Способ получения лимонной кислоты

 

Сотов Советских

Социалистических

Республик

ОП ИСАНИ Е

ИЗОЬРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (iu859441 (6l ) Дополнительное к авт. свид-ву— (22)Заявлено 25. 12.79 (21) 2859384/28- 13 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет

Опубликовано 30.08.81. Бюллетень № 32 (51)M. Кл.

С 12 Р 7/48

5тсудиретвииЫ1 кииитвт

СССР ие даизи изибретеии11 и втирыти1 (53) УДК 661,734..1 (088 ° 8) Дата опубликования описания 30. 08. 81

E.Я. Щербакова, В.П. Ермакова, 10.В, Медведев, ф.В. Галенко, А.А. Веселова, В.Г. Попов и М.П. Врыл

Ленинградский межотраслевой научно-исследовательский институт пищевой промышленности и Всесоюзный научноисследовательский институт особо чистых биопрепаратов (72) Авторы изобретения (71) Заявители (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЛИМОННОЙ КИСЛОТЫ

Изобретение относится к микробиологической промышленности, а именно к способу получения лимонной кислоты глубинным методом.

Лимонную кислоту глубинным способом по общепринятой технологии получают сбраживанием углеводсодержащего сырья, погруженной культурой микроорганизма — продуцента лимонной кислоты, засевая питательные растворы в ферментаторах брожения предварительно подрощенным в течение суток мицелием. Процесс подращивания мицелия и ферментация ведутся на разбавленных мелассных растворах, при этом по мере усвоения сахара грибом в бродильные растворы вводят порциями, через определенные промежутки времени, более концентрированные меласные растворы. Для увеличения выхода лимонной кислоты предусмотрено наряду с известными способами введение 8 питательную среду различных химических соединений.

Известен способ производства лимонной кислоты, предусматривающий введение в питательную среду в соответствующий момент ферментации гетероциклического ароматического соединения, представляющего собой азотсодержащее соединение, замещенное в cL -положении карбоксилом 1g.

Известен способ, согласно которому для усиления биосинтеза лимонной кислоты на стадии подращивания мицелия вводят в качестве стимуляторов роста 2-оксо-4-метил-6-уреидо-гексагидропиридин и 2-оксо-4-метил-6-оксигексапиридин $2), т3

Однако эти вещества не произво" дятся нашей промышленностью, поэтому в наших условиях такие способы не применимы.

Наиболее близким к предлагаемому

26 является способ получения лимонной кислоты глубинным методом, предусматривающий засев спор гриба Aspergi1lus niger в питательную среду в ус85944 ловиях аэрации и перемешивании, подращивание кислотообразующего мицелия, приготовление мелассного раствора, добавление в него стимулятора биосинтеза лимонной кислоты засев мелассноУ

5 го раствора подращенным мицелием с последующим сбраживанием и выделением лимонной кислоты. Известный способ

Пример 1. Выращивание кислообразующего мицелия и синтез лимонной кислоты осуществляют в лабораторных условиях на качалке типа АВУ-50р с числом качаний 160 в минуту в колбах емкостью 700 см при температуре 32 С, 45

Для замачивания конидий, подращивания мицелия и процесса ферментации используют мелассные среды с 3% саха" ра. Для дополнительного питания мицелия приготавливают 25%-ный по сахару

50 мелассный раствор.

Способ подготовки мелассных сред.

Для приготовления 1 л 3%-ного ло сахару мелассного раствора берут

62 г мелассы, добавляют 62 мл воды, нагретой до 80 С. Затем в полученную смесь добавляют 1,5 мл 10%-.íîãî ра.створа кальцинированной соды, доводя рН готового раствора до 6,8; меласпредусматривает использование в качестве стимулятора биосинтеза лимонной кислоты стерильного водного раствора, содержащий комплекс микроэлементов $33,. .Недостатком способа является накопление побочных кислот в резульУ

15 тате чего расходуется дополнительно основное сырье — меласса и снижается съем лимонной кислоты.

Цель изобретения — увеличение выхода лимонной кислоты.

Поставленная цель достигается тем, что в способе получения лимонной кислоты глубинным методом предусматри1 вающем засев спор гриба Aspergi l lus

rIi ger в питательную среду в услови25 ях аэрации и перемешивании, подращивание кнслотообразующего мицелия, приготовление мелассного раствора, добавление в него стимулятора биосинтеза лимонной кислоты, засев приготовленного мелассного раствора подрощенным мицелием с последующим сбраживанием и выделением целевогб продукта, в качестве стимулятора биосинтеза лимонной кислоты на стадии подращивания мицелия в питательный раствор вводят поли-(1,2,4-триоксифенилена) в количестве 5-15 мг/л мелассного раствора, 1 4 сный раствор нагревают до 80 и вносят 1,5 мл 10%-ного раствора желтой кровяной соли. После этого раствор кипятят 3 мин. Приготовленный мелассный раствор охлаждают до 55-60 и вносят в него стерильные растворы питательных солей, г/л: цинка сернокислого 0,005; калия фосфорнокислого однозамещенного 0,16; магния сернокислого 0,25, Мелассный раствор 25%-ный по сахару для дополнительного питания гриба в процессе ферментации приготавливают тем же способом, изменяя лишь навеску мелассы и соответственно на нее пересчитывают дозу ферроцианида калия. В этот мелассный раствор кальцинированную соду и питательные соли не добавляют.

