发酵用液体葡萄糖工艺设计
第一节特殊的全连续喷射液化复合酶法制糖新工艺在味精生产厂中的应用
一、技术的可行性
(一)特殊的全连续喷射液化复合酶法生产葡萄糖新工艺的技术可行性
众所周知,以精制淀粉或大米等为原料,应用酸水解或酸酶法或酶酸法制葡萄糖,由于需要高温,高压和盐酸作催化剂,因此在生产葡萄糖的同时,必定伴有葡萄糖的复合分解反应,产生一些不可发酵性糖及其一系列有色物质,这不仅降低淀粉转化率,而且由于生产的糖液质量差,对发酵以及后道提取、精制都带来不利影响。尤其是粉浆浓度高时,DE值一般小于90％,透光率将低于30％(未加活性炭的过滤液)。
随着一次性高糖谷氨酸发酵工艺、低糖流加工艺、半连续发酵工艺的试验成功,改善谷氨酸发酵的碳源一葡萄糖的质量引起人们的高度重视,如何提高淀粉或大米的转化率和改善糖液质量,提高糖浓度已成为谷氨酸发酵工业亟待解决的一个重要问题(例如威海味精厂,1991年引进复旦大学FM84-415菌种进行中糖试验,发酵产酸水平虽高,但提取收率较低,因而试验失败)。
如果采用酶法制糖工艺,将能解决谷氨酸一次性高糖发酵或低糖流加发酵或半连续发酵的糖浓度以及糖液质量问题,为提高谷氨酸生产水平提供了一条新的途径。(例如威海味精厂1993年2月双酶糖试验成功后,重新以FM84-415为菌种进行中糖试验,1993年5月份,月平均产酸率为7.08％,月平均糖酸转化率为49.15％,月平均一次等电提取收率为85.06％)。
自1985年,淮海工学院进行酶制剂糖化小试工作,确定了糖化时间与酶用量的关系,对中温液化酶与高温液化酶进行了比较试验。并将酶糖用于谷氨酸发酵进行了摇瓶试验。
连续喷射液化双酶法生产葡萄糖技术,是淮海工学院的科研成果,我院于1989年在国内首先完成了以精制淀粉为原料,以连续喷射为液化方法,酶法制糖的工业化生产。
南方各味精厂生产葡萄糖是以大米为原料并且经湿磨磨成粉浆,我们用国内现有的几家连续喷射器进行反复试验后发现,由于大米渣较粗,无法工业化生产。后来我们吸收了国内外各种喷射器的优点,自己设计了一种新型喷射器(HYZ-1型、HYZ-2型、HYZ-3型、HYZ-4型、HYZ-5型及HYZ-6型)于1992年2月我院与江苏凯享生化实业(集团)公司如东生物化学总厂进行技术合作,科技实业家石瑞祥总经理甘为天下先,对原来的酶酸法制糖工艺进行了全面改进,如东生化总厂为连续喷射液化酶法制糖的工业化作出巨大的贡献和牺牲。经过双方共同努力,最后取得成功。米糖转化率大于72％(即100kg大米能制72kg以上纯糖),透光率为70％(420nm,721分光光度计测定,不加活性炭及助滤剂)。经过实践证明,以大米为原料,采用双酶法制糖工艺和连续喷射液化技术进行改造,设备投资少,上马快,淀粉转化率高,可以大幅度降低生产成本,解决了过滤困难,发酵泡沫多,糖化周期长等困难,完全达到了工业化要求,味精行业的老前辈冯容保老师对以大米为原料采用连续喷射液化工艺给予热情指导及大力支持,在他参观了如东生化总厂双酶糖车间后说：“以大米为原料进行连续喷射液化双酶法制糖如东生化总厂是国内第一家,液化液和糖化液采用一次性过滤也是国内第一家,应该全行业推广此项先进工艺”。
但是,如东生化总厂的液化工艺实为半连续喷射液化工艺,操作较复杂,蒸汽用量大,加上本工艺采用中温a-淀粉酶、固体糖化酶,DE值与国外先进水平相比还有差距,糖化终了有微量糊精,再者在该液化工艺中,中温a-淀粉酶用量大,过滤速度尚不理想,特别是对玉米淀粉来说,由于液化工艺不完善,导致液化不彻底。
针对以上问题,淮海工学院与南通生化制药厂,如东生化总厂,无锡星达生物工程有限公司合
作,对全连续喷射液化酶法制糖新工艺在味精生产的应用进行更深一步研究,提出喷射液化采用高温a-淀粉酶和高转化率糖化酶制取糖液,达到如下指标：
1、精制淀粉转化率≥96％
2、透光率70％(不加活性炭助滤剂的过滤糖液,420nm581-G光电比色计)。
3、由精制淀粉制备的葡萄糖浓度≥25％。
4、糖化液质量：透光清亮,无悬浮物,无糊精,DE值≥97％。
根据课题指标,先后在如东生化总厂、南通生化制药厂进行了工业性试验,最终全面完成上述指标,并在此基础上先后又在江苏海安、山东威海、浙江钱江等多家味精厂进行工业性推广应用,均获成功,并且上述指标进一步得到提高,如威海味精厂精制淀粉转化率>97％,透光率>85％(不加活性炭助滤剂的过滤糖液,420nm581-G光电比色计),由精制淀粉制备的葡萄糖浓度>32％,糖化液质量DE值≥98％。
尽管淮海工学院生物技术研究中心对课题推广取得了很大成绩,但是我国味精厂多数为中小企业,蒸汽不稳且压力偏低,大型的味精厂为过热蒸汽,对于低压或过热蒸气,应于HYZ型喷射器喷射液化生产很不稳定。为此,我中心又设计了低压蒸汽喷射液化器HYW型(已申请国家专利),并在青岛味精厂首先使用,经双方努力,最终取得巨大成功。喷射温度为105℃时,蒸汽压力需要lkgf／cm2即可进行喷射液化,HYW型低压蒸汽喷射液化(器)技术的出现,适合国情,为双酶糖的进一步推广应用,辅平了道路。但是由于原材料、蒸汽、水质等多方面的原因。一些单位不能达到较高水平,生产不太稳定,有待进一步研究提高。
(二)连续喷射液化双酶法生产葡萄糖新工艺的试验结果
1、改造完成后达到如下主要理化指标：
①淀粉水解完全,玉米精制淀粉的淀粉葡萄糖转化率为97.5％,最高达98％,比酸法转化率提高7％～10％,比酸酶法转化率提高3％～6％。大米米糖转化率为74％,最高达75％,比酶酸法提高10％以上。
②糖液的纯度高,葡萄糖值(DE值)可达98％以上。
③糖液质量好,色泽浅,不需脱色,未加活性炭的过滤液透光率大于90％。(420nm,721分光光度计测定)。不需要活性炭,不加助滤剂的过滤工艺技术属国内首创。
④糖液浓度由酸法的18％提高到酶法的34％以上。
2、连续喷射液化双酶法生产的糖液有利于发酵产酸、糖酸转化率及提取收率的提高。
①由于双酶糖液的质量比较稳定,因此双酶糖不仅可以作为后补流加糖,而且经过实践证明,只要适当减少生物素及无机盐的用量,双酶糖完全可作为底糖发酵。
②采用酶法水解条件温和,营养物质破坏少,可减少发酵中的生物素等培养基的用量。
③糖液发酵性好,发酵终了残糖低(小于0.2％),并且由于糖液浓度高,纯度高,可采用高糖发酵工艺或中途流加糖发酵工艺或半连续发酵工艺,产酸大于9.00％,糖酸转化率大于52%。
④由于采用特殊的全连续喷射液化,原料中淀粉液化、糖化彻底,无糊精存在,蛋白质凝聚效果好。因此,在发酵时与以前酸解糖或酶酸糖相比,泡沫并没有增加。并且进行高糖发酵时,等电提取收率不但不降低,反而高出2％以上。谷氨酸外观质量明显提高,透光率达70％以上(测定方法为：取5Kg麸酸溶解于0.5N的100ML的盐酸中,静止两小时后,用620NM测定)。
3、本工艺的其它优点：
①由于采用全连续喷射液化及特殊的液化工艺,原料中的淀粉液化彻底,蛋白质果胶类物质凝聚效果好,蛋白质与淀粉分离效果好。因此糖化过滤速度快,在不加任何助滤剂及活性炭的情况下液化、糖化采用一次性过滤,其速度高于液化液、糖化液单独过滤的任何一次,过滤面积仅为原来的5分之2,玉米淀粉糖过滤速度为150L／m2hr-0.2MP(糖浓度为30％,过滤速度为连续3小时的平均值,以下类同)；大米淀粉糖过滤速度为400L／m2hr-0.2MP,大米淀粉糖液化、糖化采用一次性过滤工艺技术属国内首创。一次性过滤的米渣由于受高温影响,米渣呈
粉红色。但是与二次过滤的米渣,就营养成份相比,蛋白质含量由55％提高到60％,淀粉含量由15％下降为7％(浙江味精厂测定)。
②原料来源丰富,由于采用特殊的喷射液化技术,即可用精原料(如淀粉),也可用粗原料（如原粮),即可用淀粉质疏松的大米、木薯淀粉,也可用淀粉质紧密的玉米淀粉、小麦淀粉。以大米、玉米、小麦粗淀粉等粗原料进行连续喷射液化制糖属国内首创,另外可采用质量较差的淀粉原料。
③液化效率高,每小时处理淀粉、大米1-20T(干物质计)不等,连续液化的效率大大高于间歇液化。
