Способ получения диоксиацетона

Способ получения диоксиацетона

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советскмх

Социалистических

Республик

ОП HCAHHE о>789581

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт, свид-ву (22) Заявлено 180778 (21) 2648341/23-04 (51)ph

С 12 P 7/02

С 12 Р 7/26 с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет

Государственный комитет

СССР но делам изобретений и открытий

Опубликовано 231280 Бюллетень "9 -47

Дата опубликованияописания 23,1280 (53) УДК 547. 451. .5.07.(088.8) (72) Авторы изобретения

3.А.Виестуре, В.A.Êîêàðñ, Г.Я.Амаре, Е.

А.А.Тамсон, М.М.Земтурис, В.А.Скороходо

М,Б,Оверченко и Г.М.Добролинская (71) Заявмтель (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ДИОКСИАЦЕТОНА

Изобретение относится к микробиологической промышленности, а именно к производству диоксиацетона, применяемого в косметике, медицине и пищевой промышленности.

Известно получение диоксиацетона микробиологическим способом — культивированием Асе1оЬас ег aceb на питательной среде, в состав которой входит глицерин. Окисление глицерина до диоксиацетона происходит за 70 ч ферментации 1 ).

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является способ получения диоксиацетона выра- 15 щиванием культуры Acetobactee воЬоттйаав в аэробных условиях на питательной среде, содержащей глицерин 10-15%, КНз РО4 0,15-0,5Ъ, дрожжевой экстракт

0,54. Длительность процесса окисления 20

72 ч.

На каждый цикл проводится отдельное приготовление посевного материала. Температура культивирования 28- 25

35 С. Выход диоксиацетона в культуральной жидкости составляет 90-95Ъ от введенного количества гЛицерина.

Клетки отделяют, жидкость упаривают и диоксиацетон кристаллизуют 12). 3р

Недостатками известного способа получения диоксиацетона являются длительность процесса окисления, трудоемкость приготовления посевного материала для каждого цикла, образование значительных отходов биомассы в процессе отделения клеток.

Целью изобретения — интенсификация и упрощение процесса, снижение себестоимости целевого продукта и сокращение количества отходов.

Указанная цель достигается тем, что при получении диоксиацетона известным способом, для выращивания культуры АсетоЬас1ег suboasdans в аэробных условиях при 28-32 C используют питательную среду в состав которой входят глицерин, КН РО4, кукурузный экстракт и которая дополнительно содержит измельченную древесину в количестве 0,1-1Ъ от объема питательной среды, предварительно обработанную 12-15Ъ раствором глицерина.

Кроме того, обычно используют питательную среду, содержащую глицерин в количестве 10-15%, кукурузный экстракт 0,5-0,6Ъ однозамещенный фосфат калия 0,5%, измельченную древесину 0,1-1,0k.

789581

Закрепление клеток культуры на измельченной и предварительно обработанной древесине обеспечивает интенсификацию процесса за счет ускорения массообмена клетка-жидкость и увеличения окислительной поверхности.

Клетки Асе1оЬас ег suboe>dans оседая на измельченной разбухшей древесине,,задерживаются. Закрепление клеток культуры основано на способности

Асе1оЬас ег эоЬокчйопв развиваться на поверхности твердых частиц.

Древесина вводится непосредственно в питательную среду в количестве 0,11Ъ от всего объема. Количество, превышающее 1Ъ, сгущает культуральную жидкость и ухудшает условия массопередачи.

Связывание клеток обеспечивает возможность многократного (до 10-15 раз) использования фермента глицеролдегидрогеназы в следующих циклах фермента- 20 ции . Благодаря этому сокращаются отходы биомассы, упрощается процесс получения целевого продукта.

В результате интенсификации длительность процесса сокращается до 25

56 ч.

В связи с сокращением расхода биомассы сокращаются расходы на выращивание посевного материала культуры.

Способ осуществляется следующим образом.

В .качестве посевного материала используется культура бактерий АСеъоЪос1ег suboxsdans Посевной материал выращивается на среде следующего

35 состава: глицерин 15Ъ, кукурузный экстракт 0,5Ъ, калий фосфорнокислый однозамещенный О,ЗЪ, магний сернокислый 0,025Ъ. Выращивание проходит в аэробных условиях в течение 24 ч при температуре 28 С. 40

Процесс выращивания культуры проводят в ферментаторе. Питательная среда предпочтительно имеет следующий состав: глицерин 12,5Ъ, кукурузный экстракт 0,6Ъ, калий фосфорнокис- 4 лый однозамещенный 0,5Ъ. Значение

РН доводят до 5,5. К питательной среде добавляют измельченную древесину, предварительно обработанную выдержива. нием в 12,5о растворе глицерина (20Ъ от всего количества глицерина на одну ферментацию) в течение 1 ч.

