Способ производства лимонной кислоты

Способ производства лимонной кислоты

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

I

1 о п и С A í--н к

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик (п)765351

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 270378 (21) 2597712/28-13 (51)M с присоединением заявки ¹

С 12 0 1/04

Государственный комитет

СССР но делам изобретений и открытий (23) Приоритет

Опубликовано 2309,80. Бюллетень ¹ 35

Дата опубликования описания 25.09.80 (53) УДК 661 734 1 (088.8) (72) Авторы изобретения

И.Г. Гома, Т.И.. Маслова, Э.С. Фишкова и В.A. Смирнов

Ленинградский межотраслевой научно-исследовательский институт пищевой промышленности (71) Заявитель (5 4 ) СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА ЛИМОННОЙ КИСЛОТЫ

Изобретение относится к производству лимонной кислоты биохимическим путем с помощью плесневых грибов, например Аспергиллус нигер.

Производство лимонной кислоты биохимическим способом основано на ферментации углеводсодержащих питательных сред, приготовленных, например, на основе мелассы различными микроорганизмами, в том числе и плесне" вым грибом Аспергиллус нигер в определенных условиях температуры, аэрации, состава питательной среды при подавлении посторонней микрофлоры

Известен способ производства лимонной кислоты, предусматривающий подготовку углеводсодержащей питательной среды, засев ее грибом-продуцен- 2п том, выращивание культуры продуцента и ферментацию ею углеводсодержащей среды в условиях оптимальной температуры, влажности, аэрации воздухом с последующим выделением лимонной 25 кислоты из сброженного раствора p1) .

Для повышения выхода лимонной кислоты и снижения удельного расхода сырья за счет стимуляции биохимической активности продуцента при одновременном подавлении посторонней микрофлоры в период ферментации аэрацию осуществляют воздухом, насыщенным парами монохлоруксусной кислоты в количестве 75-200 мг/л среды.

Кроме того, насыщение воздуха парами монохлоруксусной кислоты проводят перед посевом спор гриба-продуцента и на третьи-шестые сутки процесса выращивания.

Монохлоруксусную кислоту можно применять в виде 0,5%-ного водного раствора иэ расчета 1,5-2,0 л на 1 м . обрабатываемой площади.

Для получения большего эффекта как стимулирующего кислотообразование, так -и дезинфицирующего, обработку раствором монохлоруксусной кислоты проводят несколько раз в течение цикла ферментации и на третьи и пятые сутки или на четвертые и шестые сутки процесса. При такой обработке Пеницилл погибает в очагах инфекции как от прямого контакта с раствором фунгицидного препарата — монохлоруксусной кислотой, так и под влиянием ее паров, скопившихся в окружающем воздухе. Кроме того, антигрибная активность. паров препарата обеспечивает

765351 ческой конструкцией по производству пищевой лимонной кислоты: навеску мелассы(1530 г), содержащую 750 г сахара, разбавляют равным количеством горячей воды, содой доводят величину рН раствора до 7,0, нагревают до кипения, добавляют желтую кровяную соль и кипятят 10 мин, в остывший до 70ОC раствор вносят питательные соли, разбавляют стерильной водой до 5 л, перемешивают и разливают в опытные сосуды по 360 мл высотой слоя 9 см.

Поверхность растворов в вариантах

2, 4, и б заражают взвесью спор (конидий) семисуточной культуры Пеницилла и затем все сосуды засевают сухи 5 ми спорами гриба-кислотообраэователя

Аспергиллус нигер-штамм Р-1. Над поверхностью засеянного мелассного раствора в вариантах 3, 4, 5 и б на специальных держателях помещают маленьZp кие сосуды с монохлоруксусной кислотой в виде 1%-ного раствора (варианты 3 и 4) и в виде кристаллов (варианты 5 и 6).

В таблице 1 приведены данные влияния паров монохлоруксусной кислоты на активность кислотообразования. Аспергиллус нигер-шт. Р-1 в чистой культуре и при заражении Пенициллом.

Таблица 1

1 без заражения

Пенициллом

44,5

Ж О но

u o

Ф о я и

o) о

2 с заражением

Пенициллом

31,7

47,8

3 без заражения

Зо

4 0

6 а

4 с заражением

5 без заражения б с заражением

43,6

1407 97,8 То же

1488 103,5 То же

1456 101 1 То же

46,1

45,1

Из данных, представленных в табл.1 видно, что Пеницилл снижает биохимическую активность продуцента лимонной кислоты íà 29% (вариант 2), в @) этом варианте пленка продуцента поражена Пенициллом, лиэирована: она дряблая, намокающая.