④设备投资少,上马快,连续酶法液化设备的投资视生产规模,仅为12-30万元(不需要水解液化罐,不需要中和脱色罐,仅需一组层流罐或一组层流管道),并且液化、糖化完全可以露天化。
⑤由于我们采用特殊的全连续喷射液化技术及复合酶,使糖液DE值由原来普通双酶法喷射液化法的96％提高到现在的98％以上,这不仅提高了收率,改善了糖液的过滤性能,更主要的是降低了液化酶的用量,特殊的连续喷射液化用酶量仅为普通的连续喷射液化用酶量的5分之2。
⑥由于酶反映条件比较温和并且连续化生产,用汽量比较稳定,加热均匀,低压蒸汽操作,因此蒸汽能源大大降低,蒸汽用量为0.8t／t净糖。(包括淀粉糖渣或大米渣烘干用汽)。
(三)工艺路线
大米→浸泡→磨米→调浆→特殊的全连续喷射液化→糖化→灭酶→过滤→贮糖计量→发酵(四)年产25000吨味精工厂双酶糖车间主要设备一览表
序号设备规格及型号材料数量价格(万元)
l离心泵80FNB-60不锈钢2 1.6
2离心泵80FNB-60不锈钢20.8
3离心泵IH80-65-16020.8
4离心泵IH65-50-16020.8
5喷射器HYW-545#2 3.8
6压滤机箱式60／800-30A3660
7蒸汽水力喷射器待定A31O.5
8调浆罐4600×6200A3220.O
9层流罐1000×10000A3510.0
10缓冲罐1200×500A31 2.O
11热处理罐1000×2600A31O.5
12汽液分离器1200×300A320.4
13糖化罐4000×10000A312192
14糖液地池1000×1500水泥l 1.O
15糖液计量罐4000×10000A3216
16热水罐3000×4000A31 2.O
17盐酸罐2M3F31 1.O
18液碱罐2M3FS l 1.O
(五)投资预算(不包括土建)
序号项目金额(万元)
1主要设备费315
2管道阀门费20
3安装费20
4技术转让费10
5其它20
共计385
注：年产5000t以上的味精厂的双酶糖车间投资大约15万元／1000t味精。
(六)经济技术分析：不同原料不同制糖方法的纯糖成本
项目木薯淀粉木薯粉玉米淀粉大米小麦湿粗淀粉
淀粉含量（%）8484708484846570705454 制糖方法酸法双酶法双酶法酸法酸酶法双酶法双酶法酸酶法双酶法酸法双酶法
原料价（元/吨）30003000164030003000300016402500 250016001600
淀粉糖转化率（%）90989093989098
米糖转化率（%）62.5606575
单耗（元/T） 1.1917 1.0943 1.6 1.1917 1.1532 1.0943 1.6667 1.5385 1.333 1.8537 1.7032
原料成本（元/吨）3575.13283.926243575.13459.63282.9 2733.23846.33333.32965.92723.7
辅料成本（元/T）60656560806565806560 65
动力等成本（元/T）1008080100120808012080 10080
米渣（元/T）-200-200-200
纯糖成本（元/T）3735.13427.927693735.13659.63427.82678.2 3846.33278.33125.92868.7
注：①以精制淀粉为原料,双酶法比酸法糖液质量好,每吨糖成本低200元左右,但相差不大,双酶法成本为3400元左右,酸法为3600元,吨味精成本下降400元左右。
②木薯粗粉、玉米加工制糖,纯糖成本2800元／T。若2.0T纯糖生产1吨味精(99％),即每吨味精的主要原料成本分别为6800元／T和5600元／T,由此可见,粗淀粉吨味精成本降低1200元左右。
③大米纯糖成本比精制淀粉吨味精成本低300元。
④自制淀粉与大米相比,吨糖成本降低约220元／T,味精成本降低440元／T。
(七)环境效益
连续喷射液化酶法制糖为清洁生产，同时减轻了发酵工段的环境污染。
(1)由于酶反应的专一性，淀粉水解酶在水解淀粉的同时，对淀粉中蛋白质等其它物质不水解，淀粉糖渣中蛋白含量≥40％，米渣蛋白含量≥60％，因此淀粉糖渣、米渣是很好的饲料。淀粉糖渣、米渣特别是淀粉渣能否作为饲料，关键取决于淀粉糖渣脱水难易。过去采用间歇液化生产双酶糖，糖液过滤困难，需加助滤剂过滤，淀粉糖渣不但不能被利用，而且是作为废弃物被环保部门罚款。
现在采用HYW低压蒸汽喷射液化技术，糖液过滤速度加快，(≥150L／m2．Hr-0.2Mp,三小时平均值)，糖渣脱水容易，易烘干作为饲料。
年产万吨味精厂，光省去助滤剂(珍珠岩)和利用淀粉糖渣，年增加经济效益122.5万元。(沈阳味精厂提供)
(2)粗原料的应用柠檬酸发酵原料的改变(山芋干→玉米)，HYW低压蒸汽喷射液化技术的应用，为综合利用原料，减少废弃物创造了条件。
过去采用酸法糖生产味精，必须采用精制淀粉为原料。生产淀粉糖产生的污水是味精生
产的主要污染源之一。由于HYW低压蒸汽喷射液化酶法制糖技术的成功，生产味精的原料可以用粗原料代替。一方面降低了味精生产成本，另一方面，消除了生产淀粉的污水排放。采用粗玉米淀粉生产味精是今后味精工业发展方向之一。
(3)由于糖液质量的提高，发酵转化率及提取收率也相应提高，终端废液中的残留有机物也相应减小，因此连续喷射液化酶法制糖工艺的应用，减轻了发酵工段的环境污染。
(4)HYW喷射液化器属无声加热器，无噪音产生，不仅改善了制糖工段的操作环境，而且
可用在连消上，改善连消工段的操作环境。
(5)由于整个酶水解反应不采用强酸作催化剂，因此整个生产过程中无有害气体产生。
第二节以玉米为原料复合酶法全连续喷射液化新工艺在柠檬酸生产中的应用
一、应用的可行性
(一)前言
我国柠檬酸发酵生产主要依赖薯干作原料。东北地区部分工厂以精制玉米淀粉为原料，众所周知，日前薯干、精制玉米淀粉供应紧张，价格高，特别是薯干质量次，混有大量泥沙，影响产酸水平提取收率及设备的正常运转，直接威胁着我国柠檬酸发酵生产。而且薯干种植地区窄，收购季节短，贮藏损失大，占用流动资金多等等，使生产成本急剧上升。鉴于目前形势，迫切需要我们寻找其它原料代替上述原料。
目前玉米价格基本与薯干拉平，(在山芋干产地，每吨山芋干低于玉米200元)，且玉米供应稳定，淀粉质量好，不但生产1吨柠檬酸产出0．55吨玉米干渣(含蛋白≥30％，售价≥
1200元／吨)，具有较高的直接经济效益(每吨柠檬酸成本下降442．5元)。同时由于以玉米为原料，生产的液化液质量高，有利于提高产酸水平及提取收率，特别是提取收率提高8％(例蚌埠柠檬酸厂用山芋干为原料时，提取收率为73％，现以玉米为原料，提取收率为81％，因此间接经济效益更为突出。成本下降720元)，因此以玉米为原料，复合酶法全连续喷射液化新工艺在柠檬生产中的应用具有很好的经济效益(每吨柠檬酸成本下降1100元以上)。目前安徽蚌埠柠檬酸厂，山东日照柠檬酸厂，黑龙江甘南柠檬酸厂，河北定州柠檬酸厂，江苏省无锡市中亚柠檬酸厂、湖北宜昌柠檬酸厂等八家单位均采用我院提供的连续喷射液化新技术。
(二)材料及方法：
1、原料
(1)玉米：玉米不经干脱去皮去胚，淀粉含量65％左右。
(2)玉米粉：玉米经干脱去皮去胚，淀粉含量72％一75％。
(3)精制玉米淀粉：东北产，淀粉含量≥84％。
(4)山芋干：山东、安徽产，淀粉含量65％左右。
2、酶制剂
(1)耐高温一a一淀粉酶2万WU／ml无锡酶制剂厂生产。
(2)中温一a一淀粉酶6干u／g无锡酶制剂厂生产。
3、喷射液化(器)技术：
(1)技术提供单位：上海兆光公司
(2)液化喷射器规格：
附表(一)
序号型号规格（每小时处理量）价格（万元/台）
t／hr(干物质计)m3／hr(液体计)碳钢为材质不锈钢为材质
1HYW一113 1.5 2.5
2HYW一226 1.6 2.6
3HYW一3412 1.6 2.7
4HYW一4620 1.8 2.8
5HYW一51030 1.9 2.9
6HYW一62060 2.0 3.0
注：碳钢材质保证使用年限为二年，不锈钢材料的保证使用年限为五年．
4、液化方法及液化工艺条件的控制。
