CS244775B1

CS244775B1 - Způsob výroby kyseliny citrónové fermentací houby Aspergillus niger

Info

Publication number: CS244775B1
Application number: CS848046A
Authority: CS
Inventors: Emma Ujcova; Leopold Seichert; Marie Musilkova; Premysl Krovak; Miroslav Salvet
Original assignee: Emma Ujcova; Leopold Seichert; Marie Musilkova; Premysl Krovak; Miroslav Salvet
Priority date: 1984-10-23
Filing date: 1984-10-23
Publication date: 1986-08-14
Also published as: CS804684A1

Abstract

Podstatou řešení se submersní fermentace houby Aspergillus niger mutanty S 59 /CCF č. 1600/ ve vírovém hydrodynamickém poli, které vytváří kapalinový cirkulační paraboloid, zvedající nepřetržitě fermentační medium do vzduchového prostoru nad hladinou media ve fermentační nádobě, kde dochází k jeho vějířovitému rozstřiku do stran ve tvaru kapiček, a to při počátečním pH« 4 až 5 a teplotě 28 - 32 0 C a kultivační půdě obsahující cukrový substrát s výhodou sacharozu v koncentraci 8% až 20% hmotnostních.

Description

houby Aspergillus niger

Podstatou řešení se submersní fermentace houby Aspergillus niger mutanty S 59 /CCF č. 1600/ ve vírovém hydrodynamickém poli, které vytváří kapalinový cirkulační paraboloid, zvedající nepřetržitě fermentační medium do vzduchového prostoru nad hladinou media ve fermentační nádobě, kde dochází k jeho vějířovitému rozstřiku do stran ve tvaru kapiček, a to při počátečním pH« 4 až 5 a teplotě 28 - 32 ⁰ C a kultivační půdě obsahující cukrový substrát s výhodou sacharozu v koncentraci 8% až 20% hmotnostních.

244 775

- 1 244 775

Vynález se týká způsobu výroby kyseliny citrónové submersnim fermentačnim způsobem, a to zkvašovánim cukerných roztoků houby Aspergillus niger.

Při tomto fermentačnim způsobu nelze použit produkční kme ny Aspergillus niger vhodné při výrobě způsobem povrchovým a je nutno vyšlechtit a aplikovat kmeny nové - nově vyšlechtěné mutanty houby Aspergillus niger. Nevyřešenou otázkou ovšem stále zůstává přisná specifieita v citlivosti jednotlivých mutant k základním podmínkám fermentace, bez jejichž znalosti nelze pak dosáhnout ekonomické výroby.

Jednou ze základních podmínek fermentace je způsob růstu, homogenizace a aerace media, dále typ michadla, tvar tělesa mlchadla, počet otáček, viskosita media atd. To má významný vliv na morfologii houby a na produkci kyseliny citrónové.

Hlavni nevýhodou dříve popsaných způsobů výroby kyseliny citrónové fermentaci houby Aspergillus niger /Schierholt J.: Processe Biochemie, Novem ber 1.977/ jsou vysoké nároky na vzduš něni a tím na spotřebu elektrické energie, což ekonomicky znevýhodňuje výrobu produktu.

Tuto nevýhodu odstraňuje způsob výroby kyseliny citrónové podlé vynálezu, jehož podstatou je, že houba Aspergillus niger mutanta S 59 uložená ve sbírce mikroorganismů CCF č. 1600, se submersně kultivuje ve virovém hydrodynamickém polL které

244 775 vytváří kapalinový cirkulační paraboloid, zvedající nepřetržitá fermentačnl medium do vzduchového prostoru nad hladinu media ve fermentačnl nádobě, kde dochází k jeho vějlřovitému rozstřihu do stran ve tvaru kapiček, a to při počátečním pH 4-5 a teplotě 28° - 32°C a kultivační půdě obsahující cukrový substrát s výhodou glukózu nebo sacharozu v koncentraci 8% až 20% hmotnostních.

Kapalinový cirkulační paraboloid s výhodou umístěný uprstřed fermentačnl nádoby, vzniká pomoci bez lopatkového míchadla /a.o. 228221, a a.o. 228350/, které sestává z dutého rotoru, složeného z pláště s výhodou tvaru válce a dna, ve kterém je alespoň jeden otvor pro vstup media do rotoru.

Otáčením dutého rotoru, který je svoji dolní polovinou potopen ve fermentačnim mediu a horní polovinou vyčnívá nad hladinu do vzduchového prostoru uzavřené fermentačnl nádoby, se otvorem ve dnu rotoru nasává fermentačnl medium na dno rotoru. Uvnitř rotoru se pak vytváří kapalinový paraboloid, který nepřetržitě zvedá medium ode dna fermentačnl nádoby vzhůru vzestupnou spirálou nad hladinu media. Zde se medium vějiřovitě rozstřikuje do stran a poté ve formě kapiček padá vzduchovým prostorem zpět na hladinu media, případně stéká na hladinu po stěnách fermentačnl nádoby ve formě tenkého kapalného fiImu.

Přitom současně vnější stěna pláště rotoru, která je potopená pod hladinou media, vytváří pod hladinou media centrální vir, který je tříštěn zarážkami na lokální viry.

V plynném prostoru, ve kterém medium nabylo tvaru drobných kapiček nebo tenké vrstvy /filmu/, dochází k intenzivnímu styku tekuté a plynné fáze bez ohledu na viskositu media, čímž dochází k růstu kultivovaných mikroorganismů, které pak v prostoru pod hladinou maximálně produkuji kyselinu citrónovou Přitom dochází k vysokému využiti přiváděného vzduchu.

Proces můžeme ovlivňovat zejména otáčkami rotoru, jeho rozměry, velikosti vstupních a výstupních otvorů, mírou pono3 244 775 řeni celého rotoru pod hladinu media apod.

