DE1817907C3

DE1817907C3 - Verfahren zur Herstellung einer wäßrigen Lösung von Glukonsäure und einem wasserlöslichen Glukonat durch submerse Vergärung von Glukose

Info

Publication number: DE1817907C3
Application number: DE19681817907
Authority: DE
Inventors: Thomas J. Milwaukee Cairney; Arthur Stehly Waukesha Gaffney; Simon Shorewood Rothenberg; Jack Milwaukee Ziffer
Original assignee: Joh A Benckiser 6700 Ludwigshafen GmbH
Current assignee: Joh A Benckiser 6700 Ludwigshafen GmbH
Priority date: 1968-10-26
Filing date: 1968-10-26
Publication date: 1980-04-03
Also published as: DE1817907A1; DE1817907B2

Description

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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer konzentrierten wäßrigen Lösung einer Mischung von Glukonsäure mit einem Alkali- oder Ammoniumglukonat durch submerse Vergärung von Glukose in einem Gärungsmedium, das Nährstoffe und Mikroorganismen, die in der Lage sind, die Glukose in Glukonsäure umzuwandeln, enthält. a

Glukonsäure wird in der Regel technisch aus Glukose entweder durch chemische Oxydation oder durch Gärungsverfahren hergestellt. Die freie Säure wird meist als eine 50gewichtsprozentige Lösung in Wasser verkauft. Die Salze, wie Natrium- oder Ammoniumglu- w konat, werden als Feststoffe verkauft, aber vor ihrer Verwendung oder »eiteren Verarbeitung in Wasser gelöst.

Die Bedeutung der Glukonsäure und der Glukonate in der Technik ist wohl bekannt und es gibt verschiedene Produkte, die Glukonsäure und Glukonate enthalten und entsprechende Verfahren, um diese Produkte herzustellen.

Aus der US Patentschrift 18 93 819 ist ein Verfahren zur Vergärung von Glukose zu Glukonsäure oder Glukonaten bekannt, bei dem Glukose in Wasser gelöst und unter Belüften und Rühren durch Mikroorganismen vergoren wird. Die gesamte Glukose wird zu Beginn der Gärung dem Gärungsmedium zugegeben und es wird empfohlen, die Konzentration der gelosten Glukose unter 5% zu halten und zur Neutralisation der gebildeten Säure C'alziumcarbonat. Calciumhydroxid oder andere Neutralisationsmittel /u verwenden.

Die US Patentschrift 26 02 768 beschreibt ein Verfahren für die Herstellung voii Nalriumglukonal durch Vergärung von Glukose unter Zugabe einet" basisch reagierenden Matriumverbindung. Es wird dabei ein einstufiges Verfahren verwendet und die erhaltenen Natriumglukonailösungen sind nicht konzentriert. In der Zeitschrift »Industrial and Engineering Chemistry«, es Band 44 (1952) sind auf de« Seiten 435-440 Technikufnsversuche für die Herstellung von Natriumglukonat durch Vergärung von Glukose und kontinuierliehe Zugabe von Natriumhydroxid beschrieben. Es werden etwa 22%ige Glukoselösungen in einer Stufe vergoren, wobei entsprechende, nichtkonzentrierte Lösungen von Natriumglukonat erhalten werden.

Die bekannten Verfahren besitzen eine Reihe von Nachteilen.

Die Erfindung ist in den Ansprüchen definiert.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung liegt die Gesamtmenge der zugegebenen Glukose, einschließlich der Anfangsmenge, zwischen 50 und 75% des Gärungsmediums. Es können konzentrierte, wäßrige Lösungen von Glukose oder ihren Äquivalenten, wie hydrolisierte Stärke, Dextrine, Zuckerdicksäfte und dergleichen vergoren werden. Es wird dabei mit Konzentrationen gearbeitet, die weitaus höher sind als die bisher benutzten. So sind z. B. Lösung^medien beschrieben, die bis zu 40% Glukose enthalten können, wobei dort jedoch der bevorzugte Bereich wesentlich unter dieser Konzentration liegt. Bei der vorliegenden Erfindung wird in der Rege! die Gäning in Lösungen durchgeführt, denen mehr als 40% Glukose zugesetzt worden ist. wobei die bevorzugten zugesetzten Mengen etwa 50 bis 70% Glukose äquivalent sind oder entsprechen. Dabei werden beständige wäßrige Lösungen von Konzentrationen höher als 60% berechnet als Natriumglukonat erhalten.

