FI85500C - Foerfarande foer framstaellning av polyoler genom pao industriell skala baserad fermentation av socker. - Google Patents
Foerfarande foer framstaellning av polyoler genom pao industriell skala baserad fermentation av socker. Download PDFInfo
- Publication number
- FI85500C FI85500C FI843310A FI843310A FI85500C FI 85500 C FI85500 C FI 85500C FI 843310 A FI843310 A FI 843310A FI 843310 A FI843310 A FI 843310A FI 85500 C FI85500 C FI 85500C
- Authority
- FI
- Finland
- Prior art keywords
- fermentation
- erythritol
- liter
- cells
- xanthan gum
- Prior art date
Links
- 238000000855 fermentation Methods 0.000 title claims abstract description 41
- 230000004151 fermentation Effects 0.000 title claims abstract description 41
- 239000004386 Erythritol Substances 0.000 claims abstract description 36
- UNXHWFMMPAWVPI-UHFFFAOYSA-N Erythritol Natural products OCC(O)C(O)CO UNXHWFMMPAWVPI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 36
- UNXHWFMMPAWVPI-ZXZARUISSA-N erythritol Chemical compound OC[C@H](O)[C@H](O)CO UNXHWFMMPAWVPI-ZXZARUISSA-N 0.000 claims abstract description 36
- 229940009714 erythritol Drugs 0.000 claims abstract description 36
- 235000019414 erythritol Nutrition 0.000 claims abstract description 36
- 150000003077 polyols Chemical class 0.000 claims abstract description 21
- 229920005862 polyol Polymers 0.000 claims abstract description 19
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 17
- HEBKCHPVOIAQTA-UHFFFAOYSA-N meso ribitol Natural products OCC(O)C(O)C(O)CO HEBKCHPVOIAQTA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 16
- JVWLUVNSQYXYBE-UHFFFAOYSA-N Ribitol Natural products OCC(C)C(O)C(O)CO JVWLUVNSQYXYBE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 15
- HEBKCHPVOIAQTA-ZXFHETKHSA-N ribitol Chemical compound OC[C@H](O)[C@H](O)[C@H](O)CO HEBKCHPVOIAQTA-ZXFHETKHSA-N 0.000 claims abstract description 15
- 235000000346 sugar Nutrition 0.000 claims abstract description 15
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims abstract description 8
- 241000908267 Moniliella Species 0.000 claims abstract description 6
- WQZGKKKJIJFFOK-GASJEMHNSA-N Glucose Natural products OC[C@H]1OC(O)[C@H](O)[C@@H](O)[C@@H]1O WQZGKKKJIJFFOK-GASJEMHNSA-N 0.000 claims description 19
- 229920001285 xanthan gum Polymers 0.000 claims description 19
- 239000000230 xanthan gum Substances 0.000 claims description 19
- 229940082509 xanthan gum Drugs 0.000 claims description 19
- 235000010493 xanthan gum Nutrition 0.000 claims description 19
- 239000008121 dextrose Substances 0.000 claims description 18
- 239000013530 defoamer Substances 0.000 claims description 5
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 claims description 5
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 abstract description 11
- 239000006260 foam Substances 0.000 abstract description 6
- 150000008163 sugars Chemical class 0.000 abstract description 5
- 238000010564 aerobic fermentation Methods 0.000 abstract description 4
- 238000009776 industrial production Methods 0.000 abstract 1
- PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N Glycerine Chemical compound OCC(O)CO PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 30
- 239000002609 medium Substances 0.000 description 27
- XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N Urea Chemical compound NC(N)=O XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 18
- WQZGKKKJIJFFOK-VFUOTHLCSA-N beta-D-glucose Chemical compound OC[C@H]1O[C@@H](O)[C@H](O)[C@@H](O)[C@@H]1O WQZGKKKJIJFFOK-VFUOTHLCSA-N 0.000 description 18
- 239000002518 antifoaming agent Substances 0.000 description 9
- 239000004202 carbamide Substances 0.000 description 9
- 229940041514 candida albicans extract Drugs 0.000 description 8
- 239000012138 yeast extract Substances 0.000 description 8
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 7
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 6
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 240000008042 Zea mays Species 0.000 description 4
- 235000005824 Zea mays ssp. parviglumis Nutrition 0.000 description 4
- 235000002017 Zea mays subsp mays Nutrition 0.000 description 4
- 235000005822 corn Nutrition 0.000 description 4
- 239000004205 dimethyl polysiloxane Substances 0.000 description 4
- 235000013870 dimethyl polysiloxane Nutrition 0.000 description 4
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 4
- 229920000435 poly(dimethylsiloxane) Polymers 0.000 description 4
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 3
- 150000002191 fatty alcohols Chemical class 0.000 description 3
- 239000002054 inoculum Substances 0.000 description 3
