FI100338B - Menetelmä puhtaan maitohapon valmistamiseksi - Google Patents

Menetelmä puhtaan maitohapon valmistamiseksi Download PDF

Info

Publication number
FI100338B
FI100338B FI953480A FI953480A FI100338B FI 100338 B FI100338 B FI 100338B FI 953480 A FI953480 A FI 953480A FI 953480 A FI953480 A FI 953480A FI 100338 B FI100338 B FI 100338B
Authority
FI
Finland
Prior art keywords
lactic acid
bioreactor
solution
process according
microorganism
Prior art date
Application number
FI953480A
Other languages
English (en)
Swedish (sv)
Other versions
FI953480A (fi
FI953480A0 (fi
Inventor
Tapio Viljava
Hannu Koivikko
Original Assignee
Danisco Sugar Finland Oy
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Danisco Sugar Finland Oy filed Critical Danisco Sugar Finland Oy
Publication of FI953480A0 publication Critical patent/FI953480A0/fi
Priority to FI953480A priority Critical patent/FI100338B/fi
Priority to DK96923997T priority patent/DK0839209T3/da
Priority to AU64601/96A priority patent/AU6460196A/en
Priority to ES96923997T priority patent/ES2174082T3/es
Priority to EP96923997A priority patent/EP0839209B1/en
Priority to US08/945,874 priority patent/US5932455A/en
Priority to JP9506338A priority patent/JPH11510042A/ja
Priority to DE69619985T priority patent/DE69619985T2/de
Priority to AT96923997T priority patent/ATE214738T1/de
Priority to PCT/FI1996/000415 priority patent/WO1997004120A1/en
Publication of FI953480A publication Critical patent/FI953480A/fi
Application granted granted Critical
Publication of FI100338B publication Critical patent/FI100338B/fi

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12P—FERMENTATION OR ENZYME-USING PROCESSES TO SYNTHESISE A DESIRED CHEMICAL COMPOUND OR COMPOSITION OR TO SEPARATE OPTICAL ISOMERS FROM A RACEMIC MIXTURE
    • C12P7/00—Preparation of oxygen-containing organic compounds
    • C12P7/40—Preparation of oxygen-containing organic compounds containing a carboxyl group including Peroxycarboxylic acids
    • C12P7/56—Lactic acid
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S435/00—Chemistry: molecular biology and microbiology
    • Y10S435/8215—Microorganisms
    • Y10S435/822—Microorganisms using bacteria or actinomycetales
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S435/00—Chemistry: molecular biology and microbiology
    • Y10S435/8215—Microorganisms
    • Y10S435/822—Microorganisms using bacteria or actinomycetales
    • Y10S435/853—Lactobacillus
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S435/00—Chemistry: molecular biology and microbiology
    • Y10S435/8215—Microorganisms
    • Y10S435/822—Microorganisms using bacteria or actinomycetales
    • Y10S435/885—Streptococcus

Landscapes

  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Zoology (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Genetics & Genomics (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Biotechnology (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Microbiology (AREA)
  • Preparation Of Compounds By Using Micro-Organisms (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
  • Micro-Organisms Or Cultivation Processes Thereof (AREA)
  • Ultra Sonic Daignosis Equipment (AREA)
  • Medicines Containing Material From Animals Or Micro-Organisms (AREA)
  • Enzymes And Modification Thereof (AREA)
  • Apparatus Associated With Microorganisms And Enzymes (AREA)

