一种乳酸链球菌素提取的方法与流程

本发明属于生物食品防腐剂技术领域，具体涉及一种乳酸链球菌素提取的方法。

背景技术：

乳酸链球菌素(nisin)是由乳酸乳球菌、乳酸链球菌发酵产生的一种多肽类抗菌物质，是一种世界公认的安全、天然生物食品防腐剂和抗菌剂。于1928年，由rogers和whittier首次发现。1951年，hirsch等人将乳酸链球菌素应用到奶酪保藏中，取得了显著效果。nisin是一种由34个氨基酸组成的多肽，在酸性条件下极为稳定，ph为2.0条件下可耐受高温处理(12l℃,15min)，无活力损失，而在中性或碱性条件下即发生失活。乳酸链球菌素能有效地杀死或抑制引起食品腐败变质的革兰氏阳性菌，特别是细菌孢子，如葡萄球菌、链球菌、乳杆菌、小球菌、明串珠菌、芽抱杆菌等均对乳酸链球菌素很敏感。乳酸链球菌素作为一种天然、无毒的防腐剂，在食品工业中的应用相当广泛，如乳制品、肉制品、酿酒、果汁饮料、焙烤食品等，迄今为止，乳酸链球菌素已在全世界70多个国家和地区被用作防腐剂。

乳酸链球菌素从发现至今，发酵单位得到了很大提高，随着分离纯化技术的不断进步和相关企业、科研机构的不断努力，催生了多种提取技术，包括溶媒萃取法、树脂法、盐析法和泡沫分离法等技术，甚至多种技术手段同时使用。随着各公司技术的提升和产能的不断扩大，产品价格下降，利润空间不断得到压缩。因此，提高产品质量和收率，降低产品成本，增加竞争力是各企业的当务之急。现有提取方法多数采用单元操作，甚至在釜内通过手动调节ph，调节完ph后再进行釜式加热与降温。手动调节需要手动打开酸阀门，进来的酸量难控制，然后需要从罐的取样阀取样，拿到离线的ph计上去测一下，看有没有到需要的ph，如果不够酸，还要跑楼上去开酸阀门再补加，该操作繁琐，且不能精确控制。该工艺操作误差大，且人工劳动力强，耗时长且能耗大。这样提取收率低，生产成本较高，不是一种连续化、绿色节能的生产方式。

技术实现要素：

针对上述现有技术中存在的问题，本发明的目的在于设计提供一种乳酸链球菌素提取的方法。该方法利用管道式混合器及蒸气加热喷射混合器设备及操作方式，实现了nisin连续化生产，比釜式酸化加热过程缩短了1/3的时间，在线调控ph大幅度减少了人工劳动力。

一种乳酸链球菌素提取的方法，其特征在于包括以下步骤：

（1）将乳酸链球菌素发酵液经浓缩、吸附预处理后的物料，与酸溶液同时流入管道混合器，在线调控ph值；

（2）将经步骤（1）调ph后的物料流入蒸汽加热喷射器中，控制物料温度在65℃-95℃；

（3）将经步骤（2）升温后的物料快速从维持罐的底部进料，维持65℃-95℃温度10-60min后，从维持罐的顶部出料；

（4）最后流经换热器，快速降温至25-45℃，经过滤、盐析和干燥操作制得粉末状食品级乳酸链球菌素。

所述的一种乳酸链球菌素提取的方法，其特征在于所述步骤（1）中酸溶液浓度为20%-98%。

所述的一种乳酸链球菌素提取的方法，其特征在于所述步骤（1）中在线调控ph值在1.5-3.5之间。

所述的一种乳酸链球菌素提取的方法，其特征在于所述步骤（1）中酸包括盐酸、硫酸、硝酸。

所述的一种乳酸链球菌素提取的方法，其特征在于所述步骤（4）中换热器包括管壳式换热器、浮头式换热器、固定管板式换热器、u形管板换热器。

本发明具有的有益效果：

（1）本发明方法通过管道混合器促使物料与酸连续、快速混匀，可有效地在连续生产的基础上准确调节并控制物料ph，大大提高了酸化效率，缩短了时间，减少物料降解，是一种高效连续化生产方法。

（2）本发明提供的酸化后加热助溶方法采用蒸汽喷射器喷射加热的方式，可使物料短时间内瞬时加热，可有效减少物料因为长时间受热导致的降解现象，从而提高收率。

（3）本发明提供的方法利用维持罐“下进上出”的方式，促使物料在流经维持罐时实现保温；还利用换热器进行快速降温，减少了以往单罐次加热、保温、降温所带来的等待时间。该工艺操作便捷，自动化程度高，设备占用率低，是一种经济、节能的生产方式。