Obwohl Glukose in hohen Konzentrationen, insbesondere im Bereich von 50 bis 70%. nicht leicht vergärbar ist, wurde gefunden, daß derartige hohe Konzentrationen von Glukose ohne weiteres verwendet und in Glukonsäure umgewandelt werden können, wenn das Gärungsmedium so zubereitet wird, daß nur ein Teil der Glukose zugegeben wird und die restliche Glukose später während des Verlaufs des Gärungsprozesses zugesetzt w ird. Mit anderen Worten ausgedrückt, wird die Glukose in Anteilen oder aliquoten Anteilen dem Gärungsmedium zugeführt. So wurde z. B. gefunden, daß eine vollständige Vergärung und Konversion der Glukose zu Glukonsäure erreicht werden kann, indem man anfangs eine Nährstofflösung vergärt, die etwa 28% Glukose enthält, und nachher etwa 30% weitere Glukose zugibt und vergärt. Ebenso kann man mit Glukose Kombinationen von etwa 27%. 30%. 8% und 9%: 34% und 26%; 42% und 21%; 41%. 15 und 10% gut arbeiten. Alternativ kann die Glukose anteilweise in kleineren Mengen zugegeben werden. Ein zusätzlicher Vorteil dieses Verfahrens besteht darin, daß es notwendig ist. nur für die Anfangsgärung das Glukosemedium zu sterilisieren, wogegen die spüler zugefügten Mengen an Glukose ohne Sterilisierung benützt werden können, wodurch die Betriebskosten gesenkt werden. Ein weiterer Vorzug des Verfahrens besteht darin, daß durch die Benutzbarkeit von nichtsterilisierter Cilukose ein Gärungsmedium mit einer helleren Farbe erhalten wird, wodurch man im Endergebnis auch ein hellergefärbtes Endprodukt erreicht.

Mindestens während der Anfangsphase der Gärung gibt man eine Alkali-Biise. ζ. Β Natriumhydroxid. Kaliumhydroxid oder Ammoniümfiydroxid dem Gärungsmedium zu, tim die gebildete ölukonsäure zu neutralisieren. Obwohl in der bekannten Literatur betont wird, daß es wichtig sei, die gesamte GlukonsäU' re sofort wie sie gebildet wird, Vollständig zu neutralisieren, wurde gefunden, daß dieses bei dem vorliegenden Verfahren nichj erforderlich ist und daß es in der Regel wünschenswert ist, die Glukofisäure nicht Vollständig zu neutralisieren. Die Neutralisation der

Glukonsäure wird bevorzugt nur fortgeführt, bis die Mikroorganismen im wesentlichen ihr Optimum im Zellwachstum und in der Erzeugung des Enzyms Oxidase erreicht haben, wobei das genannte Enzym für die Oxydation von Glukose zu Glukonsäure verantwortlich ist Etwa an diesem Punkt wird die Neutralisation der gebildeten Glukonsäure unterbrochen und die Gärung ohne Neutralisation fortgesetzt, bis im wesentlichen die gesamte zugegebene Glukose in Glukonsäure umgewandelt ist.

Alternativ kann die Neutralisation der gebildeten Glukonsäure zu einem früheren oder späteren Zeitpunkt unterbrochen werden. So ist z. B. bei einer Ausführungsform möglich, die Neutralisation der Glukonsäure zu unterbrechen, nachdem etwa 25% Glukose in die Glukonsäure umgewandelt worden ist. Die Gärung wird dann forgesetzt, indem zusätzlich 30% Glukose zugegeben und in Säure ohne weitere Neutralisation umgewandelt werden. Eine andere Alternative besteht darin, daß die Neutralisation der gebildeten Glukonsäure an einem anderen Punkt unterbrochen wird, ι B. nachdem etwa 42% Glukose in die entsprechende Säure umgewandelt worden sind und die Gärung dann nach Zugabe von weiteren 21% Glukose fortgesetzt wird, ohne die gebildete Säure weiter zu neutralisieren. So ist es möglich, den Anteil an freier Glukonsäure und an neutralisierter Glukonsäure in einfacher Weise und in Abhängigkeit von den Anforderungen des Verfahrens, die später beschrieben werden, leicht zu variieren.

