本發(fā)明涉及L-蘇氨酸生產(chǎn)領(lǐng)域，尤其是一種L-蘇氨酸生產(chǎn)罐及L-蘇氨酸生產(chǎn)工藝。

背景技術(shù)：

蘇氨酸是一種脂肪族氨基酸，是生物體進(jìn)行生命活動(dòng)所必需的八種氨基酸之一，是僅次于蛋氨酸、賴氨酸、蘇氨酸的第四氨基酸。蘇氨酸在人和動(dòng)物的生長發(fā)育中發(fā)揮著重要作用，被廣泛應(yīng)用于醫(yī)藥業(yè)、食品業(yè)以及飼養(yǎng)業(yè)等方面。在醫(yī)藥方面，蘇氨酸具有重要的營養(yǎng)和藥用價(jià)值，可以作為復(fù)合氨基酸輸液的一個(gè)主要成分；在食品行業(yè)，蘇氨酸是一種重要的營養(yǎng)強(qiáng)化劑，具有促進(jìn)生長、緩解疲勞的作用；飼養(yǎng)業(yè)中，蘇氨酸作為豬飼料和家禽飼料的第二、第三限制氨基酸，在飼料添加劑方面獲得了廣泛的應(yīng)用。

目前，L-蘇氨酸的生產(chǎn)方法主要有：蛋白質(zhì)水解法、化學(xué)合成法、發(fā)酵法及酶法。早期主要依靠蛋白質(zhì)水解法和化學(xué)合成法生產(chǎn)L-蘇氨酸，蛋白質(zhì)水解法對(duì)生產(chǎn)設(shè)備要求簡單，成本低，但存在污染嚴(yán)重、產(chǎn)品得率低、雜質(zhì)較多等缺點(diǎn)?；瘜W(xué)合成法受到原料來源的限制，并且合成步驟復(fù)雜，除需考慮合成工藝條件外，還要考慮異構(gòu)體的拆分作用，不利于工業(yè)化生產(chǎn)。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，微生物法生產(chǎn)L-蘇氨酸已經(jīng)走向?qū)嵱貌⑶姨幱谥鲗?dǎo)地位。微生物法大體上可以分為直接發(fā)酵法、酶法和微生物轉(zhuǎn)化法。直接發(fā)酵法以葡萄糖、甘蔗糖蜜等廉價(jià)原料為碳源，利用良好的生產(chǎn)菌株，在適宜的發(fā)酵條件下，直接發(fā)酵積累蘇氨酸，在蘇氨酸生產(chǎn)過程中應(yīng)用最為普遍。酶法是利用微生物中的蘇氨酸合成酶系的催化功能生產(chǎn)蘇氨酸的方法。酶法得到的產(chǎn)物具有濃度高、副產(chǎn)物少、純度高、容易精制等特點(diǎn)；還可以使用化工合成的前體物為原料。微生物轉(zhuǎn)化法主要是在微生物生長繁殖的同時(shí)，添加合成蘇氨酸所需的前體物質(zhì)，經(jīng)過微生物的蘇氨酸合成酶系的轉(zhuǎn)化作用來合成蘇氨酸。隨著重組DNA技術(shù)在微生物育種中的應(yīng)用，為優(yōu)良的蘇氨酸生產(chǎn)菌株的篩選和產(chǎn)酸水平的提高提供了可靠的技術(shù)保障，使微生物直接發(fā)酵法生產(chǎn)L-蘇氨酸成為一種主流的工業(yè)化生產(chǎn)方法。

我國微生物發(fā)酵法生產(chǎn)蘇氨酸起步較晚，較國外先進(jìn)企業(yè)仍存在一定差距。原因在于：1、發(fā)酵前期底物葡萄糖同時(shí)用于合成L-蘇氨酸和菌體，細(xì)胞生長和產(chǎn)品合成之間存在著對(duì)碳源和能源的競爭，導(dǎo)致糖酸轉(zhuǎn)化率下降；2、由于發(fā)酵罐體積過大，發(fā)酵過程中供氧、供糖方式單一，導(dǎo)致傳質(zhì)不均，使發(fā)酵液局部營養(yǎng)過剩，局部菌體“饑餓”，致使產(chǎn)酸波動(dòng)，產(chǎn)品質(zhì)量難以穩(wěn)定。因此，開展L-蘇氨酸高效發(fā)酵工藝研究解決上述問題對(duì)促進(jìn)我國氨基酸發(fā)酵工業(yè)的發(fā)展具有重大意義。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于提供一種L-蘇氨酸生產(chǎn)罐。

本發(fā)明所要解決的另一技術(shù)問題在于提供利用上述L-蘇氨酸生產(chǎn)罐的L-蘇氨酸生產(chǎn)工藝。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的技術(shù)方案是：

