СПОСОБ БИОСИНТЕЗА ПИЩЕВЫХ ОРГАНИЧЕСКИХ КИСЛОТ Российский патент 1998 года по МПК C12P7/48 

Изобретение относится к области биотехнологического синтеза пищевых органических кислот, в частности пищевых низших оксикислот и низших многоосновных кислот, и может быть использовано при биотехнологическом синтезе лимонной, винной, молочной, глютаминовой, щавелевой и других пищевых кислот.

Традиционно биотехнологический синтез пищевых кислот включает следующие этапы: подготовка питательной среды, ферментация, отделение мицелия и суспендированных примесей, отделение целевого продукта в виде суспензии соли, выделение, очистка и кристаллизация готового целевого продукта в виде суспензии соли, выделение очистка и кристаллизация готового целевого продукта [1, с. 14]. Соответственно для реализации указанной технологии биологического синтеза известна типовая технологическая линия, содержащая последовательно установленные блок подготовки питательной среды, блок синтеза кислоты, блок фильтрования и нейтрализации культурной жидкости, блок выделения, очистки и кристаллизации целевого продукта и блок получения готового целевого продукта [1, с. 123].

Недостатком известных типовых решений следует признать периодичность их действия, что приводит к нерациональному использованию блоков выделения, очистки и кристаллизации целевого продукта и блока получения готового целевого продукта. Занимая достаточно большие площади и потребляя значительное количество энергоресурсов, эти блоки работают, к сожалению, только периодически.

Техническая задача, на решение которой направлено изобретение, состоит в оптимизации технологического процесса производства пищевых органических кислот путем перевода технологического процесса к квазинепрерывному на этапе получения готового целевого продукта технологическому процессу.

Технический результат, получаемый в результате реализации изобретения, состоит в повышении экономичности и рентабельности процесса путем уменьшения производительности и, следовательно, энергопотребления блоков выделения, очистки и кристаллизации целевого продукта и блока получения готового целевого продукта.

Для получения указанного технического результата в биологическом синтезе пищевых органических кислот, включающем подготовку питательной среды, ферментацию, отделение мицелия и суспензированных примесей, отделение целевого продукта в виде суспензии соли, выделение, очистку и кристаллизацию готового продукта, дополнительно после этапа получения суспензии соли целевого продукта (пищевой органической кислоты) полученную суспензию соли обрабатывают термически или перемешивании, а производительность процессов выделения, очистки, кристаллизации и получения готового продукта подбирают таким образом, чтобы эти процессы носили квазинепрерывный характер.

Технологическая линия, используемая для реализации способа биологического синтеза органических кислот, содержащая последовательно установленные блок подготовки питательной среды, блок синтеза кислоты, блок фильтрования и нейтрализации культуральной жидкости, блок выделения, очистки и кристаллизации целевого продукта и блок получения целевого продукта, дополнительно содержит установленный между блоками фильтрации и нейтрализации и выделения, очистки и кристаллизации блок термической обработки суспензии соли целевого продукта, а производительность блоков выделения, очистки и кристаллизации целевого продукта, а также блока получения целевого продукта подобрана таким образом, чтобы процесс выделения и получения целевого продукта носил квазинепрерывный характер. Преимущественно температуру суспензии в дополнительно введенном блоке поддерживают в пределах 60-90^oC, а для перемешивания суспензии используют механическую мешалку.

Способ биосинтеза пищевых органических кислот поясняется чертежом, где приняты следующие обозначения: блок 1 подготовки питательной среды, блок 2 синтеза кислоты, блок 3 фильтрации и нейтрализации культуральной жидкости, блок 4 термической обработки суспензии соли кислоты, блок 5 выделения, очистки и кристаллизации и блок 6 получения целевого продукта.

Реализация изобретения иллюстрирована на примере биосинтеза лимонной кислоты.

Пример биосинтеза лимонной кислоты. В блоке 1 подготовки питательной среды готовятся растворы питательных солей, содержащих азот, фосфор, калий, марганец, цинк, и углеводсодержащей питательной среды (сахарный сироп, барда, гидролизаты, меласса и т.д.). Готовая питательная среда из блока 1 поступает в блок 2 синтеза лимонной кислоты, где в ферментерах при помощи штамма гриба Aspergilus niger или дрожжей Candida lipolytica ведут синтез лимонной кислоты периодическим способом при температуре 28-32^oC и аэрации среды. По окончании процесса синтеза (2-4 сут) культуральная среда поступает в блок 3 фильтрации и нейтрализации культуральной жидкости, где отделяют биомассу микроорганизмов и нейтрализуют осветленную культуральную жидкость, например, известковым молоком. Суспензия цитрата кальция передается в блок 4 термической обработки солей кислоты.

В блок 4 суспензия цитрата кальция находится при температуре 60-90^oC и перемешивается до тех пор, пока не будет постепенно передана на блок 5 выделения, очистки и кристаллизации. Производительность оборудования блоков 5 и 6 подбирается таким образом, чтобы непрерывно перерабатывать цитрат кальция в период между "сливами" ферментеров, которые работают в периодическом режиме.

Суспензия цитрата кальция из блока 4 непрерывно поступает в блок 5, где происходит отделение цитрата кальция, его разложение серной кислотой, отделение гипса, очистка раствора лимонной кислоты на угольном фильтре и ионообменных колонках, выпаривание раствора и его кристаллизация. Суспензия с кристаллами лимонной кислоты поступает в блок 6 получения целевого продукта.

В блоке 6 кристаллы лимонной кислоты отделяются от маточного раствора, который возвращается в блок 5 на стадию очистки, а кристаллы лимонной кислоты досушиваются и расфасовываются.

Использование: способ предназначен для биосинтеза пищевых кислот, в частности низших оксикислот и низших многоосновных кислот. Сущность изобретения: в ферментер помещают питательную среду и культуру микроорганизмов. Проводят ферментацию. Отделяют мицелий и суспензированные примеси от культуральной жидкости. Затем отделяют целевой продукт в виде суспензии солей. Отделенную суспензию термически обрабатывают при непрерывном перемешивании. Постепенно термически обработанную суспензию передают на стадию выделения с последующей очисткой и сбором целевого продукта. Способ позволяет перевести процесс получения пищевых кислот в квазинепрерывный, что позволит повысить экономичность процесса. 1 ил.

Способ биосинтеза пищевых органических кислот, включающий подготовку питательной среды, ферментацию, отделение мицелия и суспензированных примесей, отделение целевого продукта в виде суспензии, содержащей соли целевого продукта, отличающийся тем, что суспензию, содержащую соли целевого продукта, термически обрабатывают при перемешивании с постоянной передачей суспензии на стадии выделения, очистки и получения целевого продукта.