В приготовленный, таким образом, мелассный раствор, взятый в количестве 50 мл, вносят стимулятор-препарат поли-(1,2,4-триоксифенилена) в виде раствора, приготовленного на среде

Чапека в количестве, мг/л: 5,10 и 15.

Мелассный раствор засевают густой

1 суспензией конидий штамма Л-T в коли- честве 10 мл. Подращивание при 32 С длится 24 ч, после чего 10 мл подрощенного мицелия переводят в колбу, содержащую 50 мл свежей 3%-ной мелассной среды, приготовленной для сбраживания. Через 24 ч ферментации в бродильную среду дважды с интервалом в 5 ч вводят 25%-ный раствор мелассы по 9,2 мл. Длительность ферментации

5 сут.

Параллельно проводят контрольные ферментации, при этом соблюдают все вышеописанные условия за исключением использования препарата поли-(1,2,4триоксифенилена) на стадии подращивания мицелия гриба, т.е. без добавления этого раствора в мелассный раствор.

В табл. 1 представлены результаты испытания BKTHBHocTH IHTGMMB Л- T глубинных условиях на качалке с использованием на стадии подращивания посевного мицелия стимулятора поли-(1,2,4-триоксифенилена) и по принятой технологии в табл.2 — то же, в дозе 10 мг/л мелассной среды.

Проведено параллельно 4 опытных ферментации с применением стимулятора поли-(1,2,%-триоксифенилена) и три контрольных ферментации. Каждый вариант опыта проводят в трех повторностях.

859441 6

Как в||як» из результатон лабораторных опытов, приведенных н табл. l и 2, при ведении процесса с применением раствора поли-(1,2,4-триоксифекилена) возрастает съем лимонной кислоты в зависимости от дозы на

1,0-12,2% и выход лимонной кислоты от сахара увеличивается на 0,6-7% (табл.l). Оптимальной дозой препарата поли-(l 2,4-триоксифенилена) является доза 10 мг/л среды. При этой дозе съем лимонной кислоты возрастает в среднем на 14,97, содер жание лимонной кислоты в сумме синтезированных кислот увеличивается на 2,77 и на 87 повышается выход лимонной кислоты от сахара (табл,2)

Пример 2. Выращивание кислотообразующего мицелия и синтез лимонной кислоты осуществляют в производственных условиях, в цехе глубинной ферментации завода лимонной кислоты с использованием посевного материала штамма Aspergi11us n|ger Л-Г.

На замачинание конидий, подрашивание посевкого материала, ферментацию и ка долины используют мелассные растворы, приготовленные из одной и той же мелассы с отработанным для нее режимом приготовления сред.

Параллельно проводят опытный и контрольный циклы. В контрольном цикле соблюдают те же условия, что и в опытном, ко на стадии подращивакия используют мелассный раствор без раствора поли†(1,2,4-триоксифекилена) ° На замачивакие конидий, подращивание посевного материала и ферментацию используют 37-ный по сахару мелассный раствор, а на долины — 257-ный меласскый раствор. Подращивакие осуществля ют в посевных ферментаторах емкостью

5 м в 3 м мелассного раствора, со3 Ъ держащего 37 сахара.

В посевной ферментатор непосредственно перед засевом, подращенным мицелием, одновременно с внесением питательных солей вводят 3 л среды Чапека, содержащей 30 r стимулятора— раствора поли-(1,2,4-триоксифенилена).

Подращинание ведут 24 ч.

Для брожения в 50 м ферментаторах приготавливают 30 м мелассного раствора, содержащего 3% сахара. Соблюдают принятый в производстве режим эрлифтного перемешивания и аэрации.

Через 24 ч ферментации начинают дробные доливы концентрированного 257.-ного (по сахару) меласского раствора.

Мелассныи раствор вводят по 0,5 м." через каждые 1,5 ч с долинами внесено

3518 и 3858 кг сахара мелассы. На

4-е сут из опытного и контрольного ферментатора сделаны отъемы по

450 л сброженкого раствора и взамен введен 25Х-ный по сахару мелассный раствор. Длительность брожения в опытном цикле составляет 6,4 сут,в контрольном — 7 сут.