Description

100338
Menetelmä puhtaan maitohapon valmistamiseksi
Keksinnön kohteena on uusi menetelmä puhtaan maitohapon tai sen suolan valmistamiseksi käymisteitse. Mene-5 telmä käsittää useita vuorottelevia tuottajaorganismin virkistyssyklejä ja maitohapon tuottosyklejä.
Tuottosyklin aikana pääasiallisesti puhdasta lähtöainetta sisältävää liuosta kierrätetään bioreaktorin kautta, jossa on virkistettyjä mikro-organismisoluja, kuten 10 bakteerisoluja tai homerihmastoa.
Virkistyssyklin aikana mikro-organismisolut virkistetään kierrättämällä ravinteilla rikastettua lähtöaine-liuosta, jolloin mikro-organismisolujen kyky tuottaa happoa palautuu.
15 Keksinnön tausta
Maitohappoa valmistetaan sekä käymisteitse että synteettisin menetelmin monenlaisiin sovelluksiin. Valmistettavien laatujen puhtaus vaihtelee teknisestä maitohaposta hieman enemmän puhdistettuun elintarvikelaatuun ja 20 edelleen farmaseuttiseen laatuun. Usein, käytettäessä maitohappoa orgaanisten synteesien raaka-aineena, tarvitaan erityisen puhdasta ns. lämpöstabiilia laatua. Normaalisti hinnaltaan edullista käymisteitse valmistettua maitohappoa on käytetty teknisiin ja elintarvikesovelluksiin. Farma-25 seuttinen ja lämpöstabiili maitohappo on sen sijaan yleensä valmistettu synteettisin menetelmin, joilla saadaan suoraan melko puhdasta tuotetta. Käymisteitse valmistetun maitohapon kunnollinen puhdistaminen on tunnetusti monivaiheinen ja hankala prosessi, joka muodostaa suuren 30 osan valmistuskustannuksista.
• Uusi ja kasvava lämpöstabiilin maitohapon käyttö alue on laktidipolymeerien valmistus. Laktidi on kahden maitohappomolekyylin muodostama syklinen esteri, jota voidaan hallitusti polymeroida. Polylaktidi hajoaa biologi-35 sesti, minkä ominaisuutensa takia siitä valmistetaan luu- 2 100338 kirurgiassa käytettäviä elimistössä kontrolloidusti liukenevia tuki- ja kiinnityskappaleita. Saman ominaisuutensa vuoksi polylaktidia pidetään potentiaalisena kompostoitu-vien muovien raaka-aineena. Polylaktidien valmistuksessa 5 käytettävältä maitohapolta vaaditaan lämpöstabiilisuuden lisäksi suurta optista puhtautta. Synteettisesti valmistettu maitohappo on kummankin optisen isomeerin ekvimolaa-rinen seos, josta hyvälaatuista muovia ei voida valmistaa. Käymisteitse sen sijaan voidaan valmistaa lähes puhtaita 10 optisia isomeerejä valitsemalla sopiva tuottajaorganismi.
Valittavana on useita homofermentatiivisia maitohappobakteereja esim. Lactobacillus-, Streptococcus- ja Pediococ-cus-suvuista, kuten Lactobacillus delbriickii L-maitohapon ja Lactobacillus bulgaricus D-maitohapon valmistukseen.
15 Maitohapon valmistus käymisteitse tapahtuu normaa listi fermentoimalla panos kerrallaan. On myös tunnettua valmistaa maitohappoa jatkuvatoimisesti sekä kiinteään kantajaan sidotuilla bakteereilla että normaalilla sekoitetulla fermentoinnilla. Kaikissa näissä menetelmissä mai-20 tohapon tuotto liittyy voimakkaasti bakteeripopulaation kasvuun. Maitohappobakteerit vaativat tunnetusti kasvaakseen rikkaan alustan, koska niiden kyky syntetisoida tarvitsemiaan kasvutekijöitä on äärimmäisen vähäinen. Alustaan on näin ollen lisättävä B-ryhmän vitamiineja ja run-• 25 säästi erilaisia aminohappoja. Tämä lisäys tehdään usein hiivauutteena, jota tarvitaan tyypillisesti ainakin kymmenesosa sokeriraaka-aineen määrästä. Tällaisen hiivauute-määrän kustannus on samaa suuruusluokkaa kuin sokerin. Se osa ravinteista, joka ei sitoudu kasvavaan biomassaan, jää 30 tuotteeseen alentaen sen puhtautta. Typpipitoiset ravinne-komponentit ovat erityisen hankalia lämpöstabiilin laadun valmistamisen kannalta.
Edellä sanotun valossa voidaan päätellä, että ihanteellinen käymisprosessi puhtaan maitohapon valmistamisek-35 si teollisesti olisi sellainen, jossa tuotettaisiin olen-
V
3 100338 naisesti puhtaampaa tuotetta kuin tähän asti tunnetuilla menetelmillä, jossa tarvittaisiin olennaisesti tähän asti tunnettuja menetelmiä vähemmän ravinteita, ja jossa tuotettaisiin olennaisesti vähemmän biomassaa. Seuraavassa 5 kuvattava keksintö täyttää nämä vaatimukset.
Keksinnön kuvaus
Nyt on havaittu, että maitohapon valmistuksessa varsinainen käymisreaktio ja tuottajaorganismien kasvatus voidaan erottaa toisistaan erillisiksi ns. tuotto- ja vir-10 kistysykliksi. Kasvatusvaiheessa eli virkistyssyklissä rikasta ravintoalustaa johdetaan muutaman tunnin ajan biore-aktorin läpi. Kasvatusvaiheen jälkeen bioreaktorin läpi voidaan useiden vuorokausien ajan johtaa puhdasta raaka-aineliuosta, joka reagoi maitohapoksi. Raaka-aineena voi-15 daan käyttää hiilihydraattia, joka voidaan valita seuraa-vien aineiden joukosta: tärkkelys tai muu polysakkaridi, kuten polydekstroosi tai inuliini, tai sakkaroosi, laktoosi tai glukoosi, tai muu mono-, di- tai oligosakkaridi, tai edellä mainittujen seos.