Im allgemeinen ist es bevorzugt, daß man nach Beendigung der ersten Gärungsstufe and nach Zugabe von weiterer Glukose das pH des Gärungsmediurns unterhalb von pH 5 absinken läßt.

Man erhält in dieser Weise durch die Gärung unmittelbar konzentrierte Lösungen von Glukonsäure und einem Alkali- oder Ammoniumglukonat. Wenn die bei der Gärung erhaltenen Zubereitungen als solche verwendet werden, so wird z. B. ein wesentlicher Vorteil dadurch erreicht, daß durch die Neutralisation von nur einem Teil der gebildeten Glukonsäure, beachtliche Mengen an Base eingespart werden. Weiterhin ist es vorteilhaft, daß durch die geringen Mengen von Base die Lösungen niedrigere Viskositäten besitzen. Auch die niedrigere Viskosität derartiger Lösungen ist für die weitere Aufarbeitung der Lösungen von großem technischen Voneil.

Man kann bei Vergärung der Glukose die Neutralisa tion der gebildeten Glukonsäure nach einer bevorzugten Ausführungsform so steuern, daß das Endmedium etwa 0.5 bis 3 Teile Glukonsäure auf 1 Teil neutralisiertes Natriumglukonat enthält Diese Zubereitungen und ähnliche Zubereitungen sind einmalig in ihren Löslichkeitseigenschaften, indem sie über einen weiten Bereich von Konzentrationen und oberhalb der Konzentrationen, bei denen neutralisierte Natriumglukonatlösungen schnell auskristallisieren und erstarren, gut löslich sind So ist es möglich, die Zubereitung auf das gewünschte hohe Niveau /u konzentrieren, ohne Gefahr zu laufen, daß sie kristallisiert oder erstarrt. Auch bei dem Transport solcher Lösungen besteht nicht die Gefahr, daß Kristallisation eintritt. Außerdem lassen sich die konzentrierten Lösungen sicher und in einfacher Weise in den Vorratstank für den Trockner überführen, wo sie vollständig mit Natriumhydroxid oder einer ähnlichen Base neutralisiert und in Üblicher Weise aufgearbeitet werden können. Alternativ kann das aufgearbeitete Filtrat des Gärungsmediums unmittelbar dem Vorratstank des Trockners ohne· jede Konzentrierung zugeführt werden, wo es vollständig neutralisiert und durch Trocknung aufgearbeitet werden kann. Falls gewünscht, kann die konzentrierte Lösung leicht und einfach in einen Kristallisiertank übergeführt werden, wo sie vollständig mit Natriumhydroxid oder einer ähnlichen Base neutralisiert wird. Dann läßt man die Kristallisation eintreten und arbeitet die erhaltenen Glukonatkristalle in bekannter Weise auf.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht in der Verbesserung der Wirtschaftlichkeit der Herstellung von Glukonsäure. Bei den Dekannten Verfahren zur Herstellung dieses Produktes schließt die Arbeitsweise die Neutralisation der Reaktionsmischung oder des Gärungsmediums ein, wobei Calciumhydroxid oder eine ähnliche Base verwendet wird. Dadurch wird erreicht, daß die Säure als unlösliches Salz ausgefällt wird. Eine derartige Arbeitsweise erfordert aber eine anschließende und relativ aufwendige, chemische Konversion des aufgearbeiteten unlöslichen Salzes zu freier Säure durch ansäuren mit Schwefelsäure. Außerdem ist es bei diesem Verfahren nachteilig, daß durch die Verwendung der erforderlichen großen Mengen von Calciumhydroxid zur vollständigen Neutralisierung der Glukonsäure sehr schwierig ist, die Glukon^äure durch irgendeine andere Arbeitsweise zu gewinnen. Da gemäß einer Ausführungsform der Erfindung die Gärung mit einer minimalen Menge an Base, z. B. Natriumhydroxid, zur partiellen Neutralisation der Glukonsäure ausgeführt wird, zeichnet sich diese Arbeitsweise auch durch ein nichtaufwendiges Aufarbeitungsverfahren für die Glukonsäure aus dem Endprodukt der Gärungsmischung aus. So kann z. B. das Natriumkation aus einer typischen Endmischung der Gärung, die etwa zwei Teile Glukonsäure und einen Teil Natriumglukonat enthält, in einfacher V/eise durch Behandlung mit Ionen-Austausch-Harzen, Dialyse, Elektrodialyse wxl dergleichen entfernt werden.

