Способ производства лимонной кислоты Советский патент 1980 года по МПК C12D1/04 

(54) СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА ЛИМОННОЙ КИСЛОТЫ

Изобретение относится к производству лимонной кислоты биохимическим путем с помощью плесневых грибов, например Аспергиллус нигер. Производство лимонной кислоты био химическим способом основано на ферментации углеводсодержащих питательных сред, приготовленных, например, на основе мелассы различными микроорганизмами, в том числе и плесневым грибом Аспергиллус нигер в определенных условиях температуры, аэрации, состава питательной среды при подавлении посторонней микрофлоры. Известен способ производства лимо ной кислоты, предусматривающий подготовку углеводсодержащей питательной среды, засев ее грибом-продуцентом, выращивание культуры продуцента и ферментацию ею углеводсодержащей среды в условиях оптимальной температуры, влажности, аэрации воздухом с последующим выделением лимонной кислоты из сброженного раствора р . Для повышения выхода лимонной кис лоты и снижения удельного расхода сырья за счет стимуляции биохимичес,кой активности продуцента при одно- временном подавлении посторонней микрофлоры в период ферментации аэрацию осуществляют воздухом, насыщенным парами монохлоруксусной кислоты в количестве 75-200 мг/л среды. Кроме того, насыщение воздуха парами монохлоруксусной кислоты проводят перед посевом спор гриба-продуцента и на третьи-шестые сутки процесса выращивания. Монохлоруксусную кислоту можно применять в виде а,5%-ного водного раствора из расчета 1,5-2,0 л на 1 м обрабатываемой площс1ди. Для получения большего эффекта как стимулирующего кислотообразование, так и дезинфицирующего, обработку раствором монохлоруксусной кислоты проводят несколько раз в течение цикла ферментации и на третьи и пятые сутки или на четвертые и шестые сутки процесса. При такой обработке Пеницилл погибает в очагах инфекции как от прямого контакта с раствором фунгицидного препарата - монохлоруксусной кислотой, так и под влиянием ее паров, скопившихся в окружающем воздухе. Кроме того, антигрибная активность паров препарата обеспечивает высокую его эффективность во всем объеме обрабатываемых помещений, в местах труднодоступных и совсем недоступных для обеззараживания жидким препаратом. При этом монохлоруксусная кислота в концентрациях фунгицид ных в отношении паразитической плесени-пеницилла, не оказывает вредног действия на накопление кислоты проду центом, а наоборот стимулирует его биохимическую активность. Активные концентрации паров монохлоруксусной кислоты определяются культуральными и физиологическими особенностями плесневого гриба, на который направляется действие препарата. .Эффект стимуляции биосинтеза лимонной кислоты, вызванный действием паров монохлоруксусной кислоты в предлагаемых концентрациях на грибпродуцент Аспергиллус Нигер, неожиданный. Ниже приводятся примеры использования способа в производстве лимонной кислоты с помощью гриба Аспергиллус Нигер. Пример 1. Лабораторные стек лянные сосуды стерилизуют в автокла ве при 1 ати 30 мин и з-аполняют 15%-ным мелассным раствором, приготовленным в соответствии с технолог

Из данных, представленных в табл.1 видно, что Пеницилл снижает биохимическую активность продуцента лимонной кислоты на 29% (вариант 2), в этом варианг е пленка продуцента поражена Пенициллом, лизирована: она дряблая, намокающая.

В вариантах 4 и 6, где воздух над пленками гриба-продуцента был насыщен парами монохроруксусной кислоты, признаки поражения Пенициллом отсутствуют, эти пленки также, как в контрольном варианте (вариант 1), светлые, плотные, слегка опущенные, сухие. Количество накопленной этими ;пленками кислоты на уровне контроля.

В вариантах 3, 5, где пленки не бЕлли инфицированы Пенициллом, но наческой конструкцией по производству пищевой лимонной кислоты: навеску мелассы(1530 г), содержащую 750 г сахара, разбавляют равным количеством горячей .воды, содой доводят величину рН раствора до 7,0, нагревают до кипения, добавляют желтую кровяную соль и кипятят 10 мин, в остывший до 70°С раствор вносят питательные соли, разбавляют стерильной водой до 5 л, перемешивают и разливают в опытные сосуды по 360 мл высотой слоя 9 см. Поверхность растворов в вариантах 2, 4, и 6 заражают взвесью спор (конидий) семисуточной культуры Пеницилла и затем все сосуды засевают сухими спорс1ми гриба-кислотообразователя Аспергиллус нигер-штамм Р-1. Над поверхностью засеянного мелассного раствора в вариантах 3, 4, 5 и 6 на специальных держателях помещают маленькие сосуды с монохлоруксусной кислотой в виде 1%-ного раствора (варианты 3 и 4 ) ив виде кристаллов (варианты 5 и б), В таблице 1 приведены данные влияния паров монохлоруксусной кислоты на активность кислотообразования. Аспергиллус нигер-шт. Р-1 в чистой культуре и при заражении Пенициллом. Таблица 1

ходились под влиянием паров монохлоруксусной кислоты, гриб накопил несколько больше кислоты и съем был на 3-7% выше, чем в контроле.

Таким образом, пары монохлоруксусной кислоты в одной и той же концентрации оказывают различное действие .на гриб Аспергиллус нигер и Пеницилл регулезум: стимулируют биохимическую активность первого и угнетают второй.

