Способ получения лимонной кислоты

 

Изобретение относится к биотехнологии и касается получения лимонной кислоты глубинным способом из меласс и может быть использовано в медицине и пищевой промышленности. Целью изобретения является повышение выхода лимонной кислоты и возможность утилизации отходов производства . Способ заключается в выращивании гриба-продуцента Aspergillus niger и ферментации им лимонной кислоты в условиях аэрирования в питательной среде, содержащей мелассу, очищенную пропусканием через трехкамернуюэлектросорбционную колонку , снабженную полупроницаемыми мембранами и сегнетокерамической насадкой, при напряженности электрического поля от 20 до 30 В/см. После 5 сут ферментации на среде с очищенной таким способом мелассой съем лимонной кислоты составляет 11,7 кг/м сут, удельная активность мицелия 3,1 г/г, массовая доля лимонной кислоты 81,7%. 1 ил., 1 табл. ,3 , С ел С

COIO3 СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5н5 С 12 P 7/48

ГОСУДАР СТ ВЕ ННЫ Й КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР т 1,.м,, Р

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ "

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4675408/13 (22) 07,03.89 (46) 23.11.91. Бюл. г» 43 (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт особо чистых биопрепаратов и

Всесоюзный научно-исследовательский институт пищевых ароматизаторов, кислот и красителей (72) B. С. Андреев, Л. Л. Сергеева, Е. Б.

Львова, Л. А. Лыкова, T. А. Никифорова и Ю.

Р, Мовчан (53) 663. 15(088.8) (56) Патент США

N. 4040906,,кл. С 12 Р 7/48, 1977.

Техническая инструкция по производству пищевой лимонной кислоты. Л., 1981. (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЛИМОННОЙ

КИСЛОТЫ (57) Изобретение относится к биотехнологии и касается получения лимонной кислоты

Изобретение относится к биотехнологии и касается получения глубинным способом из мелассы лимонной кислоты которая может быть использована в медицине и пищевой промышленности.

Цель изобретения — повышение выхода лимонной кислоты и возможность утилизации отходов производства, Способ заключается в следующем.

При способе получения лимонной кислоты, включающем очистку мелассного раствора, приготовление питательной среды, выращивание на ней продуцента и. ферментацию в лимонную кислоту, очистку мелассного раствора проводят на трехкамерной электросорбционной колонке с полупроницаемыми мембранами и сегнето„„ Ц „„1693054 А1 глубинным способом из меласс и может быть использовано в медицине и пищевой промышленности. Целью изобретения является повышение выхода лимонной кислоты и возможность утилизации отходов производства. Способ заключается в выращивании гриба-продуцента Aspergillus niger u ферментации им лимонной кислоты в условиях аэрирования в питательной среде, содержащей мелассу, очищенную пропусканием через трехкамерную электросорбционную колонку, снабженную полупроницаемыми мембранами и сегнетокерамической насадкой, при напряженности электрического поля от

20 до 30 В/см. После 5 сут ферментации на среде с очищенной таким способом мелассой съем лимонной кислоты составляет 11,7 кгlм сут, удельная активность мицелия 3,1 г/г, массовая доля лимонной кислоты 81.7 . 1 ил., 1 табл. керамической насадкой при напряжении электрического поля 20-30 В/см.

При использовании значений напряженности электрического поля вне указанных пределов снижается выход целевого продукта.

Данные по выходу лимонной кислоты в зависимости от напряженности электрического поля при очистке мелассы по предлагаемому способу приведены в таблице.

Электросорбционная колонка состоит из трех камер: рабочей и двух электродных, разделенных полупроницаемыми мембранами (целлофан) для пространственного разобщения процессов электросорбции и электродиализа. Весь объем рабочей камеры заполняется сегнетокерамическим гра1693054

10 стве 10 об. .

15 нулированным материалом, Материал электродных камер (платина) выбирается из соображений его стойкости в условиях анодной и катодной поляризации в умеренно кислых и щелочных средах, В рабочую камеру сверху вниз подается мелассный раствор, а в электродные — снизу вверх фосфатный буфер с рН 7.

На чертеже представлена электросорбционная колонка, Колонка включает корпус 1, снабженный камерами 2 и 3 с электродами 4 и 5.

Внутренний объем 6 колонки отделен от камер 2 и 3 полупроницаемыми мембранами

7 с пористыми прокладками 8, Внутренний объем 6 заполнен насадкой 9 из сегнетокерамики. Колонка снабжена также фильтрами 10, соединена с насосом 11, детектором

12, дозатором 13 пробы, сборником 14 фильтрата и блоком 15 электропитания, В растворах мелассы, обработанных на электросорбционной колонке в определенных условиях, улучшаются условия культивирования гриба Aspergillus niger, что приводит к увеличению выхода лимонной кислоты, Указанный эффект носит комплексный характер (сочетает процессы электрокоагуляции, электросорбции и электродиализа).

