Способ производства уксусной кислоты Советский патент 1989 года по МПК C12J1/04 

1

Изобретение относится к пищевой биотехнологии, в частности к произ. водству уксусной кислоты биохимичесг ким способом.

Цель изобретения - ускорение процесса и повышение выхода готового продукта.

На чертеже приведена технологическая схема осуществления предлагае- мог.о способа.

Способ осуществляют следующим образом.

Б емкости 1 готовят разводку ук- сусно-кислых бактерий (УКБ), а в емкости 2 - питательную среду. Первоначально в ферментатор подают разводку УКБ, предварительно .непрерывно смешивая равные ее объемы, соответствующие объему смесительной камеры 3, с атмосферным воздухом в соотношении 1:0,3 - 1:0,7, поступающим через теплообменник 4 в эту же смег сительную камеру, где за счет непосредственного контакта с тонкодис4 Сл

4 00 CQ СЛ

пергированным воздухом поддерживают температуру полученной гэзожидкост- ной среды в пределах 30+1 С. Стаби- лизированные равные объемы газонаполненной среды непрерывно в спиралеобразном движении подают в нижнюю часть ферментатора 5 до запйлнения на 20% его полезного объема. Затем подачу разводки УКБ прекращают и также непрерывно равными объемами подают питательную среду с одновременным насыщением ее воздухом и стабилизацией температуры каждого объема ереды в пределах 30+1°С, при этом темпе ратуру воздуха предварительно устанавливают равной 5-15 с, Процесс окисления осуществляют при спиралеобразном движении газожидкостной культуральной среды в каждом ферментаторе и перетоке ее в последующие ферментаторы, при этом в каждом ферментаторе .производят отбор отработанного воздуха, насыщение перетекающей культуральной среды свежим воздухом и отвод тепла вьщ1еуказанным .методом. Из последнего ферментатора производят съем уксусной кислоты с требуемой концентрацией.

Предлагаемая схема предусматривает также возможность ее осуществления периодическим способом, при этом процесс окисления осуществляют в каждом отдельном ферментаторе с цир куляцией культуральной среды по контуру: .смесительная камера - ферментатор.

По прилагаемой схеме процесс осуществляют и с использованием наполнителя, который в этом случае предварительно загружают в ферментатор на 40-50% его полезного объема, при этом все вышеуказанные технологические о перации производят в Той же последовательности .

Пример 1. Процесс ведут в ферментаторе объемом 10 м. В нижнюю часть подготовленного к работе ферментатора подают разводку уксуснокислых бактерий в количестве 20% полезного объема. Готовят питательную среду с содержанием спирта 9%, уксусной кислоты 1,0% и общей концентрацией 10% с добавлением минеральных солей в общем количестве 0,2%. Среду непрерывно подают в ферментатор со скоростью, обеспечивающей поддержание стартовой концентрации уксусной кислоты, .равной 6,5%. Воздух, необ

0

0

5

5

5

0

5

0

5

менник,

ру 5° С и смешивают

0

42°С

соотношении температура жидкости снижается до 29 С за счет тоходимый для аэрации, из расчета 0,3 м на I м питательной среды непрерывно пропускают через теплообустанавливают его температу- его с питательной., средой таким образом, чтобы на 1 ч. жидкости приходилось 0,3 ч. воздуха.

В процессе окисления редлркулируе- мую культуральную среду, имеющую температуру 42 С, пропускают через отдельную емкость равными объемами и смешивают с воздухом также из расчета 0,3 ч.-воздуха на 1 ч. жидкости.

.Процесс насыщения среды воздухом- ведут многократно, непрерывно в течение 48 ч, чтобы весь объем рецир- кулируемой жидкости (Юм) был насыщен воздухом в течение этого времени.

В процессе смешивания каждого объема жидкости с воздухом при данномс

го, что воздух выступает как хладагент.

После насыщения жидкости воздухом- постоянные объемы газожидкостной сре,- ды непрерывно вводят в объем окисляемой среды также многократно в течение 48 ч, поддерживая и стабилизируя температурный режим циркулиру емой жидкости в пределах 29 с..

