Способ получения лимонной кислоты

(22) Зайвдййо 090377 (2) 24 б 1713/28-13 С 12 13 1/04 Государственный комитет СССР ио делам изобретений и открытий,1 (088.8) Опубликовано 300479,6 Вллетеиь М 1 б Дята ОйУбЛИиойаййй бПИГфийй 3004.79 В, П. Ермакова, В.А.Смирнов, Е, И.Цербак Ова, В. Ф. Федосеев Лаь,Новикова и Я,В,Качанов Ленинградский межотраслевой научно-исследовательский институт пищевой промиаленности(54) СВСССВ ПОЛУЧЕНИЯ ЛИМОННОЙ КИСЛОТЫ Изобретение относится к технике получения пищевых кислот, в частности лимонной кислоты, глубинным методом путем сбраживания углевод - содержащего сырья, например мелассы,6 погруженной культурой микроорганизмапродуцента лимонной кислоты, и может быть использовано в пищевой промиаленности.Известен способ получения лимонной кислоты, предусматривающий подращивание посевного мицелия по отъемно-доливному методу и .В этом способе для засева бродильного Ферментатора отбирают из посевного Ферментера 1/2-2/3 объема культуры, а к оставшемуся объему без перезарядки Ферментера приливают такой же объем свежего мелассного раствора. Всю культуру, подросшую за 24 ч, используют для засева очередного большого Ферментера.Известен другой способ получения лимонной кислоты, согласно которому приток свежего субстрата для питаний мицелия осуществляют совместно с необходимыми минеральными солями и дезинФицируктаими добавками непрерывно в течение всего процесса брожения, после 8-24 ч от момента засева основных Ферментеров, и заканчивают за 18-30 ч до завершения цикла брожения 2,Однако известные способы получения лимонной кислоты не позволяют.сбраживать мелассные растворы с высокой исходной концентрацией и вызывают необходимость в процессе брожения проводить дополнительные доливы концентрированных мелассных сред, чтосвязано с увеличением трудоемкости процесса и инФицирования культуральной среды в бродильных Ферментерах посторонними микроорганизмамиаИзвестен также способ получения лимонной кислоты глубинным методом путем посева спор гриба - продуцента в условиях аэрации и перемешивания в посевной Ферментер подращивания кислотообразующего мицелия, засева углеводсодержащего: раствора, например мелассы, Одрощенным мицелием с последующим сбрйживанием и выделе- БИЕМ ЛИМОННОЙ КИСЛОТЫ 3) аЭтот способ является наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату. По указанному способу подращивание мицелия из замоченньи и питательной среде спор (конидий)ГРИбс,)СУГ (.ТЛЛЯЮТ В ПОСЕВНЫХ ФЕР- м.н ГОсх на мелссс 1 Ом 1)астеО)Ре соеержгцег 3 - 4сахара.)1)(.есс подращивания ведут одностадийно В течение 18-36 ч В условияхх нрре нот(Р (ремеНваИя и аэра - ции при 32-36)С. Затем Весь объем 5 К У 1. ТУ)а Ы 1 ОЙ Мс 1 ССЫКОТОРЫЙ с ОСТВВ 1 Я- ет ) 0 НО От ноению к Объему сбраж 1 на-. елогО растБОГРа ф переводят В А(зрментер брожеее 11.ПРОцес(Р бро)кон и 51 Ос УЩес твляют 10 На 3 - 4 -НОМ (ПО СаксРУ) МЕЛсССНОМ растворе, обработанном Ферроцианидом К РЯПрименение разбавленных растворов Вызвано тем, что более концентрироВанные мелассные растворы обладают В 1 СОКОЙ буфЕсс)НОСТЕЮ И ПОЭТОМУ ГРЕ -Ятст Вуют быстрому смещению рй до Ве.тл чине, благоприятствующей образованию мицели ем лимонной кислоты в результате чего в сброженном растворе накапливается большое количество щаве- леВОЙ кислОты, П 1 Ри испольЗОВании раэ бавленных мелассных растворов через 24 ч после их ЭасЕеа начинают подкормку погруженной культуры: через каждые 1,5 ч В Ферментере порциями по 500 л Вводят концентрированные мелассные растворы, содержащие 20- 25 сахара доводя исходный раствор до 11,5-125 по сахару). Процесс 30 брожения ведут В условиях непрерывного перемешивания и аэрации при 32 С в течение 5-7 дней.