20 Sopivia tuottajaorganismejä ovat luonnolliset ja/ tai valitut mikro-organismit, tai adaptaation tuottamat, tai haluttua maitohappoa tuottamaan muunnellut mikro-organismit. Edullisia tuottajaorganismeja ovat ennen kaikkea maitohappobakteerit, kuten sukuihin Aerococcus, Carnobac-25 terium, Enterococcus, Erysipelothrix, Gemella, Globicatel-la, Lactobacillus, Lactococcus, Leuconostoc, Pediococcus, Streptococcus, Tetragenococcus ja Vagococcus kuuluvat maitohappobakteerit. Voidaan myös käyttää homeita, kuten Rhi-zopus-homeita. Erityisen edullisia mikro-organismeja ovat 30 seuraavat: Lactobacillus delbriickii, Lactobacillus bulgar-icus ja Lactobacillus leichmanii sekä Rhizopus oryzae.
Tuottajaorganismi pidetään bioreaktorilaitteistos-sa. Edullisesti tuottajaorganismi on sidottu kiinteään kantajaan. Mikro-organismin pysyminen bioreaktorissa voi-35 daan myös aikaansaada esimerkiksi mikrosuodatuskalvotek-niikalla.
4 100338
Bioreaktorilaitteisto käsittää esimerkiksi sekoitettu säiliö -reaktorin, monikanavaisen putkireaktorin, korireaktorin, leijupetireaktorin, pakattu peti -reaktorin tai suodatinreaktorin.
5 Edullisesti käytetään pakattu peti -reaktoria.
Kantaja on edullisesti oleellisesti kokooonpuristu-matonta. Se muodostuu edullisesti jatkuvasta suuripintai-sesta matriisista tai vaihtoehtoisesti huokoisista tai verkkomaisista suuripintaisista rakeista. Matriisi tai 10 rakeet puolestaan muodostuvat yksittäisistä mikropartukkeleista tai mikrokuiduista. Tällainen kantajamateriaalira-kenne tarjoaa mahdollisimman suuren pinnan bakteerisolujen immobilisointia varten. Kantajan sitomiskapasiteetti on edullisesti 10® - 10n solua / 1 ml kantajaa.
15 Erityisen edullisen suoritusmuodon mukaisesti kan- tajamateriaali käsittää dietyyliaminoetyylisubstituoidun selluloosan (DEAE-selluloosan) mikrokuituja tai mikropar-tikkeleita, jotka on adheesisesti sidottu agglomeraatiolla polystyreeniin (ks. US-patentti 4 355 177). Muita sopivia 20 agglomeroivia aineita ovat melamiiniformaldehydihartsi ja esimerkiksi epoksihartsit (ks. DE 31 30 178 C2).
Kantajana voidaan myös käyttää huokoista, sintrat-tua lasia tai keraamista materiaalia.
Tuottajaorganismi sidotaan kiinteään kantajaan, 25 joka on pakattu bioreaktoriin. Virkistyssyklissä reaktorin läpi kierrätetään ravinteilla, kuten hiivauutteella ja muilla ravinteilla rikastettua raaka-aineliuosta. Raaka-aineena voidaan käyttää hiilihydraattia, kuten edellä on mainittu. Ravinnekierrätys saa aikaan mikro-organismin . 30 kasvun, jolloin happoa syntyy periaatteessa samoin kuin valmistettaessa tavalliseen tapaan maitohappoa käymisteitse. Lopputuoteinhibition estämiseksi liuoksen pH pidetään vakiona, yleensä arvossa 5-7, edullisesti 5,5 - 6,5, lisäämällä emästä, esim natriumhydroksidiliuosta, sitä 35 mukaa kun maitohappoa syntyy. Virkistymistä havainnoidaan 5 100338 seuraamalla emäksen kulutusta, jonka käännyttyä jyrkkään nousuun virkistys keskeytetään, virkistysliuos syrjäytetään bioreaktorista vedellä ja aloitetaan tuottosykli. Virkistysliuossäiliön lämpötila pidetään niin korkeana 5 (yleensä yli 60 - 80 °C) tai niin matalana (yleensä alle 4 °C), että mikro-organismin kasvu säiliössä estyy. Samaa virkistysliuosta käytetään useaan virkistykseen. Loppuun käytetty virkistysliuos on tavanomaista käymisteitse valmistettua laktaattia.
10 Tuottosyklissä käytetään puhdasta raaka-aineliuos- ta, jota kierrätetään virkistetyn bioreaktorin läpi. Lämpötila pidetään mikro-organismin toiminnan kannalta optimaalisena, eli yleensä 5-65 °C:ssa, jopa 80 - 85 °C:ssa. Useille tuottajaorganismeille optimaalinen lämpötila on 15 välillä 15 - 60 °C. Lopputuoteinhibition estämiseksi kiertävän liuoksen pH pidetään vakiona, yleensä arvossa 5-7, edullisesti 5,5 - 6,5, lisäämällä emästä sitä mukaa kuin maitohappoa syntyy. Virkistyksessä syntyneet uudet irtonaiset solut, jotka aluksi joutuvat mukaan kiertoon, si-20 toutuvat tuottosyklin aikana takaisin kantajaan, jolloin kiertävä liuos säilyy kirkkaana. Virkistyksen jälkeen ha-pontuottokyky säilyy riittävänä useiden vuorokausien ajan.
Kun raaka-aine on kulunut loppuun, tuloksena on silmämää-rin tarkastellen kirkas ja puhdas laktaattiliuos, joka 25 voidaan muuttaa maitohapoksi normaalisti kationivaihdolla. Tuoteliuos syrjäytetään bioreaktorista vedellä ja ylimääräiset bakteerit poistetaan takaisinpesemällä ennen seu-raavaa virkistystä.