- 230000000813 microbial effect Effects 0.000 description 3
- MQFLXLMNOHHPTC-UHFFFAOYSA-N 1-isothiocyanato-9-(methylsulfinyl)nonane Chemical compound CS(=O)CCCCCCCCCN=C=S MQFLXLMNOHHPTC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 241000723128 Moniliella pollinis Species 0.000 description 2
- GXCLVBGFBYZDAG-UHFFFAOYSA-N N-[2-(1H-indol-3-yl)ethyl]-N-methylprop-2-en-1-amine Chemical compound CN(CCC1=CNC2=C1C=CC=C2)CC=C GXCLVBGFBYZDAG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000002378 acidificating effect Effects 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 238000005119 centrifugation Methods 0.000 description 2
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000005187 foaming Methods 0.000 description 2
- 239000001963 growth medium Substances 0.000 description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 2
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 2
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 2
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 2
- 238000000108 ultra-filtration Methods 0.000 description 2
- OWEGMIWEEQEYGQ-UHFFFAOYSA-N 100676-05-9 Natural products OC1C(O)C(O)C(CO)OC1OCC1C(O)C(O)C(O)C(OC2C(OC(O)C(O)C2O)CO)O1 OWEGMIWEEQEYGQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920001817 Agar Polymers 0.000 description 1
- HEBKCHPVOIAQTA-QWWZWVQMSA-N D-arabinitol Chemical compound OC[C@@H](O)C(O)[C@H](O)CO HEBKCHPVOIAQTA-QWWZWVQMSA-N 0.000 description 1
- 229930091371 Fructose Natural products 0.000 description 1
- RFSUNEUAIZKAJO-ARQDHWQXSA-N Fructose Chemical compound OC[C@H]1O[C@](O)(CO)[C@@H](O)[C@@H]1O RFSUNEUAIZKAJO-ARQDHWQXSA-N 0.000 description 1
- 239000005715 Fructose Substances 0.000 description 1
- GUBGYTABKSRVRQ-PICCSMPSSA-N Maltose Natural products O[C@@H]1[C@@H](O)[C@H](O)[C@@H](CO)O[C@@H]1O[C@@H]1[C@@H](CO)OC(O)[C@H](O)[C@H]1O GUBGYTABKSRVRQ-PICCSMPSSA-N 0.000 description 1
- 229920003171 Poly (ethylene oxide) Polymers 0.000 description 1
- 240000004808 Saccharomyces cerevisiae Species 0.000 description 1
- 240000000111 Saccharum officinarum Species 0.000 description 1
- 235000007201 Saccharum officinarum Nutrition 0.000 description 1
- 229930006000 Sucrose Natural products 0.000 description 1
- CZMRCDWAGMRECN-UGDNZRGBSA-N Sucrose Chemical compound O[C@H]1[C@H](O)[C@@H](CO)O[C@@]1(CO)O[C@@H]1[C@H](O)[C@@H](O)[C@H](O)[C@@H](CO)O1 CZMRCDWAGMRECN-UGDNZRGBSA-N 0.000 description 1
- 241000006364 Torula Species 0.000 description 1
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 238000005273 aeration Methods 0.000 description 1
- 239000008272 agar Substances 0.000 description 1
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- GUBGYTABKSRVRQ-QUYVBRFLSA-N beta-maltose Chemical compound OC[C@H]1O[C@H](O[C@H]2[C@H](O)[C@@H](O)[C@H](O)O[C@@H]2CO)[C@H](O)[C@@H](O)[C@@H]1O GUBGYTABKSRVRQ-QUYVBRFLSA-N 0.000 description 1
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 1
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 1
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 description 1
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 description 1
- 239000011549 crystallization solution Substances 0.000 description 1
- 238000005115 demineralization Methods 0.000 description 1
- 230000002328 demineralizing effect Effects 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 150000002148 esters Chemical class 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 239000000284 extract Substances 0.000 description 1
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 1
- 239000008103 glucose Substances 0.000 description 1
- 150000004676 glycans Chemical class 0.000 description 1
- 235000021388 linseed oil Nutrition 0.000 description 1
- 239000000944 linseed oil Substances 0.000 description 1
- 235000013379 molasses Nutrition 0.000 description 1
- 230000000877 morphologic effect Effects 0.000 description 1
- 229930014626 natural product Natural products 0.000 description 1
- 231100000252 nontoxic Toxicity 0.000 description 1
- 230000003000 nontoxic effect Effects 0.000 description 1
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- -1 polyoxyethylene Polymers 0.000 description 1
- 229920001282 polysaccharide Polymers 0.000 description 1
- 239000005017 polysaccharide Substances 0.000 description 1
- 229920001296 polysiloxane Polymers 0.000 description 1
- 238000011218 seed culture Methods 0.000 description 1
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 1
- 229920005573 silicon-containing polymer Polymers 0.000 description 1
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 239000005720 sucrose Substances 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