Для связывания проводят перемешивание при умеренной аэрации и распределяют клетки с катализатором равномерно в культуральной жидкости.

Процесс окисления глицерина в диоксиацетон осуществляется ферментом клеток, закрепленных на измельченной древесине. Процесс проводится в аэробных условиях при температуре

28-30 С в течение 56-60 ч. Концентра. ция диоксиацетона в культуральной жидкости достигает 10,5-12,8 Ъ.

Жидкость из ферментатора выпускают чеРез фильтрующее сито, при этом 65

120,0

6,3

К приготовленной среде добавляют посевной материал клетки Асе .оЬос—

ter subox>dans при умеренной аэрации (0,25 л на 1 л жидкости в минуту) и перемешивании распределяют клетки с катализатором равномерно в культуральной жидкости. При этом происходит . закрепление клеток на измельченной древесине. около 50Ъ. клеток задерживается в ферментаторе на измельченной древесине ° Количество циклов повторного использования клеток 10 -15. Выделение диоксиацетона проводится упариванием отсепарированной культурной жидкости с последующей кристаллизацией диоксиацетона.

Пример 1 . Для получения диоксиацетона используется культура бактерий Acct,оЬас .ег subo vdans адаптированная к 15Ъ глицерина. Исходная культура выращивается на скошенной 2Ъ-ной агаризованной среде следующего состава, г/л:

Глицернн 150,0

Калий фосфорнокислый однозамещенный 3,0

Дрожжевой экстракт 5,0

Пантотеновая кислота 0,002

Культура выращивается в ;ермостате при температуре 30 С в течение

24 ч, сохраняется при комнатной температуре. Пересев делается два раза в неделю.

Для получения посевного материала дальнейшее размножение продуцента осуществляется в колбах на качалке. Для этой цели водная суспензия културы переносится в стерильные колбы со стерильной питательной средой следующего состава, г/л:

Глицерин 150,0

Кукурузный экстракт 5,0

Калий фосфорнокислый однозамещенный 3,0

Магний сернокислый 0,25

РН среды доводят до 5,5. .Продолжительность выращивания посевного материала 24 ч. Количество посевного материала 2Ъ от объема питательной среды.

Процесс окисления глицерина осуществляется. в ферментаторе емкостью

30 л. B ферментатор загружают 20 л питательной среды следующего состава, г/л

Глицерин

Кукурузный экстракт

Калий фосфорнокислый однозамещенный 5,0

РН среды доводят до 5,5. Берут 20 г (0,1Ъ от объема питательной среды ) древесины и измельчают до размеров

0,3-0,5 мм шириной,5-10 мм толщиной и 10-20 мм длиной. Измельченную древесину выдерживают в 100 мл 12Ъного раствора глицерина в течение часа. Полученную суспензию добавляют к питательной среде.

789581

Процесс окисления глицерина в диоксиацетон осуществляется ферменом,содержащимся в клетках, закрепленных на измельченной древесине. Процесс проводитСя в аэробных условиях

1 л на 1 л жидкости в минуту ) при температуре 28-30 С. Продолжительность культивирования 56 ч. Концентрация диоксиацетона в культуральной жидкости в конце процесса 10,5Ъ.

Культуральную жидкость иэ ферментатора через фильтрующее сито выпускают, при этом около 50Ъ клеток задерживается в ферментаторе на измельченной древесине. К оставшимся в ферментаторе клеткам подают снова 20 л свежей питательной среды и проводят повторный цикл процесса окисления глицерина. Количество повторных циклов . без обновления посевного материала

15.

Из 20 л осветленной культуральной жидкости выделяют 1,3 кг (выход 54Ъ от введенного глицерина) диоксиацетона путем концентрирования его ва— куум-выпаркой, осаждения примесей спиртом, упарки спирта и кристаллизацией.

Пример 2. Процесс приготовления посевного материала проводится как в примере 1.