Virkistyssykli aloitetaan kun mikro-organismin 30 tuottokyky on oleellisesti laskenut. Mikro-organismi virkistetään 0,5 - 30 vuorokauden välein.
Saatu laktaattiliuos syötetään suoraan kationin-vaihtoon kevyen varmistussuodatuksen kautta, erillistä solumassan erotusvaihetta ei tarvita. Sen lisäksi, että 35 kationinvaihto muuttaa laktaatin hapoksi, se poistaa tuotteesta myös liuenneet metallit ja muut vieraat kationit.
6 100338 I on in vaihdettu maitohappo], iuos väkevöidään haihduttamalla. Veden lisäksi tuotteesta poistuu tällöin etikka-happo, voihappo ym. haihtuvat hapot, jotka muodostavat suuren osan käymisessä syntyneistä epäpuhtauksista.
5 Varsinaisia erotus- ja talteenottomenetelmiä ei siis tarvita, koska maitohappoliuos on jo tässä vaihessa puhtaampi kuin tavanomaisin menetelmin tuotettu maitohappo useiden puhdistusvaiheiden jälkeen. Liuokseen syntynyt vähäinen väri voidaan poistaa tavanomaisia teollisuudessa 10 tunnettuja adsorptiomenetelmiä käyttäen, esim. aktiivihiilellä ja/tai adsorbenttihartseilla. Keksinnön edut tähän asti tunnettuun tekniikkaan verrattuna ovat seuraavat: 1. Ravinteita, kuten hiivauutetta kuluu vain murto-osa tavanomaisesta määrästä.
15 2. Biomassan tuotto on minimoitu, ja suurin osa baktee reista tai homerihmastosta siirtyy hyötykäyttöön seuraa-vaan panokseen.
3. Tuote on lähes puhdas ravinnekomponenteista ja mikro-organismisoluista, joten jälkipuhdistus on yksinkertainen 20 ja halpa.
Tuotteen puhtauden suhteen keksinnöstä saatava hyöty riippuu luonnollisesti käytetyn raaka-aineen puhtaudesta.
Seuraavassa esitettävät esimerkit kuvaavat keksin-25 töä tarkemmin rajoittamatta kuitenkaan keksinnön sovellet tavuutta esim. mikro-organismin tai reaktorin valinnan, immobilisointimenetelmän tai muidenkaan yksityiskohtien suhteen. Olennaista on kasvatus- ja tuottosyklien tehokas erottaminen toisistaan. Esimerkeissä kaikki %-arvot ovat . 30 paino-%.
Esimerkki 1
Kantajan esikäsittely, bioreaktorin pakkaus ja solujen sitominen
Solujen kantajana käytettiin US-patentin nro 35 4 355 117 mukaisesti valmistettua rakeista DEAE-sellu- 7 100338 saa, Spezyme GDC 220, jonka raekoko on 350-850 μιη. Kantajan esikäsittely, bioreaktorin pakkaus ja bakteerisolujen sitominen tehtiin seuraavalla tavalla.
5 600 g rakeista DEAE-selluloosaa lietettiin veteen ja lietettä sekoitettiin ajoittain 5 tunnin ajan. Tällä tavoin hydratoitu kantaja kaadettiin bioreaktorina toimivaan lasikolonniin, jonka sisähalkaisija oli 50 mm ja korkeus 100 cm. Muodostuneen kantajapetin korkeus oli noin 75 10 cm. Loput bioreaktorin tilavuudesta täytettiin vedellä.
Kantajapeti steriloitiin syrjäyttämällä vesi 2-% natriumhydroksidiliuoksella ja kierrättämällä sitä bioreaktorin läpi 2 tunnin ajan lämpötilassa 60 °C. Steriloinnin jälkeen kuuma lipeä syrjäytettiin vedellä ja peti neu-15 traloitiin pumppaamalla läpi 2-% rikkihappoliuosta, kunnes ulos tulevan liuoksen pH oli alle 6,0. Lopuksi peti huuhdeltiin vedellä.
Lactobacillus delbxriickii -bakteereja viljeltiin 16 tunnin ajan lämpötilassa 40 °C MRS-viljelyalustalla (de 20 Man, J.C., Rogosa, M., Sharpe, M.E., J. Appi. Bacteriol.
23, 130-135, 1960). 300 ml näin saatua bakteeriviljelmää, joka sisälsi noin 109 bakteeria/ml liuosta, pumpattiin hitaasti bioreaktorin läpi, jolloin suurin osa bakteereista sitoutui kantajaan.
25 Esimerkki 2
Solujen ensimmäinen virkistys
Sekoittimella varustettuun virkistysliuossäiliöön, jonka tilavuus oli 3 litraa, valmistettiin kasvatusalusta liuottamalla veteen 100 g kiteistä glukoosia, 8 g hiiva-. 30 uutetta, 0,2 g magnesiumsulfaattia (MgS04) ja 0,2 g mangaa- nisulfaattia (MnS04) siten, että liuoksen kokonaistilavuus oli 2 litraa. Liuos ja säiliö steriloitiin autoklavoimalla lämpötilassa 121 °C.
Näin valmistettua kasvatusalustaa pumpattiin biore-35 aktoriin alakautta siten, että se syrjäytti bioreaktorissa * 8 100338 olleen veden, joka johdettiin pois bioreaktorin yläpäästä.
Kun bioreaktorista poistuva vesi alkoi vaihtua kasvatus-alustaksi, pumppauksen suunta käännettiin päinvastaiseksi siten, että kasvatusalusta johdettiin bioreaktoriin ylä-5 kautta ja bioreaktorista poistuva liuos johdettiin takaisin virkistysliuossäiliöön. Kasvatusalustaa kierrätettiin tällä tavoin virkistysliuossäiliöstä bioreaktoriin ja takaisin säiliöön tilavuusvirtausnopeudella 15 1/h virkis-tysliuossäiliön lämpötilan ollessa 60 °C ja bioreaktorin 10 lämpötilan ollessa 40 °C.