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
- C12P7/02—Preparation of oxygen-containing organic compounds containing a hydroxy group
- C12P7/04—Preparation of oxygen-containing organic compounds containing a hydroxy group acyclic
- C12P7/18—Preparation of oxygen-containing organic compounds containing a hydroxy group acyclic polyhydric
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12N—MICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
- C12N1/00—Microorganisms, e.g. protozoa; Compositions thereof; Processes of propagating, maintaining or preserving microorganisms or compositions thereof; Processes of preparing or isolating a composition containing a microorganism; Culture media therefor
- C12N1/38—Chemical stimulation of growth or activity by addition of chemical compounds which are not essential growth factors; Stimulation of growth by removal of a chemical compound
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Wood Science & Technology (AREA)
- Zoology (AREA)
- Biotechnology (AREA)
- Genetics & Genomics (AREA)
- Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- Microbiology (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Tropical Medicine & Parasitology (AREA)
- Virology (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Preparation Of Compounds By Using Micro-Organisms (AREA)
- Polyurethanes Or Polyureas (AREA)
- Saccharide Compounds (AREA)
- Micro-Organisms Or Cultivation Processes Thereof (AREA)
- Dowels (AREA)
- Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
- Fertilizers (AREA)
- Polyesters Or Polycarbonates (AREA)
- Treatment Of Fiber Materials (AREA)
- Polymers With Sulfur, Phosphorus Or Metals In The Main Chain (AREA)
Description
1 85500
Teollista mittakaavaa oleva sokerien fermentointiin perustuva polyolien valmistusprosessi
Kyseinen keksintö koskee teollista mittakaavaa ole-5 vaa polyolien erityisesti erytritolin ja ribitolin valmistusprosessia, joka perustuu sokerin aerobiseen fermentointiin sokeri-tolerantin sienen Moniliella tomentosa var. pollinis kanssa.
Tiedetään, että aerobisesti fermentoimalla sopivaa 10 sokeria hiivamaisen sienen Moniella tomentosa var. pollinis kanssa, tuotetaan erytritolia; tämän esittivät ensimmäiseksi 6.J. Hajny, J.H. Smith ja J.C. Garver Applied Microbiology 12, sivut 240-246 (toukokuu 1964), jotka ni-mesivät mikrobin Torula I2A:ksi. Myöhemmin, Antonie van 15 Leeuwenhoek 37, s. 107-118, L.Dooms, G.L. Hennebert ja H. Verachtert luokittelivat sienen Moniliella tomentosa var. pollinis:ksi ja vahvistivat sen käyttökelpoisuuden tuotettaessa erytritolia; kirjoittajat esittivät myös mikrobin täydellisen morfologisen kuvauksen, johon tässä viita-20 taan. Lisäksi he havaitsivat, että Moniliella voi esiintyä kahdessa muodossa, hiivamaisena ja homemaisena pääasiassa käytettyjen kasvatusolosuhteiden mukaisesti; sivulla 110 he esittävät: "Agar-vino-pinnalla tuotetaan molempia muo-*:**: toja. Stationäärisessä nestemäisessä alustassa kehittyy 25 homemaista muotoa, jossa on runsaasti rihmastoa ja enemmän :'·1· artrosporeja kuin blastosporeja. Ravistuspullokasvustois- sa on vallitsevana hiivamainen muoto, jossa on pyöreitä, soikeita ja suorakulmaisia soluja, jotka ovat muodostuneet kuroutumalla tai jakautumalla eikä rihmastoa ole muodostu-. 30 nut".
Pyrittäessä suunnittelemaan erytritolin valmista- • « · ’·1 mistä varten teollisessa mittakaavassa oleva prosessi *:··· käyttäen työn alussa 2-litran fermenttoria ja lopuksi 600- ....: litran fermenttoria, havaittiin ongelmia solujen jakaumas- ·. 35 sa fermentointialustassa. Havaittiin, että solut pyrkivät • · · * 1 · »»» · 2 85500 liittymään yhteen alustan pinnassa siten, että syntyi merkittäviä menetyksiä vaahdon muodostumisen välityksellä, jota tapahtuu useimmissa fermentointiprosesseissa. Ongelma oli niin suuri, että solut poistuivat fermenttorista vaah-5 don mukana ja fermenttorista menetettiin suurin osa soluista lyhyessä ajassa. Eräs tavanomainen ongelman ratkaisutapa oli estää vaahtoaminen käyttämällä kaupallisesti saatavissa olevaa vaahdonestoainetta ja kokeiden aikana kokeiltiin seuraavia tällaisia aineita: SAG 471® Union 10 Carbidilta (dimetyylipolysiloksaani ja piioksidi), Biospu-mex 05 Sophosilta (polyoksietyleeni johdannainen rasva-alkoholeissa) Struktol SB 2020® Schill and Seilacherilta (rasva-alkoholien ja estereiden seos), Silicon M 30®, Dow Corning Serva (dimetyylipolysiloksaanin 30 % vesiliuos) ja 15 Antifoam C® Sigmalta (silikonipolymeeri). Mikään näistä ei ratkaissut ongelmaa, sillä mikrobisolut stabiloivat vaahdon sellaisessa määrin, että ne tekivät vaahdoneston tehottomaksi .
