CS205942B1

CS205942B1 - Odpěňovací prostředek pro fermentační procesy

Info

Publication number: CS205942B1
Application number: CS335179A
Authority: CS
Inventors: Jaroslav List; Antonin Prikryl; Mojmir Ranny; Branko Sova; Ladislav Novak
Original assignee: Jaroslav List; Antonin Prikryl; Mojmir Ranny; Branko Sova; Ladislav Novak
Priority date: 1979-05-16
Filing date: 1979-05-16
Publication date: 1981-05-29

Description

Vynález se týká nového odpěňovacího prostředku pro fermentační procesy.

Při kultivaci mikroorganismů v intenzívně větraných, případně míchaných médiích, dochází k silnému pěnění. Příčinou tvorby intenzívní pěny jsou určité povrchově aktivní látky, jako např. kyselina humínová, bílkoviny, degradační produkty bílkovin a škrobů, pektiny a saponiny, nacházející se v živných půdách. Další povrchově aktivní látky vznikají ze živných půd během sterilizace médií a v důsledku látkové výměny v průběhu fermentace. Při fermentaci musí být tvorba pěny redukována, neboť vlivem intenzivního pěnění dochází k místnímu přehřívání, k uvolnění celulárního proteinu, k nedostatečnému přísunu živin k buňkám, k poškození produkčních mikroorganismů autolýzou, čímž se snižuje výtěžnost produktu fermentace, snižuje se odvod kysličníku uhličitého a účinnost provzdušňování, ztěžuje se separace zralého média a nedosahuje se potřebného stupně zahuštění.

Pro odstranění pěny ve fermentačních proí cesech byla navržena řada mechanických za: řízení, která však neřeší problém komplexí ně a tak nejrozšířenější způsob odstraňování pěny spočívá v používání chemických látek, které mají povrchově aktivní charakter. Nejznámější odpěňovací prostředky jsou rostlinné oleje, živočišné tuky, jejich mastné kyseliny ať již samotné nebo ve směsi s minerálním olejem. Dále byly zkoušeny a s malým úspěchem aplikovány glykoly, amidy a aminy mastných kyselin, organické fosfáty, kondenzační produkty ethylenxidu se stearínem, ί různé směsi, jejichž účinnou látkou je proI pylenglykol, parciální estery glycerolu s mastnými kyselinami, kondenzační produkty ethylenxidu s mastnými kyselinami, polypropylenglykol a nyní zvláště estery polysiloxanů. Aplikace posledně jmenovaných látek se provádí buď ve 100%ní formě, kdy v důsledku vysoké hydrofobity dochází k jejich koalescenci na povrchu kapalného média, což podstatně snižuje jejich účinky, nebo se provádí ve spiěsi s minerálním nebo rostlinným olejem jako nosičem, což opět nevede k poža205942 dováným výsledkům, neboť dochází k jejich vysazování ze směsí. Ostatní zkoušené látky nedosahují hutných vysokých odpěňovacích efektů a znamenají při aplikaci značné následné technologické problémy.

Tyto nedostatky odstraňuje odpěňovací prostředek, ve kterém je dimetylpolysiloxan v emulsní formě za přítomnosti vlního tuku a vysokoprocentního monoglyceridu mastných kyselin řady C₁₆ až C₂₄ dispergován do vhodného nosiče v množství 5 až 40, s výhodou 15 % hmot Jeho nevýhodou je technologicky i strojně velmi náročná příprava emulzní směsi.

Nyní bylo zjištěno, že lze dosáhnout souměřitelných a v optimálních případech rovnocenných vysokých odpěňovacích účinků mnohem jednodušší technologií výroby a za současného snížení materiálových nákladů, prostředkem podle vynálezu, sestávajícího ze směsi áž 90 hmot. dílů aduktu mastných kyselin řady Ci₆ až C₂₄o jódovém čísle 80 až 130 s 3 až 8 moly ethylenoxidu a 5 až 10 moly propylénoxidu, až 30 hmot dílů aduktu mastných kyselin řady C₁₆ až C₂₄o jódovém čísle 80 až 130 se 4 až 8 moly ethyle noxidu a až 30 hmot. dílů mastných kyselin řady C₁₆ až C₂₄ o jódovém čísle 80 až 130.