Virkistyksen etenemistä seurattiin mittaamalla vir-kistyssäiliön pH:ta. Virkistyksen yhteydessä syntyvä maitohappo neutraloitiin lisäämällä virkistyssäiliöön 10-mo-laarista natriumhydroksidiliuosta siten, että säiliön si-15 säilön pH oli jatkuvasti 6,5. Neljän tunnin kuluttua virkistyksen aloittamisesta natriumhydroksidin kulutus kääntyi jyrkkään nousuun osoituksena siitä, että bakteeristo oli lähtenyt eksponentiaaliseen kasvuun, ja virkistys lo-petetiin. Bioreaktorissa oleva kasvatusalusta syrjäytet-20 tiin pumppaamalla vettä alakautta samalla, kun bioreaktorista poistuva liuos johdettiin takaisin virkistysliuossäiliöön. Kun bioreaktorista poistuva liuos muuttui värittömäksi, pumppaus lopetettiin.
Esimerkki 3 25 Laktaatin tuotto
Sekoittimella varustettuun säiliöön, jonka tilavuus oli 3 litraa, valmistettiin puhdas glukoosiliuos liuottamalla 120 g kiteistä glukoosia veteen siten, että liuoksen kokonaistilavuus oli 2 litraa. Glukoosiliuos ja säiliö . 30 steriloitiin autoklavoimalla lämpötilassa 121 °C.
• Näin valmistettua glukoosiliuosta pumpattiin biore aktoriin alakautta siten, että se syrjäytti bioreaktorissa olleen veden, joka johdettiin viemäriin. Kun bioreaktorista poistuva vesi alkoi muuttua glukoosiliuokseksi, pump-35 pauksen suunta käännettiin päinvastaiseksi siten, että 9 100338 glukoosiliuos johdettiin bioreaktoriin yläkautta ja biore-aktorista poistuva liuos johdettiin takaisin säiliöön. Glukoosiliuosta kierrätettiin tällä tavoin säiliöstä bioreaktoriin ja takaisin säiliöön tilavuusvirtausnopeudella 5 15 1/h säiliön ja bioreaktorin lämpötilan ollessa 40 °C.
Bioreaktion etenemistä seurattiin mittaamalla säiliön pH:-ta. Syntyvä maitohappo neutraloitiin lisäämällä säiliöön 10-molaarista natriumhydroksidiliuosta siten, että säiliön sisällön pH oli jatkuvasti 6,5. Kolmen vuorokauden kulut-10 tua tuottosyklin aloittamisesta natriumhydroksidin kulutus oli loppunut, ja kierrätys lopetettiin. Bioreaktorissa oleva natriumlaktaattiliuos syrjäytettiin pumppamalla vettä alakautta samalla, kun bioreaktorista poistuva liuos johdettiin takaisin säiliöön. Kun bioreaktorista poistuva 15 natriumlaktaattiliuos alkoi muuttua vedeksi, pumppaus lopetettiin.
Esimerkki 4
Laktaatin ioninvaihto maitohapoksi
Esimerkissä 3 valmistettu natriumlaktaattiliuos 20 johdettiin tilavuusvirtausnopeudella 1000 ml/h lasikolon-niin, jonka sisähalkaisija oli 50 ml ja joka sisälsi 1000 ml vetymuotoon elvytettyä kationinvaihtohartsia Relite C 360, valmistaja Mitsubishi Chemical Industries. Tuotteeksi saatiin kirkas, lievästi kellertävä maitohappoliuos.
25 Tuotteesta analysoitiin tuhkapitoisuus polttamalla, typpipitoisuus Antek-menetelmällä, kokonaismaitohappopi-toisuus nestekromatografisesti vetymuotoisella ioninvaih-tohartsilla sekä L-maitohappopitoisuus Boehringer-Ingel-heimin entsymaattisella menetelmällä. Kokonaispuhtaudeksi . 30 saatiin näin 97 % maitohappoa kuiva-aineesta, maitohaposta 95 % L-maitohappoa. Tuhkapitoisuus oli 0,1 % kuiva-aineesta ja typpipitoisuus 0,08 % kuiva-aineesta.
Ioninvaihtokolonni elvytettiin seuraavaa käyttökertaa varten johtamalla sen läpi 1400 ml 5-% kloorivetyhap-35 poa, huuhtelemalla 2000 ml:11a vettä ja takaisinpesemällä lopuksi 3000 ml:11a vettä.
10 100338
Esimerkki 5
Toinen virkistys ja tuotto
Esimerkissä 1 valmistettu bioreaktori, josta nat-riumlaktaattituote oli syrjäytetty esimerkissä 3 kuvatulla 5 tavalla, valmisteltiin seuraava virkistys- ja tuottosykliä varten takaisinpesemällä vedellä. Pesun alussa petistä irtosi samea bakteerisuspensio, joka johdettiin viemäriin. Tämän jälkeen pesuveden virtaussuunta vaihdettiin ylhäältä alas ja pesu jatkettiin, kunnes ulos tuleva vesi oli kir-10 kasta.
Esimerkissä 2 virkistysliuossäiliöön jäänyt käytetty, osittain maitohapoksi reagoinut kasvatusalusta käytettiin sellaisenaan seuraavaan virkistykseen. Bioreaktorissa oleva vesi syrjäytettiin pumppaamalla virkistysliuosta 15 bioreaktoriin alakautta. Kun bioreaktorista poistuva vesi alkoi muuttua kasvatusalustaksi, pumppauksen suunta käännettiin päivastaiseksi siten, että bioreaktorista poistuva liuos johdettiin takaisin virkistysliuossäiliöön. Toinen virkistys tehtiin esimerkissä 2 kuvatulla tavalla ja lo-20 petettiin jälleen neljän tunnin kuluttua, jonka jälkeen uusi laktaatin tuottojakso suoritettiin esimerkissä 3 kuvatulla tavalla.
Kaikkiaan tehtiin 10 perättäistä virkistys- ja tuottosykliä käyttäen virkistyssykleissä samaa, esimerkis-: '25 sä 2 valmistettua kasvatusalustaa, jonka jälkeen virkis-tysliuossäiliö tyhjennettiin ja valmistettiin uusi kasvatusalusta .
• · 8 l , i*<< Hi t <.;t ±*