Me olemme nyt havainneet, että solut säilyvät fer-20 mentointialustassa vaahdon muodostumisesta huolimatta lisäämällä fermentointialustaan polymeeriä, jolla on tietyt ominaisuudet, jotka esitetään tämän jälkeen.
Keksinnön mukaisesti teolliselle polyolien erityi- sesti erytritolin ja ribitolin valmistusprosessille, joka I. I 25 perustuu sopivan sokerin aerobiseen fermentointiin Moni-• · ’ ; Hella tomentosa var. pollinis solujen kanssa, on tunnus- • · 1 omaista, että fermentointialustaassa on ksantaanikumia.
• · 9 • · ·
Polymeerin tulisi olla myrkytön Moniliella tomentosa var. pollinis:lie ja sillä ei tulisi olla haitallista 30 vaikutusta fermentointiprosessille. Haluamatta sitoutua «·· ‘ : mihinkään teoreettisiin selityksiin, me uskomme, että or- ganismin solut muodostavat vapaan liittymän polymeerin « 1 kanssa, joka pitää solut fermentoinnissa vaikuttamatta . niiden kykyyn edistää fermentiota.
* · · • » · · • · · • · · • · 3 85500
Me olemme havainneet, että erityisen sopiva polymeeri on polysakkaridi ksantaanikumi, vaikkakin analogisia polymeerejä voidaan valita suorittamalla yksinkertainen testi fermentointialustassa. On mahdollista, että polymee-5 rin ja organismin solujen välinen liittyminen tapahtuu happamien ryhmien läsnäollessa polymeerissä, sillä ksantaanikumi on hapan nolysakkaridi.
Työskenneltäessä ksantaanikumin kanssa olemme havainneet, että sitä tulisi olla läsnä edullisesti vähin-10 tään 100 ppm ja erinomaisia tuloksia on saatu noin 300 ppm:llä. Voidaan käyttää enemmän polymeeriä kuin on tarpeellista solujen pitämiseksi fermentointialustassa (siis enemmän kuin noin 500 ppm), mutta tällainen ylimäärä on epätaloudellista.
15 Kokonaisprosessia on parannettu myös liittämällä fermentointialustaan tavanomaista vaahdonestoainetta. Synteettiset vaahdonestoaineet (esim. silikonityyppi tai rasva-alkoholit) ovat edullisempia kuin luonnon tuotteet (esim. silavaöljy), koska niitä voidaan käyttää pienempinä 20 määrinä ja lopullista fermentointiliuosta ei tarvitse tehokkaasti puhdistaa niiden poistamiseksi. Useimmille kaupallisille synteettisille vaahdonestoaineille on 200-300 tai 400 ppm riittävä määrä optimaaliselle vaahtoamiskont-rollille.
: 25 Tämän prosessin toivottuja tuotteita ovat keksinnön mukaisesti erytritoli ja ribitoli. Aikaisemmat alan työs-kentelijät ovat esittäneet glyserolin ja arabi tolin tuot-tamisen erytritolin lisäksi fermentoimalla sokereita Moni-liella tomentosa var. pollinisrn kanssa. Meidän menetel-, 30 mämme mukaisesti ei tuoteta arabitolia, mutta ribitolia saadaan erytritolin ja glyserolin lisäksi, näiden kolmen • · · ' ollessa ainoita muodostuneita polyoleja. Tyypillisesti ·:··· fermentiolla saadaan tuote, joka sisältää ribitolia, gly- >;··· serolia ja erytritolia seuraavina osuuksina perustuen ko- ·. 35 konaispolyoleihin: ribitoli 1-20 %? glyseroli 5-40 %; • · · *;·** erytritolin toimiessa tasapainottajana.
• · · « · * 85500
Moniliella tometosa var. pollinis:ta on saatavissa kantakokoelmasta Centraal Bureau voor Schimmelcultures (CBS), Baarn, Hollanti, numerolla CBS 461.67 ja sitä oli myös tallennettuna ja on yleisesti saatavissa Commonwealth 5 Mycological Institute Culture Collection:sta (CMI cc) Ferry Lane, Kew, Richmond, Surrey TW9 3AF, Yhdistyneet Kuningaskunnat numerolla (CMI cc) 271648.
