Способ устранения слизевых образований с инертного носителя в производстве уксуса Советский патент 1988 года по МПК C12J1/02 

со со to

Изобретение относится к пищевой iпромышленности5 а именно к бродильной промышленности, к производству уксуса, и может быть использовано в биотехнологических производствах, основанных на применении иммобилизованны микроорганизмов.

Цель изобретения - снижение себестоимости целевого продукта и ускорение процесса за счет сохранения физиологической активности микробных :клеток.

Порядок подготовки и проведения процесса следующий.

Отключают охла кдение окислителя,, из него удаляют культуральную жидкость (сырой уксус) и промывают стргуж ку свежей питательной средой, содержащей 10% спирта, до тех пор, пока концентрация уксусной кислоты снизится до-1,5% и ниже,- при этом концентрация спирта будет в пределах 8,0- 9,9%, рН 3,5-5,5, затем в эту культуральную жидкость при работающем цир- куляционном насосе вносят навеску целлнхпазы из расчета 2-5 кг на 1 м жидкости (0,2-0,5%), при этом учитывается жидкость, которая удерживается носителем (стружкой).

Температуру поддерживают на уровн 28-34 С. Циркуляцию ферментного раствора осуществляют до полного удаления слизи. В зависимости от количества слизи на носит12ле продоллштель- ность ферментолиза колеблется от 12 до 36 ч. При этом микрофибриллы цел- люлазы (слизь) расще:1гпяются до редуцирующих Сахаров, выход которых составляет 98 г со 100 г слизи (по сухо i-iy весу) . Инертный носитель совершенно не видоизменяется в результате обработки.

По завершении обработки ферментньй раствор удаляют из аккумуляторной части окислителя з сборник питательной среды для последующего использования в качестве биодобавки к питательной среде, вместо него насосом подают культуральную жидкость из другого окислителя д.г1я увеличения кон-- центрации уксусной кислоты до 3-4% и уменьшения концентрации этилового спирта до 6-7%. После этой операции начинается активный биосинтез уксусной кислоты, так как физиологическая активность батарей сохраняется. Получаемая после ферментоли.ча жидкость, содержащая редуцирующие сахара, яв

0

3

0 5

0

5

5

0

5

ляется хорошей питательной средой для уксуснокислых бактерий и стимулирует биосинтез уксусной кислоты. Этот фер- ментолизат добавляют к питательной среде в количестве 2-10% по объему, как биостимулятор процесса образования уксусной кислоты, о чем свидетельствуют данные, приведенные в таблице (примеры 2-4).

После удаления слизи скорость окисления этилового спирта в 1,5-3 раза вьщ1е5 чем скорость процесса на ослизненном носителе.

Способ проведения ферментолиза непосредственно в культуральной жидкости в присутствии 0,5-1,5% уксусной кислоты и 8-9,5% этилового спирта при рН 3,,,5 и температуре 28-34 с в течение 12-36 ч,- обеспечивает со- хранение физиологической активности уксуснокислых бактерий, нет потерь спирта и уксусной кислоты, не образуют отходы и сточные воды.

Пример 1 (контрольный). Производство уксуса осуществляют в окислителях, наполненных буковой стружкой (5 м), на которой иммобилизованы уксуснокислые бактерии. Через 3- 4 г с момента пуска окислителей на стружке появляется некоторое количество слизи. При работе в таких условиях удельная скорость образования уксусной кислоты равна 6 , выход уксусной кислоты 85 кг/ЮО л в б/в спирта, концентрация уксуса 8,8%.

П р и м е р 2.,То же самое, что по примеру 1, но после накопления слизи на стружке производят ферменто- лиз. Отключают охлаждение окислителя, чтобы избежать падения температуры в нем 28°С. Останавливают Дир- куляционньй насос и полностью удаляют сырой уксус из аккумуляторной части. При этом в окислителе остается жидкость, впитанная носителем. Так как 1 м носителя впитывает 0,4 м жидкости, то всего остается 2 м жидкости с концентрацией уксусной кислоты 8,88% и спирта 0,3%, В аккумуляторную часть окислителя вводят 2 м питательной среды, содержащей 10% этилового спирта и минеральные соли. Включают циркуляционньй насос для осуществления циркуляции жидкости через стружку в течение 2 ч, затем ее перекачивают в запасной сборник питательной среды. Эту операцию по

вторяют еще 2 раза, в результате концентрация уксусной кислоты снижается до 1%. В аккумуляторную часть окислителя вводят 2 м свежей питательной среды, куда добавляют 8 кг целлюла зы, вк-лючают циркуляционный насос. После перемешивания с жидкостью, впитанной носителем, реакционная смесь для фер- ментолиза имеет следующий состав, %: целл Ш1аза 0,2; уксусная кислота 0,5; этиловый спирт 9,5; минеральные соли в обычном количестве, рН 5,5. Фермен- толиз идет при 28°С в течение 12 ч. Стружка полностью освобождается от слизи. Выключают циркуляционный насос. Жидкость перекачиве1ют насосом в запасной сборник питательной среды, а в аккумуляторную часть подают 2 м культуральной,-жидкости (9,2% кислоты, 0,3% спирта) из другого окислителя. С этого момента начинается работа окислителя на очищенном носителе. Сначала используют жидкость, собранную в запасном сборнике питательной ере- ды, затем свежую питательную среду с добавкой 2% ферментолизата (по объему) . Отходов и сточных вод нет о Общая продолжительность всех операций по очистке носителя и подготовке аппарата к новому циклу работы 22 ч.

