CS197809B1

CS197809B1 - Process for fermentation processing of acid whey

Info

Publication number: CS197809B1
Application number: CS153078A
Authority: CS
Inventors: Karel Kadlec; Jana Pelechova; Vladimir Krumphanzl
Original assignee: Karel Kadlec; Jana Pelechova; Vladimir Krumphanzl
Priority date: 1978-03-10
Filing date: 1978-03-10
Publication date: 1980-05-30

Abstract

Vynález se týká způsobu fermentačního zpracování kyselé syrovátky na kvasničnou biomasu, kdy se jako zdroje uhlíku využívá vedle kyselé syrovátky i syntetického etylalkoholu.The invention relates to a method of fermentative processing of acid whey into yeast biomass, where synthetic ethyl alcohol is used as a carbon source in addition to acid whey.

Description

Vynález se týká způsobu fermentačního zpracování kyselé syrovátky na kvasničnou biomasu, kdy se jako zdroje uhlíku využívá vedle kyselé syrovátky i syntetického etylalkoholu.The present invention relates to a process for the fermentation treatment of acid whey to yeast biomass, using synthetic ethyl alcohol as a carbon source in addition to acid whey.

Permentační z-pracování syrovátky se provádí v zásadě ze dvou důvodů, za prvé je to získání produktů látkové přeměny mikroorganismů, které jsou schopny využívat jednotlivé složky syrovátky a za druhé je to získávání biomaay pěstováním vhodných mikroorganismů na syrovátce, popřípadě na půdě, syrovátku obsahujících.The whey permentation treatment is essentially carried out for two reasons, firstly by obtaining microorganism metabolic products which are capable of utilizing the individual components of whey, and secondly by obtaining biomaay by growing suitable microorganisms on or containing the whey.

První z uvedených způsobů zpracování syrovátky zahrnuje celou řadu technologických postupů, které však vesměs nejsou používány v sasučasné průmyslové výrobě pro svou neefektivnost, Jako příklad lze uvést výrobu kyseliny mléčné, máselné, citrónové a podobně.The first of these methods of whey processing involves a number of technological processes which are not generally used in the current industrial production because of their inefficiency, for example the production of lactic, butyric, citric and the like.

Na využití syrovátky pro produkci mikrobiálních bílkovin bylo vypracováno několik technologických postupů. Jejich podstata spočívá v tom, že pro kultivaci vhodného mikroorganismu se využívá hlav ní složky syrovátky, tj. laktózy, a to buá přímo jako takové nebo může mikroorganismus utilizovat laktozu nepřímo po jejím převedení na kyselinu mléčnou. Jednotlivé způsoby zdrožáování syrovátky se liší jednak použitou kulturou mikroorganismů, jednak vlastním technologickým postupem.Several technological processes have been developed for the use of whey for the production of microbial proteins. They are based on the fact that the main component of whey, i.e. lactose, is used for the cultivation of a suitable microorganism, either directly as such or the microorganism can utilize lactose indirectly after its conversion to lactic acid. The individual methods of whey sourcing differ by the culture of microorganisms used and by their own technological process.

Nevýhoda všech těchto uvedených postupů spočívá v tom, že zbylý prokvašený substrátThe disadvantage of all these processes is that the remaining fermented substrate is left

197 809197 809

197 809 po oddělení bílkovin a kvasinek zatěžuje odpoadní vody (obsahuje jeětě minerální sole, metabolity a zbytky organických látek).197 809, after separation of proteins and yeasts, it burdened waste water (it contains still mineral salts, metabolites and residues of organic substances).

Dále je znám další způsob zdrožňování, a to v kombinaci se syntetickým ethanolem jako doplňkovým zdrojem uhlíku, oož je popsáno v čs. autorském osvědčení č. 169587.Furthermore, another method of recovery is known, in combination with synthetic ethanol as an additional carbon source, as described in U.S. Pat. Certificate No. 169587.

Jeho výhoda spočívá v tom, že po skončení fermentace je celý objem fermentační půdy sprayově sušen, takže množství odpadních vod je praktioky zanedbatelné.Its advantage is that after the fermentation is complete, the entire volume of the fermentation broth is spray dried, so that the amount of waste water is practically negligible.