（1）工艺流程：调浆一配料一喷射液化一液化保温一二次喷射一高温维持一闪急冷却一中和一过滤一贮糖一低温连续消毒一发酵。
(2)液化工艺条件控制
a)粉浆浓度Bel7
b)pH6.0—6.7
c)一次喷射液化温度95℃一105℃
d)一次喷射液化保温时间30min一60min
e)二次喷射温度≥120℃
f)二次喷射保温时间10分钟
(三)以玉米为原料，复合酶法全连续喷射液化新工艺在柠檬酸生产中的应用试验结果：
1 直接经济效益高。由于玉米与山芋干价格拉平，若单耗相等，山芋干换成玉米的经济效益，首先体现在玉米渣上。
附表（二）玉米蛋白粉（干玉米渣）成本估算法
序号原料或费用名称单位单价(元)单耗单位成本(元)进项增值税(元)
1玉米渣吨 2.5
2蒸汽吨70 1.51059.1
3电kwh O.34258.5 1.445
4车间经费96.5
5管理费40
合计250.0010.545
玉米蛋白粉售价1200元／吨，2.2吨玉米生产1吨柠檬，每吨玉米生产250kg干玉米渣,因此吨柠檬酸成本降低。
2.2×25％×[1200(1—13％)一(250一10.544)]=442.5元
年产5000t柠檬酸山芋干换成玉米粉年直接经济效益：
5550×442.5=221.2万元／年
2、提取收率大幅度提高，成本大幅度降低
由于玉米液化液发酵前过滤去除玉米渣，安徽蚌埠柠檬酸厂提取收率由过去的73％(以山芋干为原料)，提高到现在的81％(以玉米为原料)，提高8％。
柠檬酸价格9000元／吨，成本下降9000×8％=720元
年产5000t柠檬酸年直接经济效益为：5000×720=360万元／年
3、连续喷射液化工艺优于间歇液化工艺
①喷射液化相比间歇液化液化彻底，间歇法玉米转化率仅为56％，连续法玉米转化率为64％，高出8％。
②喷射液化相比间歇液化加热均匀，无噪声，可节省15％蒸汽。
③间歇液化生产每吨糖需酶制剂87．4元，连续液化需酶制剂仅为45元。
④间歇液化过滤速度为40L／m2hr一0.2MP(三小时平均值)
连续喷射液化过滤速度150L／m2hr—O.2MP(三小时平均值)
年产5000吨柠檬酸厂，间歇液化需要过滤面积为(每天过滤12小时，每年生产300天，料液浓度30％，玉米单耗2．2吨)
可选80m2×4台过滤机
而连续喷射液化需过滤面积为：
可选80m2×1台过滤机
节省投资8万元／台×3台=24万元
附表(三)间歇液化与连续化理化指标对比
序号液化方法喷射液化间歇液化
1玉米转化率(％)6456
2吨糖耗酶价格(元)5087.4
3蒸汽单耗(吨汽／吨糖) 1.275 1.5
4i过滤速度(L／m2hr一0．2MP)r三小时平均值40150
附表(四) 间歇液化与连续喷射液化经济技术分析
液化方法喷射液化间歇液化
序号项目单价(元／t)单耗(t／t)成本(元／t)单耗(t／t)成本(元／t) (一)原辅料2428.282805.54
(一)玉米粉1522.10 1.562378.28 1.792718.04
淀粉酶5087．5
(二)能源124.6140.6
(二)水0.6l28.8517.6028.8517.60
电0.3l5018.005018.OO
汽70 1.27589.25 1.5105
(三)车间经费58.7468.74
(三)工资及福利38.7338.73
折旧维修15.5225.52
其它 4.49 4.49
合计2611.623014.88
年产5000吨柠檬酸液化方法由间歇法改为连续喷射法，年直接经济效益为：5000×l .3l ×(3014.88—2611.62)=264.1万元
注：①提取收率81％糖酸转化率为94％，因此1吨柠檬酸耗糖
1÷81％÷94％=1.31吨糖
②玉米粉单价1522.10元／吨，已包括加工费内，产地为安徽省(96年2月份价)
4、间接经济效益更为突出：
(1)由于液化液质量改善，为提高产酸打下了基础。
(2)由于发酵前液化液过滤去除米渣，因此发酵时搅拌容易，耗能低同时也为发酵罐的改革(由机械搅拌改为气升式)打下了基础。
5、环境效益好
(1)由于采用发酵罐外液化，并采用低温连续消毒技术，液化及消毒时无噪音产生，改善了操作环境。
(2)由于原料的改变，发酵前过滤去玉米渣，玉米渣是较为高档的蛋白饲料，因此原料
一水葡萄糖 产品介绍： 葡萄糖粉又称全糖或食品级葡萄糖，用优质淀粉为原料，经淀粉酶液化、葡萄糖酶糖化、精制、浓缩、干燥而成的DE值90%以上的粉末状淀粉糖品。 结晶葡萄糖依制造工艺的不同可分为一水葡萄糖（C6H12O6·H2O）和无水葡萄糖（C6H12O6）。一水结晶葡萄糖分为食品级葡萄糖和医药葡萄糖，食品级葡萄糖主要用于食品加工业及蔬菜保鲜行业。一水葡萄糖经过加氢可制造山梨醇，医药级一水葡萄糖主要做为口服医药的原（辅）料。一水结晶葡萄糖再继续加工可以制造无水葡萄糖，无水葡萄糖主要用于制造医药针剂和输液。 利用淀粉乳生产一水结晶葡萄糖，可利用其母液生产牙膏用山梨醇，也可供发酵工业用，其母液还可直接生产高级焦糖色素，供可乐饮料厂用，也可采油、黄酒厂应用。 葡萄糖具有功能性优点，糖都是甜的，但甜也有质量和风味。结晶葡萄糖入口，有一种清凉感，这是因为它溶解时吸热。另外，葡萄糖浆的DE值不同，所含单糖和多糖也不同，甜度也不同。有利于食品配方。有不少品种的葡萄糖具有功能性特点，可以更好地改善食品的品质和功能性。诸如低聚异麦芽糖可以增殖双歧杆菌，防龃齿。高甜度低热值的果糖，麦芽糖饴在糖果、蜜饯制造中部分替代蔗糖，可防止“反沙”、“发烊”，麦芽低聚糖添加到运动饮料中可增加运动员耐受力等等都是蔗糖无法比拟的。这是因为葡萄糖所具有的功能性特点和用途非蔗糖单独能具有的。 产品识别： 产品名称：一水葡萄糖
应用范围： 1. 在糖果、饮料、果酱、冷食、滋补养生液、糕点、肉制品、果冻制品、蜂产品等食品行业中可替代蔗糖使用（甜度为蔗糖的60~70），改善产品的口感、提高产品质量、降低生产成本、提高企业的经济效益。 2. 葡萄糖粉吸湿性高，用于焙烤食品中，保持产品松软，保质期长，增加食品的口感。
主要淀粉糖品的生产工艺流程：液体葡萄糖 一、性质及应用 液体葡萄糖是我国目前淀粉糖工业中最主要的产品，广泛应用于糖果、糕点、饮料、冷饮、焙烤、罐头、果酱、果冻、乳制品等各种食品中，还可作为医药、化工、发酵等行业的重要原料。 该产品甜度低于蔗糖，黏度、吸湿性适中。用于糖果中能阻止蔗糖结晶，防止糖果返砂，使糖果口感温和、细腻。 葡萄糖浆杂质含量低，耐储存性和热稳定性好，适合生产高级透明硬糖； 该糖浆黏稠性好、渗透压高，适用于各种水果罐头及果酱、果冻中，可延长产品的保存期。 液体葡萄糖浆具有良好的可发酵性，适合面包、糕点生产中的使用。 二、主要生产工艺 工艺有酸法、酸酶法和双酶法。 1、酸法工艺 酸法工艺是以酸作为水解淀粉的催化剂，淀粉是由多个葡萄糖分子缩合而成的碳水化合物，酸水解时，随着淀粉分子中糖苷键断裂，逐渐生成葡萄糖、麦芽糖和各种相对分子质量较低的葡萄糖多聚物。该工艺操作简单，糖化速度快，生产周期短，设备投资少。 1）工艺流程 酸法工艺流程如图所示： 淀粉——调浆——糖化——中和——第一次脱色过滤——离子交换—— 第一次浓缩——第二次脱色——过滤——第二次浓缩——成品
