연간 생산량 65438 만 톤 이상의 당화효소의 공업 추출 공예.
정제 된 액체 글루코 아밀라아제 개발
쩡 신민 유장 종민
당화효소 발효 성숙 매쉬전환율이 높은 특징에 따라 액체효소를 생산하는 응고제와 응고방법을 선별하고 연구하여 공업화 생산에 적합한 독특한 응고공예를 형성하였다. 고급 판자 사전 코팅 공정과 한외 여과막 농축 분리 기술을 사용하여 제품을 효율적으로 회수합니다. 단일 탱크 회수율은 80%, 종합 평균 회수율은 75% 이상으로 전통적인 염석 공정보다 7% 포인트 증가했다.
당화 효소 응집 회수율
일반적으로 발효공업에서 사람들은 종균의 발효 활성화를 높이는 데 치중하고 제품의 회수율을 높이는 것을 소홀히 하여 생산량이 높고 수확이 좋지 않은 것으로 나타났다. 본 연구는 독특한 응고공예를 채택하여 판자 사전 칠과 한외 여과막을 통해 정제된 액체 당화효소를 농축하여 생산품 품질 등급 (공업급에서 식품급까지) 을 높여 여과액이 환경에 미치는 오염을 줄였다. 전통적인 염석 공정에 비해 평균 회수율이 7%, 종합평균 회수율이 75% 이상에 달했다. 제품 각 항목의 기술 지표는 QB 1805.2-93' 공업당화효소제' 기준을 완벽하게 준수하며 3 개월 이내에 효소 보존률이 95% 를 넘는다.
1 재료 및 장비
(1) 응고제: APAM, 벤조산 나트륨, 규조토, 황산아연, 황혈염 등.
(2) 방부제: 식초산 칼슘 페니실린 소르빈산 칼륨 벤조산 나트륨 등.
(3) 응집 풀: V=20 m3, 회전 속도: 50 ~ 70 r/min.
(4) 폴리 프로필렌 프레임 필터 프레스: 60 m2.
(5) 필터 천 세척기.
(6) 사전 코팅 슬롯: V=3 m3, 회전 속도: 80 r/min.
(7) 수입 UF809 롤 필름 한외 여과기.
(8) 저장 탱크: V=20 m3.
(9) 완제품 처리 탱크: V=3 m3, 회전 속도: 50 r/min.
정제 농축 액체 글루코 아밀라아제의 추출 기술에 관한 연구
2. 1 공정순서 결정
이 과정의 핵심은 농축 방법의 선택과 응집 공정의 확정이다. 현재 국내 동종 제품에는 두 가지 농축 방법이 있다. 하나는 열원에 의지하여 제품의 수분을 증발시키는 것이다. 다른 하나는 침투막 한외 여과로 제품의 수분을 제거하는 것이다. 위의 두 가지 방법을 비교해 보면, 전자는 설비 투자가 크고 에너지 소비량이 크다. 후자는 투자가 적고, 에너지 소비량이 낮으며, 조작이 간단하고, 청소가 편리하며, 유지 보수 및 교체 비용이 낮고, 제품 수율이 높다는 장점이 있다. 그래서 우리는 선진적인 침투막 한외 농축 방법을 선택했다. 응집 과정은 추출 과정에서 가장 중요한 단계이며, 판자 필터링의 작업과 제품의 품질을 직접 결정합니다. 최근 몇 년 동안 응집 기술에 대한 연구는 주로 응고제 선택에 집중되었다. 실제 상황에 따르면, 우리는 무기 금속 이온이 거의 없는 응고제와 효율적인 필터링 방법을 선택했다.
2.2 프로세스 플로우
효소 발효액 → 응집 → 판 프레임 필터 → 여과.
↓ 오척
필터 케이크 한외 여과 농축
↓ 오척
건조 후 충전재나 사료로 방부와 표준화 처리를 합니다.
←←
최종 결과
2.3 효소 발효액의 품질
효소 발효액의 품질은 제품의 품질과 생산량을 직접적으로 결정한다. 우리가 제정한 발효액 품질 지표는 표 1 에 나와 있습니다.
표 1 효소 발효액 품질 지표
현미경 검사 항목에 효소 활성의 pH DE 값 (U/mL) 이 표시됩니다.
현미경 검사 지표는 정상이다.