ОНедостатком известного способа является то, что он позволяет сбра живать только разбавленные до 3-4 по сахару) мелассные растворы, что предусматривает дробные доливы концентрированных мелассных сред и тем самым увеличивает трудоемкость веде ния процесса и возможность заражения культуральной среды в бродильных . Ферментерах посторонними микроорганизмами, а в процессе брожения накапливается значительное количество побочных кислот, в основном щавелевой и глюконовой, в результате чего съем лимонной кислоты не достигает максимальной величины, Кроме того, при образовании побочных кислот, дополнительно расходуется основное сырье - меласса, а на стадии химической очистки сброженныХ растворов на их выделение - вода, пар и известь и образующийся при этом оксалат кальция, являющийся отходом 55 производства, загрязняющим окружающую среду.Цель изобретения - повысить эФФективность процесса брожения и увеличить тем самым выход лимонной 60 кислоты.Это достигается тем, что в предлагаемом способе получения лимонной кислоты подращивание кислотообразующего мицелия осуществляют постадийно с последовательным переводом подрац.Внемого мицели я из ОднОФерме нтера В другой, установленных походу технологического процесса, начиная с посевного Ферментера, при этомподращивание мицелия ведут так, чтона каждой последующей стадии концентрация сахара возрастает на 1,5-2,а процесс брожения ОсущестВляют намелассном растворе с начальной конце 11 трсцией сахара 8,5-10. При этом подрацивание глицелияосуществляют в три стадии, на первойиз которых используют питательныйсубстрат с исходной концентрациейсахара 2,5-3,5, на второй - 4,55,5,а на третьей 6,5-7,5,Кроме того, подращивание мицелияна каждой стадии ведут так, чтообъем культуральной среды в каждойпредыдущей стадии составляет 10-15от объема последующей стадии.Способ осуществляют следующимобразом,Споры гриба - продуцента лимоннойкислоты засевают в условиях аэрациии перемешиваеия в посевной Ферментер,затем эасевной кислотообразующиймицелий подращивают в три стадиив Ферментерах малой емкости с последовательным переводом подращенногомицелия иэ одного Ферментера в другой, установленных по ходу технологического процесса, начиная с посевного Ферментера.Подращивание мицелия ведут так, что обьем культуральной среды В каждой предыдущей стадии составляет10-15 от объема последующей стадии.Концентрация сахара на каждой последующей стадии возрастает на 1,5- 2, при этом на первой стадии используют питательный субстрат с исходной концентрацией сахара 2,5-3,5, на Второй - 4,5-5,5, а на третьей 6,5-75.Затем осуществляют процесс сбраживания на мелассном растворе сначальной концентрацией сахара 8,5- 10.На бродильной среде, начиная с перВых суток, гриб синтезирует лимоннуюкислоту, а образование побочных кислот снижается до минимума. В дальнейшем для продления процесса брожения, по мере утилизации сахара, через 2-4 суток, производят долин мелассного раствора, содержащего 20-25 сахара в количестве 10-30 к объему исходной бродильной среды, поддерживая концентрацию сахара в среде науровне 8. К этому времени мицелий гриба в бродильном Ферментере полностью Формируется и его устойчивость к заражению посторонними микроорганизмами повышается.П р и м е р 1, Выращивание кислотообразующего мицелия и синтез лимонной кислоты осуществляют в лабораторных условиях на качалке типа659609 1 ачн 1 е тат 1 чмок 1 гыр гю г г.