一種L-蘇氨酸生產(chǎn)罐，包括發(fā)酵罐，所述發(fā)酵罐內(nèi)垂直方向設(shè)有若干攪拌槳槳葉，其中，最靠近發(fā)酵罐罐底的攪拌槳槳葉為第一攪拌槳槳葉，該第一攪拌槳槳葉上方最近的攪拌槳槳葉為第二攪拌槳槳葉；所述生產(chǎn)罐還包括第一補(bǔ)料管道、第二補(bǔ)料管道和第三補(bǔ)料管道，所述第一補(bǔ)料管道設(shè)置于發(fā)酵罐頂部，所述第二補(bǔ)料管道和第三補(bǔ)料管道分別設(shè)置于發(fā)酵罐側(cè)壁上，所述第二補(bǔ)料管道近側(cè)壁的端口與第二攪拌槳槳葉下側(cè)平齊，第三補(bǔ)料管道近側(cè)壁的端口與第一攪拌槳槳葉下側(cè)平齊。

優(yōu)選的，上述L-蘇氨酸生產(chǎn)罐，所述第二補(bǔ)料管道和第三補(bǔ)料管道近側(cè)壁的端口分別安裝有用于實(shí)施高壓噴射補(bǔ)料的噴嘴。

優(yōu)選的，上述L-蘇氨酸生產(chǎn)罐，所述第一補(bǔ)料管道、第二補(bǔ)料管道和第三補(bǔ)料管道的管道支路上分別安裝有調(diào)節(jié)閥門和壓力表，用于實(shí)施糖壓調(diào)控。

優(yōu)選的，上述L-蘇氨酸生產(chǎn)罐，還包括環(huán)形空氣分布器管路和環(huán)形空氣分布器，所述環(huán)形空氣分布器設(shè)置于所述第一攪拌槳槳葉正下方，所述環(huán)形空氣分布器管路一端連接該環(huán)形空氣分布器、另一端與發(fā)酵罐外部連通，無菌空氣和蒸汽通過該環(huán)形空氣分布器管路進(jìn)入發(fā)酵罐內(nèi)。

優(yōu)選的，上述L-蘇氨酸生產(chǎn)罐，所述發(fā)酵罐頂部還設(shè)有pH調(diào)節(jié)口。

一種L-蘇氨酸的生產(chǎn)工藝，利用上述L-蘇氨酸生產(chǎn)罐，通過多級(jí)補(bǔ)料方式進(jìn)行蘇氨酸發(fā)酵，提高糖酸轉(zhuǎn)化率，獲得高產(chǎn)量的蘇氨酸。

優(yōu)選的，上述L-蘇氨酸的生產(chǎn)工藝，在補(bǔ)料前期以第一補(bǔ)料管道為主，微開第二補(bǔ)料管道和第三補(bǔ)料管道，隨需糖量增加逐步加大第二補(bǔ)料管道和第三補(bǔ)料管道糖量，第一補(bǔ)料管道流量隨之降低，最終實(shí)現(xiàn)第一補(bǔ)料管道和第三補(bǔ)料管道糖量均衡、第二補(bǔ)料管道糖量略大于第一補(bǔ)料管道和第三補(bǔ)料管道糖量。

優(yōu)選的，上述L-蘇氨酸的生產(chǎn)工藝，補(bǔ)料前期6-10h以第一補(bǔ)料管道為主，微開第二、三補(bǔ)料管道，具體實(shí)施策略為：初始流加糖量以純糖體積濃度計(jì)為11g/L，其中第一補(bǔ)料管道流量為6g/L，第二、三補(bǔ)料管道流量各為2.5g/L；隨需糖量增加逐步加大第二、三補(bǔ)料管道糖量，第一補(bǔ)料管道流量隨之降低，最終實(shí)現(xiàn)第一、三補(bǔ)料管道糖量均衡、第二補(bǔ)料管道糖量略大于第一、三補(bǔ)料管道，具體實(shí)施策略為：高峰期流加糖量以純糖體積濃度計(jì)為14g/L，其中第一、三補(bǔ)料管道流量各為4g/L，第二補(bǔ)料管道流量為6g/L。

本發(fā)明結(jié)構(gòu)有如下有益效果：

上述L-蘇氨酸生產(chǎn)罐，通過結(jié)構(gòu)改進(jìn)，實(shí)施三路補(bǔ)料管道進(jìn)行補(bǔ)料，在其他工藝不進(jìn)行改變的情況下，較傳統(tǒng)補(bǔ)料方式相比，在多級(jí)補(bǔ)料方式下，蘇氨酸產(chǎn)量由135.8g/L提高到153.4g/L，提高13.0％，轉(zhuǎn)化率由57.2％提高到58.9％，，具有良好發(fā)酵效果。

附圖說明

圖1是本發(fā)明所述L-蘇氨酸生產(chǎn)罐的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中：1-環(huán)形空氣分布器管路 2-第一補(bǔ)料管道3-第二補(bǔ)料管道 4-第三補(bǔ)料管道 5-噴嘴6-第一攪拌槳槳葉 7-第二攪拌槳槳葉8-環(huán)形空氣分布器