Пример 2. Ферментацию меласс ных растворов проводят в производственных камерах Белгородского завода лимонной кислоты. По окончании производственного цикла сброженный раствор сливают, удаляют отработавший мицелий гриба- кислотообразователя Аспергиллус нигер штамгл Р-1, моют помещение бродильной камеры, кюветы, воздуховоды, продуктовые коммуникации и стерилизуют пароформалиновой смесью принятым на заводе способом, соответствукицим технологической инструкции ,по производству пищевой лимонной кислоты.

В варочном котле для каждой камеры готовят 45 м мелассного бродильного раствора по описанной выше технологии, разливают по кюветам бродильных камер. При температуре АО°С засевают спорами гриба-продуцента Аспергиллус нигер штамм Р-1. Через

4,204 3,5

На шестые сутки обиль ное.спороношениепеницилла

4,853 3,0 То же

2

15,0

3,625 4,1

На пятые сутки обильное спороношение пеницилла

2,829 4,9

То же

пленка

дряблая

трое суток после посева опытные бродильные камеры, а также все прилегающие к ним служебные помещения, систему проточной и вытяжной вентиляции обрабатывают из гидропульта 0,5%-ным раствором монохлоруксусной кислоты из расчета 1,5-2,0 л на 1 м обрабатываемой площади.

Аналогичную обработку проводят на четвертые и шестые сутки процесса.

При распылении раствора монохлоруксусной кислоты в воздухе бродильно камеры и других помещениях цеха накапливаются пары монохлоруксусной кислоты; которые оказывают благоприятное действие на пленку кислотообразующего гриба.

Стерилизующее действие препарата определяют подсчетом колоний пеницилла, выросших на чашках Петри, засеянных при микробиологическом контроле воздуха методом осаждения и визуальной оценкой степени поражения кислотообразующих пленок продуцента грибом-паразитом Пенициллом.

По окончании ферментации сброженный раствор сливают, определяют общее количество кислоты, съем с 1 м в сутки, удельный расход меласры.

Результаты опытных и контрольных фермантаций приведены в табл. 2,

Таблица 2

15,0

пеницилла

не обнаружено

На шестые сут4 544 3,3 ки единичные споронрсящие колони.и пеницилла

На седьмые

3,732 3,7 сутки - единичные спороносящие колонии пеницилла

На восьмые

4,601 3,1 сутки едининичные спороносящие колонии Пеницилла Приведенные данные убедительно Iпоказывают, что ферментация мелассных растворов протекает более интенсивно в условиях предлагаемого способа. При использовании известной .технологии в цикле 1 получено 4,2 т лимонной кислоты, расход 46%-ной мелассы на 1 т лимонной кислоты составил 3,5- т,при использовании предлагаемой технологии получено 5,19 т ли монной кислоты, а расход мелассы , 2,9 т на 1 т, в третьем и четвертом циклах применение предлагаемого способа также обеспечивает пoJlyчeниe больших количеств лимонной кислоты при меньшем удельном расходе мелассы В среднем за цикл в опытных камерах при использовании предлагаемого способа получено 4,518 т лимонной кислоты, что на 16,3% больше, чем в контрольных циклах, где в среднем за цикл получено 3,883 т кислоты. Удель ный расходмелассы при использовании предлагаемого способа составил 3,25 лимонной кислоты, вместо 3,87 т в контрольных циклах (т.е. на 16,1% меньше, чем в контроле). Улучшение производственных показа телей является результатом снижения вредного влияния Пеницилла и стимуляции активности продуцента парами монохлоруксусной кислоты, скопившейся в окружающем воздухе при обработке помещений (стен, полов, воздуховодов) раствором монохлоруксусной кислоты. Как видно из вышеописанных примеров в микробиологических производст вах, в частности в производстве лимонной кисвоты применяются различны стимуляторы, но применяют их в виде добавок к питательному субстрату, н котором культивируется промышленный микроорганизм. В предлагаемом спосо

Продолжение табл. 2 е стимулятор биохимического процеса - монохлоруксусную кислоту добавяют в воздушную среду в виде паров. аким образом, действие его на микрорганизм осуществляется через воздух. Приведенные данные убедительно поазывают, что ферментация мелассных астворов протекает более интенсивно условиях этого способа. Способ прост, удобен для производтва, не требует дополнительных затрат . Экономический эффект от внедрения предлагаемого способа на заводах, использующих технологию поверхностной ферментации углеводсодержащих сред, составит 200 тыс, руб. за счет снижения удельного расхода сырья. Формула изобретения 1. Способ производства лимонной кислоты, предусматривающий подготовку углеводсодержащей питательной среды, засев ее грибом-продуцентом, выращивание культуры продуцента и ферментацию ею углеводсодержащей среды в условиях оптимальной температуры, влажности, аэрации воздухом с последующим выделением лимонной кислоты из сброженного раствора, отличающийся тем, что, с целью повышения выхода лимонной кислоты и снижения удельного расхода сырья за счет стимуляции биохимической активности продуцента при одновременном подавлении посторонней микрофлоры, в период ферментации аэрацию осуществляют воздухом, насыщенным парами монохлоруксусной кислоты в количестве 75-200 мг/л среды. 2. Способ по п. 1, о т л и ч ающ и и с я тем, что насыщение воздуха парами монохлоруксусной кислоты проводят перед посевом спор грибапродуцента и на третьи-шестые сутки процесса выращивания. 3. СПОСОС5 по пп. 1,2, о т л и- чающийся тем, что монохлор- , уксусную кислоту применяют в виде 0,5%-ного водного раствора из расчета f,5-2,0 л на 1 м обрабатываемой площгщи. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Технологическая инструкция по производству пищевой лимонной кислоты. Л., 1970.