Claims (14)

100338
1. Menetelmä puhtaan maitohapon tai sen suolan valmistamiseksi käymisteitse, tunnettu siitä, että 5 valmistusmenetelmä käsittää useita vuorottelevia bioreak-torin virkistyssyklejä ja maitohapon tuottosyklejä, jolloin tuottosyklin aikana pääasiallisesti puhdasta hiili-hydraattiliuosta kierrätetään bioreaktorin kautta, jossa 10 on maitohappoa tuottavia virkistettyjä mikro-organismiso-luja, jolloin syntyvä maitohappo neutraloidaan emästä lisäämällä, ja kierrätys lopetetaan, kun emäksen kulutus on oleellisesti vähentynyt, ja virkistyssyklin aikana mikro-organismisolut virkis-15 tetään kierrättämällä bioreaktorin kautta ravinteilla rikastettua hiilihydraattiliuosta, jolloin mikro-organismi-solujen kyky tuottaa happoa palautuu, sekä laktaatin talteenoton tai sen muuttamisen maitohapoksi tai toiseksi suolaksi.
2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, ettähiilihydraatti on valittu joukosta, jonka muodostavat tärkkelys tai muu polysakkaridi, kuten polydekstroosi tai inuliini, tai sakkaroosi, laktoosi tai glukoosi, tai muu mono-, di- tai oligosakkaridi, i ; 25 tai edellä mainittujen seos.
3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, ettäbioreaktorilaitteisto käsittää pakattu peti -reaktorin, sekoitettu säiliö -reaktorin, monikanavaisen putkireaktorin, leijupetireaktorin, kori- 30 reaktorin tai suodatinreaktorin.
4. Patenttivaatimuksen 1, 2 tai 3 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että käytetään kantajaan sidottuja mikro-organismisoluja.
5. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen mukai-35 nen menetelmä, tunnettu siitä, että kantajan si- tomiskapasiteetti on 10B - 1012 solua / 1 ml kantajaa. 100338
6. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että virkistyssyk-li aloitetaan kun mikro-organismin tuottokyky on oleellisesti laskenut.
7. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen mukai nen menetelmä, tunnettu siitä, että mikro-organismi virkistetään 0,5 - 30 vuorokauden välein.
8. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että virkistykseen 10 käytettävä virkistysliuos pidetään säilytyksen aikana eli sen ollessa virkistysliuossäiliössä niin korkeassa lämpötilassa, yleensä yli 60 - 80 °C:ssa, tai niin matalassa lämpötilassa, yleensä alle 4 °C:ssa, että mikro-organismin kasvu estyy.
9. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen mukai nen menetelmä, tunnettu siitä, että bioreaktorin kautta kiertävän liuoksen pH pidetään arvossa 5-7, edullisesti 5,5 - 6,5.
10. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen mukai- 20 nen menetelmä, tunnettu siitä, että bioreaktorin lämpötila on mikro-organismin toiminnan kannalta optimaalinen, eli yleensä 5-65 °C, jopa 80 - 85 °C.
11. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kantaja on 25 oleellisesti kokoonpuristumaton ja muodostuu jatkuvasta suuripintaisesta matriisista, tai huokoisista tai verkkomaisista suuripintaisista rakeista.
12. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että mikro-orga- 30 nismi on valittu joukosta maitohappoa tuottavat bakteerit tai homeet.
13. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että mikro-organismi valitaan suvuista Lactobacillus, Streptococcus ja
35 Pediococcus, kuten Lactobacillus delbriickii L-maitohapon 100338 ja Lactobacillus bulgaricus D-maitohapon valmistukseen, tai Rhizopus-homeista, kuten Rhizopus oryzae.
14. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että tuottosyklin 5 aikana käytännöllisesti katsoen koko hiilihydraattimäärä muutetaan laktaatiksi, jolloin kierrätys lopetetaan, kun emäksen kulutus on käytännöllisesti katsoen kokonaan päättynyt . 100338
FI953480A 1995-07-18 1995-07-18 Menetelmä puhtaan maitohapon valmistamiseksi FI100338B (fi)