잡균 없음 > 2.5 ×104 4.2 ~ 4.6 <10
개별 배치 발효액에 대해 상술한 요구를 충족시키지 못한 것은 모두 고체 분말을 생산하는 것으로 바뀌었다.
2.4 응집 공정 연구
응집 과정은 정제 농축 액체 당화효소 생산에서 가장 중요한 단계이다. 응집 효과가 좋지 않으면 처리 시간이 길어져 세균 오염 가능성이 높아진다.
응고공예를 이용하여 발효액을 사전 처리하면 발효액 중의 세균과 기타 불용성 알갱이를 제거할 수 있어 발효액의 여과성과 명료도를 크게 높일 수 있다. 응집의 메커니즘은 다음과 같이 설명됩니다.
응고제 (1) 와 떠다니는 입자 표면의 전하 (세균 세포 표면에도 카르복실기와 아미노기가 있어 전하가 있음) 는 결국 이 입자들의 응집을 초래한다.
(2) 응고제의 매립이나 흡착은 기계적으로 세균을 흡착하는 등 불용성 알갱이이다.
2.4. 1 소규모 응집 비교 시험
100 ml 샘플을 다음과 같은 응집 방법으로 응고한 다음 안감 깔때기의 필터지로 대기압에서 여과합니다.
방법 1: 원래 샘플을 가져와서 필터지로 직접 여과합니다.
방법 2: 1/3 물, 1% 밀기울, 규조토 2% 를 넣는다.
방법 3: 물 1/3 과 적당량의 APAM 을 넣는다.
방법 4: 물 30 ~ 40%, 벤토나이트, 규조토, 벤조산 나트륨, APAM 을 넣는다.
방법 5: 1/3 물과 1% 톱밥을 넣고 적당량의 황산아연, 황혈염, APAM 을 차례로 넣는다. 결과는 표 2 에 나와 있습니다.
표 2 에서 볼 수 있듯이 방법 4 와 방법 5 는 가장 이상적인 응집 방법으로, 여과액이 맑고 투명하며, 여과속도가 빠르며, 여과빵의 수분이 적어 대규모 생산에 적용할 수 있다. 방법 4 는 식품 위생 기준에 더 부합한다. 방법 1, 2,3 모두 정도가 다른 문제가 있으니 도태해야 합니다.
표 2 응집 시험 결과
방법은 필터 속도 (s/ 10 방울) 결과를 분석합니다.
1 40 짙은 적갈색 반투명 필터가 압착되기 전에 분리되지 않아 반죽이 됩니다. 여과하기 어렵고, 이 방법을 채택하지 않는다.
2 14 연한 노란색 밝기가 부족해 압착하기 전에 필터가 느슨해져서 잘 분리되었다. 거즈로 필터를 짜면 필터가 덩어리로 변해 쉽게 짜낼 수 있고 수분이 적다. 여과하기 쉬우니, 필터링 속도를 높인 후에 이 방법을 사용할 수 있다.
연한 노란색 청액은 투명하고 짜지 않고 앞 필터지에 흐릿하지 않아 외관이 분리되는 정도가 방법 2 보다 못하다. (윌리엄 셰익스피어, 햄릿, 투명함, 투명함, 투명함, 투명함, 투명함) 거즈로 필터를 압착하면 비교적 단단하고 수분이 많이 함유되어 있어 필터가 부드러운 덩어리로 변한다. 여과 효과는 좋지만, 필터빵은 짜내기가 어렵고, 느슨하지 않고, 필터빵은 수분이 많다.
4-6 연한 노란색은 액체 투명 필터가 돌출되기 전에 느슨해지고 잘 분리되는 것을 분명히 한다. 거즈로 필터를 짜면 필터가 덩어리로 변해 쉽게 짜낼 수 있고 수분이 적다. 더 나은 필터링 방법을 사용해야 한다.
5 7 4 와 마찬가지로 밝은 노란색 정화 액체가 투명하고 투명합니다.
더 나은 필터링 방법을 사용해야 한다.
2.4.2 산업 생산
작은 시험에 기초하여, 우리는 4 개의 발효액 (6m3 발효액 사용량에 따라 계산됨) 을 산업적으로 응고하여 여과했다.
방법 1: 발효액은 어떤 처리도 없이 직접 여과됩니다.
방법 2: 1% 톱밥과 규조토 2% 를 넣고 여과한다.