рпри ведении гроцесса по 1 реллагаемаглу способу содержаие лма 1 ойкислоты э сумме кислот составляет87,3- 6,4 у съем лимонной кислотыдаст(1 - 1 7 1 с; 43ки, эыхаг. лимонной кислоты от сахара 57,2-68,6 ъ. Б контрольном варианте сумма кислот содержит 79,7 лимонНОЙ ЕИСЛОХЫ СЪЕМ ЛИМОННОЙ КИСЛОТЫсоставляет 9,7 мг/см э сутки, выходОт сахара 56,8,П р и м е р 5, Культивигроэаниеосуществляют в производственных условиях. Посевной мицелий выращиваютпоследовательна э три стадии в ферментерах 50 Л,. 500 л, и 5000 л.Иа первой стадии производят посев50 мг канидий Або,1;еп (замоченных200 г 1- синт"тической итательнггсреды за 6 ч до посеэа) э 50 л Ферментеру в КОТОром пригОтаелиэают30 л 3 ной (ПО сахару) меласснОЙсреды, Иицелий выращивают 20 ч.Иа второ 1 стадии мицелием выросшим на первой стадии, засевают 300 л5-НОЙ (по сахару) мелассной средырприготовленной в 500 л ферметере,при этом культивирование на зтайсреде продолжают 24 ч.Яа третьей стадии млцелием,полученным на этарай стадии, засевают 2700 л7-ной (по сахару) мелассной среды,приготовленной э ферменте объемом5000 л.1 ицелий выращивают 30 ч, приэтом рН среды снижается да 3,4.Мицелий, выращенный на третьейстадии, служит посевным материаломдля засева 50 м бродильного 4 ерментера, в катарам приготавливают37 мз мелассной среды с концентрацией сахара 9.Брожение осуществляют 5 суток.Данные образования органическихкислот у штамма Авр,пхаег Дприкультивировании в глубинных условияхо предлагаемому и известномуспособам, полученные в производственных условиях, приведены в табл.2,Предлагаемьгй способ получениялимонной кислоты са стадийным выращиванием мицелия на средах возрастающей концентрации па сравнениюс известным позволяет сбраживатьмелассные среды повышенной концентрации с образованием приемущестэенно лимонной кислоты, при этом уменьшается количества побочных щавелевой и глюконаэай кислот, съем лимонной кислоты возрастает снижается расход основного и вспомогательного сырья.ЭФФективнасть биасинтеза лимоннойкислоты в составе Образуемых кислотсоставляет 94-98. Расход кониднй гриба-прадудеНтауменьшается в 50 раз.Сокращаются отходы производства,глюконата и Оксалата кальция. Данные образования органических кислот у штаммаАэра 1 ег Лпри культивировании в глубинных условиях приведены в табл,1.65 АРУ 50 р с числом качаний 160 э минуту э колбах 700 см" при 32 С. )4 елассые (." редн 11 рих"Отаэлиэ ают соггас нОГехгологичес(ай инструкции по производству пищевой лимонной кислоты (1970),Подращиэание мицелия проводят этри стадии на мелассных средах спостоянно увеличивающимся сад ржанием сахара от ,5 до 6,5, Продолжительность подращиэания на каждойстадии составляет 24 ч. Па первой 10стадии О, 1 мг конидий Абраг.г 1 езамачивают э 10 мл синтетическойпитательной среды при 32 С э течение 3 ч. Приготовленной суспензиейзасевают 50 мл 2,5-ной (по сахару) (5меласснай среды. Подращиэание заканчивают при снижении рК культуральнайсреды до 3,6. На второй стадии 5 млпадращеннога мицелия засеэают в50 мл 4,5 Ъ-ной (па сахару) меласснойсреды, процесс подращивания закаччиэают при рН 3,9. На третьей стадии5 мл подращеинаго на второй стадиимицелия переводят в 50 мл 6,5-най(по сахару) мелассной среды, процессподращивания заканчивают при рН 3,9,Бродильные мелассные среды с содержанием сахара 8,5 Ъ разливают в колбыпо 50 мл и засевают 5 мл мицелия,выращенного на третьей стадии,процессброжения протекает без дополнительных 30доливов мелассных растворов 4,25 суток.