In den folgenden Beispielen beziehen sich alle Prozentangaben, falls nicht ausdrücklich anders angegeben, auf eine Gewicht zu Volumen Basis. So bedeutet z. B. 40% : 40 Gramm pro 100 Milliliter der Gesamtlösung

Beispiel 1

(a) Eine Nährstofflösung wurde aus folgenden Stoffen hergestellt:

(iramm

10

20

Maismehl

Traubenzucker-Monohydrat
Flüssigkeit von

eingeweichtem Mais 50

mit Wasser aufgefüllt auf 1000 ml.

Nachdem das pH der Mischung auf 7,0-7,2 durch Zugabe von Natriumhydroxid eingestellt wurde, werden 5 Gramm Calciumcarbonat zugegeben, fine schräge Kultur von dem Glukonsäure erzeugenden; Organismus Aspergillus niger, N;R.R,L.3 wurde verwendet, um eine Anzahl Von 250 ml Erlenmeyerkolben zu impfen, von denen jeder eine Mischung aus 5 Gramm Weizenkleie und 5 ml des vorstehenden Mediums enthielt. Die Mischung war vorher 30 bis 45 MinuiGn bei I2I°C sterilisiert worden, Diese Kolben wurden be' 28°C für fünf bis fünfzehn Tage bebrütet bis ein gutes Wachstum und eine gute Sporenbildung aufgetreten war.

(b) Ein Nährstoffmedium wurde aus folgenden Stoffen hergestellt:

kg

Traubenzucker-Monohydrat 22,6 Lösung von eingeweichtem Mais 1,52 MgEO₄ · 7 H₂O 0.U8

KH-.PO4 0,08

(NH₄)jHPO₊ 0.15

Harnstoff 0,04

mit Wasser aufgefüllt auf 379 Liter.

Nachdem das pH mit Schwefelsäure etwa auf 4,5 eingestellt wurde, wird die Mischung mit Dampf 30 Minuten bei 121° C sterilisiert und auf 33° C gekühlt. Das Medium wird dann durch Zugabe von steriler Natriumhydroxidlösung auf ein pH von 63 — 6,6 eingestellt und mit einem Kolben der Kultur gemäß (a), die in zwei Liter sterilem Wasser aufgeschwemmt wurde, beimpft. Die Organismen wurden dann bei 33° C unter submersen Lüftungsbedmgungen für einen Zeitraum von 15 bis 22 Stunden wachsen gelassen.

(c) Ein Nährstoffmedium wurde aus folgenden Materialien hergestellt:

kg

Traubenzucker*) wie angegeben

Lösung von eingeweichtem Mais 1,52 MgSO₄ ■ 7 H₂O 0,08

KH2PO4 0,08

(NH₄J₂HPO₄
Harnstoff

0,15
0,04

mit Wasser aufgefüllt auf 379 Liter.

*) (Es wurde handelsübliches Traubenzucker-Monohydrat verwendet; die Mengen, die auf reinen Traubenzucker umgerechnet wurden, werden in den einzelnen Beispielen angegeben.)

Nachdem das pH durch Zugabe von Schwefelsäure auf etwa 4,5 eingestellt worden war, wurde die Mischung mit Dampf 30 Minuten bei 12PC sterilisiert und dann auf 33° C abgekühlt Das pH des Mediums wurde dann mit einer sterilen Natriumhydroxidlösung auf 6,4 bis 6,8 eingestellt und das Medium mit 37,9 Liter der gemäß (b) hergestellten Kultur geimpft Die Organismen wurden dann unter submersen Lüftungsbedingungen und unter Bewegen bei 33° C gezüchtet, wobei die im einzelnen verweiiieten Zeiträume in den einzelnen Beispielen angegeben sin^.