В вариантах 4 и б, где воздух над .пленками гриба-продуцента был насывысокую его эффективность во всем объеме обрабатываемых помещений, в местах труднодоступных и совсем недоступных для обеззараживания жидким препаратом. При этом монохлоруксусная кислота в концентрациях фунгицидных в отношении паразитической плесени-пеницилла, не оказывает вредного действия на накопление кислоты продуцентом, а наоборот стимулирует его биохимическую активность. Активные концентрации паров монохлоруксусной кислоты определяются культуральными и физиологическими особенностями плесневого гриба, на который направляется действие препарата. ,Эффект стимуляции биосинтеза лимонной кислоты, вызванный действием паров монохлоруксусной кислоты в предлагаемых концентрациях на грибпродуцент Аспергиллус нигер, неожиданный.

Ниже приводятся примеры использования способа в производстве лимонной кислоты с помощью гриба Аспергиллус нигер.

Пример 1. Лабораторные стеклянные сосуды стерилизуют в автокла- . ве при 1 ати 30 мин и заполняют

15%-ным мелассным раствором, приготовленным в соответствии с технологиплотная

1437 100,0 белая складчатая дряблая

1022 71,1 намокающая

1542 107,4 плотная белая складчатая щен парами монохроруксусной кислоты, признаки поражения Пенициллом отсутствуют, эти пленки также, как в контрольном варианте (вариант 1), светлые, плотные, слегка опущенные, сухие. Количество накопленной этими пленками кислоты на уровне контроля.

В вариантах 3, 5, где пленки не были инфицированы Пенициллом, но на765351

Предлагаемый способ

Известный способ и/п циклов

Количество кис лоты за цикл, т

Внешний вид пленок продуцента

Коли- чество кислоты за цикл, т

Удельный расход меласКоличество

46%-ной мелассы, т

Внешний вид пленок продуцента

Удельный расход мелассы, т/т

Количество

46%-ной мелассы т сы, т/т

5,195 2,9

Спороношения пеницилла не обнаружено

На шестые 15,0 сутки обильное спороношение пеницилла

3,3 На шестые сутки единичные спороносящие колонии пеницилла

4у544

15,0

3,732 3,7

15,0

На седьмые сутки — единичные спороносящие колонии пеницидла

На пятые сутки обильное спороношение пеницилла

4,601 3,1

На восьмые сутки едининичные спороносящие колонии

Пеницилла

14,5 ходились под влиянием паров монохлоруксусной кислоты, гриб накопил несколько больше кислоты и съем был на

3-7% выше, чем в контроле.

Таким образом, пары монохлоруксусной кислоты в одной и той же концент- 5 рации оказывают различное действие на гриб Аспергиллус нигер и Пеницилл регулеэум: стимулируют биохимическую активность первого и угнетают второй.

Пример 2. Ферментацию меласс- Ц ных растворов проводят в производственных камерах Белгородского завода лимонной кислоты. По окончании про изводственного цикла сброженный раствор сливают, удаляют отработавший мицелий гриба- кислотообразователя

Аспергиллус нигер штамм P-1, моют помещение бродильной камеры, кюветы, воздуховоды, продуктовые коммуникации и стерилизуют пароформалиновой смесью принятым на заводе способом, соответ- 2О ствующим технологической инструкции ,по производству пищевой лимонной кислоты.

В варочном котле для каждой камеры готовят 45 м мелассного бродильЭ ного раствора по описанной выше технологии, разливают по кюветам бродильных камер. При температуре 40 С засевают спорами гриба-продуцента

Аспергиллус нигер штамм Р-1. Через З0

1 15,0 4,204 3,5

2 15,0 4,853 3,0 То же

3 15,0 3,625 4,1

4 14,0 2,829 4,9 То же пленка дряблая трое сУток после посева опытные бродильные камеры, а также все прилегающие к ним служебные помещения, систему проточной и вытяжной вентиляции обрабатывают из гидропульта 0,5%-ным раствором монохлоруксусной кислоты из расчета 1,5-2,0 л на 1 м обрабатываемой площади.

Аналогичную обработку проводят на четвертые и шестые сутки процесса.

При распылении раствора монохлоруксусной кислоты в воздухе бродильной камеры и других помещениях цеха накапливаются пары монохлоруксусной кислоты; которые оказывают благоприятное действие на пленку кислотообразующего гриба.

