Способ производства лимонной кислоты

Способ производства лимонной кислоты

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

О П И С А Н И Е 0i1554282

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

-Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 11.08.75 (21) 2163870/13 с присоединением заявки № (23) Приоритет

Опубликовано 15.04.7?. Бюллетень № 14

Дата опубликования описания 21.06.77 (51) M. Кл. С 12D 1/04

Государственный комитет

Совета Министров СССР ао делам изобретений и аткропий (53) УД К 661 734 1 (088.8) (72) Авторы изобретения

В. Ф. Федосеев, В. А. Смирнов, Э. С. Фишкова, В. А. Борисович и В. И. Толстый

Ленинградский межотраслевой научно-исследовательский институт пищевой промышленности (71) Заявитель

В П Г Б

Ф ч1 б - бЖР1И (54) СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА ЛИМОННОЙ КИСЛО

Изобретение относится к микробиологической промышленности, а именно к способу производства лимонной кислоты из мелассы.

Производство лимонной кислоты биохимическим способом основано на ферментации углеводсодержащих сред различными штаммами плесневых грибов в аэробных условиях пси определенной температуре, регламентированном составе среды и подавлении развити посторонней микрофлоры.

Известен способ производства лимонной кислоты, предусматривающий введение отдельных микроэлементов в углеродсодержащую среду, предназначенную для ферментации (в производственные ферментаторы), в количестве 2 — 5 г на 1 м (1). -Однако этот способ не дает значительного увеличения количества лимонной кислоты в общем составе кислот.

Известен также способ, согласно которому для активации биосинтеза лимонной кислоты процесс ведут в ферментаторах, полностью или частично изготовленных из нержавеющей стали, содержащей такие микроэлементы, как медь, хром, никель, марганец, молибден, титан или ниобий (2).

Наиболее близким аналогом по своей технической сущности является способ, заключающийся в приготовлении сухого посевного материала на основе чистой культуры грибапродуцента, замачивании сухих спор в питательной среде с добавкой минеральных солей и в необходимых случаях микроэлемента цинка, подращивания посевного мицелия, выращивании биомассы гриба-продуцента, в

5 ферментации с" ее помощью специально при,готовленных растворов мелассы при непрерывной аэрации среды и выделении лимонной кислоты из переработанного раствора (3).

Недостатком такого способа производства

10 лимонной кислоты является то, что наряду с лимонной кислотой накапливается значительное количество побочных кислот, преимущественно глюколевой и щавелевой, что ведет к уменьшению выхода целевого продукта, уве15 личению удельного расхода сырья и повышению производственных затрат.

Целью изобретения является создание такого способа производства лимонной кислоты, 20 который позволил бы повысить ее выход в процессе глубинной ферментацип при одновременном уменьшении накопления побочных органических кислот, уменьшении удельного расхода мелассы и стабилизации биосинтеза

25 лимонной кислоты. Поставленная цель достигается тем, что в питательную среду непосредственно перед замачиванием в ней посевного материала вносят стерильный водный раствор, содержащий комплекс следующих мик30 роэлементов: медь, кобальт, молибден, йод и

554282

Таблица 1

Результаты опыта

Количество микроэлементов на 1 л среды при замачиваиии, мг

Расход мелассы, кг

Варианты опыта получено побочных кислот, кг получено лимонной кислоты, кг на 1 кг лимоииои кислоты всего молибден бор йод кобальт медь

3,67

2,90

0,79

0,22

Известный способ

3,41

0,85

2,90

0,09

500

10

2,5

Предлагаемый способ

3,53

2,90

0,14

0,82

250

1,25

Тоже, с0,5 нормой микроэлементов

3,62

2,90

0,80

0,11

0,25

Тоже, с0,1 нормой микроэлементов

3 бор в следующх концентрациях, мг на 1 л среды:

Медь 1,2 — 2,5

Кобальт 5,0 — 10,0

Молибден 5,0 — 10,0

Иод 5,0 — 10,0

Бор 200,0 — 500,0

При этом целесообразно раствор для предварительного выращивания посевного материала обогащать комплексом микроэлементов, внесением в него взвеси замоченных спор.

Пример 1. Проводят ферментацию углеводосодержащих сред на основе мелассы глубинным способом в лабораторных условиях с использованием посевного материала гриба

Asp. niger штамм Л-1. Замачивание сухих спор ведут известным и предлагаемым способами (в колбе емкостью 0,5 л с ватной пробкой): а) 0,3 г сухих спор гриба Asper niger Л-1 замачивают в 20 мл стандартной минеральной среды, содержащей 5 сахара и питательные соли, r: хлористый аммоний 2,5, фосфорнокислый калий однозамещенный 0,16, сернокислый магний 0,25 (на 1 л среды); б) 0,3 r сухих спор замачивают в 200 мл стандартной среды с добавлением микроэлементов, мг: меди 2,5, кобальта, молибдена, йода по 10 и бора — 500 на 1 л среды (норма);

Приведенные данные показывают, что мицелий, выращенный из спор, замоченных на среде с микроэлементами, продуцирует на 8% (вариант 2) больше лимонной кислоты, чем мицелий из спор, замоченных на стандартной среде (вариант 1), и, соответственно, больше побочных кислот.

