Способ непрерывного культивирования бактерий для производства уксуса Советский патент 1987 года по МПК C12N1/20 C12N1/20 C12R1/02 

Изобретение (ггиси .итс: я к nni:(. промьипленности, а имеЕчНо к бро;;и. ной промьпилеиности к ::itK),y пу уксуса, может бьгп, испольгкжлнс иии микробном синтезе рл личш-лх прсхчук- тов Н€:прерь вньгм С1юсобом ; питами;;(Я , ферментов , аминокислот, o :-aiivr- r KI-::-; кислот, дрожжей и т.д.).

Цель изобретения - попыпснис ш-:- хода уксуса и уве.личелие cpoavf-- Hii- ности процесса.

Способ заключае.тск в том, что п)( водят циклическую замену ку:1ьту1)а,-гь- ной жидкости я чхчов}1см ферме1пч Х на новую, содержас);ую o:iOA:-ie Пгк-ч - риальные клетки, нротелшис пилммГ цикл развития (лаг-бачу i тксчюиог- циальную фазу до С гационарг-;: й) -. ( рс - де с низкой кисл(5ткос-| ь.эт: на иная i- 3,0-3,7 мас.% и заканчивая 7 ,0 - 8,4 мас.% уксусной кислоты. ;1,ля :n c5i параллельно с основными линиями (pep- ментации устанавливают т-еморя.тгр г- ии роорганизмов - бактогенерлт ор,, HMCKI- щий рабочий объем 60-80% от рабсчсч с объема головного фермонте за o;.4iO iHoi батареи. Бактогенератор ра.ботает и циклическом режиме. В начале каж;и ;Г о в него загружают не более О,) питательной среды следующегл с.ог i-SFia мас %: уксусная кислота. 3,, 0-3s ; фос форно-киелый аммоний /и узамзтонны:i 0,007-0,050; фосфорно-кислый калий однозамещенный 0,007-0,050, ce)n;i- кислый магний 0,007-05050. т так же 2,0 об, зтиловоч о спирта, Рпчмнож.с - иие бактериальньгх клеток велуг o l чистой культуры из пробирк;-; или ;г головного производственного фергжм;- тара. Через двое суток откриваюг ток питательной среды, содс- э/ха це ; 11 об, % этилового спирта и ;ука-ьгн.чьл; Bbmie минеральные соли, вплоть ;тг) (м-о наполнения культуральной ягацкос тгж „ содержащей 7,0-8,4 мас.% -к::ус(ой кислоты, что соотйетстзует еж - му работы головного ферментеоа.

Всю культуральную видкос :ч, кз г:г- ловиого ферментера перекачила ю ;ia.:(: сом во второй ферментер,, а з nei Bbi;

подают глубинную культуру И баКТО Ч;HepaTOiia, не прекращая :;ри1,)ка лита- тельной средь , В результате вся илту ляц1гя микроорганизмог, омолакикаел е ч и се биохимическая актизнос-ь пслп- ностью восстанавливается. ,

Периодичность обг- овления куль ры в головном ферме к те ре 2 О-30 ут.

iU i) ,{, ;i :iiycK:: I - :;а; ;ения окисли- : -1Ь 0 1 акти-iHot ги -; - гчение неог раи i4i. HI1014) ВреМС 1 И .

Л р и у г- р I (:чслгг 10.1П)НЫГ1) , Осу- ;: м-тт ляя; 1 ;{С -1;1; Г МВИый глyби п ый сг:о- ( л rip;iH3B:vr: л;;: т гу;-а в 3-ступенча ni naraiiee. ;л); i-a ::итате: И)НОЙ сре- :;:.:,. п:);;а-кн мой на толстимой ферментер и:,/;; фосфорно-кигль}й аммоний двуза ( ПП|,;й О,,:; ф . сфсрно-кистплй калий ; .;;ii i3a:- e;):eiiHi U ( , О ); г ерно-кислый г:, 0,03 и :п яловый crn-ipT 1 об.% iv :11;;ент1)а уксусной кислоть; в фер- .1-М :ч рах пог(Д:. г;л-ина1()-| i a следующих -;101Л ях , Mac;,J : н 6,0, во вто 1)оьг 8,Ь; в rpi; : - 10,0, Рабочий e Vi.oM ферме1ггер( ч по 6 м- . В тече- :;ме первого гсяча ку.яь :-ивирования (ох,аняется нысочая скорость окис;;е- - чО кг f i 00%-; ;.) кислоты) м с;ут , копку , наб,;:;к);1аетс я небольшое - .:8 к: ,/ м- с:ут., которое; ; ie4s4 H« :-i i-:iii Mei;n ;рогрессирует ((. r:-() ,; pc ;iii;M-i иьгход за 6-ме- ГИЧН1ЛЙ ( Л сое тлвляе - 90,5 кг/ I ()(; Ги яиол- О (1 (fi/в) спирта.

