Способ производства уксусной кислоты

 

Изобретение относится к пищевой биотехнологии, в частности к производству уксусной кислоты биохимическим способом. Целью изобретения является ускорение процесса и повьшение выхода готового продукта, В питательную среду вводят уксусно-кислые бактерии (УКБ), ее аэрируют воздухом при соотношении 0,3-0,7 объемов к 1 объему среды, в процессе окисления спирта УКВ отбирают окисгляемую среду, смешивают ее с воздухом в соотношении 0,3-0,7 объемов к 1 объему среды и рециркулируют газожидкостную среду в окисляемую среду. Перед введением и аэрированием температуру воздуха устанавливают равной 5-15°С. В процессе рециркуляции газожидкостной среды осуществляют перемешивание окисляемой среды, создавая ей спиралеобразное движение за счет тангенциального подвода газожидкостной среды. Процесс насыщения воздухом ведут многократно , непрерывно в течение 48 ч, при этом воздух является и хладагентом , т.к. снижает температуру окисляемой жидкости с 44-42 до 30-29 с. Способ осуществляют в непрерывном потоке с отбором газового продукта, 1 ил,, 1 та бл. i (Л

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (5д 4 С 12 J 1/04

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

H A BTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЖЗБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4266032/30-13 (22) 23.06.87 (46) 30.01.89. Бюл. Р 4 (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт пищевой биотехнологии (72) Э И. Мельникова, П.А. Тараканов, Г.В. Галкина и Л.M. Глазунова (53) 661,731(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

1 955683, кл. С 12 J 1/04, 1984.

Авторское свидетельство СССР

N 895087, кл, С 12 2 1/04, 1980. (54) СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА УКСУСНОЙ

КИСЛОТЫ (57) Изобретение относится к пищевой биотехнологии, в частности к производству уксусной кислоты биохимическим способом. Целью изобретения является ускорение процесса и повышение выхода готового продукта. В питательную среду вводят уксусно-кислые бактерии (УКБ), ее аэрируют воз

Изобретение относится к пищевой биотехнологии, в частности к произ .i водству уксусной кислоты биохимичес=: ким способом.

Цель изобретения — ускорение процесса и повышение выхода готового продукта, На чертеже приведена технологическая схема осуществления предлагаемого способа, Способ осуществляют следующим образом, „.SU„„1454835 A 1 духом при соотношении 0,3-0,7 объемов к 1 объему среды, в процессе окисления спирта УКБ отбирают окис.— .. ляемую среду, смешивают ее с воздухом в соотношении 0,3-0,7 объемов к 1 объему среды и рециркулируют газожидкостную среду в окисляемую среду. Перед введением и аэрированием температуру воздуха устанавли" о вают равной 5-15 С. В процессе рециркуляции газожидкостной среды осуществляют перемешивание окисляемой среды, создавая ей спиралеобразное движение за счет тангенциального подвода газожидкостной среды. Процесс насыщения воздухом ведут многократно, непрерывно в течение 48 ч, при этом воздух является и хладагентом, т.к, снижает температуру окисляо емой жидкости с 44- 42 до 30-29 С.

Способ осуществляют в непрерывном потоке с отбором газового продукта.

I ил., 1 табл.

В емкости 1 готовят разводку уксусно-кислых бактерий (УКБ), а в емкости 2 — питательную среду. Первоначально в ферментатор подают разводку УКБ, предварительно .непрерывно смешивая равные ее объемы, соответствующие объему смесительной камеры 3, с атмосферным воздухом в соотношении 1:0,3 — 1:0,7, поступающим через теплообменник 4 в эту же сме-.. сительную камеру, где за счет непосредственного контакта с тонкодисз 145 пергированным воздухом поддерживают температуру полученной газожидкост-., о ной среды в пределах 30+1 С. Стаби- лизированные равные объемы гаэонаполненной среды непрерывно в спиралеобразном движении подают в нижнюю часть ферментатора 5 до заполнения на 20 его полезного объема. Затем подачу разводки УКБ прекращают и также непрерывно равными объемами подают питательную среду с одновременным насыщением ее воздухом и стабилизацией температуры каждого объема сре-: о ды в пределах 30+1 С, при этом температуру воздуха предварительно уста- навливают равной 5-15 С, Процесс окисления осуществляют при спиралеобразном движении газожидкостной культуральной среды в каждом ферментаторе и перетоке ее в последующие ферментаторы, при этом в каждом ферментаторе,производят отбор отработанного воздуха, насыщение перетекающей культуральной среды свежим воздухом и отвод тепла вышеуказанным методом.

