DE2125131A1

DE2125131A1 - Verfahren zur Herstellung von Zitronensäure durch submerse Gärung

Info

Publication number: DE2125131A1
Application number: DE19712125131
Authority: DE
Inventors: auf Nichtnennung. P Antrag
Original assignee: Aktiengesellschaft Jungbunzlauer Spiritus- Und Chemische Fabrik, Wien
Priority date: 1970-06-01
Filing date: 1971-05-21
Publication date: 1971-12-09
Also published as: CH556911A; GB1342311A; NL7107389A; US3741869A; FR2095690A5; BE767569A; DE2125131B2; AT295448B; CA973495A; NL152929B; IT1013007B

Description

Verfahren zur Herstellung von Zitronensäure durch submerse Gärung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Zitronensäure durch submerse Gärung von kohlehydrathaltigem Material mit Aspergillus niger in Gegenwart von K₄ZFe(CN)₆J^ 3H₂O als Inhibitor in einer Menge von kleiner als 500 TpM.

Es ist bekannt, daß man zur Erzielung von hohen Mengen an Zitronensäure produzierendem Aspergillus niger-Mycel das Wachstum der Zellen hemmen muß. Durch diese Hemmung wird der zellulare Stoffwechsel in Richtung vermehrter Zitronensäureproduktion gelenkt.

Eine Zeilwachstumshemmung wird z.B. durch Zugabe von Kaliumferrocyanid zum Gärsubstrat erreicht. Es ist bekannt,

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daß dieser Zusatz vor allem durch Komplexbildung alle schädlichen Einflüsse von Metallionen auf die Zitronensäureproduktion hintanhält.

Bei einem bekannten Verfahren (USA-Patentschrift Nr. 3 326 774) werden dem Fermentationsmedium in Form einer einmaligen Zugabe 500 - 4000 TpM Kaliumferrocyanid zugegeben, wobei diese Menge auch über- bzw. unterschritten werden kann. Dies hat den Nachteil, daß durch die einmalige Zugabe eine Kontrolle des Wachstums des Mycels nicht möglich ist*

Aufgabe der Erfindung ist es, diese Nachteile zu vermeiden und ein Verfahren zu schaffen, bei dem das Mycelwachstum so gehemmt wird, daß wesentlich verbesserte Ausbeuten an Zitronensäure erhalten werden.

Dies wird gemäß der Erfindung bei einem Verfahren der eingangs genannten Art dadurch erreicht, daß der, wenigstens teilweise gereinigte, Kohlehydrate, beispielsweise durch Ionenaustausch gereinigten Zucker, enthaltenden Lösung der Inhibitor portionsweise in einer Menge von insgesamt 0,05 - 10 TpM, bezogen auf die Gesamtmenge der Lösung, zugegeben wird.

Durch die portionsweise Zugabe wird das Mycelwachs- W tum so beeinflußt, daß eine unerwartete Leistungssteigerung in der Weise stattfindet, daß die Ausbeute erhöht und die Gärzeit verkürzt wird.

Es ist vorteilhaft, dafür Sorge zu tragen, daß die Zugaben zeitlich dann erfolgen, wenn es durch mikroskopische Beobachtung des Mycelwachstums jeweils notwendig erscheint. Wenn das Wachstum von Mycel am Anfang im gewissen Ausmaß gehemmt wird, wird weniger kohlehydrathaltiges Material für die Mycelbildung verbraucht, so daß später mehr kohlehydrathaltiges Material für die Zitronensäureproduktion zur Verfügung steht.

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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die erste Portion des Inhibitors zur Zeit der Beimpfung zugesetzt. Hierbei wird von Beginn an das Mycelwachstum so beeinflußt, daß die Zitronensäureproduktion einen optimalen Wert erreicht.

Bevorzugt erfolgt die Zugabe des Inhibitors bei einem pH-Wert der Kohlehydrate enthaltenden Lösung von unter 3,0. Dadurch wird die Bildung von Fremdsäuren weitestgehend verhindert.

Wird das Wachstum des Mycels durch den Zusatz nicht genügend gehemmt, werden weitere Zusätze von K₄^Fe(CN)^J⁷. 3H₂O während der Wachstumsperiode zugegeben, bis der gewünschte Effekt der Hemmung erreicht ist, jedoch nur in solchen Mengen, bis die Gärmaische höchstens 10 TpM K₄^Fe(CN)₆_7 · 3H₂O enthält. Die Hemmung des Mycelwachstums wird durch mikroskopische Untersuchungen unter Kontrolle gehalten.