Vysoký odpěňovací efekt prostředku byl zjištěn na základě objevu nových vlastností směsi, kterou je tvořen. Samotný adukt mastných kyselin řady C₁₆ až C₂₄ o jódovém čísle 80 až 130 s 3 až 8 moly ethylenoxidu a 5 až 10 moly propylénoxidu vykazuje dobrou odpěňovací schopnost, která se přídavkem mastných kyselin řady C₁₆ až C\₄ o jódovém čísle 80 až 130 k uvedenému aduktu, až do obsahu 40 hmot dílů mírně zvyšuje, kdežto přídavkem mastných kyselin řady Ci₆ až C₂₄o jódovém čísle 80 až 130 nad 40 hmot. dílů, dochází k poklesu odpěňovací účinnosti v porovnání s účinností samotného aduktu. Adukt mastných kyselin řady C₁₆ až C₂₄o jódovém čísle 80 až 130 s 3 až 8 moly ethylenoxidu a 5 až 10 moly propylénoxidu nelze použít samotný jako odpěňovací pro205 942 středek ani v optimální směsi s mastnými kyselinami řady C₁₆ až C₂₄ o jódovém čísle 80 až 130, poněvadž tento odpěňovací prostředek se absorbuje na povrch biomasy, nedokonale se vypírá a zanechává hořkou chuť ve finálním výrobku.

Nyní bylo zjištěno, že přídavkem 5 až 30 hmot. dílů aduktu mastných kyselin řady C_i6 až C₂'₄ o jódovém čísle 80 až 130 s 4 až 8 moly ethylenoxidu ke směsi aduktu mastných kyselin řady C_i6 až C₂₄ o jódovém čísle 80 až 130 s 3 až 8 moly ethylenoxidu a 5 až 10 moly propylénoxidu a mastných kyselin řady Ci₆ až C₂₄ o jódovém čísle 80 až 130, dochází nejen k výraznému zvýšení odpěňovacího efektu, ale zároveň se dosáhne i dokonalého vyprání finálního výrobku a plně vyhovujících organoleptických vlastností.

Samotný adukt mastných kyselin řady C₁₆až C₂₄ o jódovém čísle 80 až 130 s 4 až 8 moly ethylenoxidu, nevykazuje odpěňovací účinek, ale naopak podporuje pěnění ve vodných mediích. V prostředku podle vynálezu naopak vykazuje překvapující efekt ve výrazném zvýšení odpěňovací účinnosti směsi a zároveň se uplatňují jeho příznivé vysoké solubilizační vlastnosti, které umožňují dokonalé vyprání odpěňovacího přípravku z biomasy.

. Odpěňovacím prostředkem podle vynálezu lže dosáhnout vysokého odpěňovacího efektu, bez narušení organoleptických vlastností produktu, současně při zlepšeném efektu separace a praní. Mimo to je významným účelem vynálezu snížení materiálové náročnosti a jednoduchost technologie přípravy i aplikace prostředku.

Dále uvedené příklady provedení ilustrují možné složení prostředku podle vynálezu a jeho použití v určitém procesu fermentace, nikterak však neomezují jiné alternativy složení i aplikace prostředku.

Příklad 1

K 60 g aduktu mastných kyselin slunečnicového oleje o jódovém čísle 120 s 6 moly EO a 7 moly PO bylo přidáno 10 g aduktu stejně mastné kyseliny s 4 moly EO a 30 g mastné kyseliny olejové o jódovém čísle 80. Zahřátím na 40 °C a dokonalým promícháním byla připravena směs,- kerá se zchladila na 20 °C.

Příklad 2

Κ 70 g aduktu mastných kyselin sojového oleje o jódovém čísle 128 s 5 moly EO a 6 moly PO bylo přidáno 15 g aduktu mastné kyseliny slunečnicového oleje o jódovém čísle 120 s 6 moly EO a 15 g mastné kyseliny olejové o jódovém čísle 85. Zahřátím na 40 °C a dokonalým promícháním byla připravena homogenní směs, která se zchladila na 20 °C.