Nevýhodou tohoto postupu je relativně velká spotřeba kyseliny fosforečné při zpracování kyselé syrovátky, nutná na úpravu pH média v počátečních hodinách fermentace.The disadvantage of this process is the relatively high consumption of phosphoric acid in the treatment of acid whey, which is necessary to adjust the pH of the medium during the initial hours of fermentation.

Během fermentace dochází totiž k utilizaci mléčnanového aniontu rostoucí kulturou, a to z mléčnanu vápenatého. V důsledku toho pak nastává hromadění vápenatých iontů, a tím k alkalizaoi celého systému.During the fermentation, the lactate anion is utilized by a growing culture, namely from calcium lactate. As a result, calcium ions accumulate and thereby alkaline the entire system.

Výše uvedené nevýhody jsou odstraněny při způsobu fermentačního procesu při zpracování kyselé syrovátky podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že se start fermentace provádí na fermentační půdě tvořené deproteinovanou kyselou syrovátkou s přídavkem ethylalkoholu o koncentraci 0,05 až 0,2 % hmot. Během fermentace se ovládá na základě měření obsahu ethylalkoholových par v odtahových plynech přítok ethylalkoholu při udržování jeho koncentrace v médiu na 0,05 až 0,2 % hmot. Dále se ovládá na základě údaje regulačního pH-metru přítok deproteinované kyselé syrovátky, přičemž logický obvod přiřazený k regulačnímu pH-metru ovládá při vzrůstu hodnoty pH nad 5,0 až 5,2 dávkování deproteinované kyselé eyrovátky v takovém přebytku, až hodnota pH media poklesne pod hodnotu 4,8 až 4,5, načež se přivádí čpavková voda, tvořící zdroj dusíku. Dávkování čpavkové vody ee přeruší, když hodnota pH stoupne nad hodnotu 4,5 až 4,8.The aforementioned disadvantages are eliminated in the method of fermentation process for the treatment of acid whey according to the invention, which is characterized in that the start of the fermentation is carried out on a fermentation broth consisting of deproteinated whey with the addition of ethanol at a concentration of 0.05 to 0.2% by weight. During fermentation, the ethanol feed is controlled by measuring the ethanol vapor content of the off-gas, maintaining its concentration in the medium at 0.05 to 0.2% by weight. Deproteinated acid whey feed is also controlled based on the pH-meter reading, and the logic circuit associated with the pH-meter regulates the metering of the deproteinated acidic whey in excess when the pH rises above 5.0 to 5.2 until the pH of the medium drops. below 4.8 to 4.5, whereupon ammonia water is supplied as a nitrogen source. The ammonia water dosing is interrupted when the pH rises above 4.5 to 4.8.

Způsobem řízení fermentačního procesu při zpracování kyselé eyrovátky podle vynálezu se dosáhne toho, že k úpravě pH media není zapotřebí do fermentoru dávkovat velká množství kyseliny fosforečné a k úpravě pH se využívá samotné zpracovávané suroviny, tj. deproteinované syrovátky.The method of controlling the fermentation process for treating an acidic whey according to the invention results in the fact that large amounts of phosphoric acid are not required to adjust the pH of the medium to the fermenter, and the raw material itself, i.e. deproteinated whey, is used to adjust the pH.

Způsob podle vynálezu je dále blíže objasněn na příkladu provedení.The process according to the invention is further illustrated by way of example.

PříkladExample

Kyselá syrovátka o pH 4,6 a 3,9 % hmot, laktózy byla zkvašena kulturou Laotobaoillus oasei. Kultivace probíhala v termostatu při 37 °C 24 hodin. Po této době kleslo pH na 3,9 a množství laktózy na 3,6 % hmot. Následující deproteinace byla provedena pouze tepelně, a to 45 minut při 95 °C* Po odstředění vysrážených bílkovin byla syrovátka použita k fermentaci.Lactose acidic whey at pH 4.6 and 3.9% by weight was fermented with Laotobaoillus oasei. Cultivation was carried out in a thermostat at 37 ° C for 24 hours. After this time the pH dropped to 3.9 and the amount of lactose dropped to 3.6% by weight. Subsequent deproteinization was carried out only thermally, for 45 minutes at 95 ° C. * After centrifugation of the precipitated proteins, the whey was used for fermentation.

