本發明涉及鼠李糖生產，具體涉及一種耦合鼠李糖脂連續發酵系統和連續水解系統的連續生產系統和連續生產方法。
背景技術：
1、l-鼠李糖是甘露糖六位的一個羥基被氫取代而衍生的一種單糖，甜度是蔗糖的33％，為白色結晶性粉末，無氣味，能溶于水和甲醇，微溶于乙醇，是食品加工中常用的甜味劑之一，應用于生產香精香料、風味劑等眾多領域。目前生產鼠李糖的方法，主要是從天然植物，如蘆丁、橡樹皮、柑橘皮、柚子皮、阿拉伯膠、卡拉膠、凝結膠等中提取鼠李糖脂，再通過水解得到鼠李糖，但該方法存在產品純度低，產率低的問題。
2、同時，鼠李糖脂是強表面活性劑，在傳統發酵過程會產生大量泡沫，特別是在鼠李糖脂積累后，起泡嚴重，消泡劑用量急劇增加，然而消泡劑在后續分離過程中難以剔除，會影響鼠李糖產品質量。
3、因此，迫切需要一種不僅可以有效控制發酵泡沫，而且耦合連續發酵和連續水解系統提高鼠李糖生產速率，提升鼠李糖純度的鼠李糖生產方法。
技術實現思路
1、本發明的目的在于提供一種鼠李糖連續生產系統及連續生產方法，旨在解決鼠李糖生產過程中發酵泡沫問題以及水解溫度與發酵溫度不匹配的問題，進而耦合鼠李糖脂連續發酵和連續水解系統。
2、為了實現上述發明目的，本發明一方面提供了一種鼠李糖脂連續生產系統，包括碳源補料罐10、氮源補料罐11、發酵罐13、溢流罐14、陶瓷膜15和鼠李糖脂連續水解反應器18。其中，發酵罐13溢流口與溢流罐14進料口可控連通，溢流罐14的出料口與陶瓷膜15的進料口可控連通，所述陶瓷膜15的透過側出口與鼠李糖脂連續水解反應器18的進料口可控連通，陶瓷膜15的截留側出口與發酵罐13可控連通。
3、在某一具體實施例中，該鼠李糖脂連續生產系統還包括培養基緩沖罐12，其出口與發酵罐13可控連通，為了將鼠李糖脂水解產生的脂肪酸進行回收利用，鼠李糖脂連續水解反應器18的出口與培養基緩沖罐12進口可控連通，將水解生成的鼠李糖和脂肪酸返回緩沖罐12，將脂肪酸作為部分碳源補充到發酵罐13中。
4、在另一具體實施例中，該鼠李糖脂連續生產系統還包括鼠李糖脂離線水解反應器16，溢流罐14的出料口分別與陶瓷膜15的進料口、鼠李糖脂離線水解反應器16的進料口可控連通。通過調控溢流罐14出口發酵液進入鼠李糖脂離線水解反應器16的量，以維持發酵罐13中的菌濃在合適范圍，以便維持較高的發酵速率。
5、在再一具體實施例中，該鼠李糖脂連續生產系統包括鼠李糖脂離線水解反應器16，溢流罐14的出料口分別與陶瓷膜15的進料口、鼠李糖脂離線水解反應器16的進料口可控連通，同時鼠李糖脂連續水解反應器18的出口與培養基緩沖罐12進口可控連通。
6、本發明另一方面，提供一種鼠李糖的連續生產方法，采用前述連續生產系統，包括如下步驟：
7、(1)菌種生長：向發酵罐13中裝培養基，并接種惡臭甲單胞桿菌，好氧環境下培養至合適菌濃(od＝75-85)。菌種培養完成后，連續向發酵罐中通入碳源和氮源，菌體利用氮源和碳源不斷產生新鮮菌體，待發酵液泡沫液位達到80％時，開啟溢流閥v-516，進入穩態連續發酵階段。
8、(2)穩態連續發酵：當發酵罐13中發酵液液位高于80％時，含大量泡沫的發酵液通過溢流管線進入溢流罐14，發酵液在溢流罐中自然消泡，然后進入陶瓷膜15中，截留下的菌體回收至發酵罐13，透過側含鼠李糖脂的發酵液經過鼠李糖脂連續水解反應器18，水解成鼠李糖和脂肪酸。
9、在一具體實施例中，鼠李糖脂連續水解反應器18水解得到的鼠李糖和脂肪酸返回至培養基緩沖罐12。
10、在另一具體實施例中，在溢流罐14中消泡后的發酵液部分進入鼠李糖脂離線水解反應器16，水解鼠李糖脂對鼠李糖進行回收，通過控制溢流罐14出口發酵液進入鼠李糖脂離線水解反應器16的量，以維持發酵罐中的菌濃od＝75-85。
11、(3)發酵結束后處理：酶活性持續降低，發酵罐13中鼠李糖脂濃度持續上升無法控制，當鼠李糖脂濃度大于20g/l時，停止碳源、氮源進料。
12、本發明中，發酵罐13中裝有培養皿，接種的菌株為惡臭甲單胞桿菌，培養皿裝填量為40-70％；
13、所述氮源補料罐11中氮源培養基包含：2g/l?nano3，15.1g/l?kh2po4,15.1g/lna2hpo4和2ml/l微量元素，微量元素組成為0.08g/l?fecl3·6h2o,0.75g/l?znso4·7h2o,0.08g/l?cocl2·6h2o,0.075g/l?cuso4·5h2o,0.75g/l?mnso4·h2o,0.15g/l?h3bo3,0.05g/l?na2moo4·2h2o；