방법 3: 1/3 순수수와 1% 톱밥을 넣고 황산아연 적당량, 황혈염, APAM 을 차례로 첨가해 걸러낸다.
방법 4: 1/3 순수한 물, 1% 규조토, 적당량의 벤토나이트, 벤조산 나트륨, APAM 을 넣는다. 응고제를 넣고 30 분 (회전 속도 50 ~ 80R/분) 을 섞고 걸러냅니다. 결과는 표 3 에 나와 있습니다.
표 3 에서 알 수 있듯이 방법 1 및 방법 2 처리 시간이 길며, 여액은 후자의 두 가지만큼 맑지 않고, 필터의 수분 함량이 높다는 것을 알 수 있다. 방법 3 과 방법 4 의 처리 효과는 거의 같지만 방법 3 의 필터액에는 황혈염 등이 함유되어 있다는 점을 감안하면.
표 3 응집 산업 시험 결과
프로젝트 방법 1
96020 18 배치 방법 2
9602007 배치 방법 3
960300 1 배치 방법 4
9602025 배치
Can 을 방출하는 효소 활동 (U/mL) 은 28 466 30 428 29 265 438+04 29 065 438+08 입니다.
응집한 후, 그것이 묽고, 약간 끈적하고, 굵은 알갱이와 뚜렷한 솜이 있는 것을 직접 관찰한다. 예를 들면 방법 3 이다.
필터링 시간 (시간) 22 16 6 5
여액의 효소 활성 (u/ml) 22 772 23 646 24 540 24 566
필터 케이크의 효소 활성 (u/g) 7 759 6 432 5 648 5 489
필터 케이크 수분 (%) 62 58 53 52
필터의 색상은 갈색, 밝은 갈색, 밝은 연한 갈색, 밝은 갈색 빨간색입니다.
여과액 부피 (m3) 5.2 6.2 5.7 5.7
완제품 볼륨 (m3) 은1.001.101.21입니다
완제품 효소 활성 (U/mL) 은104170106 437105 448/kloc/입니다
완성 된 감각은 갈색, 끈적 끈적한 갈색, 약간 끈적 끈적한 갈색, 약간 끈적 끈적한 갈색으로 확인되었습니다.
화합물은 완제품의 품질에 영향을 줄 수 있기 때문에 우리는 방법 4 를 선택하여 생산한다.
응집 처리의 실험 연구와 공예 운행에서 우리의 경험은 다음과 같다.
(1) 응고제의 사용 효과는 여러 가지 요인과 관련이 있으며, 그중 가장 중요한 것은 응고제의 농도, 휘핑 속도, 휘핑 시간입니다.
(2) 응고제 사용량이 0 부터 늘어나면 응고된 떠다니는 입자의 양이 그에 따라 증가하지만 일정 농도를 초과하면 응집 입자가 다시 분산됩니다. 따라서 실험을 통해 응고제의 최적 첨가량을 결정할 필요가 있다.
(3) 첨가된 응고제는 현탁액의 입자와 접촉하는 것이 응고의 전제조건이므로 섞어야 한다. 하지만 생성된 솜은 매우 취약합니다. 과도하게 섞으면 솜이 깨지는 경향이 솜이 형성되는 경향보다 커지므로 휘핑 속도와 시간을 잘 조절해야 합니다. 실제 생산 상황에 따라 30 min, 회전 속도 50 ~ 80 r/min 의 조작으로 좋은 응집 효과를 거두었다.
2.5 보드 프레임 여과 공정 작업
액체 효소의 생산에는 여과액이 필요하므로, 여과액의 탁도는 액체 효소의 질과 초과외 여과 설비의 사용에 직접적인 영향을 미친다. 처음 투료를 시작했을 때, 여과포가 비교적 깨끗하기 때문에, 항아리 안의 차압에 의지하여 자연적으로 투료를 해야 한다. 처음에 재료를 가압하면 필터가 혼탁해진다. 일정 기간 후, 필터가 맑고 필터 속도가 일정할 때 천천히 압력을 가한다. 특히, 판자 수신 풀의 배수구에는 탁액이 응고풀로 되돌아갈 수 있는 장치가 있어야 한다는 점이 강조되어 있다. 일단 여과액이 혼탁한 것을 발견하면, 제때에 반품할 수 있다. 각 배치를 걸러낸 후, 여과포는 깨끗이 씻어서 다음에 사용할 수 있도록 가지런히 놓아야 한다.