Složení fermentační půdy pro 14 1 fermentor»Composition of fermentation broth for 14 1 fermenter »

3500 ml kyselé syrovátky připravené výše uvedeným způsobem, 3,5 g CgHjOH, 6 g (NH^JgSO^ a 30 ml roztoku minerálních solí (80 g K₂HP0^, 25 g MgSO^^HgO, 1 g ZnS0^.7Hg0 ad 1000 ml vody). pH bylo upraveno čpavkovou vodou na 4,5. Inokulace byla provedena 60 g kvasničné pasty kmene Candida utilie. Ve třetí hodině fermentace, kdy pH samovolně vzrostlo3500 ml of acid whey prepared above, 3.5 g CgHjOH, 6g of (NH ^ ^ JgSO and 30 ml mineral salt solution (80 g K ₂ HP0 ^ 25 g MgSO ^^ HgO 1 g ZnS0 ^ .7Hg0 ad The pH was adjusted to 4.5 with ammonia water, 60 g of yeast paste of Candida utilia were inoculated, and in the third hour of fermentation, when the pH spontaneously increased

197 809 až na 5,2, bylo automaticky nadávkováno také množství deproteinované kyselé syrovátky o pH 3,9, že pH média pokleslo pod hodnotu 4,5. Potom byla automaticky přivedena dávka čpavkové vody, která způsobila vzrůst pH nad hodnotu 4,5. Mezi 3. až 5. hodinou fermentace bylo tak přítokováno celkem 2500 ml kyselé deproteinované syrovátky. Od 5. hodiny až do konce fermentace (12. hodina) bylo pak pH media udržováno na hodnotě 4,5 pouze přídavky čpavkové vody. Během celé fermentace byl přítokován ethylalkohol, a to na základě měření koncentrace jeho par v odtahových plynech tak, že koncentrace ethylalkoholu byla udržována na 0,1 % hmot.197,809 to 5.2, also an amount of deproteinated acid whey of pH 3.9 was automatically dosed so that the pH of the medium fell below 4.5. Thereafter, a batch of ammonia water was automatically fed, causing the pH to rise above 4.5. Between 3 and 5 hours of fermentation, a total of 2500 ml of acid deproteinated whey was thus fed. From 5 hours until the end of fermentation (12 hours), the pH of the medium was then maintained at 4.5 with only ammonia water additions. Ethanol was fed throughout the fermentation by measuring the concentration of its vapors in the off-gases so that the ethanol concentration was maintained at 0.1 wt%.

Způsob vedení fermentačního procesu podle vynálezu najde uplatnění při fermentačním zpracování kyselé syrovátky na hodnotné bílkovinné krmivo.The method of conducting a fermentation process according to the invention finds application in the fermentation processing of acid whey to a valuable protein feed.

Claims

SUBJECT OF THE INVENTION

Process for fermentation treatment of acid whey to yeast biomass using synthetic ethyl alcohol as an additional carbon source, characterized in that the fermentation start is carried out on a fermentation broth consisting of deproteinated acid whey with the addition of ethyl alcohol at a concentration of 0.05 to 0.2% by weight, whereupon During the fermentation, the ethyl alcohol feed is controlled by measuring the ethyl alcohol vapor content of the off-gases while maintaining its concentration in the medium at 0.05 to 0.2% by weight. and further controlled on the basis of the pH value of the deproteinized acid whey feed, wherein the logic circuit assigned to the pH control controls, at an increase in pH above 5.0 to 5.2, the deproteinized acid whey feed in excess so that the pH of the medium drops below 4.8 to 4.5, whereupon the ammonia water forming the nitrogen source is fed and the ammonia water dosing is interrupted when the pH rises above 4.5 to 4.8.