Priority Applications (10)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FI953480A FI100338B (fi) 1995-07-18 1995-07-18 Menetelmä puhtaan maitohapon valmistamiseksi
EP96923997A EP0839209B1 (en) 1995-07-18 1996-07-16 Method for preparing pure lactic acid
AU64601/96A AU6460196A (en) 1995-07-18 1996-07-16 Method for preparing pure lactic acid
ES96923997T ES2174082T3 (es) 1995-07-18 1996-07-16 Procedimiento de preparacion de acido lactico puro.
DK96923997T DK0839209T3 (da) 1995-07-18 1996-07-16 Fremgangsmåde til fremstilling af ren mælkesyre
US08/945,874 US5932455A (en) 1995-07-18 1996-07-16 Method for preparing pure lactic acid
JP9506338A JPH11510042A (ja) 1995-07-18 1996-07-16 純粋な乳酸の製造方法
DE69619985T DE69619985T2 (de) 1995-07-18 1996-07-16 Methode zur herstellung von reiner milchsäure
AT96923997T ATE214738T1 (de) 1995-07-18 1996-07-16 Methode zur herstellung von reiner milchsäure
PCT/FI1996/000415 WO1997004120A1 (en) 1995-07-18 1996-07-16 Method for preparing pure lactic acid

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FI953480 1995-07-18
FI953480A FI100338B (fi) 1995-07-18 1995-07-18 Menetelmä puhtaan maitohapon valmistamiseksi

Publications (3)

Publication Number Publication Date
FI953480A0 FI953480A0 (fi) 1995-07-18
FI953480A FI953480A (fi) 1997-01-19
FI100338B true FI100338B (fi) 1997-11-14

Family

ID=8543801

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
FI953480A FI100338B (fi) 1995-07-18 1995-07-18 Menetelmä puhtaan maitohapon valmistamiseksi

Country Status (10)

Country Link
US (1) US5932455A (fi)
EP (1) EP0839209B1 (fi)
JP (1) JPH11510042A (fi)
AT (1) ATE214738T1 (fi)
AU (1) AU6460196A (fi)
DE (1) DE69619985T2 (fi)
DK (1) DK0839209T3 (fi)
ES (1) ES2174082T3 (fi)
FI (1) FI100338B (fi)
WO (1) WO1997004120A1 (fi)

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FI981615A0 (fi) * 1998-07-15 1998-07-15 Xyrofin Oy Mannitolin valmistusmenetelmä immobilisoituja mikro-organismeja käyttäen
US6509179B1 (en) 2000-10-12 2003-01-21 Barbara I. Veldhuis-Stribos Continuous process for preparing lactic acid
US6849444B2 (en) 2001-04-26 2005-02-01 Archer Daniels Midland Company Strains of Rhizopus oryzae and uses thereof
US7217545B2 (en) * 2003-05-14 2007-05-15 Wessex Incorporated Method for production of lactic acid
CN1332035C (zh) * 2003-07-03 2007-08-15 新疆威仕达生物工程股份有限公司 补料发酵生产l－乳酸的工艺
US8361778B2 (en) * 2005-10-14 2013-01-29 Chr. Hansen A/S Composition comprising enzymatically digested yeast cells and method of preparing same
WO2008143224A1 (ja) * 2007-05-21 2008-11-27 Meiji Dairies Corporation ナチュラルチーズの製造方法
CN101497901B (zh) * 2009-03-03 2011-11-09 合肥工业大学 米根霉半连续高密度发酵产高光学纯度l-乳酸新工艺方法
JP6084228B2 (ja) 2011-10-25 2017-02-22 ピュラック バイオケム ビー． ブイ． リグノセルロース物質を有機酸に転化する方法