Vergleichsbeispiel A

Dem Medium (c) wurden unterschiedliche Glukosemngen zugegeben. In Tabelle I sind die Ergebnisse von 3 verschiedenen Versuchen zusammengestellt, wobei das pH etwa im Bereich von 6,2 bis 6,6 durch automatische Zugabe von einer sterilen 50gewichtsprozentigen Natriumhydroxidlösung gehalten wurde. Wie aus diesen Werten hervorgeht, wurde die Glukose bei den Versuchen mit ca. 28% und 42% Glukose im wesentlichen vollständig vergoren und mit ausgezeichneter Ausbeute in Glukonsäure umgewandelt. Durch Erhöhung des Glukosegehaltes im Medium auf etwa 63%, erzielte man jedoch nur eine schlechte Ausnutzung der Glukose.

Tabelle I

Versuch A

Ausgangsglukose
pH Konirolle
Gärungsstunden

% Restglukose

Mittlere·· Glukoseverbrauch

%/Stunde

End-pH

% Natriumglukonat*)

% Konversion von Glukose

27,7

ja

23

0,23 1,22

7,0 27,4 94,3 42,0

ja

48,5

0,07
0,85

7,0
40,2
94.3

63,1

ja

71 (nicht

vollständig
36,9
0,4

6,4
19,4
28,2

*) Durch Polarimeter Destimmt.

Vergieichsbeispiel B

Um die Bedfututig einer pH Kontrolle am Anfang der Gärung zu veranschaulichen, wurde ein sonst übereinstimmender Versuch mit einer 41,5%'igen Glukoselöjung ausgeführt mit der Ausnahme, daß das pH des Mediums nicht kontrolliert und kein Natriumhydroxid zugegeben wurde. Wie aus den in Tabelle ti zusammengestellten Werte hervorgeht, wurden nur etwa 25% der Glukose verbraucht und nur ein Teil davon in Glukonsäure umgewandelt, obwohl der Gehalt an Myzelfeststoffen anzeigt, daß ein überdurchschnittlich gutes Wachstum der Pilze erreicht wurde.

Tabelle II	41,5
% Ausgangsglukose	keine
pH Kontrolle
pH nach	6,5
0 Stunden	5,75
6 Stunden	4,2
8 Stunden	3,25
11 Stunden	2,75
15 Stunden	2,65
23 Stunden	2,5
30 Stunden	2,5
51 Stunden	51 (nicht vollständig)
Gärungsstunden	0,38
% Myzel feststoff	31,0
% Restglukose	2,4
% Glukonsäure*)

*) Titrierwert berechnet als Glukonsäure.

Beispiel 2

20

25

Die Arbeitsweise des Beispiels I wurde wiederholt, wobei ein Medium (c) verwendet wurde, das 40,9% Glukose enthielt. Das pH des Mediums wurde durch Zugabe von 50gewichtsprozentigem Natriumhydroxid auf 6,6 gehalten. Nach Beendigung der Gärung (Zyklus Nr. I) wurde zusätzliche Glukose (nicht sterilisiert) zu dem Medium zugegeben, so daß die Konzentration der Glukose 15,2% betrug. Die Gärung wurde dann ohne Zusatz von irgendeiner Base fortgesetzt. Nach Beendigung dieser Gärungsphase (Zyklus Nr. 2) wurde zusätzlich Glukose (nicht sterilisiert) erneut dem Medium zugeführt, so daß die Konzentration der Glukose 9,9% betrug. Die Gärung wurde auch dieses Mal ohne Zugabe einer Base fortgesetzt. Die Ergebnisse Für diese Gärungszyklen sind in der folgenden Tabelle IV zusammengestellt. Wie aus diesen Werten hervorgeht, wird ein nahezu vollständiger Verbrauch der Glukose und eine ausgezeichnete Umwandlung der Glukose in Glukonsäure und Natriumglukonat erreicht. Die endgültige Ausbeute, berechnet als Natriumglukonat, betrug 62,1%; das Gärungsmedium enthielt zum Schluß die Glukonsäure und das Natriumglukonat vollständig in Lösung und ließ sich durch Filtration bei Raumtemperatur zu einem klaren, leicht gefärbten Filtrat aufarbeiten, das beim Stehen klar blieb.

Gärungszyklus
1 2 3

Verhältnis Glukonsäure zu
Natriumglukonat

% Konversion

0,46 0,77 96,1 99,0 100

iö *) Neutralisierte Probe mit einem Polarimeter bestimmt. **) Titrationswert berechnet als Glukonsäure.