图酸法工艺流程 2）操作要点 (1)淀粉原料要求常用纯度较高的玉米淀粉，次之为马铃薯淀粉和甘薯淀粉。 (2)调浆在调浆罐中，先加部分水，在搅拌情况下，加入粉碎的干淀粉或湿淀粉，投料完毕，继续加入80℃左右的水，使淀粉乳浓度达到22～24波美度(生产葡萄糖淀粉乳浓度为12～14波美度)，然后加入盐酸或硫酸调pH值为1．8。调浆需用软水，以免产生较多的磷酸盐使糖液混浊。 (3)糖化调好的淀粉乳，用耐酸泵送入耐酸加压糖化罐。边进料边开蒸汽，进料完毕后，升压至(2．7～2．8)×104pa(温度142～144℃)，在升压过程中每升压0．98×104pa，开排气阀约0．5 min，排出冷空气，待排出白烟时关闭，并借此使糖化醪翻腾，受热均匀，待升压至要求压力时保持3～5 min后，及时取样测定其DE值，达38～40时，糖化终止。 (4)中和糖化结束后，打开糖化罐将糖化液引人中和桶进行中和。用盐酸水解者，用10％碳酸钠中和，用硫酸水解者用碳酸钙中和。前者生成的氯化钙，溶存于糖液中，但数量不多，影响风味不大，后者生成的硫酸钙可于过滤时除去。 糖化液中和的目的，并非中和到真正的中和点pH值7，而是中和大部分盐酸或硫酸，调节pH值到蛋白质的凝固点，使蛋白质凝固过滤除去，保持糖液清晰。糖液中蛋白质凝固最好pH 值为4．75，因此，一般中和到pH值4．6～4．8为中和终点。中和时，加入干物质量0．1％的硅藻土为澄清剂，硅藻土分散于水溶液中带负电荷，而酸性介质中的蛋白质带正电荷，因此澄清效果很好。 (5)脱色过滤中和糖液冷却到70～75℃，调pH值至4．5，加入于物质量0·25％的粉末活性炭，随加随搅拌约5 min，压人板框式压滤机或卧式密闭圆桶形叶滤机过滤出清糖滤液。 (6)离子交换将第一次脱色滤出的清糖液，通过阳一阴一阳一阴4个离子交换柱进行脱盐提纯。 (7)第一次浓缩将提纯糖液调pH值至3．8～4．2，用泵送入蒸发罐保持真空度66. 661 Pa 以上，加热蒸汽压力不超过0．98×10。Pa，浓缩到28～31波美度，出料，进行第二次脱色。 (8)第二次脱色过滤第二次脱色与第一次相同。第二次脱色糖浆必须反复回流过滤至无活性
培养基配方 1 斜面菌种保存培养基 1.1PDA培养基（马铃薯葡萄糖琼脂培养基） 称取200g马铃薯，洗净去皮切碎，加水1000ml煮沸0.5h，纱布过滤，滤液补足1000ml，再加15g葡萄糖和15-20g琼脂，充分溶解后趁热纱布过滤，分装试管，每试管约5-10ml（视试管大小而定），121℃灭菌20分钟左右后取出试管摆斜面，冷却后贮存备用。 1.2麦芽汁琼脂培养基 麦芽汁的制备：干麦芽首先进行粉碎（不能太粗，也不必太细。太粗影响糖化效率，过细影响过滤速度），按麦芽重量的3~4倍加水，搅拌均匀后，37℃左右浸泡1小时，然后缓缓加温至55~63℃（在升温过程中应不断搅拌使温度均匀），保温4~6小时（用0.02摩尔/升碘液测定为黄色至无色时），糖化结束。在糖化过程中，应每小时搅拌一次。取过滤后的清液，加1.8%琼脂，分装试管，每试管约5-10ml （视试管大小而定），121℃灭菌20分钟左右后取出试管摆斜面，冷却后贮存备用。 2 基菌落总数检测 2.1平板计数琼脂培养基 将胰蛋白胨5.0g、酵母浸膏2.5g、葡萄糖1.0g、琼脂15.0g 加入蒸馏水1000ml中，煮沸溶解后，调pH，然后在121℃下灭菌15min，取出，稍微冷却后，带热倒入培养皿中。 3志贺氏菌检测
3.1 GN增菌液 成分：胰蛋白胨：20g，葡萄糖：1g，甘露醇：2g，柠檬酸钠：5g，去氧胆酸钠0.5g，磷酸二氢钾4g，磷酸氢二钾1.5g，氯化钠5g，蒸馏水1000ml。pH7.0 制法：将上述物品加入蒸馏水中，加热溶解煮沸，调pH为7.0，分装，在115℃高压灭菌15min。 3.2 HE琼脂 成分：胨：12g，牛肉膏3g，乳糖12g，蔗糖12g，水杨素2g，胆碱20g，氯化钠5g，琼脂18~20g，蒸馏水1000ml0，0.4%溴麝香草酚蓝溶液16ml，Andrade指示剂20ml.，甲液20ml，乙液20ml。pH7.5 制法：将上述前七种成分加入400ml蒸馏水中作为基础液，将琼脂加入到600ml蒸馏水中加热溶解，加入甲液乙液到基础液中，调pH，再加入指示剂，并与琼脂液合并，待冷却至50~55℃，倾注浇平板。注1：此培养基不能高温灭菌。 注2：甲液的配置： 硫代硫酸钠：34g，柠檬酸铁钠：4g，蒸馏水：100ml。 注3：乙液的配置： 去氧胆酸钠：10g，蒸馏水：100ml。 注4：Andrade指示剂的配置： 酸性复红：0.5g，1mol/l的氢氧化钠溶液：16ml，蒸馏水：100ml。将酸性复红溶解于蒸馏水中，加入氢氧化钠溶液，数小时后如复红褪色不全，再加氢氧化钠溶液1~2ml。
1．产品概述 1．1 产品名称 通用名称：葡萄糖酸锌 汉语拼音：Putaotangsuanxin 英文名称：Zinc Gluconate 1．2 剂型原料药 1．3 批准文号 1．4 分子式：C12H22O14Zn 455.68 1．5 理化性质：本品为白色结晶性或颗粒性粉末；无臭，味微涩。在沸水中极易溶解，在水中溶解，在无水乙醇、氯仿或乙醚中不溶。 1．6 质量标准《中国药典》2010版二部 1．7 临床用途：主要用于治疗儿童因缺锌引起的生长发育迟缓，营养不良、厌食、口腔溃疡、术后伤口愈合困难以及皮质疾病，如痤疮、湿疹等。 1．8 贮藏：防潮，密封保存。 1．9 包装规格要求：外包用纸圆桶，内包二层塑料袋，每桶净重25kg。 2． 3．化学反应过程及生产流程图 3．1 化学反应过程 3．1．1 脱钙反应：Ca－G2 + H2SO4→ 2H－Ｇ+ Ca SO4↓ 3．1．2 合成反应：2H－Ｇ + ZnO →Zn G2+ H2O 注：Ca－G2：葡萄糖酸钙 H－Ｇ：葡萄糖酸
Zn －Ｇ2：葡萄糖酸锌 3．2 生产流程图 3．2．1 工艺流程图 3．2．2 设备流程图 4． 工艺过程 4．1 葡萄糖酸制备 4 ．1．1 脱钙反应 4．1 ．1．1 投料量：酸钙干品 750kg 硫酸155kg 4 ．1．1．2 投料：先加水500kg ，搅拌加入硫酸155kg ，再投入葡萄糖酸钙750kg 。 4． 1．1．3 反应过程：反应温度95-100℃，PH 控制 1.5- 2.0，反应1小时。 4． 1．1．4 反应液离心分离硫酸钙，离心液经过滤后，再进行离交。 共7页 第3 页
培养基配方1 斜面菌种保存培养基 培养基（马铃薯葡萄糖琼脂培养基） 称取200g马铃薯，洗净去皮切碎，加水1000ml煮沸，纱布过滤，滤液补足1000ml，再加15g葡萄糖和15-20g琼脂，充分溶解后趁热纱布过滤，分装试管，每试管约5-10ml（视试管大小而定），121℃灭菌20分钟左右后取出试管摆斜面，冷却后贮存备用。 麦芽汁琼脂培养基 麦芽汁的制备：干麦芽首先进行粉碎（不能太粗，也不必太细。太粗影响糖化效率，过细影响过滤速度），按麦芽重量的3~4倍加水，搅拌均匀后，37℃左右浸泡1小时，然后缓缓加温至55~63℃（在升温过程中应不断搅拌使温度均匀），保温4~6小时（用摩尔/升碘液测定为黄色至无色时），糖化结束。在糖化过程中，应每小时搅拌一次。取过滤后的清液，加%琼脂，分装试管，每试管约5-10ml（视试管大小而定），121℃灭菌20分钟左右后取出试管摆斜面，冷却后贮存备用。 2 基菌落总数检测 平板计数琼脂培养基 将?胰蛋白胨5.0g、酵母浸膏2.5g、葡萄糖1.0g、琼脂15.0g 加入蒸馏水1000ml中，煮沸溶解后，调pH，然后在121℃下灭菌15min，取出，稍微冷却后，带热倒入培养皿中。
3志贺氏菌检测 GN增菌液 成分：胰蛋白胨：20g，葡萄糖：1g，甘露醇：2g，柠檬酸钠：5g，去氧胆酸钠0.5g，磷酸二氢钾4g，磷酸氢二钾1.5g，氯化钠5g，蒸馏水1000ml。 制法：将上述物品加入蒸馏水中，加热溶解煮沸，调pH为，分装，在115℃高压灭菌15min。 HE琼脂 成分：胨：12g，牛肉膏3g，乳糖12g，蔗糖12g，水杨素2g，胆碱20g，氯化钠5g，琼脂18~20g，蒸馏水1000ml0，%溴麝香草酚蓝溶液16ml，Andrade指示剂20ml.，甲液20ml，乙液20ml。 制法：将上述前七种成分加入400ml蒸馏水中作为基础液，将琼脂加入到600ml蒸馏水中加热溶解，加入甲液乙液到基础液中，调pH，再加入指示剂，并与琼脂液合并，待冷却至50~55℃，倾注浇平板。注1：此培养基不能高温灭菌。 注2：甲液的配置： 硫代硫酸钠：34g，柠檬酸铁钠：4g，蒸馏水：100ml。 注3：乙液的配置： 去氧胆酸钠：10g，蒸馏水：100ml。 注4：Andrade指示剂的配置： 酸性复红：0.5g，1mol/l的氢氧化钠溶液：16ml，蒸馏水：100ml。将酸性复红溶解于蒸馏水中，加入氢氧化钠溶液，数小时后如复红褪