л р и м ( - 2, Т(; же самое, что то 1оиг- еру . iio л,.ля тодлержания тт 1тли ге,тьпс;и актиь -ос ти популяции ёлкчерий Л товол гг ei- циклическое об- roMOHHO -i ферментере. Для -.1 всю ,ту лльпую жидкость из тт.г ;впо; о фегп-чли ера черекачивают насосом вг второ ферментер, а в г О- т НмОй зала1С ;- 3,6 г культуральной жиллаи тл из Г:лкт(пч-вератора, не прек I iii as 1 |11ггокл а гельной среды, Пе- итдпчркктп, тОиглллл ; ;; ку1Изтуры ,:(. cyi . 1)ак гм1 ni-K p/Trov) представляет | ,;0ой ферг- сл-; 1 ер . рабочий объем KOTO- JIT: т составляет ЬО/ от вместимости i:Tuiin-ore) iju ib-eHTiT а Патареи, Состав нт Т1те,п:.ной ; рел г бахтог енераторе , ..,,0,%; укс сная Ттглотл - 3,0; фос- 1т1рггс1 Ки;-т;|- Г лв у замещен нь:й : , 1 ; фос(|)ор;1; |-китл ;:й к, однозаме- :i: пный 0,05; серло-ки(;лый ),0 ;, а также 2 ;б.% ;тг;1лового сгл1рг; , ерг .оначаль ;;,чй (.-от.ем среды в бак TiM енера гсзре С, 5 м , засев осущест- -.тяют тюсе.вксй ку.лыурой уксусно-кие1М ; бактерий, по,я,гсто;:;ленной в лабо- рат орном горе 5 з количестве

::p;i пере:меи;ивании, аэрации Э;3 -ч /М МиН; чеэез 2 еут, открывают т;л1т-ок пи гательпе й среды, содержащей ,4запные Huaic к;л-:лен 0 эации солей и

8 об.% этилового спирта. Культивирование Езедут до накопления в бактогс- нераторе 3,6 м культуральной жидкости с концентрацией 7,5 мае,% уксус- ной кислоты. После этого культура в бактогенераторе готова к ее пересеву в головной ферментер, в котором также концентрация уксусной кислоты равна 7,5 мас.%. Указанный режим об- новления культуры поддерживает постоянный высокий уровень продуктивности 40 кг/м сут. в течение неограниченного времени при высоком среднем выходе 94,0 кг/100 л б/в спирта на стадии окисления (см.таблицу) за сче того, что в головном ферментере высо ая концентрация уксусной кислоты.

ПримерЗ. То же самое, что по примеру 2, но периодичность обнов ления культуры в головном ферментере 30 сут. Засев бактогенератора осуществляют рециркуляцией глубинной культуры из первого ферментера основной батареи в количестве 10% от первона- чального объема питательной среды в бактогенераторе. Концентрация уксусной кислоты после засева 3,7 мас.%, в конце цикла 7,0 мас.% при объеме к-ультуральной жидкости 4,8 м (90% от вместимости головного ферментера). Концентрация уксусной кислоты в го- ,ЛОБНОМ ферментере 7,0 мас.%. Такой режим обновления культуры позволяет постоянно поддерживать высокую про- дуктивность 40 кг/м сут. и вькод 93,6 кг/100 л б/в спирта (см.таблицу) .

