Способ получения молочной кислоты

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ МОЛОЧНОЙ КИСЛОТЫ, включающий непрерывное сбраживание сахарсодержащей питательной среды молочнокислыми бактериями Lactobacillus delbruckii в проточном режиме в батарее последовательно соединенных бродильных аппаратов, нейтрализацию образующейся молочной кислоты карбонатом кальция и последующее ее выделение, отличающийся тем, что, с целью увеличения выхода целевого продукта и сокращения продолжительности процесса, при достижении плотности популяции молочнокислых бактерий в первом бродильном аппарате в пределах (18 20) 10⁸ клеток в 1 мл среды осуществляют циркуляцию сбраживаемой среды из второго бродильного аппарата в первый с коэффициентом рециркуляции 0,4 0,6 при скорости разбавления свежей питательной средой 0,05 0,07 ч^-1

Изобретение относится к пищевой промышленности, а именно к способам получения молочной кислоты на основе микробиологического синтеза непрерывным методом.
Цель изобретения увеличение выхода целевого продукта и сокращение продолжительности процесса.
Поддержание в процессе брожения определенной плотности популяции молочнокислых бактерий в первом бродильном аппарате (18 10⁸ 20 10⁸ клеток в 1 мл среды) за счет рециркуляции сбраживаемого раствора из второго бродильного аппарата, а также непрерывный приток свежей питательной среды обеспечивают активное физиологическое состояние молочнокислых бактерий с максимальной способностью биосинтеза молочной кислоты.
Ведение процесса брожения с коэффициентом рециркуляции меньше 0,4 и скоростью разбавления сбраживаемого свежей питательной средой меньше 0,05 ч^-1 не обеспечивает поддержания требуемой плотности популяции молочнокислых бактерий, вследствие чего процесс замедляется и приближается к периодическому режиму.
Использование коэффициента рециркуляции больше 0,6 не дает значительного улучшения технологических показателей процесса брожения и экономически нерационально.
Осуществление процесса молочнокислого брожения со скоростью разбавления сбраживаемой среды больше 0,07 ч^-1 приводит к уменьшению плотности популяции молочнокислых бактерий и увеличению продолжительности брожения. При последующем увеличении скорости разбавления среды процесс брожения прекращается вследствие полного вымывания молочнокислых бактерий.
При ведении процесса брожения с поддержанием плотности популяции молочнокислых бактерий в первом бродильном аппарате меньше 18 10⁸ клеток в 1 мл среды продолжительность брожения возрастает, так как в популяции преобладают молодые клетки, обладающие меньшей кислотообразующей способностью. Поддержание плотности популяции молочнокислых бактерий в первом бродильном аппарате на уровне больше 20 10⁸ клеток в 1 мл среды нецелесообразно, так как из-за большой плотности популяции бактерий снижается скорость их роста.
Сахарсодержащий раствор готовят из свекловичной мелассы, рафинадной патоки и сахара-сырца в соотношении 1:2:7 (Технологическая инструкция по производству пищевой молочной кислоты ТИ 18-8-1-83, Л. 1983), нагревают до 85-90^oC, выдерживают не менее 1 ч, охлаждают до 48-50^oC.
В процессе брожения поддерживают содержание молочной кислоты в среде на уровне 0,3-0,5% При содержании молочной кислоты меньше 0,3% возникает опасность появления в сбраживаемом растворе посторонней микрофлоры, при содержании ее больше 0,5% угнетается жизнедеятельность молочнокислых бактерий и снижается биосинтетическая активность бактерий. Образующуюся в процессе брожения молочную кислоту в каждом аппарате непрерывно нейтрализуют карбонатом кальция, автоматически подавая его в виде мелового молока плотностью 1,13-1,16 г см^-3, тем самым поддерживают рН cбраживаемого раствора на уровне 5,0-5,3.