П р и м е р 2. Подращивание мицелияпроводят в три стадии. Содержаниесахара в среде составляет на первойстадии ЗЪ,на второй 5,на третьей 7 Ъ.Бродильная среда содержит 9 сахара,Далее процесс культивированияпроводят согласно примеру 1,П р и м е р З.Подращивание гицелияпроводят в три ст ади и, Содержание саха -40ра в среде составляет на первой стадии3,5,на второй 5,5,на третьей 7,5.Бродильная среда содержит 10сахара. Остальные условия процесса,,как в примере 1.П р и м е р 4. Испытания проводят, 45как описано э примере 1. На третьисутки с целью повышения концентрациисреды в нее доливают б мл 25-ного(па сахару) меласснаго раствора. Брожение проводят 5,25 суток,50Контролем служит, процесс,осуществляемый по технологии прототипамицелий подращивают в одну стадиюна 3-ной (по сахару) мелассной сре-де. На брожение приготавливают 3- 55ный (по сахару) мелассный раствор.Через 24 ч после засева бродильныхрастворов подращенным мицелием начинают доливы глелассного раствора,содержащего 25 сахара.Даливы проводят 60в пять приемов по 3,0 мл через 2 ч.", ОЭЦцхцо -ыОЭОХ 2 м о л 1 Ц ДОЦД 1Х1 Ц 61 ДХб ХООЦДДКхо хох,"лдхххнахо о 1 Л о 1 6 о д 11 Е11 баЭ ХХо 2цообхц.обО 1 Э1 Х о х б О 6 хо 1 Ц О 6 с хЯ х б Эб х О,д ЕГ л + Ю с о о л + о 11 (б 6о ап Цд к цкХ КОбХХХХоциаахкц Во о Е э оХ Ю Э Ц хо1 Х 611 У.пУ1)Е1 сГ ОбЦ ) соб 21 ХиО1 О О1 б Об1 О С,О 1од 1; Е11116 Х1 Д Х ОО 261х о1.,Ц хц хооо1 1:, Х Е1 Н 1хлО 12Е Х О1 бХОКО1 х ц х м Ц11 1 ОКО 21 б ххцноо Ю1 3 1 1 КО лохол кь ххцноохх1 11Цоэа с О1 Ц Х 11о о о1 И Н Г.ф6596Формула изобретения1.Способ получения лимонной кислоты глубинным методом путем посева спор гриба-продуцента в условиях аэрации и перемешивания в посевной ферментер, подращивания кислотообразующего мице лия, засева углеводсодержащего раствора, например мелассы, подрощенным мицелием с последующим сбраживанием и выделением лимонной кислоты, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения зфФективности про- щ цесса брожения и увеличения тем самым выхода лимонной кислоты, подращивание кнслотообразующего мицелия осуществляют постадийно с последовательным переводом подращиваемого мицелия из одного ферментера в другой,установленных по ходу технологического процесса, начиная с посевного Ферментера, при этом подращивание мицелия ведут так, что на каждой последующей стадии концентрация сахара возрастает на 1,5-2, а процесс брожения осуществляют на мелассном растворе 09 12с начальной концентрацией сахара 8,фэ.2. Способ по п,1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что подращивание мицелия осуществляют в три стадии, на первой из которых используют питательный субстрат с исходной концентрацией сахара 2,5-3,5, на второй . - 4,5-5,5, а на третьей - 6,5- 7,53. Способ по п.1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что подрашивание мицелия на каждой стадии ведут так, что объем культуральной среды в каждой предыдущей стадии составляет 10-15 от объема последующей стадииИсточники информации, принятые во внимание при экспертизе1. авторское свидетельство СССР Р 335278, кл, С 12 О 1/04, 1970.2. Авторское свидетельство СССР Р 351887, кл, С 12 З 1/04,. 1970.3, авторское свидетельство СССР Р 153707, кл. С 12 1) 1/04, 1962.С ос тав итель А . Бражн иков аРедактор И.Дмитриева Техред М.Петко 1 орректор О.БилакЗаказ 2120/6 Тираж 525 ПодписноецНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва Жд Рашская наб. д,4,/5Филиал ППП Патентф, г.ужгород, ул.Проектная,4