Результаты испытания активности штамма Л-Г в глубинных условиях в производственном цикле с использованием на стадии подращивания посевного мицелия стимулятора поли-(1,2,4-триоксифенилена) и по принятой технологии представлены в табл.3.

Как видно по результатам производственного испытания представлен.ного в табл.3, при ведении процесса предлагаемым способом с использованием на стадии подращивання мелассного раствора, содержащего поли-(1,2,4-триоксифенилен), за цикл получено на 127 больше лимонной кислоты, чем при ведении процесса по известной технологии.

Съем лимонной кислоты с 1 м в сутки возрос на 21,9Х, а выход лимонной кислоты от сахара увеличился на

4,6Х, расход основного сырья — мелассы снизился на 4,2Х.

Таким образом, за счет использования предлагаемого способа повышается выход лимонной кислоты, снижается удельньпЪ расход сырья — мелассы, уменьшается образование побочных кислот, что ведет к экономии сырья и снижению потерь при химической переработке сброженных растворов. Кроме того, затраты на внедрение и возможкость осуществления способа без какихлибо переделок аппаратурного оформления производственного процесса незна!

;чительны, снижается себестоимость лимонной кислоты. ь

С>

QO о с ") Ю л

>Л о л: о о о

Ю Г л л о> о > о л

C) о о о

r с 1

125 1 сч л

Ch (й ( (ДМ (Ц > л л о

53о

О ь

1, >o yv

v@5 о уо

Iv ай

859441

1 ! ° м I

1,:

Е >Ж

wahoo и кж1„3, оо -щм ц хж и оо

5 Ф Е И

o>x - 1 1 о g .(1 о r-, K o g X 8 g ьмм и о

Ф Ф af at 4 at Э

Ф ц5ьХГн о ьооу

1 в я 6 е",. .и о, о ока„,ч

I!

1 м сч с> 1t со с)!

",." !

«» 1! сц

I оо со

I.

I!

3 1

1 !

О а ( Б

859441

10 о л

+t

СО о

>С> о л

С> ф! о!

»> О

И

P С>

СЧ Ф

Ч3 СЧ о о о

Сл. О

Ch 01 л л с о

)х о !

С )

Cf о !

С

СО л л

> л л

Ch

0 > О

СО О л л а СО

>С»С>

О ° л O т

СЧ >О л л

О)> О1

Ю л (х о

0 5 4

gß4

Х о о о о (."Ь СЧ

С \

О

С> о о о о

О СО м M о

СО м

С> о о

СЧ л л О Ю,м л

О1 СЧ л л

О1

О\ л л м

СЧ )-

О) л

Щ ( о л л м О > ! !

О

С о.

: !

D л в о л и

I!

I о о о

Ю ю и о

C) м

>С> о о гЯ ) ю а а!

j ь о

» О

I л л

I I

I л !

>!!

Э И х

k(м

Ф

Р Ф и х! е! I

j p еС й

j ! ! д

С>

>х о э g o ьй

>! о о

О О Р Х 4

> ъ л .М СО

Щ Ю

О> М.> СО л л л

r r

С Ч СЧ! >

Г 1 в

> >

М

О1

Л б л > л %

Л о ь

3

С!

° >

Ю О

СЧ л

Г

859441 л

» л л л

CV

» (О л (t 1

Réх (38

o tv Lл m2g !! .

$05 0 g в!!!! ю!

C) l!

»! еч ь !!

-!

-! ч!!

cV

Ж!!!! !!!

I! л

-э

t!

13

Формула изобретения

Составитель М. Ларина

Редактор К. Лембак Техред Л. Пекарь

Корректор М. Коста

Заказ 7472/43 Тираж 528

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Подписное На ППП Патент г. ужгopop ул. Проектная 4

Способ получения лимонной кислоты глубинным методом, предусматривающий засев спор гриба Asperglllus niger в питательную среду в условиях аэрации и перемешивании, подращивание кислотообразующего мицелия, приготовление мелассного раствора, добавление в него стимулятора биосинтеза лимонной кислоты, засев приготовленного мелассного раствора подрощенным мицелием с последующим сбраживанием и выделением целевого продукта, о тл и ч а ю шийся тем, что, с ge лью увеличения выхода лимонной кис9441 14 лоты стимулятор биосинтеза лимонной кислоты вводят на стадии подращивания мицелия в виде раствора поли-(1,2,4-триоксифенилена) в количестве 5-15 мг/л мелассного раствора, Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент Великобритании Ф 1428439 кл. C 2 С, опублнк. 1976.

2. Патент ФРГ Ф 1642603, кл. 6 а 20/01.

3. Авторское свидетельство СССР

У 554282, кл. С 12 D 1/04, 1975

15 (прототип)