Способ получения лимонной кислоты Советский патент 1982 года по МПК C12P7/48 

1

Изобретение относится к микробиологической и гапцевой гфомышленности, в частности к производству лимонной кислоты глубинным способом.

Известен способ получения лимонной кислоты, предусматривающий шлращивание гриба - продуцента Asper iEBus на питательной среде, содержащей мелассу в качестве источника углерода и минеральные соли на первой стадии процесса, ферментацию на второй стадии с введением в .питательнуюсреду раствора мелассы и последующие дополнительные доливы раствора, содержащего мелассу и питательные соли, на третьей стадии.

Способ осуществляется следующим образом. На первой стадии происходит рост мицелия в cpeioe, содержащей относительно низкое количество мелассы 70 г/л (или 35 г/л сахара) и питательные соли. На второй стадии идет ферментация лимонной кислоты при величине рН 3,О после введения в среду основного мелассного раствора с концентрацией

мелассы 376 г/л (или 188 г/л сахара), в которой питательные соли не добавляются. На третьей стадии после семи суток процесса в последующие три дня отбирают ежесуточно литр культурального раствора и заменяют его литром стерилизованного основного раствора мелассы, разбавленного до содержания 172 г мелассы на литр, в который добавляют однозамещенный фосфорнокислый Калий.

10 Процесс заканчивают на 1О сут. til .

Недостатком данного способа являются поздний срок проведения отъемов культурального раствора, когда мицелий уже

15 старый и малоактивный, добавленные в мелассный раствор при отъемах однозам&щенного фосфорнокислого калия, так как введение фосфора в период ферментации снижает активность биосинтеза .лимонной