판자를 걸러낸 필터는 각 업체가 실제 상황에 따라 처리한다. 우리 공장에서도 고체 효소를 생산하기 때문에, 그 생산 과정에서 일부 충전재는 표준화되어야 하기 때문에, 우리는 필터를 건조시켜 충전재를 만든다. 건품 중 2 만여 단위의 효소 활성성이 있어 이런 처리가 이상적이다.
2.6 한외 여과 농축 공정 연구
한외 여과는 압력 막 여과 방법으로, 특정 압력 하에서 큰 용질 분자를 막의 한쪽 (원액 중) 에 유지하는 원리입니다. 작은 용질 분자는 막의 다른 쪽으로 스며들어 분리, 순수화 및 농축제품의 목적을 달성한다. 한외 여과는 당화효소와 디아스타아제와 같은 생물학적 거대 분자 발효산물의 추출, 정제 및 농축에 적용된다. 이 공예는 원가가 낮고, 조작이 편리하고, 조건이 온화하며, 효소의 유지성이 좋고, 제품 회수율이 높다.
우리는 수입 UF809 롤 한외 여과막을 사용하여 제품 품질 및 공정 요구 사항에 따라 그룹당 3 대, 3 대의 병렬 형식으로 한외 여과기를 설치했습니다. 초필터 입구 압력은 약 4×9.8× 104 Pa, 출구 압력은 약 2 ~ 4× 9.8× 104 Pa, 수출입 압력 차는 약1× 9 입니다 작동 온도가 40 C 미만이다. 효소 용액의 농축배수는 필요에 따라 다르며 보통 4 ~ 5 배 정도입니다. 운행하는 동안 정기적으로 초필터액의 유속과 효소 활성을 측정하여 초필터가 정상적으로 작동하는지 확인합니다. 한외 여과 농축 결과는 표 4 에 나와 있습니다.
표 4 한외 여과 농도 통계 결과
비판
1 발효액 번호
효소 활성
발효 (단위/밀리리터)
액체 부피
여과액 (세제곱미터)
볼륨
한외 여과 (입방 미터)
시간
(h) 한외 여과, 농축 및 수축 과일.
발효액
항복 계수
(%)
완제품 효소
활력
완제품 (단위/밀리리터)
볼륨
농도 (세제곱미터)
여러
농도
여러
효소 활성
항복 계수
(%)
9507-0129 8718 5.8 2.5120 3011.;
9507-02 27 232 8 6.0 2.3110 3801.50 4.00 4.05 97 76.0
9503-04 28 4318 6.12.2115182
9508-10 30 7818 5.5 2.01231241.;
9509-07 31232 8 6.0 2.1128 4291.50 4.00 4./kloc
9509-09 30 2318 5.9 2.0111718/kr
표 4 에서 볼 수 있듯이 8t 청액을 처리하는 데는 약 2.3 h 가 필요하며 농축효소의 총 수율은 75% 이상이다.
2.7 정제 농축액 효소 보존 실험
농축효소 (654.38+100,000U/ML) 를 실온에서 3 개월 동안 보관한 후 효소 활성의 생존율을 측정한다. 결과는 표 5 에 나와 있습니다.
표 5 정제 농축액 효소 보존 실험
방부제 첨가량 (%) 잔류 효소 활성 (%)
일주일 동안 추가하지 않으면 곰팡이가 생기고 악취가 난다.
아세트산 칼슘 0. 1, 페니실린 1.8 만 단위 /m3 97.
0.2 의 벤조산 나트륨과 65438 의 페니실린 +80 만 단위 /m3 96.
벤조산 나트륨 0.2, 소르빈산 칼륨 0. 1.98.
표 5 에서 볼 수 있듯이, 3 개월 동안의 효소 보존률은 95% 보다 높다. 소르빈산 칼륨과 벤조산 나트륨으로 구성된 방부제로, 효소 생존률이 98% 에 달하며, 이 세 가지 방부제 중 가장 이상적이며 공업화 생산에 적합하다.
저자: 증신민 장삼문협 발효공장, 노씨, 472200.
유하남성 과학원 생물연구소, 정주, 450008.
참고
[1] 장숙청 편집자. 효소 제제 산업. 베이징: 과학출판사, 1984
[2] 카오 또 소리와 리우. 현대 산업 미생물학. 창사: 호남 과학기술출판사, 1998.