При этом каждый объем жидкости вводят непрерывно тангенциально со скоростью 75 дал/ч, обеспечивающей- трех-, четырехкратный обмен жидкости в ферментаторе и образующей гидродинамический поток, придающий жидкости спиралеобразное движение, с непрерьт- ным отводом отработанного воздуха.

Процесс получения уксусной кислоты продолжается 48 ч с нарастанием массовой концентрации уксусной кислоты с 6,5 до 9,5%, при этом объемная концентрация спирта снижается до 0,3%, после чего начинают производить съем yKcycHoi кислоты и заканчивают съем при достижении концентрации спирта 0,15%.

Процесс получения готового продукта с концентрацией уксусной кислоты, равной 9,5%, продолжается 48 ч.

Пример 2. Процесс осуществляют аналогично примеру 1, только соотношение объемов жидкости и воздуха устанавливают равным 1:0,7, а температуру воздуха поддерживают равной . При смешивании с охлажденным воздухом температура культураль- ной среды понижается с 44 до ЗО с при этом процесс окисления продолжается 60 ч, а концентрация уксусной кислоты повышается с 6 до 9%.

Пример 3. Процесс ведут по примеру 1, но соотношение жидкости и воздуха устанавливают равным 1:0,5, при этом температуру воздуха доводят до Ю с.

При подаче культуральной среды в ферментатор после смешивания с ох1454835

печивает оптимальные условия жиз деятельности уксусно-кислых бакт в слое наполнителя.

g Процесс окисления спирта в ук ную кислоту продолжается 48 ч с н растанием концентрации уксусной к лоты с 7 до 9%. Затем осуществляю съем уксусной кислоты, купажирова 10 ие, пастеризацию, фильтрацию.

Таким образом, только приведе ные параметры, а именно соотношен жидкости и воздуха соответственно равное.1:0,3 - 1:0,7 и поддержани

ж- .--« ж у , fi 41 t лча п п

лавденным воздухом температура куль- ig температуры воздуха в пределах 5ТУПа.Г7ЬНПЙ пгчот т , . « АОi i-

20

30

35

туральной среды снижается с 42 до 29,5 С, а процесс окисления продолжается 54 ч.

Пример 4.. Процесс ведут также в ферментаторе объемом 10 м и заполняют его на 40% наполнителем (буковой стружкой). В подготовленный к работе ферментатор подают маточный уксус в количестве 20% его объема. Готовят питательную среду с содержанием спирта 9% и уксусной кислоты 1% с добавлением раствора минеральных солей и непрерывно подают в ферментатор со скоростью, обеспечивающей поддержание стартовой концентрации 7%.

В процессе окисления воздух, необходимый для аэрации, непрерывно пропускают через теплообменник, устанавливая температуру 5°С, и смешивают с питательной средой в таком соотношении., чтобы на 1 ч. питательной среды приходилось 0,3 ч. воздуха при этом используют 10% отработанно-, го и 90% свежего воздуха.

Процесс ведут многократно, непрерывно в течение 48 ч.

После насыщения жидкости воздухом равные объемы газожидкостной среды непрерывно тангенциально со скоростью 100 дал/ч вводят под наполнитель также в течение 48 ч, создавая гидродинамический поток, обеспечивающий спиралеобразное восходящее движение газожидкостной среды и перераспределение слоя наполнителя, при этом за счет охлажденного воздуха температура среды поддерживается в пределах 29 - 30°С.

При непрерывной циркуляции куль- лла/л спис луло- туральной среды происходит постоянное туральной среды, насыщение ее свежим воздухом с добав- 1000 дал лением 10% отработанного вохдуха и уксуса пены с микроорганизмами, что обес15 С,,являются оптимальными для д стижения поставленной цели. Если температуру воздуха доводить до 4 и меньше, то снижается активность уксусно-кислых бактерий и продолжи тельность процесса окисления увели чивается на 10-12 ч, а при поддерж нии температуры воздуха и вьш не обеспечивается температурный ре 25 жим процесса окисления в пределах 29-30 С, что увеличивает его продо жительность на 24-36 ч. Соотношени 1:0,3 - 1:0,7 также является оптимальным, так как увеличение содерж ния воздуха свыше 0,7 приводит к н рушению -гидродинамики процесса, а ниже 0,3 не обеспечивает потребнос в кислороде для жизнедеятельности уксусно-кислых бактерий.