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Beispiel 3

(a) Die Arbeitsweise mit Gärungszyklen nach Beispiel 2 wurde wiederholt für eine Serie mit zwei Zyklen, wobei der Anfangsgärungszyklus bei einem pH von 6,4 durch Zugabe von Natriumhydroxid gehalten wurde und der sich daran anschließende Gärungszyklus ohne Zugabe irgendeiner Base durchgeführt wurde. Der Anfangsgärungszyklus enthielt bei jedem Versuch etwa 42% Glukose. Die Zugabe des Natriumhydroxids in den einzelnen Versuchen wurde aber zu verschiedenen Zeitpunkten unterbrochen, um die Menge der durch die Gärung gebildeten Glukose zu variieren. Wie aus den Werten in den folgenden Tabellen V, VI. VIl und VIII hervorgeht, wurde die Natriumhydroxidzugabe unterbrochen, nachdem etwa 42%, 37%. 33% und 26% Glukose aus dem jeweiligen Ansatz verbraucht worden war. In jedem Fall wurde die gleiche Menge an nichtsterilisierter Glukose zu dem Medium dann :hinzugegeben und die Gärung ohne Zugabe einer Base fortgesetzt. Die Werte zeigen weiterhin, daß die Glukose nahezu vollständig verbraucht und in ausgezeichneter Ausbeute in Glukonsäure und Natriumglukonat umgewandelt wurde mit Ausbeuten, berechnet als ,Natriumglukonat-Äquivalente von 60.8%, 61.1%, 62,4% und 60,2%. Die abnehmenden Mengen an Natriumhydroxid, die bei den einzelnen Versuchen verwendet wurden, änderten das Gewichtsverhälinis Glukonsäure zu Natriumglukonat in derartiger Weise, daß für dieses .Verhältnis Werte von 0,70. 0.96, 1.28 und 2,41 erhalten wurden. Das Gärungsmedium enthielt am Ende in jedem Fall die Glukonsäure und das Natriumglukonat in vollständig gelöstem Zustand, so daß es durch Filtration bei Raumtemperatur aufgearbeitet werden konnte and dabei ein leicht gefärbtes Filtrat ergab, das beim Stehen klar blieb.

Tabelle IV	Gärungszyklus	2	3	Tabelle V	Garungszyklus Nr.	2
	1	15,2	9,9		1	21,3
	40,9	nein	nein		42,0	nein
% Ausgangsglukose	ja	12	15	⁶⁰ % Ausgangsglukose	ja	23
pH Kontrolle	45	0,47	0,00	pH Kontrolle	48,5	0,0
Gärungsstunden	0,14	4,0	3,8	Gärungsstunden	0,07	3,7
% Restglukose	6,6	53,2	62,1	% Restglukose	6,4	60,8
End-pH	39,1	16,2	25,8	⁶⁵ End-pH	40,2	23.9
Natriumglukonat-Äquivalent*)	0,0		Natriumglukonat-Äquivalent*)	0.0
Glukonsäure**)		Glukonsäure**)

Fortsetzung

Tabelle V1Ü

Gärungszyklus Nr. I 2

Verh,>?;nis Glukonsäure zu
Nalriuniglukonat

% Konversion

94,4

0,70

100

*) Neutralisierte Probe mit einem Polarimeter beslimmf. **) Titrationswert berechnet als Glukonsäufe.

Tabelle VI

Gärungszyklus Nr. 1 2

% Ausgangsglukose 42,0 25,7

pH Kontrolle ja nein

Gärungsstunden 46,5 26

% Restglukose 5,1 0,0

End-pH 6,4 3,5

Natriumglukonat-Äquivalent*) 35,1 61,1

Glukonsäure**) 0,0 28,5

Verhältnis Glukonsäure zu - 0,96

Natriumglukonat

% Konversion 95,5 97,8

*) Neutralisierte Probe mit einem Polarimeter bestimmt. **) Titralionjwerl berechnet als Glukonsäure.

Tabelle VII

Gärungszyklus Nr. 1 2

% Ausgangsglukose 42,0 28,5

pH Kontrolle ja nein

Gärungsstunden 42,5 33,5

% Restglukose 9,0 0,02

End-pH 6,4 3,55

Natriumglukonat-Äquivalent*) 30,0 62,4

Glukonsäure**) 0,0 32,9

Verhältnis Glukonsäure zu - 1,28

Natriumglukonat

% Konversion 92,2 97,0

*) Neutralisierte Probe mit einem Polarimeter bestimmt. **) Titrationswert berechnet als Glukonsäure.