结晶葡萄糖操作要点 1. 工艺流程图： 调粉液化糖化配料过滤灭酶脱色离交浓缩杀菌精制结晶分蜜干燥包装成品 2．操作要点： （一）、调粉商品淀粉加水或是淀粉乳调到30~33%浓度。加酸或碱调节PH值至5.4~5.8，加入高温淀粉酶总量350ml/t干基的55%。（二）、液化第一次喷射温度105~108℃，带压维持时间15分钟。第二次喷射温度135~140℃，带压维持时间2~3分钟。闪蒸后滴加高温淀粉酶总量350ml/t干基的45%。再进入层流罐（保持≥98℃）继续反应，液化总时间≥120分钟。液化终点DE值13~17%。 喷射液化的蒸气压力要求≥7.0kg/cm2。 第一次液化喷射器要求为高压喷射器。第二次的液化喷射器即是个加热器，闪蒸背压要求为≥2.5kg/cm2。 淀粉乳的电导率要求为≤500us/cm，PH值≥5.0。 生产特殊产品需要灭酶，在层流罐后再用喷射器瞬间加热液化液至145℃。 （三）、糖化冷却至60~62℃，加稀酸调节液化液PH值4.1~4.3，加复合糖化酶1000ml/t干基。静态反应48小时。糖化终点DE值≥98%。 糖化罐可选用压缩空气搅拌。液化液降温可选用立管式或螺旋板式换
热器。 糖化罐的底部为锥形。确保每次出料无残液，防止料液染菌发酵。（四）、配料即糖化液和葡萄糖母液混合，目的是提高结晶糖得率，减少母液外排量。 糖化液和葡萄糖母液配料的质量标准为DE值94%，物料新鲜而清澈。悬浮在糖化液上部的那层油脂蛋白类糖液不可用于配料。 DE值≤89%的母液不可用于配料。结晶罐每第六个生产周期的糖膏所分离出的母液不用于配料，全部外排销售。 正常情况糖化液和母液的配料体积比为80：20。 （五）、过滤料液升温至75~80℃，加入活性炭。用量为干基的1.5%（也可利用后道脱色和浓滤拆下的废炭）。 糖化液上部的那层油脂蛋白类糖液应在压滤机饱和前单独处理。 脱色罐可选用压缩空气搅拌。 过滤后的糖液清澈、透明、无杂质。透光率≥94%。 （六）、灭酶灭酶选用喷射器，边出料边升温至75~80℃，在脱色罐内保持20分钟即可。灭酶与过滤同步进行。 （七）、脱色糖液中再加入新活性炭，用量为干基的3%。在脱色罐内搅拌20分钟后进入压滤机。 活性炭选购湿炭为好，压滤机选用片式机械压滤机或暗流式板框压滤机，便于生产车间的环境保持清洁。 脱色后的糖液清澈、透明、无色、无泡沫和无炭粒。透光率≥96%。（八）、离交工艺流程为：阳床～阴床～阳床～阴床。共三组离
液体葡萄糖的生产工艺流程
主要淀粉糖品的生产工艺流程： 主要淀粉糖品的生产工艺流程：液体葡萄糖 一、性质及应用 液体葡萄糖是我国目前淀粉糖工业中最主要的产品，广泛应用于糖果、糕点、饮料、冷饮、 焙烤、罐头、果酱、果冻、乳制品等各种食品中，还可作为医药、化工、发酵等行业的重要原料。 该产品甜度低于蔗糖，黏度、吸湿性适中。用于糖果中能阻止蔗糖结晶，防止糖果返砂， 使糖果口感温和、细腻。 葡萄糖浆杂质含量低，耐储存性和热稳定性好，适合生产高级透明硬糖； 该糖浆黏稠性好、渗透压高，适用于各种水果罐头及果酱、果冻中，可延长产品的保存期。 液体葡萄糖浆具有良好的可发酵性，适合面包、糕点生产中的使用。 二、主要生产工艺 工艺有酸法、酸酶法和双酶法。 工艺有酸法、酸酶法和双酶法。 1、酸法工艺 酸法工艺是以酸作为水解淀粉的催化剂，淀粉是由多个葡萄糖分子缩合而成的碳水化合 物，酸水解时，随着淀粉分子中糖苷键断裂，逐渐生成葡萄糖、麦芽糖和各种相对分子质量较低 的葡萄糖多聚物。该工艺操作简单，糖化速度快，生产周期短，设备投资少。 1） 工艺流程 酸法工艺流程如图所示： 淀粉——调浆——糖化——中和——第一次脱色过滤——离子交换—— 第一次浓缩——第二次脱色——过滤——第二次浓缩——成品
图 2） 操作要点 (1)淀粉原料要求
酸法工艺流程
常用纯度较高的玉米淀粉，次之为马铃薯淀粉和甘薯淀粉。
(2)调浆在调浆罐中，先加部分水，在搅拌情况下，加入粉碎的干淀粉或湿淀粉，投料完 毕，继续加入 80℃左右的水，使淀粉乳浓度达到 22～24 波美度(生产葡萄糖淀粉乳浓度为 12～ 14 波美度)，然后加入盐酸或硫酸调 pH 值为 1．8。调浆需用软水，以免产生较多的磷酸盐使糖 液混浊。 (3)糖化调好的淀粉乳，用耐酸泵送入耐酸加压糖化罐。边进料边开蒸汽，进料完毕后， 升压至(2．7～2．8)×104pa(温度 142～144℃)，在升压过程中每升压 0．98×104pa，开排气阀 约 0．5 min，排出冷空气，待排出白烟时关闭，并借此使糖化醪翻腾，受热均匀，待升压至要 求压力时保持 3～5 min 后，及时取样测定其 DE 值，达 38～40 时，糖化终止。 (4)中和糖化结束后，打开糖化罐将糖化液引人中和桶进行中和。用盐酸水解者，用 10％ 碳酸钠中和，用硫酸水解者用碳酸钙中和。前者生成的氯化钙，溶存于糖液中，但数量不多，影 响风味不大，后者生成的硫酸钙可于过滤时除去。 糖化液中和的目的，并非中和到真正的中和点 pH 值 7，而是中和大部分盐酸或硫酸，调节 pH 值到蛋白质的凝固点，使蛋白质凝固过滤除去，保持糖液清晰。糖液中蛋白质凝固最好 pH 值 为 4．75，因此，一般中和到 pH 值 4．6～4．8 为中和终点。中和时，加入干物质量 0．1％的硅 藻土为澄清剂，硅藻土分散于水溶液中带负电荷，而酸性介质中的蛋白质带正电荷，因此澄清效 果很好。 (5)脱色过滤 中和糖液冷却到 70～75℃，调 pH 值至 4．5，加入于物质量 0·25％的粉末
活性炭，随加随搅拌约 5 min，压人板框式压滤机或卧式密闭圆桶形叶滤机过滤出清糖滤液。 (6)离子交换 盐提纯。 (7)第一次浓缩 将提纯糖液调 pH 值至 3．8～4．2，用泵送入蒸发罐保持真空度 66. 661 将第一次脱色滤出的清糖液，通过阳一阴一阳一阴 4 个离子交换柱进行脱
Pa 以上，加热蒸汽压力不超过 0．98×10。Pa，浓缩到 28～31 波美度，出料，进行第二次脱色。 (8)第二次脱色过滤第二次脱色与第一次相同。第二次脱色糖浆必须反复回流过滤至无活
常用抗生素 氨苄青霉素（ampicillin）（100mg/ml） 溶解1g氨苄青霉素钠盐于足量的水中，最后定容至10ml。分装成小份于-20℃贮存。常以25ug/ml～50ug/ml的终浓度添加于生长培养基。 羧苄青霉素（carbenicillin）（50mg/ml） 溶解0.5g羧苄青霉素二钠盐于足量的水中，最后定容至10ml。分装成小份于-20℃贮存。常以25ug/ml～50ug/ml的终浓度添加于生长培养基。 甲氧西林（methicillin）（100mg/ml） 溶解1g甲氧西林钠于足量的水中，最后定容至10ml。分装成小份于-20℃贮存。常以37.5ug/ml终浓度与100ug/ml氨苄青霉素一起添加于生长培养基。 卡那霉素（kanamycin）（10mg/ml） 溶解100mg卡那霉素于足量的水中，最后定容至10ml。分装成小份于-20℃贮存。常以10ug/ml～50ug/ml的终浓度添加于生长培养基。 氯霉素（chloramphenicol）（25mg/ml） 溶解250mg氯霉素足量的无水乙醇中，最后定容至10ml。分装成小份于-20℃贮存。常以12.5ug/ml～25ug/ml的终浓度添加于生长培养基。 链霉素（streptomycin）（50mg/ml） 溶解0.5g链霉素硫酸盐于足量的无水乙醇中，最后定容至10ml。分装成小份于-20℃贮存。常以10ug/ml～50ug/ml的终浓度添加于生长培养基。 萘啶酮酸（nalidixic acid）（5mg/ml） 溶解50mg萘啶酮酸钠盐于足量的水中，最后定容至10ml。分装成小份于-20℃贮存。常以15ug/ml的终浓度添加于生长培养基。 四环素（tetracyyline）（10mg/ml） 溶解100mg四环素盐酸盐于足量的水中，或者将无碱的四环素溶于无水乙醇，定容至10ml。分装成小份用铝箔包裹装液管以免溶液见光，于-20℃贮存。常以10ug/ml～50ug/ml的终浓度添加于生长培养基。 常用培养基 LB培养基 将下列组分溶解在0.9L水中： 蛋白胨10g 酵母提取物5g 氯化钠10g 如果需要用1N NaOH（～1ml）调整pH至7.0，再补足水至1L。注：琼脂平板需添加琼脂粉12g/L,上层琼脂平板添加琼脂粉7g/L。(实验室一般都不调PH) SOB培养基 将下列组分溶解在0.9L水中： 蛋白胨20g 酵母提取物5g 氯化钠0.5g 1 mol/L 氯化钾2.5ml