Процесс окисления глицерина осуществляется в ферментаторе емкостью

30 л. В ферментатор загружают 20 л питательной среды следующего состава, г/л:

Глицерин 125,0

Кукурузный экстракт . 6,3

Калий фосфорнокислый однозамещенный 0,5 рН среды доводят до 5,5.

К питательной среде добавляют измельченную и обработанную глицерином древесину в количестве 1,0Ъ объема питательной среды (200 r ). К приготовленной среде добавляют посевной материал клетки Acetobacter subows

Йавв и при умеренной аэрации и пе ремешивании распределяют клетки с катализатором равномерно в культуральной жидкости. При этом происходит закрепление клеток на измельченной древесине.

Процесс окисления глицерина в диоксиацетон осуществляется ферментом, содержащимся в клетках, закрепленных на измельченной древесине.

Процесс проводится в аэробных усо ловиях при температуре 28-32 С. Продолжительность культивирования 50 ч.

Концентрация дноксиацетона в культуральной жидкости в конце процесса

11,0Ъ. Культуральную жидкость из ферментатора выпускают, в ферментаторе на измельченной древесине при этом задерживается около 50Ъ клеток. К оставшимся в ферментаторе клеткам подают снова 20-30 л свежей питательной среды и проводят повторный цикл процесса окисления глицерина. Количество повторных циклов без обновления посевного материала — 11.

Из 20 л осветленной культуральной жидкости выделяют 1,1 кг (выход 48Ъ от введенного глицерина) диоксиацетон путем концентрирования его вакуумвыпаркой, осаждения примесей спиртом, упарки спирта и кристаллизацией.

Пример 3. Процесс приготовле ния посевного материала проводится как в примере 1.

Ф, Процесс окисления глицерина проводят .в ферментаторе емкостью 30 л. В ферментатор загружают 15 л питательной среды следующего состава, г/л:

Глицерин 150,0

Кукуруэныи экстракт 6,3

Калий фосфорнокислый однозамещенный 5,0 рН среды доводят до 5,5.

20 Берут 75 г древесины (0,5Ъ от объема питательной среды)и измельчают

Измельченную древесину выдерживают в 200 мл 15о-ного раствора глицерина.

Полученную суспензию добавляют к питательной среде. К приготовленной среде добавляют посевной материал клетки Асе(,оЬас е - suboxydans и при умеренной аэрации и перемешивании распределяют клетки с катализатором равноЗ0 мерно в культуральной жидкости. При этом происходит закрепление клеток на измельченной древесине.

Продолжительность культивирования 60 ч. Концентрация диоксиацетона в культуральной жидкости в конце процесса 12,8Ъ. Культуральную жидкость иэ ферментатора выпускают через фильтрующее сито, при этом около 50Ъ клеток задерживается в ферментаторе

40 на измельченной древесине. К оставшимся в ферментаторе клеткам подают снова 15 л свежей питательной среды и проводят повторный цикл процесса окисления глицерина. Количество повторых циклов без обновления посев45 ного материала — 9.

Из 16 л осветленной культуральной жидкости выделяют 1 кг (выход диоксиацетона 44,4Ъ) диоксиацетона путем концентрирования его вакуум50 выпаркой, осаждения примесей спиртом, упарки спирта и кристаллизацией.

Формула изобретения

1. Способ получения диоксиацетона

55 путем выращивания культуры Acetobac— .еp ьиbo sdanS в аэробных условиях при 28-32оС на питательной среде на основе глицерина и одноэамещейного фосфата калия, о т л и ч а ю щ и и

Я с я тем, что, с целью интенсификации и упрощения процесса, снижения себестоимости целевого продукта и сокрахц ния отходов производства, в качестве питательной среды используют cpegy

65 в состав которой входят глицерин, 78958) Составитель О.Скородумова

Редактор Е.Шишкин Техред H.Áàáóðêà

Корректор С.Щомак, Заказ8999/29 Тираж 522 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

КН Р04, кукурузный экстракт и которая дополнительно содержит измельченную древесину в количестве 0,1-1% от объема среды, предварительно обработанную 12-15% раствором глицерина.

2..Способ по и. 1, о т л и ч а вшийся тем, что используют питательную среду, содержащую глицерин в количестве 10-15%, кукурузный экстракт 0,5-0,6%, однозамещенный фосфат калия 0,5%, измельченную древесину 0,1-1%.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторсткое свидетельство СССР

М 418522, кл. С 12 9 13/00, 1972.

2. Патент ГДР М 33794, кл.12о,10

1964 (прототип).