Иэ последнего ферментатора производят съем уксусной кислоты с требуе мой концентрацией.

Предлагаемая схема предусматривает также возможность ее осуществления периодическим способом, при этом процесс окисления осуществляют в каждом отдельном ферментаторе с циркуляцией культуральной среды по контуру: смесительная камера — ферментатор.

По прилагаемой схеме процесс осу" ществляют и с использованием наполнителя, который в этом случае предварительно загружают в ферменгатор на 40-50 его полезного объема, при этом все вышеуказанные технологические операции производят в той же последовательности.

Пример 1. Процесс ведут в ферментаторе объемом 10 м . В нижа нюю часть подготовленного к работе ферментатора подают разводку уксуснокислых бактерий в количестве 20 полезного объема. Готовят питательную среду с содержанием спирта 9Х, уксусной кислоты 1,0 и общей концент Рацией 10 с добавлением минеральных солей в общем количестве 0,2Х. Среду непрерывно подают в ферментатор со скоростью, обеспечивающей поддержа-. ние стартовой концентрации уксусной кислоты, .равной 6,5 . Воздух, необ4835

Е0

55 ходимый для аэрации, иэ расчета

0,3 и на 1 м питательной среды неъ э прерывно пропускают через теплообменник, устанавливают его температу.— о ру 5 С и смешивают его с питательной. средой таким образом, чтобы на 1 ч. жидкости приходилось 0,3 ч. воздуха.

В процессе окисления рсциркулируемую культуральную среду, имеющую о температуру 42 С, пропускают через отдельную емкость равными объемами и смешивают с воздухом также из расчета 0,3 ч..воздуха на 1 ч. жидкости.

Процесс насыщения среды воэдухомведут многократно, непрерывно в течение 48 ч, чтобы весь объем рециркулируемой жидкости (10 м ) был наз сыщен воздухом в течение этого времени.

В процессе смешивания каждого объема жидкости с воздухом при данном соотношении температура жидкости о о с 42 С снижается до 29 С эа счет того, что воздух выступает как хладагент.

После насыщения жидкости воздухом постоянные объемы газожидкостной сре; ды непрерывно вводят в объем окисляемой среды также многократно в течение 48 ч, поддерживая и стабилизируя температурный режим циркулируемой о жидкости в пределах 29 С..

При этом каждый объем жидкости вводят непрерывно тангенциально со скоростью 75 дал/ч, обеспечивающей трех-, четырехкратный обмен жидкости в ферментаторе и образующей гидроди" намический поток, придающий жидкости спиралеобразное движение, с непрерывным отводом отработанного воздуха.

Процесс получения уксусной кислоты продолжается 48 ч с нарастанием массовой концентрации уксусной кислоты с 6,5 до 9,5, при этом объемная концентрация спирта снижается до

О,ЗХ, после чего начинают производить съем уксусноЦ кислоты и заканчивают съем при достижении концентрации спирта 0,15, Процесс получения готового продукта с концентрацией уксусной кислоты, равной 9,5, продолжается 48 ч.

Пример 2, Процесс осуществляют аналогично примеру 1, только соотношение объемов жидкости и воздуха устанавливают равным l:0,7, а температуру воздуха поддерживают рав5 l4 ной 15 С. При смешивании с охлажденным воздухом температура культуральной среды понижается с 44 до 30 С, при этом процесс окисления продолжается 60 ч, а концентрация уксусной кислоты повышается с 6 до 9 .

Пример 3. Процесс ведут по примеру 1, но соотношение жидкости и воздуха устанавливают равным

I:0,5, при этом температуру воздуха о доводят до 10 С.

При подаче культуральной среды в ферментатор после смешивания с охлажденным воздухом температура культуральной среды снижается с 42 до .о

29,5 С, а процесс окисления продолжается 54 ч.