结晶葡萄糖用途及生产工艺 一、用途 结晶葡萄糖是以结晶状态下存在的葡萄糖的总称，是相对液体葡萄糖、固体全糖粉而言的，按用途分有工业级、口服级、注射级三种，按其分子结构可分为：一水α-D-六环葡萄糖、无水α-D-六环葡萄糖和无水β-D-六环葡萄糖。葡萄糖甜味是它的重要性质之一，常温下溶解度为54%。它是可以不经过消化而直接能被人体吸收的，所以适用于病人食用，也可以直接注射到血液中供严重病人急用。葡萄糖是发酵工业的基础原料，同时也是食品及糕点加工中蔗糖的替代品。 因气候的影响目前国际上的甘蔗和甜菜连年的递减，国际糖价持续增长，目前国内结晶葡萄糖产量约100万吨，需求量达200万吨以上，且年需求以15%的速度递增。结晶口服葡萄糖广泛应用于食品、医疗、工业发酵等行业。 1、食品 （1）食品烘烤业需要许多上述产品来生产面包、春卷、甜食、面包圈、饼干、馅饼以及糕点。水解产品（90%—96%葡萄糖干基）用于面包可以促进酵母生长，并产生气体。它的需求一般较小，而且大部分糖分为酵母过程所消化。少量残留的还原糖会促进面包皮的褐变反应，使最终产品在外观及风格上受人喜欢。 （2）葡萄糖是生产聚合葡萄糖产品的原料，这种产品一般作为减肥食品中低热量膨胀剂。该工艺是在一些柠檬酸催化剂存在下将葡萄糖高温脱水，得到的聚合物是食品级，且只有部分为人体吸收。它们在低热量食品及可溶性纤维饮料方面应用较广。 （3）葡萄糖还可以为口香糖和泡泡糖进行涂层并增加其甜度，它可以提高口香糖涂层的颜色和光泽，而且可以生产很凉爽的口感，同时它还为糖涂层提供很高的硬度。 2、医药 口服用葡萄糖可用于各种疾病治疗中食疗法的强健剂与各种维生素配合制成的口服品，可作为生产VC级山梨醇原料。 3、发酵工业的培养基—碳源来生产各种食品及医药产品（如亮氨酸、异亮氨酸等氨基酸）。 二、生产工艺 主要生产设备为：喷射器、糖化罐、板框压滤机、烛式过滤器、离子交换柱、四效六体降膜蒸发器、水平叶片过滤机、结晶机、离心机、气流干燥机等。
（建筑工程管理）第五章第三节发酵工程简介
第五章第三节发酵工程简介 教学目标 1．知识方面 （1）发酵工程的概念（知道）。 （2）发酵工程中培养基的配制、菌种选育、灭菌、扩大培养和接种、发酵过程和产品的分离、提纯等相关内容（知道）。 （3）有关发酵工程在医药工业和食品工业中应用的内容（知道）。 2．态度观念方面 （1）通过学习发酵工程的有关内容，培养学生理论联系实际的科学态度。 （2）通过学习有关发酵工程在医药工业和食品工业中应用的知识激发学生学习生物学的兴趣，提高学生把所学知识转化为技术，且服务于社会的STS意识。 3．能力方面 通过对发酵过程中菌种选育、发酵条件控制等相关内容的讨论，培养学生综合运用知识去解决实际问题的能力。 重点、难点分析 1．教学重点： （1）通过对谷氨酸发酵实例的分析、讨论，使学生了解发酵工程的概念，了解菌种选育、培养基的配制、灭菌、扩大培养和接种、发酵过程和产品的分离、提纯等内容是本节的重点。（2）让学生收集有关发酵工程应用的资料，且相互交流、讨论，使学生了解发酵工程在医药工业、食品工业中的应用知识也是本节的教学重点之壹。 2．教学难点： 有关发酵工程的内容是本节教学的难点，因为这些内容中涉及了细胞工程、基因工程、杂菌污染对发酵工业造成的危害以及发酵条件对菌种代谢途径的影响等多点知识，比较繁杂，学生较难理解。 教学模式 启发讲解和学生讨论相结合。 教学手段 谷氨酸棒状杆菌合成谷氨酸的代谢途径及发酵的的示意图的投影片，影响谷氨酸代谢途径的因素表格及谷氨酸发酵所用培养基的成分的表格。 课时安排二课时。 设计思路 1．前期知识准备： （1）复习有关谷氨酸棒状杆菌合成谷氨酸的途径及其人工控制的内容。 （2）复习有关微生物群体生长的规律及影响微生物生长的环境因素的内容。 （3）复习有关微生物的营养、培养基、代谢产物等内容。 2．通过讨论谷氨酸发酵过程，使学生了解从菌种选育、培养基配制到产品生成等简要的发酵生产过程，了解发酵生产的主体设备发酵罐及其控制部分，且了解发酵工程的概念。3．通过分析、讨论有关发酵过程的内容，使学生了解培养基的配制、菌种选育、灭菌、扩大培养接种、发酵过程和产品的分离、提纯等相关知识。 4．通过学生讨论、交流等活动，总结出发酵工程在医药工业和食品工业上的应用的知识。第壹课时 壹、设疑引出新课题 前面我们学习了有关微生物的代谢的内容，我们知道了微生物的代谢是指微生物细胞内所发生的全部的化学反应。在微生物的代谢过程中，会产生多种多样的代谢产物，如氨基酸、维
葡萄糖生产工艺流程图和工艺说明
葡萄糖生产工艺说明 1、第一关键步骤是液化，目的是将水解淀粉的α一1，4糖苷键，属于随机剪切模式，反应后形成麦芽糊精。由于液化酶耐高温，PH 值位于5.5-7之间，因此液化之前需要提高温度到105摄氏度左右，太高温度不划算，太低温度不利于液化酶的效率，105摄氏度最为合适。由于淀粉乳加工过程中，使用了过量的酸，在液化前的调乳阶段需要加入纯碱。 2、第二关键步骤是糖化，目的是将麦芽糊精继续剪切成葡萄糖，使用的淀粉酶是糖化酶，其不仅可以水解淀粉的α一1，4糖苷键，还可以水解淀粉的α一1，6糖苷键，由于糖化酶的最佳温度是55-60摄氏度，PH好滋味4.0-4.5，因此在糖化工艺中，需要进行降温，并加入盐酸以调整PH值到合理的区间。值得注意的是：糖化步骤前需要降温，而液化步骤前需要升温，因此液化工艺和糖化工艺之间有一个换热的过程，糖化降温的热量为液化升温的物料进行预热。 3、第三个关键步骤是过滤脱色，严格来说这是一个步骤，转鼓过滤机的转鼓上涂布了硅藻土，葡萄糖浆经过转鼓时，大部分杂质被硅藻土吸附，葡挞糖浆得以净化，除去了大颗粒的杂质。小颗粒带颜色的杂质继续进入脱色反应釜进行脱色处理，使用活性炭吸收小颗粒颜色杂质后，对活性炭进行过滤。 4、第四个关键步骤是离子交换。对前期加入的氯化钠、盐酸等所含的钠离子、氯离子进行脱离，使用离交柱子，离交柱子吸附钠离子和氯离子之后会失效，这时候需要停止进料，使用备用离交柱子走料，失效的离交柱子使用盐酸和液碱（火碱）进行再生处理。 5、第五个关键步骤是蒸发浓缩，利用蒸汽通入真空蒸发器，进行物料浓缩处理，使得物料达到结晶前粘稠状态。 6、提溜个关键步骤是结晶和离心。投入晶种的目的是为了诱导粘稠物料结晶成型，降温的目的是诱导物料中的晶型在达到结晶温度的同时逐步析出，达到离心的条件。需要注意的是，离心后的母液仍然含有大量的糖，同时，有可能含有部分离子，因此配置在立交之前，而洗水是离心中对晶体洗涤用水，含有离子和过程杂质较少，所以配置在蒸发浓缩工艺中继续回收利用。