Příklad 3

K 80 g aduktu mastných kyselin řepkového oleje o jódovém čísle 100 s 3 moly EO a 10 moly PO bylo přidáno 10 g aduktu stejné mastné kyseliny s 8 moly EO a lOg mastné kyseliny slunečnicového oleje o jódovém čísle 120. Zahřátím na 40 °C a dokonalým promícháním se připravila směs, která se zchladila na 20 °C.

Příklad 4

K 70 g aduktu mastných kyselin slunečnicového oleje o jódovém čísle 120 s 8 moly EO a 5 moly PO bylo přidáno 20 g aduktu mastné kyseliny olejové o jódovém čísle 80 s 5 moly EO a 10 g mastné kyseliny řepkového oleje o jódovém čísle 100. Zahřátím na 40 °C a dokonalým promícháním se připravila homogenní směs, která se zchladila na 20 °C.

Příklad fermentace

Do skleněného laboratorního fermentoru obsahu 30 1 o užitečném plnění 15 1, který byl vybaven míchadlem, přívodem vzduchu a cirkulačním válcem, bylo napuštěno 12 kg vody, 2 kg koncentrované, sterilované melasové zápary, obsahující 900 g melasy, 1063 g vody, 2 g superfosfátu, 16 g hydrofosforečnanu amonného, 4 g síranu amonného a 15 g močoviny. Dále byl přidán 1 kg inokula, připraveného z 200 g násadní kvasničné pasty o sušině 23 %.

V průběhu 6 h kultivace byla udržována teplota 30 °C, pH 4,5 a průtok vzduchu 15 1 za minutu. V průběhu fermentačního testu pro stanovení odpěňovací účinnosti se odpěňovací prostředek dávkoval do kvasničného , média automaticky z byrety, jejíž tlačkový selenoidový ventil dostával impuls k otevření pomocí hladinové elektrody v momentě, kdy se hladina vystupující pěny dotkla elektrody

205 942

Za uvedeného postupu fermentační výroby droždí bylo na 1 kg vyprodukované biomasy spotřebováno 8,51 g odpěňovacího prostředku dle příkladu 4 v porovnání s 23,51 g kyseliny olejové, která byla spotřebována za stejných podmínek modelového testování.

Zhodnocení odpěňovacího účinku prostředku pro fermentační procesy podle vynálezu, je vyjádřeno koeficientem odpěňovací účinnosti, což je váhový poměr čisté kyseliny olejové a zkoušeného odpěňovacího prostředku na produkci 1 kg biomasy.

Koeficient odpěňovací

Druh odpěňovače účinnosti

Xj 1,00

X₂ 0,33

X₃ 1,86

X₄ 1,47

X₅ 2,05

Xe 2,66

X₇ ' 2,18

X₈ 2,76

Legenda:

Xj — kyselina olejová

X₂ — směs rostlinných mastných kyselin Ci₆až C₂₄, neutrálního rostlinného oleje a medicinálního vaseliného oleje

X₃ — adukt mastných kyselin slunečnicového oleje o jódovém čísle 120 s 6 moly a 7 moly PO

X4 — směs 40 % hmot. aduktu mastných kyselin slunečnicového oleje o jódovém čísle 120 s 6 moly EO a 7 moly PO a 60 °/o hmot kyseliny olejové o jódovém čísle 80

X5 — odpěňovací prostředek podle příkladu 1 Xg — odpěňovací prostředek podle příkladu 2 X₇ odpěňovací prostředek podle příkladu 3 Xg — odpěňovací prostředek podle příkladu 4

Claims

PŘEDMĚT VYNÁLEZU

Odpěňovací prostředek pro fermentační procesy, vyznačený tím, že je tvořen směsí: 60 až 90 hmotnostních dílů aduktu mastných kyselin řady C₁₆ až C₂₄ o jódovém čísle 80 až 130 se 3 až 8 moly ethylenoxidu a 5 až 10 moly propylenoxidu,

5 až 30 hmotnostních dílů aduktu mast- i ných kyselin řady C₁₆až C₂₄o jódovém čísle 80 až 130 se 4 až 8 moly ethylenoxidu a ¹ 205 942 5 až 30 hmotnostních dílů mastných kysei lin řady Č₁₆ až C₂₄ o jódovém čísle 80 až 130.