CS206991B1 - Způsob přípravy melasováho substrátu pro citrónové kvašení - Google Patents

Description

Vynález se týká způsobu přípravy melasováho substrátu pro citrónové kvašení pro produkční kmeny houby Aspergillus niger zvláště citlivé vůči inhibitorům v melase.

Jak známo, vyžaduje raelasový substrát pro citrónové kvašení především úpravu pH, koncentrace fosfátu a přísadu optimálního množství hexakyanoželeznatanu draselného, event. dalších sloučenin, aby spory použitého produkčního kmene houby Aspergillus niger dobře vyklíčily a hyfy vyfostly v souvislý myoel, který má přeměnit cukr melasy v kyselinu oitronovou. Dále je nutné volit podle daného druhu melasy a použitého kmene vhodný způsob přípravy substrátu, aby bylo docíleno optimálních výtěžků. Obvykle se melasové roztoky s přísadami vaří s větší než konečnou koncentrací cukru po určitou dobu a doplní biologicky nezávadnou vodou na konečný objem, čímž ae aároven zchladí. Někdy se používá místo varu ohřev na 80 95 °C. Melasóvý roztok lze též vařit s přísadami v konečném objemu a po ukončené operaci zchladit na žádanou teplotu. Existují různé varianty uvedeného všeobecného postupu, například se nechá přitékat melasa a kyselinou sírovou nutnou k její neutralizaci do téměř vroucího roztoku obsahujícího celkovou dávku hexakyanoželeznatanu draselného dle če. patentu č. 121 832. Při další variantě je roztok hexakyanoželeznatanu okyselen kyselinou sírovou podle čs. patentu č. 130 943. U krátkodobého způsobu se přivede melasóvý roztok s přísadami do varu, který se udrží pouze 10 - 20 minut,načež se doplní studenou vodu na konečný objem viz čs. autorské osvědčení č. 190 769· Někdy se používá hexakyanoželeznatan draselný

206 99I

208 991 ▼ kombinaci e etyléndiaminotetraaeetátea dle Se. patentu 135 387. Některé melasy vyžadují přídavek zinku ve formě zinečnaté soli. V poslední době byla věnována pozornost řízení koncentrace volného a vysrážoňého iontu hexakyanoželeznatanu, o kterých bylo zjištěno, že mají zásadní vliv na tvorbu kyseliny oltronové jak je popsáno v čs. patentu S. 188 969» Ve větilně případů vystačíme k získání dobrýoh výtěžků kyseliny citrónové so shora uvedenými způsoby přípravy kvasného substrátu, aí již zpraoováváme různé druhy melas nebo používáme různé produkční 'kmeny houby Aspergillus niger. Vyskytují se věak kmeny, Jpro které žádný z dosavadních způsobů přípravy melasového substrátu není vhodný, nebot tyto kmeny houby Aspergillus niger jsou vůči doposud neznámým inhibitorům obsaženým v melasách náchylné v tom smyslu, že jejich spory nsvyklíSí nebo klíčí opožděně a růst hyf je brzděn, slabý myoel brzy zastaví projevy života, smáčí se a nakonec se potopí. laková oltllvost produkčního kmene vůči větělně melas představuje tím větěí nedostatek, čím víoe vyniká dotyčný kmen svou biochemickou aktivitou a sohopností zkvaeit melasový substrát vs větších než obvyklých výškách a s většími koncentracemi oukru, a to s dobrými výtěěky kyseliny oltronové. Tímto způsobem lze totiž stávající kapacitu kvasného prostoru značně zvětšit. Podařilo zs vypěstovat kmen houby Aspergillus niger (s označením L2 naší sbírky a a označením GClf - P - 663 ofioiální sbírky mikroorganismů) se shora popsanými vlastnostmi vysoce kvalitního produoenta kyseliny oltronové, který věak vůči větělně zkoušených melas, respektive jejioh dosud neznámých inhibitorů je tak citlivý, že jej nslss aplikovat v provozu oitřonového kvašení. Patří tedy do skupiny shora popsaných vysooe aktivníoh a zároveň oitlivýoh kmenů houby Aspergillus niger. Doposud nebyl znám postup, jakým by se daly předpokládané inhibitory melas, které stěžují nebo znemožňuj^ klíčení konidií a růst hyf zmíněného produkčního kmene houby Aspergillus niger odstranit nebo rozrušit.