具體實(shí)施方式

為進(jìn)一步說明本發(fā)明，現(xiàn)配合附圖進(jìn)行詳細(xì)闡述：

如圖1所示，所述L-蘇氨酸生產(chǎn)罐，包括發(fā)酵罐、pH調(diào)節(jié)口、環(huán)形空氣分布器管路1和環(huán)形空氣分布器8，所述pH調(diào)節(jié)口設(shè)置于發(fā)酵罐頂部，所述發(fā)酵罐內(nèi)垂直方向設(shè)有若干攪拌槳槳葉，其中，最靠近發(fā)酵罐罐底的攪拌槳槳葉為第一攪拌槳槳葉6，該第一攪拌槳槳葉上方最近的攪拌槳槳葉為第二攪拌槳槳葉7；所述生產(chǎn)罐還包括第一補(bǔ)料管道2、第二補(bǔ)料管道3和第三補(bǔ)料管道4，所述第一補(bǔ)料管道設(shè)置于發(fā)酵罐頂部，所述第二補(bǔ)料管道和第三補(bǔ)料管道分別設(shè)置于發(fā)酵罐側(cè)壁上，所述第二補(bǔ)料管道近側(cè)壁的端口與第二攪拌槳槳葉下側(cè)平齊，第三補(bǔ)料管道近側(cè)壁的端口與第一攪拌槳槳葉下側(cè)平齊，所述第二補(bǔ)料管道和第三補(bǔ)料管道近側(cè)壁的端口分別安裝有用于實(shí)施高壓噴射補(bǔ)料的噴嘴5，所述第一補(bǔ)料管道、第二補(bǔ)料管道和第三補(bǔ)料管道的管道支路上分別安裝有調(diào)節(jié)閥門和壓力表，用于實(shí)施糖壓調(diào)控；所述環(huán)形空氣分布器設(shè)置于所述第一攪拌槳槳葉正下方，所述環(huán)形空氣分布器管路一端連接該環(huán)形空氣分布器、另一端與發(fā)酵罐外部連通，無菌空氣和蒸汽通過該環(huán)形空氣分布器管路進(jìn)入發(fā)酵罐內(nèi)。

應(yīng)用本發(fā)明所述L-蘇氨酸生產(chǎn)罐進(jìn)行蘇氨酸發(fā)酵，具體工藝步驟為：補(bǔ)料前期6-10h以第一補(bǔ)料管道為主，微開二三路補(bǔ)料管道，具體實(shí)施策略為：初始流加糖量(以純糖體積濃度計(jì))為11g/L，其中第一補(bǔ)料管道流量為6g/L，二三路補(bǔ)料管道流量各為2.5g/L；隨需糖量增加逐步加大二三路管路糖量，第一補(bǔ)料管道流量隨之降低，最終實(shí)現(xiàn)一三補(bǔ)料管道糖量均衡、第二補(bǔ)料管道糖量略大于一三補(bǔ)料管道，具體實(shí)施策略為：高峰期流加糖量(以純糖體積濃度計(jì))為14g/L，其中第一三補(bǔ)料管道流量各為4g/L，第二補(bǔ)料管道流量為6g/L；維持殘?zhí)菨舛?.1-0.2g/L(采用生物傳感分析儀SBA-40C測定發(fā)酵液中的殘?zhí)?。在其他工藝不進(jìn)行改變的情況下，較傳統(tǒng)補(bǔ)料方式相比，多級(jí)補(bǔ)料方式下，蘇氨酸產(chǎn)量由135.8g/L提高到153.4g/L，提高13.0％，糖酸轉(zhuǎn)化率由57.2％提高到58.9％，具有良好發(fā)酵效果。

綜上可以看出，本發(fā)明所述L-蘇氨酸生產(chǎn)罐及應(yīng)用該生產(chǎn)罐的提高L-蘇氨酸產(chǎn)量的方法，具有如下技術(shù)效果：生產(chǎn)所用發(fā)酵罐由于體積過大，且發(fā)酵過程采取單路補(bǔ)料，在固定的攪拌、通風(fēng)功率下，物料傳遞緩慢，易導(dǎo)致傳質(zhì)不均，使發(fā)酵液局部營養(yǎng)過剩，局部菌體“饑餓”，致使產(chǎn)酸波動(dòng)，產(chǎn)品質(zhì)量難以穩(wěn)定?；谠撛?，本工藝通過優(yōu)化發(fā)酵生產(chǎn)罐傳統(tǒng)補(bǔ)料方式，實(shí)施三路補(bǔ)料，極大程度上緩解傳質(zhì)不均導(dǎo)致的發(fā)酵產(chǎn)酸不穩(wěn)定、糖酸轉(zhuǎn)化率低等問題，以此提高L-蘇氨酸發(fā)酵產(chǎn)率；在不增加額外設(shè)備的情況下，對(duì)現(xiàn)有設(shè)備進(jìn)行簡單改造，實(shí)現(xiàn)了整個(gè)蘇氨酸發(fā)酵周期補(bǔ)料傳質(zhì)不均問題，使L-蘇氨酸產(chǎn)量得以提高，適合于工業(yè)化生產(chǎn)。

以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。