例如：细菌α-淀粉酶水解淀粉和水解糊化淀粉速度比为1：20000，因此淀粉乳糊化是酶法液化的第一个重要的步骤。
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淀粉在常温下不溶于水，但当水温至53℃以上，淀粉的物理性能发生明显变化。淀粉在高温下溶胀、分裂形成均匀糊状溶液的特性，称为淀粉的糊化。　生淀粉在水中加热至胶束结构全部崩溃，淀粉分子形成单分子，并为水所包围而成为溶液状态。淀粉糊化温度必须达到一定程度，不同淀粉的糊化温度不一样，同一种淀粉，颗粒大小不一样，糊化温度也不一样，颗粒大的先糊化，颗粒小的后糊化。
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淀粉被糊化后，体积膨胀很多，粘度增强、流动性很差、搅拌困难、影响传热，难以糊化均匀。
因此淀粉质的柠檬酸发酵培养基在灭菌前必须先进行液化，使料液的流动性好，有利于料液的输送、灭菌完全、发酵初期的生长、易于糖化、提高产酸率和淀粉的利用率。发酵成熟醪过滤性好、也有利于发酵罐搅拌功率的下降。
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α-淀粉酶是一种金属酶，Ca2+使α-淀粉酶保持适当的构象，从而维持其最大的活性和稳定性．除Ca2+外，其它二价碱金属离子Ba2+、Mg2+等也有维持α-淀粉酶活性的作用．
但耐高温α-淀粉酶在Ca2+浓度很低时，稳定性就很好。在实际使用时，不需添加Ca2+等稳定剂。
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