20 кислоты, а также то, что процесс в ц&лом характеризуется недостаточно вь1сокой продуктивностью съем лимонной кислоты не превышает 12 кг/м - сут. Наиболее близким по тех1шческой суишости и достигаемому эффеи-ту к пред лагаемому .является способ полунаняя ли мокной кислоты, предусматривающий вы™ ратцивание гриба ™ продуцента Asp6rQ;-V6 BUS vi-igfeh на питательной среде содер жатцей мелассу Б качестве источника углерода и минеральные соли, ферментацию продуцента с доливом в среду раствора мелассы с последующими дополнительными доливами раствора, содержащего мелассу и питательные соли с предвари- телыштм отъемом перед каждым доливом части культуральной среды из ферментера при aapatoiH среды. Сущность этого способа заключается в том, что при активно протекающем процессе 1шслотообразования ферментацшо не прекращают, а продолжают с дополнительными доливами мелассного раст вора после отъемов части культуральной массы. С этой целью по окончании треть его долива после 3,5-4 сут от начала процесса из ферментатора отнимают 5- 6м (расчет дан для 50 м ферментатора) культурального раствора, после че го в ферментатор вводят такое количест подливного мелассного раствора с концентрацией сахара 25-28%. При сохранении высокой кислотообразующей активности гриба делают несколько доДивов в сочетании с предварительными отъемами В зависимости от количества отъемов процесс ферментации длится 7-1.0 сут. При веденш процесса известны)-.- спосо бом значительно повышается активность кислотообразования, в результата съем лимонной 1ШСЛОТЫ в кг с 1 м /сут увв личивается на 8% по сравнению с периодическим глубинным способом 2 . Однако при длительном ведении процесса значительно увеличивается объем нарастаемой биомассы, культуральная жидкость становится более вязкой в результате значитепьного накопления полисахаридов, что в значительной степени затрудняет переработку последней в химическом цехе, увеличивая технологические потери. Цель изобретения - увеличение выхо да целевого продукта и улучшении его качества.. Поставленная цель достигается тем, что согласно способу получения лимонной кислоты, предусматривающему выра- тцивание гриба - продуцента АSpei 9 -lPE-u5 Iflioeh на питательной среде,- содержащей мелассу в качестве источника углерода и минеральные соли. Феоментапию про. дуцента с доливом в среду раствора мелассы с последующими дополнительными дояивами раствора, содержащего мелассу и питательные соли с предварительным отъемом перед каждым допивом части культуральной среды из ферментера при аэрации среды, предусмотрено проведение дополнительных доливов раствора, жащего мелассу и минеральные соли через четверо суток от начала процесса выращивания, при этом из питательных солей используют азотосодержащие соли в количестве 70-10О мг азота на литр среды, а аэрацию среды в процессе дополнительных доливов проводят до насыщения ее кислородом 3,6-5,4 мг/л до .становления соотношения азот:углерод: . зшслород в среде 17,5-18,5:3250-3360: ;1. Пример. Процесс ведут в ме- . талло-стеклянных ферментаторах мешалочного типа емкостью 26 л каждый. Продуцентом служит плесневый гриб Aepei g -i2 uc, VIiger. Подготовку мелассы осу.ществляют согласно Инструкции по биологическому и химическому контролю производства пищевой лммотгой кислоты . Подращивание миделия производят в 10 л мелассного раствора, содержащего в 1 л 30 г сахара и питательных солей, п 2,2 NH4.Cg, 0,16 , 0,25 MgSQi7H2p. Среду засевают сухими кояидиями предварительно замоченными в течение 6 ч в среде того же состава. В период подращивания телшературу .альной среды поддерживают на уровне 36°С. Воздух для аэрации подают ступенчато: в течение первых 6 ч О,,2 л, затем 0,3-0,5 л, а через 18 ч до окончания подращивания 1,О л на литр среды в минуту. Перемешивание ведут со скоростью 120 об/мин„ Продол-, житепьность подращивания составляет 24 ч, Для засева ферментируемой среды вво, дят 10% подрощенной культуры по отношению, к исходному объему, который составляет 8 л. Ферментацию ведут в мелассном раст-. воре, содержащем в 1 л 30 г сахара. Раствор обогащают питательными солями, г/л: 1,7 ЫН4Се, 0,14 КН2.РО, 0,005 ZH 5О47НлО. Через 36 ч после засева в культуральную среду в течение 2-х суток вводят концентрированный мелассный раствор, содержащий в 1 л 18О г сахара. В результате долива концентрация сахара в культуральной среде в пересче те на 1 п исходного объема среды увеличивается на 100 г. Через 4 сут производят три дополнительных долива мелассного раствора, содержащего, как и в растворе, идущем на ОСНОЕПОЙ допив, 180 г сахара в 1 л. В результате дополнительных доливов содержание сахара в растворе в пересчете на 1 л исходного объема среды увеличивается еше на 12в г (по 42 г/л с каждым допивом). С каждым дополнительным доливом вводят 0,42 г МНдСб в пересч.ете на 1 л исходного раствора (ЮО мг азота на 1 л). Перед каждям дополнительным доливом производят отъем 1,2 л культу- ральной жидкости. Температуру в течение первых суток процесса поддерживают на уровне 32С, а затем снижают до . После перевода посевного мипелия количество подаваемого на аэрацию погруженной культуры воздуха в течение 24 ч увеличивают с 0,2-0,3 до 1 л на литр среды в минуту и такой режим поддерживают до начала дополнительных доливов. В период проведения дополнительных доливов и в последующие сутки расход воздуха уве личивают до 2 л на 1 л среды в минуту При таком режиме аэрации насыщение культуральной среды растворенным кислородом составляет 5,4 мг/л. В течение первых суток перемешивание осуществл$пот со скоростью 250 об/м а затем до начала дополнительных доливов число оборотов составляет 300 в ми нуту. В период дополнительных доливов и до конца процесса перемешивают раствор более интенсивно со скоростью 4ОО об/мин. При вспенивании добавляют алеинсмвую кислоту. Процесс ведут 9 сут. В табл. 1 представлены сравнительные данные, иллюстрирующие преимущест ва предлага« «ого способа по сравнению с Известным. П р и ) е р 2. Подрапшванне и ферментацию до начала дополннтел1 ных доливов осуществляют по режиму, описанному в примере 1-. Условия ведения процесса с начала дополнительных доливов изменены по слеяукяцим параметрам: количеству , ксжпентрашш сахара, вводимого с дополнительными долшвами и режиму аэрашш и перемеигавання дня создания подлежащей степени насыщения среды. За счет трех дополнительных доливов соп шание в купьтуральком растворе в пересчете на 1 л исходного объема среды увеличивается на 9О г (на 30 г/л с каждым доливом). Количество МНлСе, которое добавляют с каждым доливом в пересчете на 1 л исходного объема составляет О,28 г (7О мг Ы на 1 л). Число оборотов мешалки в 1 мин равно 4ОО, а количество воздуха - 1,5 л на 1 л среды в минуту для получения степени насышения 3,8 г/л кислорода. В табл 2 приведены сравнительные данные, иллюстрирующие преимущества предлагаемого способа по сравнению с известным. Экспериментальные данные показывают, что предлагаемый способ позволяет уветачить съем лимонной кислоты с 1 м /сут на 15%, увеличить выход лимонной кислоты от сахара на 15%, повысить прсщентное содержание лимонной кислоты в общем составе кислот-на 8%, при этом значительно уменьзиилось количество биомассы. Кроме того, вязкость культуральной жидкости понижалась, что значительно облегчает переработку растворов.

Формула изобретения

Способ лолучения лимонной кислоты, предусматривающий выращивание гриба продуцента Aspei g-iBKus y -igev

на питательной среде, содержащей мелассу в качестве источника углерода и минеральные сояи, ферментацию продуцента с долнвом в среду раствора мелассы с последующими дополнительными доливами раствора, содержащего мелассу и питательные соли с предварительным отъемом перед каждым доливом части культуральной среды из ферментера при аэрации среды, отличающийся тем, что с целью увеличения выхода целевого продукта и улучщения его качества, дополнительные доливы раствора, содержащего мелассу и минеральные соли, производят через четверо суток от начала процесса выращивания продукта, при этом из питательных солей используют азогосодержащие соли в количестве 70-100м азота на литр среды, а аэрапию среды в процессе дополнительных доливов проводят до насыщения ее кислородом 3,в5,4 мг/п до установления соотношения азот:углерод:кислород в среде 17,518,5:3250-3360:1.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Патент США № 2883329, кл. 195-36, 1959,

2.Технологические инструкции по производству пищевой лимонной кислоты. Л., 1970.