[发明专利]一种结冷胶的清洁生产方法

说明书

技术领域

一种结冷胶的清洁生产方法，属于生物工程技术领域。

背景技术

结冷胶(CAS编号：71010-52-1)由伊乐假单胞菌(Pseudomonas elodea)或少动鞘脂单胞菌(Sphingomonas paucimobilis)经好氧发酵产生的微生物杂多糖，其主链结构是由一个线性四糖重复单元组成，每个四糖重复单元包括2个β-D-葡萄糖、1个β-D-葡萄糖醛酸和1个α-L-鼠李糖。天然的结冷胶分子结构单元中葡萄糖分子的2和6位羟基常被乙酰基和甘油酰基取代而形成酯，这些酰基可以在碱性条件下水解而得到低酰基结冷胶。结冷胶的分子量约为50万Da，属鞘脂类多糖。结冷胶已由美国FDA、日本、德国、澳大利来、韩国和中国等国家批准为食品添加剂。结冷胶经加热后即溶解成透明的溶胶，冷却后，形成透明且坚实的凝胶。质量浓度0.05％的结冷胶即可形成凝胶，一般用量仅为琼脂和卡拉胶用量的1/2～1/3，富含汁水，具有良好的风味释放性，有入口即化的口感。结冷胶具有良好的稳定性，耐酸、耐酶解作用。因此作为增稠剂、胶凝剂和稳定剂广泛应用于饮料、面包、乳制品、肉制品、面条、蛋糕、饼干、起酥油、速溶咖啡、鱼制品、雪糕、冰激凌、果冻、软糖等食品中；在医药上可用于软、硬胶囊，包衣剂以及眼药水和新型制剂用药原料；在化工上可应用于涂膜、胶粘剂、牙膏；在农业上可用作缓释肥料等；在微生物实验中还可应用于常规细胞培养和植物组织培养。

结冷胶的生产工艺过程主要由通风发酵、脱乙酰基、溶剂絮凝沉淀、真空干燥、溶剂回收和废水处理等单元操作组成。在生产过程中由于使用了大量的乙醇或异丙醇，为满足成本经济和环保要求，必须对溶剂进行回收。如回收1吨乙醇约产生0.5～0.8吨余馏水，回收1吨异丙醇约产生1～1.5吨余馏水。余馏水中富含高浓度的总磷(＞10mg/L)、总氮高达200～500mg/L，COD高达7000～20000mg/L，BOD为5000～15000mg/L，给后继工序的废水处理带来较重的处理负荷和经济成本，再者富含高浓度的磷元素，也不利于有机废水的高效处理。若能在生产过程中有效循环利用余馏水，一方面将会提高原料的利用率，另一方面也可减少生产废水的处理成本和排放量，促进结冷胶的绿色制造，产生良好的环境效益和社会效益。

发明内容

本发明的目的是提供一种微生物多糖结冷胶的清洁生产方法，以减少结冷胶生产过程中的污水处理量和排放量，同时节约生产原料，降低微生物多糖的生产成本，使其市场竞争力更强。

本发明的技术方案：一种结冷胶的清洁生产方法，利用产结冷胶微生物通风发酵所得的发酵液，经过或不经过脱除结冷胶分子中的乙酰基处理；加入发酵醪液0.5～2.5倍体积的异丙醇或乙醇沉淀，沉淀操作温度为10～40℃，3000～8000rpm离心分离10～30min，沉淀离心分离后所得的上清液纳入精馏系统回收使用，所得沉淀再用异丙醇或乙醇洗涤1～2次，然后离心或压榨脱水，经温度不超过70℃真空干燥和粉碎后得到结冷胶产品；

所述经过脱除结冷胶分子中的乙酰基处理为：利用产结冷胶微生物通风发酵所得的发酵液，加入0.2～0.5mol/L NaOH溶液混合搅拌调pH 8.5～11，并加温至70～90℃处理10～30min以脱除结冷胶分子中的乙酰基，再加入盐酸中和；最终所得产品为低乙酰结冷胶产品；

沉淀离心分离后所得的上清液经精馏操作回收得到的有机溶剂异丙醇或乙醇循环使用，精馏操作产生的余馏水纳入循环发酵培养基中，添加玉米淀粉、黄豆粕、少量磷酸盐，补足工艺用水至要求的体积，调整pH值至中性，经连续灭菌后进入发酵罐用于循环发酵生产结冷胶，余馏水循环使用次数为3～5次，构建成一个闭路循环的清洁生产方法。

所述的清洁生产方法，异丙醇或乙醇沉淀后的结冷胶再用少量异丙醇或乙醇洗涤，所用醇量为发酵液离心沉淀物体积的0.3～1倍，洗涤操作温度为10～40℃，洗涤后所得的上清液纳入精馏系统回收使用。

所述的清洁生产方法，对余馏水的总糖、总氮、总磷、COD和电导率指标进行分析后，补充适量的玉米淀粉、黄豆粕、磷酸盐和水，使循环发酵培养基的主要成分与初始发酵培养基成分含量和指标相当或相等，补充的玉米淀粉量为初始发酵培养基中玉米淀粉量的50％～90％，黄豆粕量为初始发酵培养基中黄豆粕量的65％～90％、磷酸盐量为初始发酵培养基中磷酸盐量的5％～40％。

所述的清洁生产方法，循环发酵培养基的灭菌工艺条件为115～130℃、20～40分钟间歇分批灭菌，或120～140℃、200～400秒连续灭菌；灭菌后续管道设置有过滤装置。