Die folgenden Beispiele, die keinesfalls einschränkende Wirkung haben, erläutern das erfindungsgemäße Verfahren und zeigen die Unterschiede zwischen einmaliger und portionsweiser Zugabe deutlich auf.

Beispiel 1;

12 1 einer teilweise entkationisierten Zuckerlösung mit 25% Zucker Gew.-/Vol. wurden nach Nährsalzzugabe auf einen pH-Wert von 2,8 eingestellt, in strömendem Dampf bei 10O⁰C sterilisiert, auf 30⁰C abgekühlt und unter sterilen Bedingungen in einen mit mechanischem Rührwerk und Belüftung versehenen Fermenter gebracht. Die belüftete und gerührte Lösung wurde bei einer Temperatur von 3O⁰C mit Sporen von Aspergillus niger beimpft, wobei eine Gärtemperatur von 30⁰C gehalten wurde. Mit der Beimpfung wurde der Gärlösung eine Menge von 12 mg Kaliumhexacyano-

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ferrat (ll) zugesetzt. Nach 14-tägiger 'Gärzeit wurde eine Zitronensäuremenge von 2247 g erhalten. Das entspricht einer Ausbeute bezogen auf Zucker von 74,9$.

Beispiel 2t

Der wie in Beispiel 1 behandelten Gärlösung wurden bei der Beimpfung 3 mg Kaliumhexacyanoferrat zugesetzt. Nach 11-tägiger Gärzeit wurde eine Zitronensäuremenge von 2703 g kristallisierter Zitronensäure erhalten. Das entspricht einer Ausbeute bezogen auf Zucker von 90,1$.

Beispiel 3;

Die wie in Beispiel 1 und 2 behandelte Gärlösung wurde auf den pH-Wert 2,95 eingestellt und mit Sporen von Aspergillus niger beimpft. Die erste Zugabe von Kaliumhexacyanof errat (II) erfolgte erst 20 Stunden nach der Beimpfung in einer Menge von 30 mg. Weitere Zugaben wurden nach mikroskopischer Beobachtung gegeben, und zwar 6 mg Kaliumhexacyanoferrat (II) am 4. Tag und 3,6 mg am 8.Tag. Nach einer Gärzeit von 10 Tagen wurden 2682 g Zitronensäure kristallisiert erhalten, entsprechend einer Ausbeute bezogen auf Zucker von 89,4$.

Die folgende Tabelle faßt die Ergebnisse zusammen: Tabelle

Bei spiel	Gär dauer in Tagen	Kaliumhexacyanoferrat II-Zugabe in TpM	20Std. nach Beimp fung	2. Tag	4. Tag	5. Tag	7. Tag	8. Tag	Zitronen säure- ausbeute in %
1	14	mit Beimp fung	-	-			-	-	74,9
2	11	1	-	0,35	-	0,25	0,15	-	90,1
3	10	0,25	2,5	-	0,50	-	-	0,30	89,4
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Die Beispiele zeigen, daß eine portionsweise Zugabe von Kaliumhexacyanoferrat (II) die Zitronensäureausbeute wesentlich erhöht und Ausbeuten von 89,0$ und darüber zu erreichen sind bei gleichzeitiger Gärzeitverkürzung, wogegen bei den herkömmlichen Methoden der Kaliumhexacyanoferrat-II-Behandlung Ausbeuten von 70-75$ maximal erreicht werden.

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Claims

Patentanspruches

1. Verfahren zur Herstellung von Zitronensäure durch submerse Gärung von kohlehydrathaltigem Material mit Aspergillus niger in Gegenwart von KVFe(CN)• 7 · 3HpO als Inhibitor in einer Menge von kleiner als 500 TpM, dadurch gekennzeichnet, daß der, wenigstens teilweise gereinigte, Kohlehydrate, beispielsweise durch Ionenaustausch gereinigten Zucker, enthaltenden Lösung der Inhibitor portionsweise in einer Menge von insgesamt 0,05-10 TpM, bezogen auf die Gesamtmenge der Lösung, zugegeben wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zugaben seitlich dann erfolgen, wenn es durch mikroskopische Beobachtung des Mycelwachstums jeweils notwendig erscheint,

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Portion des Inhibitors zur Zeit der Beimpfung zugesetzt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Portion des Inhibitors nach der Beimpfung zugegeben wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die portionsweise Zugabe des Inhibitors bei einem pH-Wert der Kohlehydrate enthaltenden Lösung von unter 3,0 erfolgt.

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