П р и м е р 4 (контрольный). Осуществляют непрерывный циркуляционно- стружечный способ производства уксуса в 2-ступенчатой батарее. Каждый окислитель солтержит по 10 м стружки и I М жидкости в аккумуляторе. Состав питательной среды, подаваемой на головной окислитель, мас.%: фос- форно-кислый аммоний двузамещенный 0,013; фосфорно-кислый калий одноза- мещенный 0,007; серно-кнслый магний 0,007; этиловый спирт 11,0 об.%.Кон- центрацию уксусной кислоты в окислителях поддерживают на следующих уровнях, мас.%: в первом 8,0; во втором 9,7.

В течение первых двух недель сох- раняется высокая скорость окисления - 12 кг/м стружки в сутки, затем она постепенно снижается до 8 кг/м сут. Выход 88 кг/100 л б/в спирта.

Ю 15

20 25 30 gg

40 45 gg

gg

37406

П р и м е р 5. То же, что по примеру 4, но для поддержания окисли- , тельной активности популяции бактерий производят ее циклическое обновление в головном окислителе. Для этого из него перекачивают всю куль- туральную жид.кость, содержащуюся в аккумуляторе, во второй окислитель для доокисления, перекрывают переток между окислителями и отток уксуса из второго окислителя и подают на головной окислитель всю глубинную культуру из бактогенератора.Бак- тоген ерат-ор представляет собой ферментер с мешалкой и барботером.Состав питательной среды в бактогенераторе, мас.%: уксусная кислота 3,4; фосфорно-кислый аммоний двузамещенный О,; фосфорно-кислый калий одно- замещенный 0,05; серко-кислый магний 0,05 и этиловый спирт 2 об.%. Первоначальный объем питательной среды в бактогенераторе 0,5 м . Для засева используют бактериальную культуру на стружке из первого окислителя батареи. Для этого 5 ведер стружки из него размещают в 2-сетчатьгх кислотно-упорных мешках, которые через люки помещают в бактогенератор и фиксируют в гнездах. Включают мешалку и подачу воздуха, люки закрывают, через двое суток открьшают приток среды в бактогенератор. Среда содержит указанные выше концентрации солей и 11 об.% этилового спирта. Через 3 сут. стружку извлекают и возвращают в окислитель, а культивирование в бактогенераторе ведут до накопления в нем 2 м культуральной жидкости с концентрацией уксусной кислоты 8,4 %. Через 12 ч после подачи культуральной жидкости из бактогенератора в головной окислитель, переток во второй окислитель открывают. За это время второй окислитель должен окислить спирт в культуральной жидкости, поданной в него из первого окислителя, избыточное количество сырого уксуса должно быть удалено,

В результате регулярного, через каждые 25 сут., обновления культуры скорость окисления остается высокой, продуктивность сохраняется на уровне 12 кг/м сут. при выходе 90,6 кг/ 100 л б/в спирта. Эти показатели лучше, чем при работе без обновления культуры, (см. таблицу).

II р и м е р 6 (зп ni)Ojie:r iN H лг ти- мального диапазона). То же, 4i .i и;-) примеру 5, но периодичность обь:ов:г - ния 16 сут., обт.ем жидкости в бак :1- генераторе 1,5 м (50% от м;;стимог. тп головного окислителя) .Иродуктигзиск-ть

, и ч е р е :i при librxoде 89,5 кг/100 л б/в с/тирта , Эти показатели хуже, чем в примере j (см.таблицу) .

Пример (за 1::редс.пами оптимального диапазона), То же что по примеру 2, но периодичность обяоБ.г;е- ния 40 сут., объем жидкости i-s бак1о- генераторе 4,5 м

через i мес. снизилас, до 6 мес, - до 10,5 к1 /м су

Нет

6,0

ный)

2 (глубин20

3 (глубинный)

30

4 (, контрольный) стружечный

ie5 (стружечный)

40

8.2

-; р,

J О

,- т олош-чи (iKHCjiv- cjiH) . За 6 мес, г-оисходит (;ни продуктивности |Ч)пес.с:а с Аи но сут., ны-- (1Д состлБил 92,3 КГ / 00 л б/в спир- г- , Э т и л о к а - а т -; ли з н а ч и т е л ь н С5 х уже , t M в примера : 2 и 3 .