Mikrobisolut kasvatetaan kiinteällä alustalla, jossa on mallasuutetta (4 %), hiivauutetta (0,2 %) ja agaria 10 (2 %). Näin muodostunut kasvusto siirrostetaan sitten ste riloituun alustaan, jossa on sokeria (määrästä puhutaan myöhemmin) ja typpilähdettä. Aikaisemmin esitettyä polymeeriä (ksantaanikumia määränä noin 300 ppm) lisätään ja edullisesti lisätään myös tavanomaista vaahdonestoainetta 15 (kuten 200 ppm dimetyylipolysiloksaani -vaahdonestoainetta). Tekstissä ja patenttivaatimuksissa ovat kaikki prosentit ja osat tilavuutta kohti, ellei toisin ole mainittu.
Ilmaa syötetään fermenttoriin määränä, jonka suu- 20 ruus riippuu fermentointiastian koosta ja astian sisällön sekoitusasteesta, mutta se on tavallisesti alueella 0,1 - 1,5 ilmalitraa/fermentointialustalitra/minuutti. Esimer- kiksi 2-litran astiassa oli ilman virtausnopeus 1 litra/ litra/minuutti sekoittimen nopeuden ollessa 400-800 kier- : 25 rosta minuutissa, nopeus oli 0,5 - 1,0 litraa/litra/mi- nuutti ilman muuta sekoitusta kuin ilman lisäyksen aiheut- ··· tama sekoitus. Fermentointi suoritetaan lämpötilassa 27- .·.*. 32°C, aloitus-pH:n ollessa 3-6, edullisesti 4-5. Fermen- • » · • m tointi lopetetaan, kun sokeri on käytetty. Alustan sisäl- . 30 tämä sokerimäärä voi olla 20-45 %, edullisesti se on 30- ... 35 %. Sopivia sokereita käytettäviksi sekä kasvatukseen • · · ‘ että fermentointiin ovat dekstroosi (glukoosi), sakkaroo- *:**: si, fruktoosi tai maltoosi.
*:**: Aikaisemmissa Hajnyn esittämissä prosesseissa esi- 35 tettiin erilaisia typpilähteitä käytettäväksi fermentoin-nissa esimerkiksi hiivauute, urea, maissin liotusnesteet, • · ♦ * · · • « 5 85500 mallasidut, sokeriruokomelassit, mallasuutteet ja tislain-ten kuivat liukenevat aineet. Kyseisen keksinnön prosessissa hyviä tuloksia saadaan käyttämällä 0,5 % hiivauutet-ta ja 0,1 % ureaa tai 2 % maissin liotusnestettä ja 0,02 % 5 ureaa.
Aloitus-pH:n tulisi olla 3,0 - 6,0, ja pH laskee arvoon noin 2,0 - 3,5 fermentoinnin aikana. L. Hanssens, A. Van Regenmortel ja H. Verachtert, Applied Microbiology, Voi. 24, No. 5 s. 831-833 (marraskuu 1972) esittävät, että 10 pitämällä laboratoriofermenttorit erilaisissa vakio pH-ar-voissa, saadaan huomattavat erot polyolien ja erytritolin kokonaissaannoissa. Me olemme havainneet, että työskenneltäessä suuremman mittakaavan fermenttoreilla (2 litran fermenttorit tai suuremmat), ovat kokonais polyoli- ja 15 erytritolisaannot vähemmän herkkiä lähtö-pH:lle alueella 4,0 - 6,0. Kontaminoitumisongelmien välttämiseksi tai niiden tekemiseksi mahdollisimman pieniksi on edullinen läh-tö-pH 4-5. Fermentointia jatketaan kunnes kaikki sokeri on käytetty (fermentointiaika on tavallisesti 4-12 päivää 20 riippuen käytetyn sokerin määrästä), jonka jälkeen kasvatus lopetetaan ja solut poistetaan kasvatusliemestä esim. sentrifugoimalla. Kasvatusliemi, josta on poistettu solut ja joka sisältää erytritolia, ribitolia ja glyserolia, voidaan käyttää sellaisenaan, joko puhdistettuna tai puh-V 25 distamatta (esim. ultrasuodatus ja demineralisointi), tiettyihin sovellutuksiin esim. polymeeriteollisuudessa. Puhdistettu kasvatusliemi voidaan myös konsentroida, siten että se sisältää 60-80 % liuenneita kiintoaineita ja kiteyttää siitä erytritoli esim. menetelmällä, jonka esittä-; 30 vät J.M. Roxburg, J.F.T. Spencer ja H.R. Sallens, Canadian Journal of Technology, Voi. 34 sivut 248-253 (1956). Liuos, joka jää jäljelle erytritolikiteiden talteenottami-sen jälkeen ja joka siis on (ei-kiteytyneen) erytritolin, *:··: ribitolin ja glyserolin seos, voidaan myös käyttää sopivan 35 käsittelyn jälkeen.
* · · • · « * · » · · * · · • * 6 85500
Seuraavat esimerkit on tarkoitettu esittämään keksinnön soveltamista käytäntöön.