Пример 4. Процесс ведут также в ферментаторе объемом 10 м

Ъ и заполняют его на 40 . наполнителем (буковой стружкой). В подготовленный к работе ферментатор подают маточный уксус в количестве 20 . его объема.

Готовят питательную среду с содержанием спирта 9 и уксусной кислоты

1Х с добавлением раствора минеральных солей и непрерывно подают в ферментатор со скоростью, обеспечивающей поддержание стартовой концентрации 7 .

В процессе окисления воздух, необходимый для аэрации, непрерывно пропускают через теплообменник, усо танавливая температуру 5 С, и смешивают с питательной средой в таком соотношении, чтобы на 1 ч. питательной среды приходилось 0,3 ч. воздуха при этом используют 10 отработанно-, го и 90 свежего воздуха.

Процесс ведут многократно, непрерывно в течение 48 ч.

После насьпцения жидкости воздухом равные объемы газожидкостной среды непрерывно тангенциально со скоростью

100 дал/ч вводят под наполнитель также в течение 48 ч, создавая гидродинамический поток, обеспечивающий спиралеобразное восходящее движение газожидкостной среды и перераспределение слоя наполнителя, при этом за счет охлажденного воздуха температура среды поддерживается в пределах

29 — 30 С.

При непрерывной циркуляции культуральной среды происходит постоянное насьпцение ее свежим воздухом с добавлением 10Х отработанного вохдуха и пены с микроорганизмами, что обес54835

Производительность, кг/м з

45 в сутки

82-85

75-80

Выход уксусной кислоты, кг

75-85

70-80

Расход воздуха, м /ч

30-7 О

100

Расход воды на охлаждение культуральной среды, м на 1000 дал уксуса

Отсутст- 300 вует печивает оптимальные условия жизнедеятельности уксусно-кислых бактерий в слое наполнителя.

Процесс окисления спирта в уксусную кислоту продолжается 48 ч с нарастанием концентрации уксусной кислоты с 7 до 9 . Затем осуществляют съем уксусной кислоты, купажирование, пастеризацию, фильтрацию.

Таким образом, только приведенные параметры, а именно соотношение жидкости и воздуха соответственно равное.l:0,3 — 1:0,7 и поддержание температуры воздуха в пределах 5о

15 С, являются оптимальными для достижения поставленной цели. Если о температуру воздуха доводить до 4 С и меньше, то снижается активность уксусно-кислых бактерий и продолжительность процесса окисления увели" чивается на 10-12 ч, а при поддержао нии температуры воздуха 16 С и вьппе не обеспечивается температурный ре25 жим процесса окисления в пределах

29-30 С, что увеличивает его продолс жительность на 24-36 ч. Соотношение

1:0,3 — 1:0,7 также является оптимальным, так как увеличение содержаЗ0 ния воздуха свыше 0,7 приводит к нарушению .гидродинамики процесса, а ниже 0,3 не обеспечивает потребности в кислороде для жизнедеятельности уксусно-кислых бактерий.

Данные, подтверждающие достижение

35 положительного эффекта, представлены в таблице.

Составитель Л. Пашинина

Техред М.Ходанич Корректор О.Кундрик

Редактор Н, Киштулинец

Заказ 7410/29 Тираж 500 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

7 1454835 8

Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я цией питательной среды и перед смеСпособ производства уксусной кис- шиванием окисляемой среды температу лоты предусматривающий аэрацию воз- ру воздуха устанавливают равной 5Э

O духом питательной среды, окисление

15 С и используют его при аэрации спирта уксусно-.кислыми бактериями, и смешивании в соотношении 0,3-0,7 отбор окисляемой среды, смешивание объемов к 1-му объему питательной ее с воздухом, рециркуляцию газожид- и окисляемой сред, а в процессе рекостной среды в окисляемую среду и циркуляции газожидкостной среды осуотбор готового продукта, о т л и — 10 ществляют перемешивание окисляемой ч а ю шийся тем, что, с целью среды, создавая ей спиралеобразное ускорения процесса и повышения вы- движение за счет тангенциального хода готового продукта, перед аэра- подвода газожидкостной среды.