Zmíněné potíže a nedostatky při nasazení citlivého produkčního kmene houby Aspergillus niger odstraňuje vynález dvoustupňové přípravy melasového substrátu, přičemž první stupeň probíhá při vyšší teplotě pod tlakem a druhý probíhá při atmoeférlokém tlaku. V prvním stupni se melasový roztok po úpravě pH a po přísadě hexakyanoželeznatanu draselného zahřeje v tlakové nádobě na 105 - 130 °C a tato teplota se udržuje na dobu 10 - 60 minut. Po ukončení reakoe prvního stupně se melasový roztok podle vynálezu podrobí druhému stupni, který spočívá v tom, žo js roztok přečerpán do bělmě varné nádoby, va které je zředěn vodou na 25 - 30 % oukru a vařen při normálním tlaku dalších 5 - 50 minut. Během této.etapy doohází ke etabllizaoi konoentraoe volného hexakyanoželeznatanu; je též možno provést korekci jeho koncentrace bud jeho snížením 15 min. varem s formalínem nebo zvýšením přísadou žádaného množství hexakyanoželeznatanu draselného do zohlaaeného roztoku. Po ukončeném varu je roztok doplněn biologicky nezávadnou vodou na konečný objem, čímž se substrát zároveň aohladí. Nyní se přidá kyselina fosforečná nebo fosfát a podle charakteru melasy též síran zlnečnatý nebo Jiné přísady. Dávka hexakyanoželeznatanu draselného nemusí být v prvním stupni optimální a konečná, nebot so dá během druhého stupně i po jeho ukončení ještě korigovat. První etupneň přípravy substrátu podle vynálezu plní především funkci eliminace inhibitorů klíčení a růstu hyf v melase, zatímco druhý stupeň přípravy podle vynálezu stabilizuje konečné optimální složení substrátu a zaručuje vysoké a reprodukovatolné výtěžky kyše3

208 801 liny oitronové. Var pod tlakem v prvním stupni lze provést přímou parou nebo nepřímo topným hadem případně duplikétorem. Prvý a druhý stupen přípravy podle vynálezu lze též provést pouze v jedné tlakové nádobě, která v tomto případě však musí mít větěí obsah, odpovídající konečnému objemu substrátu. Dávkování přísad, zvláště hexakyanoželeznatanu drasel ného, lze rozdělit do dvou stupňů.

Pro demonstraci významu vynálezu byly srovnány kvasné substráty připravené z několika druhů melas jednak podle běžné metody, jednak podle vynálezu. Substráty připravené běžnými metodami jsou zkvasitelné produkčním kmenem 11, ne vždy věak produkčním kmenem I>2, citlivým vůči Inhibitorům těohto melas(kmen L2 věak zkvasí substráty připravené podle vynálezu. Výsledky srovnávaoích pokusů jsou uvedeny v tabulce I.

Tabulka 1: Výtěžky kyseliny oitronové po zkvaěení melas připravených jak běžným způsobem, tak i podle vynálezu s kmeny L1, K, 12. Výěka substrátu 9 om, doba kvašení 9 dní.

Výtěžnost kyseliny oitronové v % na nasazený cukr (15 g) druh

Substrát běžný způsob

Substrát podle vynálezu

melasy	kmen L1	K	L2	L1	K	L2
I	70,5	64,2	78,6	74,1	68,2	90,5
II	69,8	58,1	X	73,7	65,6	89,2
III	60,5	55,2	62,1	65,3	62,3	86,5
IV	56,8	51,7	X	62,7	63,1	87,0

x - substrát nezkvasitelný kmenem 12

Při srovnání výsledků pokusů uvedených v tabulce I vidíme, že na melasách zpracovaných podle vynálezu získáme lepší výtěžky kyseliny oitronové, než ze stejných melas zpracovanýoh běžným způsobem. U kmene 11 se zvýší výtěžnost kyseliny oitronové o 3 - 6 %, u kmene K o 4 - 12 %, a kmen 12 dával nejvyšší výtěžky kyseliny oitronové, přestože substráty připravené běžným způsobem byly těžko zkvasitelné, popř. vůbec nezkvašitelné (melasa II a IV). Tato skutečnost ukazuje, že všechny zkoušené kmeny houby Aspergillus niger jsou oitlivé vůči inhibitorům melas, ale v různé míře. Uvedené nálezy znovu potvrzují známou skutečnost, že substrát a produkční kmen tvoří biologickou jednotu a že výsledek biochemické činnosti je třeba posuzovat jako výslednici tohoto souboru.