植物组织培养的培养基为什么只用蔗糖而不用葡萄糖 之所以以蔗糖作为碳源，主要有以下两个方面的原因： （1）同样作为碳源物质为植物细胞提供能量来源，蔗糖较葡萄糖能更好地调节培养基内的渗透压。配制相同质量分数的培养基，蔗糖形成的渗透压要明显低于葡萄糖，因此，若采用葡萄糖作为碳源，易使植物细胞脱水而生长不良。同时，植物细胞吸收蔗糖的速率要明显慢于吸收葡萄糖的速率，所以蔗糖形成的渗透压可相对长期的保持稳定。 （2）植物组织培养过程中，要时刻注意防止培养基受到微生物的污染。微生物生长所需的碳源最常用的是葡萄糖，一般很少利用蔗糖。因此，采用蔗糖作为培养基的碳源，可一定程度上减少微生物的污染。 植物组织细胞利用的能源物质是蔗糖，这种二糖是植物组织间的糖的运输形式，麦芽糖也是这样，但除了种子萌发时是以麦芽糖来运输以外，其它植物组织细胞间大都是以蔗糖来运输，进入植物细胞后再分解利用。 对动物细胞而言，蔗糖是大分子，动物细胞不仅不能吸收更谈不上利用，因此只能用葡萄糖，且大家都清楚，动物细胞生活的液体环境中，血糖是供能物质，而血糖中的糖便是葡萄糖。 这个问题以前有问过了，大学教授也用过葡萄糖和蔗糖做过植物组织培养，两者都可以用，只不过植物组织培养大部分是应用到工业上，所以用蔗糖的比较多，减少成本利益. 10.植物组织培养的培养基为什么只用蔗糖而不用葡萄糖？为什么动物培养的培养液中用葡萄糖而不用蔗糖？ 答：这个问题我觉得应该从植物与动物的生理机制去思考。植物与动物的最大差别就是植物是自养型的（光合作用）而动物是异养型的（外部吸收代谢）。植物光合产物是多糖（二碳糖以上，包括蔗糖），贮藏产物形式是淀粉，而淀粉的合成前体就是蔗糖。蔗糖＝葡萄糖＋果糖，所以蔗糖的合成必须同时要有葡萄糖和果糖，其实植物也只能吸收葡萄糖和果糖。在组织培养中加入蔗糖，经熬煮和高压灭菌后就会分解成植物能够吸收的葡萄糖和果糖形式。其实这样看来在组培中，植物也有部分异养的特点，如果在培养基中缺少任何一种糖的形式，植物在自养能力（光合，呼吸，产物代谢等）较差的情况下，就难免会影响其生理代谢。 与植物不同的，动物是异养型的他不需要淀粉的积累，也没光合作用，动物细胞本身所处的生理环境和代谢方式就决定了它对糖形式的要求了。 1用于植物组织培养的糖类 蔗糖能支持绝大多数植物离体培养物的旺盛生长(吕芝香，1981)，一直被作为植物组织培养的标准碳源而广泛应用(Fowler等,1982)。大多数合成培养基也均以蔗糖作为唯一的碳源(梁海曼，1991)。就其合适的浓度，在各种作物上已作了比较详细的研究(吕芝香，1981；梁海曼，1991)。近来，其他糖类对植物组织培养的效应，引起广泛关注。许多研究表明蔗糖并不一定是最佳碳源，不同植物对不同糖类的反应不完全相同(Raquin,1983,Strickland等,1987;Gertlowski等,1993)。据我们初步统计，至今已有单糖、二糖、三糖、多糖以及未经纯化的混合糖类近50种在植物组织培养中被试验用作碳源或者渗压剂。如单糖：葡萄糖、果糖、半乳糖、脱氧核糖、核糖、甘露糖、甘油、山梨糖、甘露庚糖、葡庚糖、木糖、阿拉伯糖、赤藓糖、L-阿拉伯糖、鼠李糖、L-鼠李糖、岩藻糖；二糖：蔗糖；麦芽糖、乳糖、密二糖、龙胆二糖、纤维二糖；三糖：密三糖(棉子糖)、松三糖、麦芽三糖；四糖：木苏糖；多糖：可溶性淀粉、淀粉、直链淀粉、糊精、糖原；糖胺：半乳糖胺、葡萄糖胺；糖醇：甘露醇、山梨醇、肌醇、D-葡糖醇；磷酸化糖：葡萄糖-1-磷酸，葡萄糖-6-磷酸；混合糖类：密糖、乳青、玉米浸出液、麦芽浸膏、白糖、红糖、菊粉、果胶。 2糖类对植物体细胞培养的影响 50年代初(Gautheret，1955)首先对植物组织培养中糖类进行研究，他以胡萝卜为材料研究组织生长的最适浓度和不同糖类的效应，结果表明蔗糖是最好的碳源，以下依次为葡萄糖、麦芽糖、棉子糖、果糖和半乳糖。甘露糖和乳糖效果则较差，戊糖和多糖无效。在火炬松(Pinus taeda)愈伤组织培养中，比较了单糖、二糖和三糖的效应，蔗糖在所试糖类中效果最佳(Vuke等，1987)，很多试验也观察到类似结果(Hildebrandt 等,1949;Galiba,1986;Tiainen,1992;Yang等,1992;Ashburner等,1993;Eapen等,1993;Harvey
结晶葡萄糖的生产工艺和操作要点 1. 工艺流程图： 调粉液化→糖化→配料→过滤→灭酶→脱色→离交→浓缩→杀菌→精制→结晶→分蜜→干燥→包装→成品 2．操作要点： （一）、调粉商品淀粉加水或是淀粉乳调到30~33%浓度。加酸或碱调节PH值至5.4~5.8，加入高温淀粉酶总量350ml/t干基的55%。 （二）、液化第一次喷射温度105~108℃，带压维持时间15分钟。第二次喷射温度135~140℃，带压维持时间2~3分钟。闪蒸后滴加高温淀粉酶总量350ml/t干基的45%。再进入层流罐（保持≥98℃）继续反应，液化总时间≥120分钟。液化终点DE值13~17%。 喷射液化的蒸气压力要求≥7.0kg/cm2。第一次液化喷射器要求为高压喷射器。第二次的液化喷射器即是个加热器，闪蒸背压要求为≥2.5kg/cm2。淀粉乳的电导率要求为≤500us/cm，PH值≥5.0。生产特殊产品需要灭酶，在层流罐后再用喷射器瞬间加热液化液至145℃。 （三）、糖化冷却至60~62℃，加稀酸调节液化液PH值4.1~4.3，加复合糖化酶1000ml/t 干基。静态反应48小时。糖化终点DE值≥98%。糖化罐可选用压缩空气搅拌。液化液降温可选用立管式或螺旋板式换热器。糖化罐的底部为锥形。确保每次出料无残液，防止料液染菌发酵。 （四）、配料即糖化液和葡萄糖母液混合，目的是提高结晶糖得率，减少母液外排量。糖化液和葡萄糖母液配料的质量标准为DE值94%，物料新鲜而清澈。悬浮在糖化液上部的那层油脂蛋白类糖液不可用于配料。DE值≤89%的母液不可用于配料。结晶罐每第六个生产周期的糖膏所分离出的母液不用于配料，全部外排销售。正常情况糖化液和母液的配料体积比为80：20。 （五）、过滤料液升温至75~80℃，加入活性炭。用量为干基的1.5%（也可利用后道脱色和浓滤拆下的废炭）。糖化液上部的那层油脂蛋白类糖液应在压滤机饱和前单独处理。脱色罐可选用压缩空气搅拌。过滤后的糖液清澈、透明、无杂质。透光率≥94%。 （六）、灭酶灭酶选用喷射器，边出料边升温至75~80℃，在脱色罐内保持20分钟即可。灭酶与过滤同步进行。 （七）、脱色糖液中再加入新活性炭，用量为干基的3%。在脱色罐内搅拌20分钟后进入压滤机。活性炭选购湿炭为好，压滤机选用片式机械压滤机或暗流式板框压滤机，便于生产车间的环境保持清洁。脱色后的糖液清澈、透明、无色、无泡沫和无炭粒。透光率≥96%。
杨淑芳 （天津市农业信息中心，天津 ３００２０１） 摘 要： 发酵工程技术在农产品加工方面的应用越来越广泛，该文阐述了发酵工程的概念；论述了发酵工程在农产品加工方面的应用，提出了与生产实践相结合的实例；展望了发酵工程技术在农产品加工领域中的美好发展前景。 关键词：发酵工程；农产品加工 收稿日期：２００８－０４－０３ 作者简介：杨淑芳（１９５６－），女，高级工程师，研究方向为农业信息。 发酵工程是现代生物技术的组成部分，是采用现代发酵设备，使经优选的细胞或经现代技术改造的菌株进行放大培养和控制性发酵，获得工业化生产预定的产品。基因工程和细胞工程是生物技术的主要领域，是发酵工程、酶工程的基础；发酵工程和酶工程又是基因工程、细胞工程研究成果的实际应用，其中发酵工程占有重要位置。从生物工程的过程看，只有通过发酵工程，才能使由基因工程或细胞工程获得的某种目的菌种实现工业化生产，获得经济效益。可见，发酵工程是生物技术产业化的基础。生物技术中的基因工程、酶工程、单克隆抗体、生物量的转化等研究成果为发酵工程注入新的内容，使传统的发酵工艺焕发“青春”，赋予微生物发酵技术新的生命力，使微生物发酵制品不断增加，也使发酵工 程在制药业、食品工业和农产品加工业显示出强大的生命力。该文主要介绍发酵工程在农产品加工方面的应用。 １ 发酵工程在甜高粱茎秆加工上的应用 随着经济和社会的高速发展，能源的需求量越来越大。在国际国内石油价格不断上涨的情况下，世界各国都在积极探索利用可再生能源发展可再生的石油替代燃料。甜高粱茎秆发酵制取燃料乙醇是目前生物质能领域的研究热点之一。试验研究表明，甜高梁每年的乙醇产量为６１０６Ｌ／ｈｍ２，而号称太阳能最有效转化器的甘蔗只有４６８０Ｌ／ｈｍ２，玉米为２３９０Ｌ／ｈｍ２。甜高梁光合效率为大豆、甜菜和小麦等作物的２￣３倍。在生物能源系统中，甜高粱是第一位竞争者，是世界公认的高能作物。甜高粱同普通高粱一样，每亩地也能产出２００￣５００ｋｇ的粮食籽粒，但甜高粱的精华在于它亩产４０００￣５０００ｋｇ、富含１８％￣２４％糖分的茎秆。巴西政府自１９７５年开始用甜高粱发酵生产酒精，并提出一项以甘蔗、木薯、红薯、甜高粱为原料发酵生产酒精替代汽油的计划。美国从１９７８年开始进行甜高粱发酵生产酒精的研究，美国能源部还将甜高梁列为制取酒精的主要作物，他们计划用甜高粱逐渐取代玉米生产酒精。从１９８２年开始，欧洲开展了甜高梁的研究，首先估价了甜高粱作为一种有潜力的工业和能源作物的可能性，并于１９９１年在欧共体内成立了甜高粱网，在不同国家分工开展甜高梁研究。Ｗｙｍａｎ ［１］就中国北方的 发酵工程在农产品加工上的应用