具体实施方式

以下将结合实施例对本发明作进一步说明。

实施例1:

发酵结束后，nisin发酵液经浓缩、吸附等预处理后，通过管道混合器促使物料与20%盐酸快速混合，通过在线ph探头的反馈与阀门的自动调节进行ph的精准调控，调节并控制其ph至2.2±0.1。当物料流经蒸汽喷射器时，物料将被瞬时加热至90℃，并快速从底部进入维持罐中，通过流速控制物料在维持罐中88~90℃条件下，维持30min，促使吸附在介质上的nisin充分释放于液体中。随后物料经板式换热器快速降温至35℃。降温后酸化冷却液经过过滤、盐析以及干燥等工序操作，将其制得粉末状食品级的乳酸链球菌素产品，总收率76%。

实施例2:

发酵结束后，nisin发酵液经浓缩、吸附等预处理后，通过管道混合器促使物料与50%盐酸快速混合，通过在线ph探头的反馈与阀门的自动调节进行ph的精准调控，调节并控制其ph至2.0±0.1。当物料流经蒸汽喷射器时，物料将被瞬时加热至80℃，并快速从底部进入维持罐中，通过流速控制物料在维持罐中78~80℃条件下，维持20min，促使吸附在介质上的nisin充分释放于液体中。随后物料经板式换热器快速降温至40℃。降温后酸化冷却液经过过滤、盐析以及干燥等工序操作，将其制得粉末状食品级的乳酸链球菌素产品，总收率80%。

实施例3:

发酵结束后，nisin发酵液经浓缩、吸附等预处理后，通过管道混合器促使物料与98%盐酸快速混合，通过在线ph探头的反馈与阀门的自动调节进行ph的精准调控，调节并控制其ph至2.4±0.1。当物料流经蒸汽喷射器时，物料将被瞬时加热至85℃，并快速从底部进入维持罐中，通过流速控制物料在维持罐中82~85℃条件下，维持30min，促使吸附在介质上的nisin充分释放于液体中。随后物料经板式换热器快速降温至35℃。降温后酸化冷却液经过过滤、盐析以及干燥等工序操作，将其制得粉末状食品级的乳酸链球菌素产品，总收率78%。

实施例4:

发酵结束后，nisin发酵液经浓缩、吸附等预处理后，通过管道混合器促使物料与60%硫酸快速混合，通过在线ph探头的反馈与阀门的自动调节进行ph的精准调控，调节并控制其ph至1.5±0.1。物料流入蒸汽喷射器中，物料将被瞬时加热至95℃，并快速从底部进入维持罐中，通过流速控制物料在维持罐中90~95℃条件下，维持10min，促使吸附在介质上的nisin充分释放于液体中。随后物料经板式换热器快速降温至45℃。降温后酸化冷却液经过过滤、盐析以及干燥等工序操作，将其制得粉末状食品级的乳酸链球菌素产品，总收率79%。

实施例5:

发酵结束后，nisin发酵液经浓缩、吸附等预处理后，通过管道混合器促使物料与70%硝酸快速混合，通过在线ph探头的反馈与阀门的自动调节进行ph的精准调控，调节并控制其ph至3.5±0.1。当物料流经蒸汽喷射器时，物料将被瞬时加热至65℃，并快速从底部进入维持罐中，通过流速控制物料在维持罐中65℃条件下，维持60min，促使吸附在介质上的nisin充分释放于液体中。随后物料经板式换热器快速降温至25℃。降温后酸化冷却液经过过滤、盐析以及干燥等工序操作，将其制得粉末状食品级的乳酸链球菌素产品，总收率78.5%。

实施例6:

釜式调酸加热工艺：发酵液发酵结束后，nisin发酵液经浓缩、吸附等预处理后用泵打入酸化釜中，开启搅拌，打开进酸阀门，缓慢进酸调节ph至3.0左右，稳定搅拌5min后取样进行离线矫正，并微调至ph=2.0±0.2。开启夹套蒸汽升温，待物料加热至80℃时，停止加热，在80±2℃维持20min，关闭夹套蒸汽，打开夹套冷却水开始降温，降温至40℃,总耗时90min。降温后酸化冷却液经过过滤、盐析以及干燥等工序操作，将其制得粉末状食品级的乳酸链球菌素产品，总收率72%。

与现有工艺比较结果如下表1：

表1本发明与釜式酸化加热工艺比较结果

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