Zvýšeni intenzity virového pole umožňuje dokonalou difusi kysliku i do medii, které máji již kašovitý charakter, ale ještě tečou v gravitačním poli.

Výhodou způsobu výroby kyseliny citromové podle vynálezu je dokonalé využiti kysliku z vháněného vzduchu pro růst buněk uvedené houby a tvorbu produktu, což má za následek zkráceni doby fermentace, a zlepšeni ekonomiky celého procesu.

Dále uvedený způsob fermentace umožňuje šetrné bezlopatkové mícháni media a tvorbu pelet s vhodnou strukturou a délkou vláken, což nelze dosáhnout běžnými lopatkovými míchadly, např. vrtulovým nebo turbinovým míchadlem, protože při jejich použití dochází často k vážnému poškozeni a tříštěni živých buněk o hrany lopatek. Další výhodou je, že virové pole zabra ňuje jakémukoliv usazováni media /vláken apod./ na stěnách fermentačni nádoby nebo ve stavbě /zarážkách/uvnitř fermentač ni nádoby, a to jak pod hladinou, tak ve vzduchovém prostoru nad hladinou media /intenzita vírového pole se reguluje počtem otáček rotoru za min./.

Difusni způsob fermentace je umožněn vlastnostmi nového vysokoprodukčniho mikroorganismu kmene Aspergillus niger, mutanta S 59. Další velkou výhodou uvedeného kmene je, že během procesu se vytváří minimální množství vedlejších kyselin /pouze ve stopách/.

Dále jsou uvedeny příklady výroby kyseliny citrónové podle vynálezu.

Přiklad 1.

Příprava inokula: Použijeme spor plísně Aspergillus niger mutanty S 59 rostoucích v Erlenmayerových baňkách v obj mu 100 ml obsahujících 15 ml nabobtnalých a povařených pšenič ných zrn. úbsahem 1 baňky očkujeme 24 l média následujícího složeni: 14 54 sacharozy, 0,25 % NH₄N0₃, 0,025 54 MgSO^. 7 H₂

0,01 % KHgPO^, 0,01 54 rozpustného škrobu, 0,0001 54 ZnSů^ .

. 7 H₂o, 0,0002 54 CuS0₄ . 5 HgU, 0,00065 54 FeCl-j. Otáčky michadla 400/otáček/min., množstvi vháněného vzduchu 6 l/min.,

244 775 teplota 28 až 30°C, doba kultivace 35 až 40 hodin. Vyrostlé inokulum je v peletách. Fřiprava fermentačniho média:

Připravíme sterilní fermentačni médium o složeni: 15 X sacharózy, 0,08 % NH^Cl, 0,1 močoviny, 0,05 % MgSů₄ . 7 HgO, 0,016 % KH₂PQ₄, 0,007 % KCl,,0,002 % MnS0₄ . 7 HgO, 0,001 % MnS0₄ .

. 7 H₂0, 0,001 X PeS0₄ . 7 HgO a očkujeme při teplotě média 30 až 35°C 3 až 5 zí inokula.

Fermentačni nádoba o obsahu 20 l s centrálně umístěným bez lopatkovým rotorem tvaru dutého válce se dnem tvaru mezikruži, t.j. s centrálním vstupním otvorem uprostřed tohoto dna obsahuje 10 l fermentačniho mždia, takže zaujímá polovinu obsahu fermentoru.

Do lni část rotoru je ponořena pod hladinou fermentačniho média téměř u dna fermentačni nádoby, horní část rotoru vyčnivá do vzduchového prostoru, nad hladinu vlkem uzavřené fermentačni nádoby.

Ve fermentačni nádobě je dále umístěno symetricky kolem obvodu pět zarážek ve tvaru tyči, upevněných dolním koncem ve vlku fermentačni nádoby.

Vnitřní průměr fermentačni nádoby - 0,25 m, výška h^ = 0,35 m. Vnitřni průměr bez lopatkového rotoru i., - 0,09m, výška h₂ = 0,23 m, z toho výška spodního nástavce dutého rotoru hj - 0,1 m.

Množství vháněného vzduchu 1,6 l/min., teplota 30° C, doba fermentace 160 h. Růst mycelia je difusni, umožňující dosaženi výtěžnosti až 75 % na vnesený cukr. Vedlejší kyseliny jsou tvořeny pouze ve stopách. Počet otáček míchadla 12 ot./s t.j. 72u ot./min., obvodová rychlost míchadla cca 3,3 m/s.

Příklad 2.

Postup je stejný jako v přikladu 1, ale místo sacharozy bylo použito jak pro při právu inokula, tak pro přípravu fermentačniho media 10 % glukosa. Doba fermentace byla 108 hodin,

-5244 775 vháněni vzduchu je 1,2 l/min., výtěžnost činí 85 /.. PoSet otáček michadla za min. i obvodová rychlost dutého rotoru michadla zůstává stejná jako v přikladu 1.

PŘČĎMÉT VYNÁLEZU

Claims

Způsob výroby kyseliny citrónové fermentaci houby Aspergillus niger, vyznačený tim, že houba AspergilLus niger mutanta S 59 uložená ve sbírce mikroorganismů CCF č. 160L, se submersně kultivuje ve virovém hydrodynamickém poli, které vytváří kapalinový cirkulační paraboloid, zvedající neI přetržitě fermentační medium do vzduchového prostoru nad hla dinou media ve fermentační nádobě, kde dochází k jeho vějiřo vitému rozstřiku do stran ve tvaru kapiček, a to při počáteč nim pH - 4 až 5 a teplotě 28° - 32°C a kultivační půdě obsahující cukrový substrát s výhodou glukosu nebo sacharozu v koncentraci 8 /· až 2U ú hmotnostních.