Siirrosviljelmän valmistaminen 500 ml:n erlenmeyereihin, Joissa oli 50 ml kasvu-5 alustaa, jossa oli 20 % dekstroosia, 0,5 % hiivauutetta, 0,1 % ureaa ja 300 ppm ksantaanikumia, siirrostettiin pesäke kiinteältä kasvualustalta Ja kasvatusta jatkettiin 3-4 päivää aloittaen pH:sta 5, lämpötilassa 30°C ja edestakaisella sekoituksella 100 heilahdusta minuutissa. Näitä 10 kasvatuksia käytettiin seuraavissa esimerkeissä.
Esimerkki 1
Kahteen 2 litran fermenttoriin, joissa oli 1,5 litraa kasvaualustaa, jossa oli 32 % dekstroosia, 0,5 % hiivauutetta ja 0,1 % ureaa, siirrostettiin siirrosviljelmää. 15 Toiseen fermenttoriin lisättiin 300 ppm kaupallisesti saatavissa olevaa dimetyylipolysiloksaani-vaahdonestoainetta (SAG 471® Union Carbidilta); toiseen fermenttoriin lisättiin 300 ppm vaahdonestoainetta ja 300 ppm ksantaanikumia. Kasvualustaan laskettiin ilmaa nopeudella 1 litra ilmaa/ 20 litra fermentointialutaa/minuutti ja sekoitettiin nopeu della 680 kierrosta minuutissa. Lämpötila oli 30°C ja läh-tö-pH oli 5. Kahden päivän toiminnan jälkeen ilmestyivät * » ··-' mikrobisolut kasvatusliemen pinnalle siinä fermenttorissa, johon ei ollut lisätty ksantaanikumia ja solut ajautuivat * · * : 25 lopulta ulos fermenttorista. Siinä fermenttorissa, johon ksantaanikumia oli lisätty, säilyivät kaikki solut nes-teessä. 9 päivän kuluttua oli solutiheys 30xl06/nil, kun :Y: ksantaanikumia ei ollut läsnä ja 250xl06, kun ksantaaniku mia oli läsnä. Dekstroosikonsentraatiot olivat 4 % ja 18 % ____: 30 vastaavasti kun ksantaanikumia oli läsnä ja kun sitä ei ··· ollut, ja vastaavat erytritolikonsentraatiot (ja kokonais- polyolikonsentraatiot) olivat 9,2 % (10,8 %) ja 1,5 % (2,6 *).
Esimerkki toistettiin käyttämällä lisäksi seuraavia . [·. 35 kaupallisia vaahdonestoaineita, kaikkia määränä 300 ppm:
Biospumex 05® (Sophos), Struktol SB 2020® (Schill ja * · · 7 85500
Seilacher), Silicon M 30® (Dow Corning Serva). Tulokset jokaisessa tapauksessa olivat samat vaahdonestoaineen ollessa tehoton yksin ehkäisemään solujen poistumista.
5 Esimerkki 2
Kuuteen 2 litran fermenttoriin, joissa oli 1,5 litraa kasvualustaa, jossa oli dekstroosia 20-45 %, 0,5 % hiivauutetta ja 0,1 % ureaa ja 300 ppm SAG 471® vaahdones-toainetta ja 300 ppm ksantaanikumia, siirrostettiin kas-10 vustoa kuten edellisessä esimerkissä. Sekoittimen nopeus oli 700 kierrosta minuutissa, ilman nopeus oli 1 litra/ litra fermentointialustaa/minuutti ja lähtö-pH oli 5. Joka päivä mitattiin kasvuliuoksen dekstroosi- ja polyolikon-sentraatiot ja fermenttorien annettiin toimia, kunnes 15 kaikki dekstroosi oli käytetty, mutta korkeintaan 9 päivää. Tulokset esitetään seuraavassa taulukossa 1.
Taulukko 1 20 Lähtö Erytritolin Kokonais- Erytritoli- dekstroosi konsentraatio polyoli (1) saanto % %/ paino \ % /paino \ % _^tilavuus/_V tilavuus/___ / 20 7,8 8,0 38 ' y 25 25 10,5 11,0 42 V 30 11,2 12,2 37 35 11,5 13,0 33 :V: 40 8,2 9,2 27 45 7,5 9,2 26 30 __ • ^ Kokona!spolyoli on erytritoli ja glyseroli ja ribito- li.
. .1. 35 » · · ··« m • · « * · · • · 8 85500
Kuten tiedoista havaitaan, saavutettiin korkeimmat erytritolikonsentraatiot 35 %:lla dekstroosia, kun taas korkeimmat erytritolisaannot käytettyyn dekstroosiin verrattuna saavutettiin 25 %:lla dekstroosia.