Gärungszyklus Nr.
1 2

% Ausgangsglukose

pH Kontrolle

Gärungsstunden

% Restglukose

End-pH

Natriumglukonat-Äquivalent*)

Glukonsäure**)

Verhältnis Glukonsäure zu

Natriumglukonat

41,2	34,1
ja	nein
29,3	68
14,8	0,02
6,4	3,2
22.0	60,2
0,0	39,4
-	2,41
OO Λ uu.u	m ι S t 4./

(b) Die Arbeitsweise mit Gürungszyklen nach Beispiel 2 wurde wiederholt für eine Serie mit Versuchen mit zwei Zyklen unü mit verschiedenen Glukosekonzentrationen, wobei die Anfangsgärung bei einem pH von 6,4 durch Zugabe von Natriumhydroxid gehalten wurde.

Die daran ansc'iließenden Gärungen wurden ohne Zugabe von eini;r Base durchgeführt. Wie aus den Werten in den Tabellen IX und X ersichtlich ist, wurde die Glukose im wesentlichen vollständig verbraucht und mit ausgezeichneten Ausbeuten in Glukonsäure und Natriumglukonat umgewandelt, wobei Ausbeuten von 60,3 und 59,5, berechnet als Natriumglukonat-Äquivalente, erhalten wurden. Das Glukonsäure zu Natriumglukonat-Verhältnis betrug jeweils 1,68 und Ul. Das Gärungsmedium enthielt am Ende der Gärung in jedem Fall die Glukonsäure und das Natriumglukonat in vollständig gelöstem Zustand, so daß es durch Filtrieren bei Raumtemperatur aufgearbeitet werden konnte, wobei man ein klares, leicht gefärbtes Filtrat erhielt, das auch beim Stehen klar blieb.

Tabelle IX

50	% Ausgangsglukose	Gärungszyklus Nr. 1 2	30,0
„ pH Kontrolle	27,7	nein
Gärungsstunden	ja	45
% Restglukose	23	0,0
End-pH	0,23	3,4
₆₀ Natriumglukonat-Äquivalent*)	6,4	60,3
Glukonsäure**)	27,4	35,4
Verhältnis Glukonsäure zu	0,0	1,68
Natriumglukonat	-
% Konversion		99,0
94,0

*) Neutralisierte Probe mit einem Polarimeter bestimmt **) Titrationswert berechnet als Glukonsäure.

Tabelle X

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Gärungszyklus Nr. 1 2

% Ausgangsglukose	34,3	36,0
pH Kontrolle	ja	nein
Gärungsstunden	35	23
% Restglukose	1*7	0,0
End-pH	6,4	3,45
Natriumglukonat-Äquivalent*)	31,9	59₅5
GlükonsäUre**)	0,0	30,7
Verhältnis Glükonsäure zu	-	1,21
Natriümglukonal
u. !/„„,.„„.:„., /v nuiiruriiiuii	n-i c	no c

*) Neutralisierte Probe mit einem Polarimeter bestimmt. *) Titrationswert berechnet als Glükonsäure.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung einer konzentrierten, wäßrigen Lösung einer Mischung von Glukonsäure mit einem Alkali- oder Ammoniumglukonat durch submerse Vergärung von Glukose in einem Gärungsmedium, das Nährstoffe und Mikroorganismen, die in der Lage sind, die Glukose in Glukonsäure umzuwandeln, enthält, dadurch gekennzeichnet, daß man anfangs nur einen Teil der Glukose dem Gärungsmedium zugibt, mindestens einen Anteil dieses Teils der Glukose unter Zugabe einer entsprechenden Base bei einem pH von 5 bis 7 vergärt und weitere Glukose dem Medium zugibt und vergärt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gesamtmenge der zugegebenen Glukose einschließlich der Anfangsmenge zwischen 50 und 75% des Gärungsmediums liegt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß man nach Beendigung der ersten Gärungsstufe und nach Zugabe weiterer Glukose das pH unterhalb von pH 5 absinken läßt.

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