После ферментолиза слизи удельная скорость образования уксусной кислоты 9,7 , выход уксусной кислоты 90 кг/100 л б/в спирта, концентрация уксусной кислоты, снимаемой с окислителя,9,3%,

ПримерЗ, То же самое, что. по примеру 2, но промывание носителя свежей питательной средой осуществляют два раза для того, чтобы снизить концентрацию уксусной кислоты до 2,2%. После удаления промывной жидкости в запасной сборник питательной среды в аккумуляторную часть окисли- теля вводят 2 м свежей питательной среды и 12 кг целлншазы, включают циркуляционный насос. После перемешивания с жидкостью, находящейся на носителе, реакционная смесь для ферментолиза слизевых образований имеет следующий состав, %: целлюлаза 0,3; уксусная кислота 1,1; этиловый спирт 8,9; минеральные соли в обычном количестве, рН 3,6. Ферментолиз идет при

-

30 С в течение 24 ч. Общая продолжи тельность операций по ликвидации слизи и подготовке окислителя к работе

-

10

15

2о 25

.

30

35

40

50

55

30 ч. В питательную среду вводят 5% ферментолизата. После этого удельная скорость образования уксусной кислоты составляет 9,9 сут, выход уксусной кислоты 91 кг/100 л б/в спирта, концентрация уксусной кислоты, снимаемой с окислителя, 9,4%.

Пример4. То же самое, что по примеру 2, но промывание носителя свежей питательной средой осуществляют 2 раза для того, чтобы снизить концентрацию уксусной кислоты до 2,2%. После удаления промывной жидкости в запасной сборник питательной среды в аккуг.1уляторную часть окислителя вводят 1 м- свежей питательной среды и 15 кг целлшлазы. После перемешивания с жидкостью, находящейся на носителе, реакционная смесь для ферментолиза слизевых образований имеет следующий состав. %: целлюлаза 0,5; уксусная кислота 1,5; этиловый спирт 8,0; минеральные соли в обычном кол1гчестве, рН 3,0. Ферментолиз ведут при 34°С в течение 36 ч. Общая продолжительность всех операций по ликвидации слизи и подготовке окислителя к работе 42 ч. В состав питательной среды вводят 10% ферментолизата. После этого удельная скорость образования уксусной кислоты составляет 10,5 кг/ сут, выход уксусной кислоты 92 кг/100 л б/в спирта, концентрация уксусной кислоты в сыром уксусе 9,5%.

«

Формула изобретения

Способ устранения слизевых образований с инертного носителя в производстве уксуса, предусматривающий обработку натурального или синтети ческого носителя с иммобилизованными клеткамл уксуснокислых бактерий, отличающийся тем, что, с целью снижения себестоимости целевого продукта и ускорения процесса за счет сохранения физиологической активности микробных клеток, обработку ведут путем установления в циркулирующей культуральной жидкости концентрации уксусной кислоты и этилового спирта, соответственно равной 0,5 - 1,5 и 8,0 - 9,5 мас.%, и введения целлюлазы концентрации 0,5 - 1.5 мас„%, при этом Ферментолиз ведут в течение 12 - 36 ч при температечениетуре 28-34°С.

Изобретение позволяет поддерживать постоянную высокую скорость биотехнологических процессов, основанных на применении иммобилизованных микробных клеток и сопровождающихся появлением слизевых образований на носителе, затруднякмцих массо- и газообмен, при производстве биохимического уксуса. С целью снижения себестоимости целевого продукта и ускорения Лроцесса за счет сохранения физиологической активности микробных клеток проводят ферментолиз слизевых образований с помощью препарата целлюлазы в концентрации 0,2-0,5%, вносимого непосредственно в циркулирукидую через носитель культуральную жидкость при условиях, обеспечивающих сохранение физиологической активности микробных клеток. Для этого культуральная жидкость содержит 0,5-1,5% уксусной кислоты,-8,0-9,5% этилового спирта, минеральные соли в обычной концентрации, рН 3,0-5,5, температура 28-34°С; продолжительность ферментолиза 12- 36 ч. Полученный при этом ферментоли- зат в концентрации 2-10% применяют в качестве эффективного биостимулятора процесса. 1 табл. (Л