Процесс брожения заканчивается в четвертом бродильном аппарате через 3-4 cут при достижении содержания лактата кальция 14-15% и сахара 0,1-0,5% Выход молочной кислоты на стадии брожения составляет 86,5%
П р и м е р 1. Брожение сахарсодержащего раствора, состоящего из свекловичной мелассы, рафинадной патоки и сахара-сырца в соотношении 1:2:7, молочно-кислыми бактериями L. delbruDotDotckii штамм Л-3 проводят непрерывным методом в проточной среде в четырех бродильных аппаратах емкостью 3 л каждый, соединенных последовательно в батарею с помощью переливных труб.
Сахарсодержащую среду (2 л) с содержанием 8-10% сахара нагревают до 85-90^оС, выдерживают не менее 1 ч и охлаждают до 48-50^оС. При этой температуре в среду вносят 0,6-0,9 л односуточной культуры молочнокислых бактерий, 54-60 г солодовых ростков и сбраживают в первом бродильном аппарате. Образующуюся в сбраживаемом растворе молочную кислоту непрерывно нейтрализуют карбонатом калия в виде мелового молока плотностью 1,13-1,16 г см^-3, переводя ее в лактат кальция. При достижении в сбраживаемой среде плотности популяции молочнокислых бактерий 18 ^. 10⁸ клеток в 1 мл раствора, содержания лактата кальция 4-5% и сахара 5-6% начинают непрерывный приток свежей сахарсодержащей среды с концентрацией 12-13% из напорной емкости в первый бродильный аппарат. При достижении уровня переливной трубы избыточное количество раствора перетекает по ней во второй бродильный аппарат. При заполнении второго аппарата раствор перетекает в третий аппарат, а затем из третьего в четвертый аппарат. Тем самым объем сбраживаемого раствора в каждом аппарате поддерживается на постоянном уровне. Сахарсодержащую среду подают через дозирующее устройство со скоростью, соответствующей скорости разбавления сбраживаемого раствора, 0,05 ч^-1. Процесс брожения ведут при коэффициенте рециркуляции 0,4 и плотности популяции молочнокислых бактерий 18 ^.10⁸ клеток в 1 мл среды с непрерывным внесением солодовых ростков в количестве 20-25 г л^-1 ч^-1 на четыре бродильных аппарата. Образующуюся в процессе брожения молочную кислоту непрерывно нейтрализуют карбонатом кальция в виде мелового молока плотностью 1,13-1,16 г см^-3, поддерживая при этом рН сбраживаемого раствора на уровне 5,0-5,3.
Результаты опытов представлены в таблице.
Продолжительность брожения в среднем 83 ч, выход молочной кислоты на стадии брожения 87,7% от теоретически возможного выхода.
П р и м е р 2. Состав сахарсодержащей среды, ее приготовление, условия культивирования молочнокислых бактерий и непрерывного сбраживания аналогичны описанным в примере 1.
Сахарсодержащую среду подают из напорной емкости в первый бродильный аппарат со скоростью, соответствующей скорости разбавления сбраживаемого раствора, 0,06 ч^-1. Процесс брожения осуществляют при коэффициенте рециркуляции 0,5 и плотности популяции молочнокислых бактерий 19 10⁸ клеток в 1 мл среды. Результаты опытов представлены в таблице.
Продолжительность брожения в среднем 69 ч, выход молочной кислоты на стадии брожения 86,5% от теоретически возможного выхода.
П р и м е р 3. Состав сахарсодержащей среды, ее приготовление, условия культивирования молочнокислых бактерий и непрерывного сбраживания аналогичны описанным в примере 1.
Сахарсодержащую среду подают из напорной емкости в первый бродильный аппарат со скоростью, соответствующей скорости разбавления сбраживаемого раствора 0,07 ч^-1. Процесс брожения осуществляют при коэффициенте рециркуляции 0,6 и плотности популяции молочнокислых бактерий 20 10⁸ клеток в 1 мл среды. Результаты опытов представлены в таблице.
Продолжительность брожения 69 ч, выход молочной кислоты на стадии брожения 85,3% от теоретически возможного выхода.