科技成果-異麥芽酮糖發(fā)酵工藝優(yōu)化技術(shù)

科技成果——異麥芽酮糖發(fā)酵工藝優(yōu)化技術(shù)適用范圍輕工行業(yè)蔗糖轉(zhuǎn)化成異麥芽酮糖生產(chǎn)行業(yè)現(xiàn)狀異麥芽酮糖生產(chǎn)是以蔗糖為原料，經(jīng)蔗糖異構(gòu)酶催化蔗糖轉(zhuǎn)化為異麥芽酮糖而實(shí)現(xiàn)的，目前比較常用的蔗糖異構(gòu)酶生產(chǎn)菌包括P.rubrum、S.plymuthica、Er.carotovora、Er.Rhapontici等。雖然這些菌所產(chǎn)生的酶都能將蔗糖轉(zhuǎn)化為異麥芽酮糖，但轉(zhuǎn)化產(chǎn)物中的異麥芽酮糖產(chǎn)率僅在8%-86%范圍內(nèi)變化，而且在轉(zhuǎn)化過(guò)程中還產(chǎn)生5%-15%的副產(chǎn)物(葡萄糖和果糖)，嚴(yán)重影響異麥芽酮糖的結(jié)晶和產(chǎn)品質(zhì)量。因此，傳統(tǒng)的異麥芽酮糖生產(chǎn)工藝包括酶制劑制備、蔗糖異構(gòu)化、蔗糖酶或酵母分解殘留蔗糖、離子交換樹(shù)脂分離純化、濃縮結(jié)晶等工序，生產(chǎn)工藝十分復(fù)雜。在傳統(tǒng)工藝中，主要耗能環(huán)節(jié)包括轉(zhuǎn)化時(shí)間和攪拌時(shí)間長(zhǎng)、攪拌功率大、額外的酵母發(fā)酵消除蔗糖和樹(shù)脂分離純化工序等，單位產(chǎn)品平均能耗約為1.3tce/t。如果使用克雷伯新菌(K.chinesensis)生產(chǎn)異麥芽酮糖，僅需要蔗糖發(fā)酵轉(zhuǎn)化和濃縮結(jié)晶兩步工序，可使生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)化，大幅度降低成本。目前該技術(shù)可實(shí)現(xiàn)節(jié)能量7萬(wàn)tce/a，減排約18萬(wàn)tCO2/a。成果簡(jiǎn)介1、技術(shù)原理通過(guò)使用蔗糖異構(gòu)酶產(chǎn)生菌克雷伯新菌(K.chinesensis)，并采用含有蔗糖異構(gòu)酶的活性細(xì)胞碎片催化蔗糖轉(zhuǎn)化，可使蔗糖轉(zhuǎn)化率高達(dá)99.8%以上，不僅大幅縮短轉(zhuǎn)化時(shí)間，需氧量明顯降低，而且轉(zhuǎn)化產(chǎn)物中不產(chǎn)生葡萄糖和果糖副產(chǎn)物，可實(shí)現(xiàn)無(wú)分離純化工序直接濃縮結(jié)晶，簡(jiǎn)化了異麥芽酮糖的生產(chǎn)工藝。由于該技術(shù)減少了發(fā)酵和攪拌時(shí)間，降低了攪拌功率，因此實(shí)現(xiàn)了工序的節(jié)能。2、關(guān)鍵技術(shù)(1)研發(fā)尋找到優(yōu)秀的克雷伯新菌(K.chinesensis),使蔗糖轉(zhuǎn)化率高達(dá)99.8%以上，且產(chǎn)物中不形成葡萄糖和果糖副產(chǎn)物；(2)將酶制劑生產(chǎn)與蔗糖轉(zhuǎn)化兩步工序合并，采用同步工藝，將異麥芽酮糖的發(fā)酵轉(zhuǎn)化時(shí)間由24h縮短為9h以內(nèi)；(3)采用無(wú)分離純化直接濃縮結(jié)晶工藝，避免了酵母發(fā)酵和離子交換層析等異麥芽酮糖分離純化步驟；(4)在蔗糖轉(zhuǎn)化過(guò)程中，采用前期攪拌通風(fēng)后期停止攪拌工藝，攪拌時(shí)間由傳統(tǒng)轉(zhuǎn)化工藝的24h以上，減少為少于5h。3、工藝流程異麥芽酮糖發(fā)酵優(yōu)化工藝與傳統(tǒng)生產(chǎn)工藝的流程對(duì)比圖與傳統(tǒng)工藝流程相比，異麥芽酮糖發(fā)酵優(yōu)化工藝顯著簡(jiǎn)化，僅包括蔗糖轉(zhuǎn)化和濃縮結(jié)晶兩步工序。主要技術(shù)指標(biāo)1、發(fā)酵轉(zhuǎn)化時(shí)間縮短62.5%；2、攪拌時(shí)間縮短79.2%；攪拌功率減少40%；3、分離純化減少100%；4、每生產(chǎn)1t異麥芽酮糖節(jié)能143kgce。技術(shù)水平2006年6月，該技術(shù)通過(guò)大連市科技局主持的異麥芽酮糖生產(chǎn)菌的科技成果鑒定，并獲得大連市科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)。2007年獲得遼寧省科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)。本技術(shù)已在2條異麥芽酮糖生產(chǎn)線上使用，節(jié)能效果明顯。典型案例典型用戶：鎮(zhèn)江欣隆生物有限公司、青島瑯琊臺(tái)集團(tuán)公司等典型案例1建設(shè)規(guī)模：1000t/a的異麥芽酮糖生產(chǎn)線。主要技改內(nèi)容：新建異麥芽酮糖生產(chǎn)線，主要設(shè)備包括轉(zhuǎn)化罐，結(jié)晶罐，分蜜罐和干燥器。節(jié)能技改投資額100萬(wàn)元，建設(shè)期1年。每年可節(jié)能148tce,年節(jié)能經(jīng)濟(jì)效益為47萬(wàn)元，投資回收期約2年。典型案例2建設(shè)規(guī)模：5000t/a的異麥芽酮糖生產(chǎn)線。主要技改內(nèi)容：新建異麥芽酮糖生產(chǎn)線，主要設(shè)備包括：轉(zhuǎn)化罐，結(jié)晶罐，分蜜罐和干燥器。節(jié)能技改投資額260萬(wàn)元，建設(shè)期1年。每年可節(jié)能715tce，年節(jié)能經(jīng)濟(jì)效益120萬(wàn)元，投資回收期約2年。市場(chǎng)前景異麥芽酮糖生產(chǎn)只是在蔗糖生產(chǎn)工藝中增加了蔗糖轉(zhuǎn)化步驟，其它工序可以完全借用蔗糖生產(chǎn)設(shè)備。因此，同一套設(shè)備既可以用于蔗糖生產(chǎn)，也