14、所述碳源補料罐10中碳源選自大豆油、甘油、葡萄糖、棕櫚油、餐廚廢棄油脂中的一種或者多種。
15、陶瓷膜15中陶瓷膜可以選用過濾精度為100-200nm的超濾膜，如中空纖維膜等。
16、鼠李糖脂連續水解反應器18采用全混流連續反應器，采用酶對鼠李糖脂催化水解，水解溫度為55-65℃，水解壓力0.5-2bar。進一步的，鼠李糖脂連續水解反應器18中所用酶為鼠李糖苷酶和/或β-葡聚糖苷酶，所述鼠李糖苷酶的酶活性為400-520u/g，β-葡聚糖苷酶的酶活性為20-60u/g，根據酶活性調整酶濃度為2-10g/l；
17、進一步的，可以采用介孔二氧化硅、溶膠-凝膠基質、多孔碳材料、mofs復合載體材料對酶進行固定，優選mofs復合載體材料，進一步優選fe3o4-mil-fe。
18、鼠李糖脂離線水解反應器16中反應溫度為100-120℃，壓力為0.5-2bar，ph為6.8-7.1，調節ph所用酸為硫酸、磷酸、鹽酸一種或者多種，酸濃度1-5wt％。
19、在本發明中，通過控制陶瓷膜15透過側進入鼠李糖脂連續水解反應器18的量以控制發酵罐13中鼠李糖脂的濃度<2g/l。另外，發酵罐13全程運行溫度為30-37℃，發酵液ph為6.8-7.1。
20、利用該發酵方法生產鼠李糖有以下優點：
21、(1)本發明在生產過程中采用酶原位催化分離鼠李糖脂；
22、(2)本發明通過設置溢流罐使得發酵液自然消泡，無消泡劑引入，解除鼠李糖脂氣泡對發酵體系的影響，產品質量高；
23、(3)本發明耦合鼠李糖脂連續發酵系統與鼠李糖脂連續水解系統，解決了鼠李糖脂發酵溫度與鼠李糖脂水解溫度不一致問題，提高了鼠李糖的生產效率；
24、(4)本發明采用連續方式生產的鼠李糖，優選方案通過對發酵罐中鼠李糖脂濃度、菌濃控制以及脂肪酸的回用使得鼠李糖的生產效率提高，且降低了生產成本，具有良好經濟效益。
1.一種鼠李糖連續生產系統，其特征在于，包括碳源補料罐(10)、氮源補料罐(11)、發酵罐(13)、溢流罐(14)、陶瓷膜(15)和鼠李糖脂連續水解反應器(18)；其中，所述發酵罐(13)溢流口與溢流罐(14)進料口可控連通，溢流罐(14)的出料口與所述陶瓷膜(15)的進料口可控連通，所述陶瓷膜(15)的透過側出口與鼠李糖脂連續水解反應器(18)的進料口可控連通，截留側出口與發酵罐(13)可控連通。
2.根據權利要求1所述的鼠李糖連續生產系統，其特征在于，該系統還包括培養基緩沖罐(12)，其出口與發酵罐(13)可控連通，鼠李糖脂連續水解反應器(18)的出口與培養基緩沖罐(12)進口可控連通。
3.根據權利要求1或2所述的鼠李糖連續生產系統，其特征在于，該系統還包括鼠李糖脂離線水解反應器(16)，溢流罐(14)的出料口分別與陶瓷膜(15)的進料口、鼠李糖脂離線水解反應器(16)的進料口可控連通。
4.一種鼠李糖的連續生產方法，其特征在于，采用權利要求1～3任一項所述的連續生產系統，包括如下步驟：
5.根據權利要求4所述的鼠李糖連續生產方法，其特征在于，鼠李糖脂連續水解反應器(18)采用全混流連續反應器，采用酶進行催化水解，所用酶為鼠李糖苷酶和/或β-葡聚糖苷酶，鼠李糖苷酶的酶活性為400-520u/g，β-葡聚糖苷酶的酶活性為20-60u/g，酶濃度2-10g/l。
6.根據權利要求4或5所述的鼠李糖連續生產方法，其特征在于，鼠李糖脂連續水解反應器(18)的水解溫度55-65℃，水解壓力0.5-2bar。
7.根據權利要求4所述的鼠李糖連續生產方法，其特征在于，通過控制發酵液進入鼠李糖脂離線水解反應器(16)的量，維持發酵罐(13)中菌濃od＝75-85。
8.根據權利要求4所述的鼠李糖連續生產方法，其特征在于，鼠李糖脂離線水解反應器(16)中用酸進行催化水解，反應溫度100-120℃，壓力為0.5-2bar，ph為6.8-7.1，所用酸為硫酸、磷酸、鹽酸中的一種或者多種，酸濃度1-5wt％。
9.根據權利要求4所述的鼠李糖連續生產方法，其特征在于，所述發酵罐(13)全程運行溫度為30-37℃，發酵液ph為6.8-7.1。
10.根據權利要求4所述的鼠李糖連續生產方法，其特征在于，所述氮源補料罐(11)中氮源培養基包括如下組分：2g/l?nano3，15.1g/l?kh2po4,15.1g/l?na2hpo4和2ml/l微量元素，微量元素組成為0.08g/l