https://www.doczj.com/doc/912989949.html,/experiment/plant2/159568.shtml 11. Glucose Asparagine （葡萄糖、天门冬素琼脂） Glucose （葡萄糖）10g Asparagine （天门冬素）0.5g K2HPO4 0.5g Water （水）1000ml pH 7.2-7.4 适用范围：刺孢小单孢菌绛红变种、紫色小单孢菌（绛红小单孢菌） 12. Gause′s Synthetic Agar （高氏合成一号琼脂） KNO3 1g Soluble starch（可溶性淀粉）20g K2HPO4 0.5g MgSO4.7H2O 0.5g NaCl 0.5g FeSO4 0.01g Agar （琼脂）20g water （水）1000ml pH 7.2-7.4 适用范围：刺孢小单孢菌绛红变种、紫色小单孢菌（绛红小单孢菌）、白黄链霉菌、白色链霉菌、抗生链霉菌、双重轮丝链霉菌、产色链霉菌、烬灰链霉菌、天蓝色链霉菌、灭蚊链霉菌、红霉素链霉菌、青色链霉菌、球孢链霉菌、浅灰链霉菌、灰色链霉菌、吸水链霉菌、淡紫灰链霉菌、黄色长孢链霉菌、藤黄色链霉菌、细黄链霉菌、黑化链霉菌、玫瑰色链霉菌、华美链霉菌、嗜热链霉菌、委内瑞拉链霉菌、紫色直丝链霉菌、紫色链霉菌、绿色链霉菌 13. Wort Agar （麦芽汁琼脂） Dilute the world (without hop) to 12 Brix. Add 15g agar into 1000ml of the diluted word..Melt the agar by heating, then distribute the medium into tubes. Autoclave at 110 for 30 minutes. (将发酵啤酒的原料（未加酒花），稀释至12柏林，加琼脂15克，溶化后分装。15磅灭菌30分钟。) 适用范围：克鲁斯假丝酵母、郎比可假丝酵母、解脂假丝酵母、马其顿假丝酵母、拟热带假丝酵母、粗壮假丝酵母、皱褶假丝酵母、热带假丝酵母、产朊假丝酵母、阿舒假囊酵母、白地霉、果香地霉、地霉属、异常汉逊酵母、异常汉逊酵母变种、阿拉伯糖醇汉逊酵母、施氏汉逊酵母、菅囊酵母、伯顿毕赤酵母、膜醭毕赤酵母、粘红酵母、小红酵母、胶红酵母、深红酵母、卡尔斯伯酵母、酿酒酵母、椰园酿酒酵母、发酵性酵母、洛格酵母、罗斯酵母、鲁氏酵母多形鲁氏酵母、威尔酵母、酵母、路德类酵母、栗酒裂殖酵母、掷抱酵母、贝雷丝孢酵母、皮状丝孢酵母、糙孢曲霉、无壳曲霉、鲜橙曲霉、红曲霉、紫红曲霉、红色红曲霉、红曲霉菌 14. Potato Dextrose Agar PDA (马铃薯、葡萄糖琼脂) Potato extract (马铃薯汁) 1000ml Dextrose(glucose) (葡萄糖) 20g Agar (琼脂) 20g [Note]: Potato extract: Slice potatoes thin. Add 1000ml of water, immediately to prevent Oxidtion of juice and boil until soft. (approximately 30min.). Filter through cotton-cloth. Autoclave at 115℃for 20 minutes.（注：取去皮马铃薯200克，切成小块，加水1000毫升煮沸30分钟，滤去马铃薯块，将滤液补足至1000
23讲发酵工程简介 一、应用发酵工程的生产实例 1．谷氨酸的产生菌有_________________、__________________ 。 2．所使用的培养基从物理性质上看属于_________ 培养基，从组成成分上看属于_____________培养基。 3、发酵罐搅拌器的作用： 二、发酵工程的概念和内容 （一）发酵工程的概念：采用现代工程技术手段,利用微生物的某些特定功能，为人类生产有用产品或直接把微生物应用于工业生产过程的新技术。 （二）发酵工程的内容 1．菌种的选育：生产用菌种的获得方法有____________________________ 2．培养基的配制： 3．灭菌：防止杂菌污染的方法是在发酵前用高温、高压的方式对__________和_______ 进行严格的灭菌处理，从而杀死所有杂菌的_____ 、________和________。 若青霉素生产过程中出现杂菌污染，结果是什么 4．扩大培养和接种： 注：扩大培养是将培养到对数期的菌种分开，在分别培养，以促进菌体数量快速增加，在短时间内获得大量菌种；发酵生产过程的培养是为了获得代谢产物；它们培养目的不同，条件也就可能不同：如酒精发酵过程中，在有氧条件下快速增殖，就是说酵母菌扩大培养必须有充足的氧气；酵母菌在无氧的条件下才能产生酒精，所以酒精发酵的条件必须缺氧。 5．发酵过程——发酵的中心阶段，此阶段的主要工作有： （1）随时取样检测培养液中的________________——了解发酵进程； （2）及时添加必需的___________________——延长菌种生长稳定期的时间； （3）严格控制_________ 、______________、____________以及通气量和转速等发酵条件。在谷氨酸发酵过程中ph值的变化对产物的影响是什么 6．分离提纯： 两类产物： 提取方法是什么： 三、发酵工程的应用 1．在医药工业上的应用： （1）发酵工程能生产人们所需要的药品。如：通过青霉发酵能生产。（2）通过发酵工程能生产基因药品。如：将人工合成的人的胰岛素基因转移到大肠杆菌细胞内构建成“工程菌”，即先通过______工程再通过________ 工程培养工程菌就可获得人的胰岛素。 2．在食品工业上的应用：（1）生产丰富优质的传统发酵产品；（2）生产各式各样的食品添加剂；（3）发酵工程能为解决人类粮食缺问题开辟新途径。如通过发酵工程可获得大量的微生物菌体 四、课后练习 1．对谷氨酸发酵叙述正确的是 Ａ．菌体是异氧厌氧型微生物Ｂ．培养基属于液态的合成培养基 Ｃ．谷氨酸的形成与搅拌速度无关Ｄ．产物可用离子交换法提取 2．关于菌种的选育不正确的是 Ａ．自然选育的菌种不经过人工处理Ｂ．诱变育种原理的基础是基因突变 Ｃ．通过有性杂交可形成工程细胞Ｄ．采用基因工程的方法可构建工程菌 3．用于谷氨酸发酵的培养基需添加的生长因子是 Ａ．氨基酸Ｂ．碱基Ｃ．核苷酸Ｄ．生物素 4．谷氨酸棒状杆菌扩大培养时，培养基应该是 Ａ．C∶N为4∶1 Ｂ．C∶N为3∶1 Ｃ．隔绝空气Ｄ．加大氮源、碳源的比例 5．大量生产酵母菌时，不正确的措施是 Ａ．隔绝空气Ｂ．在对数有获得菌种 Ｃ．过滤沉淀进行分离Ｄ．使菌体生长长期处于稳定期 6．连续培养酵母菌的措施中不正确的是 Ａ．及时补充营养物质Ｂ．以青霉素杀灭细菌 Ｃ．以缓冲液控制pH在5.0-6.0之间Ｄ．以酒精浓度测定生长状况 7．用发酵工程生产的产品，如果是菌体，则进行分离提纯可采用的方法是 Ａ．蒸馏过滤Ｂ．过滤沉淀Ｃ．萃取离子Ｄ．沉淀萃取 8．下列物质中，不能为异养生物作碳源的是 Ａ．蛋白胨Ｂ．含碳有机物Ｃ．含碳无机物Ｄ．石油、花生饼 9．培养生产青霉素的高产青霉素菌株的方法是 Ａ．细胞工程Ｂ．基因工程 Ｃ．人工诱变Ｄ．人工诱变和基因工程 10．以下发酵产品中不属于微生物代谢产物的是 Ａ．味精Ｂ．啤酒Ｃ．“人造肉”Ｄ．人生长激素 11．利用酵母菌发酵生产酒精时，投放的最适原料和产生酒精阶段要控制的必要条件是Ａ．玉米粉和有氧Ｂ．大豆粉和有氧Ｃ．玉米粉和无氧Ｄ．大豆粉和无氧 12．关于单细胞蛋白叙述正确的是 Ａ．是微生物细胞中提取的蛋白质Ｂ．通过发酵生产的微生物菌体 Ｃ．是微生物细胞分泌的抗生素Ｄ．单细胞蛋白不能作为食品 13．基因工程培育的工程菌通过发酵工程生产的产品有①石油、②人生长激素、③紫草素、④