Предлат-асмий спссоб по сраннению ч:-1сс:тным обес ..е птле. возможность ч:ти микробр;ологический процесс н таби.-птпом пря имр неот раничепное вре- ; BoaMOi HOCTb увег ичения моп ности редприятия и гтрор звод -ггельности труда ;- сче продуктивности микро- иол ич е с С г. ) о ;е с с а ; у в е лич е н и е ьгхода целеп;:1го iipiviyKTa (данные редг гав.ггепы р, тг-П.пиде).

38

36

31 90,5

40 40 94,0

40 93,1

8,5 88,0

12 90,6

II 10,Ь 10,5 89,3

38

38

35 92,3

713

Формула изобретения Способ непрерывного культивирования 6aKtepHH для производства уксуса в батарее ферментеров при постоянном пocтyплeни f питательной среды в головной ферментер, перетоке в последующие ферментеры в выводе зрелой культуральной жидкости из последнего ферментера, отличающий- с я тем, что, с целью повышения выхода уксуса, а также увеличения продуктивности процесса, параллельно с ферментерами производственной батареи уксусно-кислые бактерии, взятые из пробирки или из головного фермен

Редактор М.Товтин

Составитель В.Голимбет Техред М.Ходанич

Заказ 4097/23

Тираж 499 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

.по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб,, д.4/5

.Производственно-полиграфическое предприятие, г.Ужгород, ул.Проектная, 4

6

8

тара батареи, культивируют в бакто- генераторе с рабочим объемом 60-80% от вместимости головного ферментера до достижения концентрации уксусной кислоты, равной таковой в головном ферментере, что соответствует стационарной фазе роста бактерий, после чего из головного фернентера батареи переносят всю культуральную жидкость во второй ферментер, а в головной ферментер вводят жидкость из бактогенератора, такое обновление популяции повторяют через каждые 20-30 сут непрерьшного культивирования .

Корректор Н.Король

Изобретение относится к пишевой промышленности, в частности к производству уксуса. Целью изобретения является повьш1ение выхода уксуса и увеличение продуктивности процесса.Способ предусматривает непрерывное культивирование бактерий в батарее ферментеров припостоянном поступлении питательной среды на головной ферментер, переток в последующие ферментеры, вывод зрелой культуральной жидкости из последнего ферментера. Параллельно с ферментерами производственной батареи уксусно-кислые бактерии культивируют в бактогенераторе с рабочим объемом 60-80% от вместимости головного ферментера на питательной среде, содержащей 2,0 об.% этилового спирта; 3,0-3,7 мас.% уксусной кислоты; 0,013-0,100 мас.% фосфорно-кислого аммония двузамещенно- го; 0,007-0,050 мас.% фосфорно-кисло- го калия однозамещенного; 0,007 - 0,050 мас.% серно-кислого магния. Размножение бактериальных клеток ведут от чистой культуры из пробирки или из головного производственного ферментера, обеспечивая прохождение популяцией бактерии всех фаз физиологического развития, начиная с лаг-фазы, через экспоненциальную до стационарной. Когда в культуральной жидкости бактогенератора накапливается 7,0-8,4 мас.% уксусной кислоты, эту культуральную жидкость подают в головной ферментер батареи, не прекращая подачи питательной среды, после удаления из него всей культуральной жидкости насосом во второй ферментер. Такое обновление популяции бактерий повторяют через каждые 20-30 сут. непрерывного культивирования, поддерживая в головном ферментере концентрацию кислоты 7,0 - 8,4 мас,%, что соответствует режиму стационарной фазы с ограниченным переокислением. В бактогенератор в начале каждого цикла загружают не более 0,5 м питательной среды, а для его заполнения в ходе культивирования осуществляют приток питательной среды, содержащей 10-11 об.% этилового спирта и минеральные соли: 0,013-0,100 мас.% фосфорно-кислого аммония двузамещенного; 0,007 -. 0,050 мас.% серно-кислого магния; 0,007-0,050 мас.% фосфорно-кислого калия однозамещенного. 1 табл. с (Л со со 4 о а