Стерилизующее действие препарата определяют подсчетом колоний пеницилла, выросших на чашках Петри, засеянных при микробиологическом контроле воздуха методом осаждения и визуальной оценкой степени поражения кислотообразующих пленок продуцента грибом-паразитом Пенициллом.

По окончании ферментации сброженный раствор сливают, определяют общее количество кислоты, съем с 1 м в сутки, удельный расход мелассы.

Результаты опытных и контрольных фермантаций приведены в табл. 2.

Таблица 2

765351

Продолжение табл. 2

99 и/п

Иэ в естный с пос об,Предлагаемый способ

Удельный расход мелассы, т/т

Количество кис лоты за цикл,т количест.во

46%-ной .мелассы, т

I цик лов

Внешний вид пленок продуцента

Количество

46%-но мелассы, т

Количесто ислоы за икл, т

Всего эа 4 цикла 59,0 15,513

59,5 .18,072

Среднее за цикл т 14,75

14,87 4,518 3,25

116,3 83,9

3,87

100,0

3,883

100,0

Формула изобретения

Приведенные данные убедительно показывают, что ферментация мелассных растворов протекает более интенсивно в условиях предлагаемого способа. При использовании известной ,технологии в цикле 1 получено 4,2 т лимонной кислоты, расход 46%-ной мелассы на 1 т лимонной кислоты составил 3,5 т,при использовании предлагаемой технологии получено 5,19 т лимонной кислоты, а расход мелассы

2,9 т на 1 т, в третьем и четвертом циклах применение предлагаемого способа также обеспечивает поручение больших количеств лимонной кислоты при меньшем удельном расходе мелассы.

В среднем эа цикл в опытных камерах при использовании предлагаемого 40 способа получено 4,518 т лимонной кислоты, что .на 16,3% больше, чем в контрольных циклах, где в среднем эа цикл получено 3,883 т кислоты. Удельный расход.мелассы при использовании предлагаемого способа составил 3,25 т лимонной кислоты, вместо 3,87 т в контрольных циклах (т.е. на 16,1% меньше, чем в контроле).

Улучшение производственных показа- 5 телей является результатом снижения вредного влияния Пеницилла и стимуляции активности продуцента парами монохлоруксусной кислоты, скопившейся в окружающем воздухе йри обработке помещений (стен, полов, воздуховодов) раствором монохлоруксусной кислоты.

Как видно из вышеописанных примеров в микробиологических производствах, в частности в производстве ли- у) монной кислоты применяются различные стимуляторы, но применяют их в виде добавок к питательному субстрату, на котором культивируется промышленный микроорганизм. В предлагаемом способе стимулятор биохимического процесса — монохлоруксусную кислоту добавляют в воздушную среду в виде паров.

Таким образом, действие его на микроорганизм осуществляется через воздух.

Приведенные данные убедительно показывают, что ферментация мелассных растворов протекает более интенсивно в условиях этого способа.

Способ прост, удобен для производства, не требует дополнительных затрат.

Экономический эффект от. внедрения предлагаемого способа на заводах, использующих технологию поверхностной ..ферментации углеводсодержащих сред, составит 200 тыс, руб. за счет снижения удельного расхода сырья.

1. Способ производства лимонной кислоты, предусматривающий подготовку углеводсодержащей питательной среды, засев ее грибом-продуцентом, выращивание культуры продуцента и ферментацию ею углеводсодержащей среды в условиях оптимальной температуры, влажности, аэрации воздухом с последующим выделением лимонной кислоты иэ сброженного раствора, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью повышения выхода лимонной кислоты и ,снижения удельного расхода сырья за счет стимуляции биохимической актив. ности продуцента при одновременном подавлении посторонней микрофлоры, в период ферментации аэрацию осуществляют воздухом, насыщенным парами монохлоруксусной кислоты в количестве 75-200 мг/л среды.

2. Способ по п. 1, о т л и ч а юшийся тем, что насыщение возду765351

Составитель Н. Милорадова

Редактор Т. Шагова Техред Ж.Кастелевич Корректор Ю. Макаренко

Тираж 522 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Заказ 6500/41

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная,- 4 ха парами монохлоруксусной кислоты проводят перед посевом спор грибапродуцента и на третьи-шестые сутки процесса выращивания.

3. Способ по пп. 1,2, о т л и-. ч а ю шийся тем, что монохлоруксусную кислоту применяют в виде

0,5%-ного водного раствора из расчета 1,5-2,0 л на 1 м обрабатываемой

9 площади.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Технологическая инструкция по производству пищевой лимонной кислоты, Л., 1970.