5 Esimerkki 3 Lähtö-pH:n vaihtelujen vaikutus 2 litran fermenttoreihin, joissa oli 1,5 litraa kasvualustaa, jossa oli 32 % dekstroosia ja hiivauutetta, ureaa, vaahdonestoainetta ja ksantaanikumia kuten edelli-10 sessä esimerkissä, suoritettiin siirrostaminen. Sekoit-timen nopeus oli 680 kierrosta minuutissa ja ilman nopeus oli 1 litra/litra fermentointialustaa/minuutti. Kasvatus-liuosten lähtö-pH:t säädettiin IN HCl:lla tai IN NaOH:lla arvoihin 2, 3, 3, 5, 4 ja 6 vastaavasti. Lopulliset eryt-15 ritoli- ja kokonaispolyolikonsentraatiot mitattiin 9 päivän kuluttua. Tulokset esitetään taulukossa 2.
Taulukko 2 20 Lähtö-pH Lopullinen Erytritolikon- Kokonaispolyoli- pH sentraatio konsentraatio % /paino \ %/paino \ -*-* _^tilavuus/_vtilavuusy_ 6 2,9 11,1 14,7 F\*: 25 4 2,6 11,7 13,8 fv 3,5 2,2 9,7 11,4 3 2,0 7,6 10,0 2 1,9 0,02 0,02 • Λ 30 ... Tuloksista havaitaan, että mitään merkittävää eroa * · · erytritolin tuotannossa tai kokonaispolyolituotannossa ei m ollut erilaisilla lähtö-pH:n arvoilla alueella 4-6.
• « 35 » · · • · · • · · - · · * · · • ♦ 9 85500
Esimerkki 4
Hapen siirtonopeuden muutoksen vaikutus Kuuteen 2 litran fermenttoriin, joissa oli kasvualustaa, ksantaanikumia ja vaahdonestoainetta kuten edel-5 lisessä esimerkissä, siirrostettiin kasvustoa. Ilman nopeus oli 1 litra/litra fermentointialustaa/minuutti ja sekoittimen nopeus oli 400-790 kierrosta minuutissa. 11 päivän kuluttua mitattiin erytritolikonsentraatiot ja kokona! spolyolikonsentraatiot kasvatusliuoksissa. Tulokset 10 esitetään taulukossa 3.
Taulukko 3
Sekoittimen nopeus Erytritolikon- Kokonaispolyoli- 15 sentraatio konsentraatio __%_%_ 400 8,1 9,3 460 8,1 9,1 585 8,9 10,1 20 680 10,7 13,1 740 11,2 15,9 _790_9^2_16,2_
Tuloksista voidaan havaita, että sekä erytritoli- 25 että kokonaispolyolikonsentraatiot kasvoivat ilmastusno- peuden kasvaessa.
Esimerkki 5
Maissin liotusnesteen käyttäminen 2 litran fermenttoriin, jossa oli 1,5 litraa kasvu-30 alustaa, jossa oli 32 % dekstroosia, 2 % maissin liotus-nestettä (50 % liuenneita kiintoaineita), 0,02 % ureaa, 300 ppm SAG 471® vaahdonestoainetta ja 300 ppm ksantaanikumia, siirrostettiin siirrosviljelmää. Ilman virtausno-peus oli 1 litra ilmaa/litra fermentointialustaa/minuutti . 35 ja sekoittimen nopeus 740 kierrosta minuutissa. Fermen- _·/. toinnin annettiin jatkua 11 päivää, jonka jälkeen fermen- 10 85500 tointialustan erytritolipitoisuuden havaittiin olevan 11 % ja kokona!spolyolipitoisuuden 15 %. Keskimääräinen päivittäinen dekstroosin kulutus oli 30 g/litra/päivä.
Esimerkki 6 5 600 litran tornifermenttoriastiaan, jossa oli 450 litraa kasvualustaa, jossa oli 32 % dekstroosia, 0,5 % hiivauutetta, 0,1 % ureaa, 300 ppm ksantaanikumia ja 300 ppm vaahdonestoainetta SAG 471®, siirrostettiin 5 %:lla siemenkasvustoa. Lähtö-pH oli 5 ja ilman virtausnopeus 10 tornin läpi oli 225 litraa minuutissa. 13 päivän kuluttua lopullinen kasvuliuos sisälsi 10,8 % erytritolia, 5,6 % glyserolia, 1,7 % ribitolia ja 0,8 % dekstroosia. Erytri-tolisaanto oli 34 % ja kokonaispolyolisaanto oli 56 % käytetystä dekstroosista.
15 Tyypillisessä talteenotossa solut erotettiin sent- rifugoimalla ja alusta selkeytettiin ultrasuodatuksella ja puhdistettiin ioninvaihtimilla. Väritön liuos konsentroitiin 70 %:iin liuenneita kiintoaineita ja erytritoli kiteytettiin liuoksesta seuraavalla tavalla. Lämpötila nos-20 tettiin 65°C:een ja sitten jäähdytettiin nopeudella 2°C tunnissa noin huoneenlämpötilaan asti. Kiteet otettiin talteen suodattamalla ja pestiin kerran etanolilla. Tyypillinen kiteytyssaanto oli 74 % ja jäljelle jääneen liuoksen koostumus oli erytritolia 132 g/1; glyserolia 152 25 g/1; ribitolia 79 g/1. Yleisesti voi erytritolin kiteytyk sen jälkeinen liuos sisältää ribitolia, glyserolia ja erytritolia seuraavina osuuksina laskettuna kokonaispolyo-leja kohti; ribitolia 5-30 %; glyserolia 30-60 % erytritolin toimiessa tasapainottajana.
