Способ получения лимонной кислоты Советский патент 1991 года по МПК C12P7/48 

Изобретение относится к биотехнологии и касается получения глубинным способом из мелассы лимонной кислоты которая может быть использована в медицине и пищевой промышленности.

Цель изобретения - повышение выхода лимонной кислоты и возможность утилизации отходов производства

Способ заключается в следующем.

При способе получения лимонной кислоты, включающем очистку мелассного раствора, приготовление питательной среды, выращивание на ней продуцента и ферментацию в лимонную кислоту, очистку мелассного раствора проводят на трех- камерной электросорбционной колонке с полупроницаемыми мембранами и сегнетокерамической насадкой при напряжении электрического поля 20-30 В/см. ° При использовании значений напряженности электрического поля вне указанных пределов снижается выход целевого продукта.

Данные по выходу лимонной кислоты в зависимости от напряженности электрического поля при очистке мелассы по предлагаемому способу приведены в таблице

Электросорбционная колонка состоит из трех камер рабочей и двух электродных, разделенных полупроницаемыми мембранами (целлофан) для пространственного разобщения процессов электросорбции и электродиализа Весь объем рабочей камеры заполняется сегнетокерамическим грась

Ю

00

о ел

.Ьь

нулированным материалом. Материал электродных камер (платина) выбирается из соображений его стойкости в условиях анодной и катодной поляризации в умеренно кислых и щелочных средах. В рабочую камеру сверху вниз подается мелассный раствор, а в электродные - снизу вверх фосфатный буфер с рН 7.

На чертеже представлена электросорб- ционная колонка.

Колонка включает корпус 1. снабженный камерами 2 и 3 с электродами А и 5. Внутренний объем б колонки отделен от камер 2 и 3 полупроницаемыми мембранами 7 с пористыми прокладками 8. Внутренний объем 6 заполнен насадкой 9 из сегнетоке- рамики, Колонка снабжена также фильтрами 10, соединена с насосом 11, детектором 12, дозатором 13 пробы, сборником 14 фильтрата и блоком 15 электропитания,

В растворах мелассы, обработанных на электросорбционной колонке в определенных условиях, улучшаются условия культивирования гриба Aspergillus nlger, что приводит к увеличению выхода лимонной кислоты.

Указанный эффект носит комплексный характер (сочетает процессы электрокоагуляции, электросорбции и электродиализа). Достоинством предлагаемого способа яв- ляется также исключение химических реагентов, что позволяет использовать отходы производства без дальнейшей переработки для сельского хозяйства (на корм скоту, для полива полей и т.д.).

Пример 1. Очистка мелассы по известному способу.

Процесс ведут в металлостеклянном ферментаторе с мешалкой емкостью 10 л управляемой установки типа АК-210. Проду- центом служит плесневой гриб A. nlger. Очистку мелассы проводят следующим образом. Свекловичную мелассу разводят горячей водой в соотношении 1:1 при 80°С обрабатывают желтой кровяной солью из расчета 1600 г на 300 г мелассы, а затем щавелевокислым аммонием из расчета 3,44 г на 100 г мелассы. После обработки мелассный раствор разводят водопроводной водой с таким расчетом, чтобы концентрация сахара в нем составила 30 г/л. Процесс ферментации осуществляют в три стадии.

Сухие споры продуцента A. niger Л-1 замачивают в течение 6 ч в синтетической среде А4 следующего состава, г/л: сахароза 50,0; NH4N0.32,5; КН2Р040,16; Мд50д7Н20 0,25.

Замоченные споры переводят в меласс- ную среду для глубинного подращивания, имеющую следующий состав, г/л: сахароза

30,0; MgS04 7H20 0,25; КН2Р04 0,16; ZnSO4 7Н20 0,005.

Подрощенный посевной мицелий переводят в мелассную питательную среду для биосинтеза лимонной кислоты, г/л: сахароза 30,0; КН2Р04 0,16; ZnS04 7H20 0,005.