Достоинством предлагаемого способа является также исключение химических реагентов, что позволяет использовать отходы производства без дальнейшей переработки для сельского хозяйства (на корм скоту, для полива полей и т.д.).

Пример 1. Очистка мелассы по известному способу.

Процесс ведут в металлостеклянном ферментаторе с мешалкой емкостью 10 л управляемой установки типа АК-210. Продуцентом служит плесневой гриб А. niger, Очистку мелассы проводят следующим образом. Свекловичную мелассу разводят горячей водой в соотношении 1:1 при 80 С обрабатывают желтой кровяной солью из расчета 1600 г на 300 г мелассы, а затем щавелевокислым аммонием из расчета 3,44 г на 100 г мелассы. После обработки мелассный раствор разводят водопроводной водой с таким расчетом, чтобы концентрация сахара в нем составила 30 г/л, Процесс ферментации осуществляют в три стадии, Сухие споры продуцента А. niger Л-1 замачивают в течение 6 ч в синтетической среде А4 следующего состава, г/л: сахароза

50,0; МН4НОз2,5; KHzP040,16; М95047НгО

0,25.

Замоченные споры переводят в мелассную среду для глубинного подращивания, имеющук следующий состав, г/л; сахароза

30,0; MgS04 7НгО 0.25: КНгР04 0,16; ZnS04>

7Нг0 0,005.

Подрощенный посевной мицелий переводят в мелассную питательную среду для биосинтеза лимонной кислоты, г/л: сахароза 30,0; КНгР04 0,16; ZnS04 7НгО 0,005.

Температурный режим подращивания посевного мицелия 34 С, длительность 24 ч, объем среды 4,0 л.

Температурный режим процесса биосинтеза лимонной кислоты 32 С. объем 6,0 л.

Посевной мицелий переводят в среду для биосинтеза лимонной кислоты в количеЧерез 1 сут начинают подлив мелассного раствора с концентрацией сахара 250 г/л.

Мелассный раствор для подлива обрабатывается только желтой кровяной солью в указанной дозировке, После 3 сут ферментации массовая доля лимонной кислоты составляет 79,0, объем лимонной кислоты 9,7 кгlм сут, масса сухоз го мицелия 14,5 г/л, удельная активность единицы мицелия 1,92 г/r, Пример 2. Очистка мелассы по предлагаемому способу, Свекловичную массу. разведенную водой в соотношении 1;1, подвергают очистке на электросорбционной колонке, Насадка— гранулы сегнетокерамики (средний размер

0,5 мм, напряженность электрического поля

20 В/см, скорость потока 4 л/ч). Температура комнатная. Из очищенного таким образом мелассного раствора приготавливают питательную среду для подращивания А.

niger Л-4 технологического процесса биосинтеза лимонной кислоты и для дополнительного долива мелассного раствора в процессе биосинтеза.

Процесс биосинтеза лимонной кислоты осуществляют в три стадии в соответствии с примером 1. Условия культивирования аналогичны примеру 1.

После 5 сут ферментации массовая доля ллимонной кислоты составляет 81,7 (, съем лимонной кислоты 11;7 кг!м сут, масса сухого мицелия 13,6 г/л, удельная активность мицелия 3,1 гlг.

Отходы не токсичны. Биомасса может идти на корм скоту. Фильтрат можно использовать для полива полей. Содержание микроэлементов в фильтрате — следы, золы

1,5 по массе мелассы.

Пример 3. Условия очистки мелассы и ферментации лимонной кислоты, как в примере 2. Продуцент А. niger ВКПМ F-326 (Л-5). После 5 сут ферментации массовая доля лимонной кислоты составляет 85,8 . съем лимонной кислоты 12,4 кг/м сут, масз

1693054 са сухого мицелия 13, 5 г/л, удельная активность мицелия 3,3 г/r.

I

I 1

Составитель Л.Минеева

Редактор О..Юрковецкая Техред ММоргентал Корректор О.Кундрик

Заказ 4051 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Формула изобретения

Способ получения лимонной кислоты, предусматривающий выращивание гриба— продуцента Азрегд!!!из niger и ферментацию им лимонной кислоты в условиях аэрирования в питательной среде, содержащей очищенную мелассу, аммонийный азот, фосфат и.минеральные соли, до максимального накопления целевого продукта с последующим его выделением, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения выхода лимонной кислоты и возможности утилиза5 ции отходов производства, в питательной среде используют мелассу, очищенную пропусканием через трехкамерную электросорбционную колонку, снабженную полупроницаемыми мембранами и сегнето10 керамической насадкой, при напряженности электрического поля 20-30 В/см.!

I ! ! . ! !

1 !