Vhodná kvalita substrátu připraveného podle vynálezu se zvláště projevuje u nejcitlivějšího, ale velmi aktivního kmene L2, který je sehopen na tomto substrátu efektivně zkvasit vrstvu až do 15 om výšky, nebo koncentraci eukru až do 18 %, popř. jejioh kombinace. Tím docílíme nejen dobrých výtěžků kyseliny oitronové, ale současně se zvýší kapacita kvasného oddělení.

209 991 ₄

Příklad 1

V tlakové nádobě vybavené míchadlem a přívodem tlakové páry připravíme za studená melaeový roztok s koncentrací cukru 40 %, upravíme pH roztoku zředěnou kyselinou sírovou na 6,8 a přidáme předem vyzkoušené množství hexakyanoželeznatanu draselného. Po uzavření nádoby zahřejeme roztok přívodem přímé páry na teplotu 115 °C, kterou udržíme po dobu 30 minut. Potom přečerpáme roztok do beztlakové varné nádoby, zředíme ho na koncentraci 30 % oukru a vaříme za míchání dalěíoh 30 minut. Pak ředíme melasový roztok biologicky nezávadnou vodou na konoentraei 15 % cukru, čímž ae roztok zároveň zchladí na 60 °C a přidáme 0,09 g kyeeliny fosforečné na 1 litr roztoku. Koncetraoe volného iontu ferrokyanidu se má pohybovat kolem 10 mg ve 100 ml. Melaeový substrát obsahující 15 % oukru je převeden do kvasných misek, zaočkován sporami kmene L2 houby Aspergillus niger a zkvaěen při 32 °C při výšoe vrstvy 9 cm po dobu 9 dní. Výtěžek kyseliny citrónové počítaný na nasazený oukr je 87,8 %. Se stejným melasovým substrátem připraveným podle vynálezu a s použitím kmene I>1 dává kvasný pokus výtěžek 71,5 kyseliny oitronové, s kmenem K 65,0 % kys. citrónové. Použitím melasového substrátu připraveného běžným způsobem (1) as kmenem L1 dává výtěžek 76,5 % a s kmenem K 59,2 %.

Př í k 1 a d 2

Kvasný melasový roztok je připraven stejným způsobem jako u příkladu 1 s tím rozdílem, že ohřev je proveden duplikátořem. Výtěžky kyseliny citrónové jsou obdobné jako u příkladu 1.

Pří k lad 3

Kvasný melasový roztok je připraven podle příkladu 1 nebo příkladu 2, avšak v tlakové nádobě takového rozměru, aby roztok po tlakovém varu mohl být v ní ředěn a vařen při atmosférickém tlaku. V této nádobě se provádí i ředění na konečný objem, takže oelý proces dvoustupňové přípravy substrátu probíhá v jedné nádobě.

Příklad 4

Kvasný melasový roztok je připraven podle přikladu 1 s tím rozdílem, že je oelkové množství hexakyanoželeznatanu draselného rozděleno do 1. 1 2. stupně přípravy a to tak, že ee polovina osikového množství hexakyanoželeznatanu draselného přidá do 1· stupně a druhá polovina do 2. stupně přípravy substrátu. Optimální množství přidaného hexakyanoželeznatanu draselného ee v tomto případě UŠÍ od množství uvedeného v příkladu 1 a je obvykle nižší.

Claims (1)

1. P Ě E D M S I VYNÁLEZU

   Způsob přípravy melasového substrátu pro oitranové kvašení vyznačený tím, že ee provádí ve dvou stupních, přičemž v prvém stupni probíhá var podítlakem při teplotš 105 až 130 °C po dobu 10 až 60 minut a v druhém stupni při atmosfériokém tlaku po dobu 5 až 60 minut, přičemž kyselina fosforečná nebo fosfát se přidá až do zchlazeného substrátu a ferrokyanid draselný se přidá v prvním stupni nebo se rozdělí na oba stupně.