П р и м ед 2. Ферментацию углеводосодержащей среды проводят глубинным способом в полупроизводственных условиях с использованием посевного материала штамм Л-1 гриба. в) 0,3 г сухих спор замачивают в 200 мг стандартной среды с добавлением 0,5 нормы микроэлементов; г) 0,3 г сухих спор замачивают в 200 мг стандартного раствора с добавлением 0,1 нормы микроэлементов.

Продолжительность замачивания 8 ч при

32 С и периодическом встряхивании.

40 мл замоченного посевного материала стерильно переносят для предварительного выращивания в ферментаторы, оснащенные двухлопастной мешалкой и подводом воздуха, содержащие по 8 л 3%-ного мелассного раствора, приготовленного в соответствии с технологической инструкцией, Выращивание мицелия ведут 24 ч при 32 С и непрерывной аэрации, после чего 1 л посевного мицелия переводят в ферментатор с 8 л свежей мелассной среды для сбраживания ее в лимонную кислоту, Исходная концентрация мелассного раствора по сахару 3%, периодически в погруженную культуру добавляют концентрированный (25% по сахару) мелассный раствор из расчета 150 r сахара на 1 л исходного объема культуральной жидкости. Длительность ферментации 100 ч.

Результаты опыта представлены в табл. 1.

Замачивание проводят в тех же условиях, как и в примере 1.

Предварительное выращивание осуществляют в посевных ферментаторах с объемом раствора 10 л, в который вводят 50 мл споровой суспензии. Длительность выращивания 24 ч.

Заключительную ферментацию ведут в ферментаторе с объемом среды 100 л при периодических доливах концентрированного мелассного (25%-ного по сахару) раствора из расчета 150 r сахара на 1 л исходного объема.

Длительность цикла ферментации 120 ч. Результаты опыта представлены в табл. 2, 554282

Таблица 2

1(Ол>ь>чествэ микроэлемент ОВ

Результаты опыта

Расход мелассы, кг получено, кг

Варианты оигята молибден на 1 кг лимонной кислоты кобальт бор побочные кислоты йод медь лимонная кислота всего

9,50

Известный способб

2,75

35,3

3,73

Предлагаемый способ

250

10

10,65

500

1,24

35,3

3,33

То же, с половинным количеством микроэлементов 50

125

10,32

1,69

3,42

35,3

Тоже, с01 нормой микроэлементов

9,72

50

1,35

35,3

3,65

Составитель М. Ларина

Техред Л. Гладкова

Корректор Л. Орлова

Редактор Т. Девятко

Заказ 914, 5 Изд М 369 Тираж 560 Г(одиисное

ЦНИИПИ Государствениого комитета Совета Министров СССР ио делам изобретений и открытий

113035, Москва, Я-35, Раушская иаб., д. 4/5

Т>и>ография, ир, Сапун<>ва. 2

Из приведенных в табл. 2 данных видно, что при ферментации мелассной среды мицелием, выращенным из спор, предварительно замоченных в растворе, обогащенном 0,5 — 1 нормой комплекса микроэлементов, получают на 8 — 12% больше лимонной кислоты, чем при использовании мицелия, выращенного из спор, подготовленных обычным способом. Количество побочных кислот при этом на 40 — 50% меньше, чем в контрольном варианте.

Снижение удельного расхода сырья составляет 8 — 11%.

Использование предлагаемого способа производства лимонной кислоты способом глубинной ферментации растворов мелассы имеет следующие преимущества: повышение выхода лимонной кислоты; уменьшение образования побочных кислот, что упрощает выделение лимонной кислоты из сброженных растворов; снижение удельного расхода сырья; стабилизация выхода лимонной кислоты; незначительные затраты на внедрение и возможность осуществления способа без каких-либо переделок аппаратурного оформления производственного процесса и значительное снижение себестоимости лимонной кислоты.,Формула изобретения

1. Способ производства лимонной кислоты из мелассы, предусматривающий приготовление питательной среды, содержащей источники углерода, азота и минеральные соли, замачивание сухого посевного материала в питательной среде, предварительное выращивание посевного материала, выращивание биомассы гриба-продуцента, ферментацию с ее помощью мелассного раствора при непрерывной аэрации с последующим выделением лимонной

5 кислоты из культуральной жидкости одним из известных способов, отличающийся тем, что, с целью повышения и стабилизации выхода лимонной кислоты, а также снижения накопления побочных кислот, в питательную

10 среду непосредственно перед замачиванием в ней посевного материала вносят стерильный водный раствор, содержащий комплекс следующих микроэлементов: медь, кобальт, молибден, йод и бор в следующих концентрациях, 15 мг на 1 л среды:

Медь 1,2 — 2,5

Кобальт 5,0 — 10,0

Молибден 5,0 — 10,0

Иод 5,0 — 10,0

20 Бор 200,0 — 500,0

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что раствор для предварительного выращивания посевного материала обогащают комплексом микроэлементов внесением в него взвеси

25 замоченных спор.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство № 229413, 30 кл. С 12Р 1/04, 1968.

2. Патент Австрии № 293313, кл. 6 F 16, 1971.

3. «Технологическая иструкция по производству пищевой лимонной кислоты», Л., 1970.