Температурный режим подращивания посевного мицелия 34°С, длительность 24 ч, объем среды 4,0 л.

Температурный режим процесса биосинтеза лимонной кислоты 32°С, объем 6,0 л.

Посевной мицелий переводят в среду для биосинтеза лимонной кислоты в количестве Юоб.%.

Через 1 сут начинают подлив мелассно- го раствора с концентрацией сахара 250 г/л. Мелассный раствор для подлива обрабатывается только желтой кровяной солью в указанной дозировке.

После 3 сут ферментации массовая доля лимонной кислоты составляет 79,0%, объем лимонной кислоты 9,7 кг/м3сут. масса сухого мицелия 14,5 г/л, удельная активность единицы мицелия 1,92 г/г.

Пример 2. Очистка мелассы по предлагаемому способу.

Свекловичную массу, разведенную водой в соотношении 1:1, подвергают очистке на электросорбционной колонке. Насадка - гранулы сегнетокерамики (средний размер 0,5 мм, напряженность электрического поля 20 В/см, скорость потока 4 л/ч). Температура комнатная. Из очищенного таким образом мелассного раствора приготавливают питательную среду для подращивания А. niger Л-4 технологического процесса биосинтеза лимонной кислоты и для дополнительного долива мелассного раствора в процессе биосинтеза.

Процесс биосинтеза лимонной кислоты осуществляют в три стадии в соответствии с примером 1. Условия культивирования аналогичны примеру 1.

После 5 сут ферментации массовая доля лимонной кислоты составляет 81,7%, съем лимонной кислоты 11, кг/м3 сут, масса сухого мицелия 13.6 г/л, удельная активность мицелия 3,1 г/г.

Отходы не токсичны. Биомасса может идти на корм скоту. Фильтрат можно использовать для полива полей. Содержание микроэлементов в фильтрате - следы, золы 1,5% по массе мелассы.

Пример 3. Условия очистки мелассы и ферментации лимонной кислоты, как в примере 2. Продуцент A. niger ВКПМ F-326 (Л-5). После 5 сут ферментации массовая доля лимонной кислоты составляет 85,8%. съем лимонной кислоты 12,4 кг/м3 сут, маеса сухого мицелия 13,5 г/л, удельная активность мицелия 3,3 г/г.

Формула изобретения Способ получения лимонной кислоты, предусматривающий выращивание гриба - продуцента Aspergillus nlger и ферментацию им лимонной кислоты в условиях аэрирования в питательной среде, содержащей очищенную мелассу, аммонийный азот, фосфат и минеральные соли, до максималь

ного накопления целевого продукта с последующим его выделением, отличающий- с я тем, что, с целью повышения выхода лимонной кислоты и возможности утилизации отходов производства, в питательной среде используют мелассу, очищенную пропусканием через трехкамерную электросор- бционную колонку, снабженную полупроницаемыми мембранами и сегнето- керамической насадкой, при напряженности электрического поля 20-30 В/см.

Изобретение относится к биотехнологии и касается получения лимонной кислоты глубинным способом из меласс и может быть использовано в медицине и пищевой промышленности. Целью изобретения является повышение выхода лимонной кислоты и возможность утилизации отходов производства. Способ заключается в выращивании гриба-продуцента Aspergillus niger и ферментации им лимонной кислоты в условиях аэрирования в питательной среде, содержащей мелассу, очищенную пропусканием через трехкамернуюэлектросорбционную колонку, снабженную полупроницаемыми мембранами и сегнетокерамической насадкой, при напряженности электрического поля от 20 до 30 В/см. После 5 сут ферментации на среде с очищенной таким способом мелассой съем лимонной кислоты составляет 11,7 кг/м сут, удельная активность мицелия 3,1 г/г, массовая доля лимонной кислоты 81,7%. 1 ил., 1 табл. ,3 , С ел С

1(р