Данные, подтверждающие достижен положительного эффекта, представлен в таблице.

40

45

Производительность, кг/м в сутки

Выход уксусной кислоты, кг

0 Расход воздуха,

Расход воды на охлаждение куль82-85

75-85

30-70

75-80

70-80

100

Отсутствует

300

-

1454835

печивает оптимальные условия жизнедеятельности уксусно-кислых бактерий в слое наполнителя.

Процесс окисления спирта в уксусную кислоту продолжается 48 ч с нарастанием концентрации уксусной кислоты с 7 до 9%. Затем осуществляют съем уксусной кислоты, купажирова- ие, пастеризацию, фильтрацию.

Таким образом, только приведенные параметры, а именно соотношение жидкости и воздуха соответственно равное.1:0,3 - 1:0,7 и поддержание

ж- .--« ж у , fi 41 t лча п п

температуры воздуха в пределах 5ig температуры воздуха в пределах 5i i-

0

0

5

15 С,,являются оптимальными для достижения поставленной цели. Если температуру воздуха доводить до и меньше, то снижается активность уксусно-кислых бактерий и продолжительность процесса окисления увеличивается на 10-12 ч, а при поддержании температуры воздуха и вьш1е не обеспечивается температурный ре- 5 жим процесса окисления в пределах 29-30 С, что увеличивает его продолжительность на 24-36 ч. Соотношение 1:0,3 - 1:0,7 также является оптимальным, так как увеличение содержания воздуха свыше 0,7 приводит к нарушению -гидродинамики процесса, а ниже 0,3 не обеспечивает потребности в кислороде для жизнедеятельности уксусно-кислых бактерий.

Данные, подтверждающие достижение положительного эффекта, представлены в таблице.

82-85

75-80

75-85

30-70

70-80

100

Отсутствует

300

Формула изобретения Способ производства уксусной кислоты, предусматривающий аэрацию воздухом питательной среды, окисление спирта уксусно-кислыми бактериями, отбор окисляемой среды, смешивание ее с воздухом, рециркуляцию газожидкостной среды в окисляемую среду и отбор готового продукта, о т л и - чающийся тем, Что, с целью ускорения процесса и повышения выхода готового продукта, перед аэрацией питательной среды и перед смешиванием окисляемой среды температуру воздуха устанавливают равной 5- 15 с и используют его при аэрации и смешивании в. соотношении 0,3-0,7 объемов к 1-му объему питательной и окисляемой сред, а в процессе рециркуляции газожидкостной среды осу- ществляют перемешивание окисляемой среды, создавая ей спиралеобразное движение за счет тангенциального подвода газожидкостной среды.

Изобретение относится к пищевой биотехнологии, в частности к производству уксусной кислоты биохимическим способом. Целью изобретения является ускорение процесса и повьше- ние выхода готового продукта, В питательную среду вводят уксусно-кис- лые бактерии (УКБ), ее аэрируют воздухом при соотношении 0,3-0,7 объемов к 1 объему среды, в процессе окисления спирта УКВ отбирают окисг- ляемую среду, смешивают ее с воздухом в соотношении 0,3-0,7 объемов к 1 объему среды и рециркулируют газожидкостную среду в окисляемую среду. Перед введением и аэрированием температуру воздуха устанавливают равной 5-15°С. В процессе рециркуляции газожидкостной среды осуществляют перемешивание окисляемой среды, создавая ей спиралеобразное движение за счет тангенциального подвода газожидкостной среды. Процесс насыщения воздухом ведут многократно, непрерывно в течение 48 ч, при этом воздух является и хладагентом, т.к. снижает температуру окисляемой жидкости с 44-42 до 30-29 с. Способ осуществляют в непрерывном потоке с отбором газового продукта, 1 ил,, 1 та бл. i (Л