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CH621363A5 (fi) * 1976-05-18 1981-01-30 Mueller Hans Dr Ing Fa
US4355117A (en) * 1980-10-08 1982-10-19 Nabisco Brands, Inc. Process for preparing agglomerated fibrous cellulose
FR2505359B1 (fr) * 1981-05-08 1985-07-05 Air Liquide Procede et installation de fabrication de microorganismes
JPS62146595A (ja) * 1985-12-20 1987-06-30 Daicel Chem Ind Ltd 醗酵による有機酸の連続製造方法
US4771001A (en) * 1986-03-27 1988-09-13 Neurex Corp. Production of lactic acid by continuous fermentation using an inexpensive raw material and a simplified method of lactic acid purification
DE3715857A1 (de) * 1987-05-12 1988-12-01 Fraunhofer Ges Forschung Kontinuierliches verfahren zur herstellung von mikrobiellen stoffwechselprodukten
US5464760A (en) * 1990-04-04 1995-11-07 University Of Chicago Fermentation and recovery process for lactic acid production
FR2664612B1 (fr) * 1990-07-11 1994-07-01 Lacto Labo Sa Procede de fabrication des microorganismes et microorganismes a productivite cellulaires ameliorees.
DE4037325A1 (de) * 1990-11-23 1992-05-27 Karl Mueller U Co Kg Verfahren zur erzeugung von zellmasse und/oder fermentierungsprodukten unter sterilen bedingungen sowie vorrichtung zur durchfuehrung des verfahrens
DE4239612A1 (de) * 1992-11-25 1994-05-26 Cultor Oy Bioreaktor mit immobilisierten, Milchsäure-produzierenden Bakterien und dessen Verwendung in Fermentationsverfahren
US5503750A (en) * 1993-10-04 1996-04-02 Russo, Jr.; Lawrence J. Membrane-based process for the recovery of lactic acid by fermentation of carbohydrate substrates containing sugars

Also Published As

Publication number Publication date
AU6460196A (en) 1997-02-18
DE69619985T2 (de) 2002-08-22
ATE214738T1 (de) 2002-04-15
EP0839209B1 (en) 2002-03-20
US5932455A (en) 1999-08-03
DK0839209T3 (da) 2002-07-08
ES2174082T3 (es) 2002-11-01
FI953480A (fi) 1997-01-19
JPH11510042A (ja) 1999-09-07
FI953480A0 (fi) 1995-07-18
EP0839209A1 (en) 1998-05-06
WO1997004120A1 (en) 1997-02-06
DE69619985D1 (de) 2002-04-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100714364B1 (ko) 폴리락트산의 제조방법 및 그 장치
Narayanan et al. L (+) lactic acid fermentation and its product polymerization
Guo et al. Biohydrogen production from ethanol-type fermentation of molasses in an expanded granular sludge bed (EGSB) reactor
EA015861B1 (ru) Способ промышленного производства биокатализаторов в форме ферментов или микроорганизмов, иммобилизованных в геле на основе поливинилового спирта, их применение и устройства для их получения
CN1884565B (zh) D-丙氨酸微生物制造方法
FI100338B (fi) Menetelmä puhtaan maitohapon valmistamiseksi
Park et al. Production of erythritol in fed-batch cultures of Trichosporon sp.
Bruno-Barcena et al. Continuous production of L (+)-lactic acid by Lactobacillus casei in two-stage systems
JPS60214888A (ja) ポリ−ｄ（−）−３−ヒドロキシ酪酸のバイオテクノロジ−による製造方法
AU8927101A (en) A method of preparing a fermentation medium from a renewable raw material
EP1618202A1 (en) Polylactic acid production from sugar molasses
Dagher et al. Cell immobilization for production of lactic acid: biofilms do it naturally
Sarra et al. Continuous production of a hybrid antibiotic by Streptomyces lividans TK21 pellets in a three‐phase fluidized‐bed bioreactor
US6602691B1 (en) Process for the production of mannitol by immobilized micro-organisms
AU743520B2 (en) Method for producing L-carnitine from crotonobetaine
US20110318794A1 (en) Method for producing d-lactic acid, and method for increasing optical purity of d-lactic acid or yield of d-lactic acid relative to sugar in lactic acid
Nampoothiri et al. Immobilization of Brevibacterium cells for the production of L-glutamic acid
WO2000052189A1 (en) Method for the production of polyhydroxyalkanoate
US5770411A (en) Microbial process for the preparation of dihydroxyacetone with recycling of biomass
Azbar et al. Use of immobilized cell systems in biohydrogen production
KR101496503B1 (ko) 내부필터시스템이 구비된 생물반응기를 이용한 유산균의 고농도 배양 및 대사산물의 생산 방법
Pandey et al. Production and applications of polylactic acid
Cánovas et al. Membrane cell retention systems for continuous production of l-carnitine using Proteus sp.
Serafica Production of bacterial cellulose using a rotating disk film bioreactor by Acetobacter xylinum
Valentino et al. Olive oil wastewater as a renewable resource for production of polyhydroxyalkanoates

Legal Events

Date Code Title Description
MA Patent expired