» • · · • ·* · * * * * *
Claims (7)
1. Teollinen menetelmä polyolien, erityisesti eryt-ritolin ja ribitolin valmistamiseksi fermentoimalla aero- 5 bisesti sopivaa sokeria Moniliella tomentosa var. polli-nis-sienellä, tunnettu siitä, että fermentointi-alustassa on ksantaanikumia.
2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että ksantaanikumia on läsnä määrässä 10 100-500 ppm fermentointialustassa.
3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että fermenttoriin lisätään myös tavanomaista vaahdonestoainetta.
4. Jonkin patenttivaatimuksista 1-3 mukainen mene- 15 telmä, tunnettu siitä, että ilmanvirtaus on 0,1- 1,5 litraa/litra fermentointialustaa/minuutti.
5. Jonkin patenttivaatimuksista 1-4 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että sokeri on dekstroosi.
6. Jonkin patenttivaatimuksista 1-5 mukainen mene- 20 telmä, tunnettu siitä, että fermentoinnin alussa fermentointiliuoksessa on sokeria määrässä 20-45 %.
7. Jonkin patenttivaatimuksista 1-6 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että pH fermentoinnin alussa säädetään arvoon 3-6, edullisesti 4-5. ; 25 * « · 12 85500
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| GB8322750 | 1983-08-24 | ||
| GB838322750A GB8322750D0 (en) | 1983-08-24 | 1983-08-24 | Production of polyols |
Publications (4)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| FI843310A0 FI843310A0 (fi) | 1984-08-22 |
| FI843310L FI843310L (fi) | 1985-02-25 |
| FI85500B FI85500B (fi) | 1992-01-15 |
| FI85500C true FI85500C (fi) | 1992-04-27 |
Family
ID=10547794
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| FI843310A FI85500C (fi) | 1983-08-24 | 1984-08-22 | Foerfarande foer framstaellning av polyoler genom pao industriell skala baserad fermentation av socker. |
Country Status (12)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP0136803B1 (fi) |
| JP (1) | JPH0630591B2 (fi) |
| AT (1) | ATE69063T1 (fi) |
| BR (1) | BR8404193A (fi) |
| DE (1) | DE3485222D1 (fi) |
| DK (1) | DK166506B1 (fi) |
| ES (1) | ES8600395A1 (fi) |
| FI (1) | FI85500C (fi) |
| GB (1) | GB8322750D0 (fi) |
| MX (1) | MX7705E (fi) |
| YU (1) | YU45199B (fi) |
| ZA (4) | ZA846082B (fi) |
Families Citing this family (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4886677A (en) | 1987-08-25 | 1989-12-12 | Mitsubishi Kasei Corporation | Surface-modified meso-erythritol composition |
| JPH0734749B2 (ja) * | 1988-02-03 | 1995-04-19 | 日本碍子株式会社 | エリスリトールの製造方法 |
| WO1998023766A1 (fr) * | 1996-11-27 | 1998-06-04 | Mitsubishi Chemical Corporation | Procede de preparation de ribitol |
| JP4151089B2 (ja) * | 1997-10-07 | 2008-09-17 | 三菱化学株式会社 | 高純度エリスリトール結晶の製造方法 |
| KR100541578B1 (ko) * | 1997-12-04 | 2006-04-06 | 미쓰비시 가가꾸 가부시키가이샤 | 에리트리톨 생산방법 |
| JP3890744B2 (ja) | 1998-05-27 | 2007-03-07 | 日本錬水株式会社 | グルコースを出発原料としたｌ−リボースの製造方法 |
| FR2780414B1 (fr) | 1998-06-24 | 2001-06-08 | Roquette Freres | Procede de production d'erythritol par fermentation discontinue alimentee repetee |
| FI106853B (fi) | 1998-11-18 | 2001-04-30 | Xyrofin Oy | Menetelmä polyolien valmistamiseksi arabinoksylaania sisältävästä materiaalista |
| AT504230B1 (de) * | 2006-10-03 | 2008-06-15 | Jungbunzlauer Austria Ag | Verfahren zur herstellung von erythrit |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3947323A (en) * | 1974-08-14 | 1976-03-30 | Murray Moo Young | Fermentation processes |
| JPS59174215A (ja) * | 1983-03-22 | 1984-10-02 | Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd | コイラにおけるストリツプ先端位置のトラツキング装置 |
| JPS59174214A (ja) * | 1983-03-22 | 1984-10-02 | Katsushika Seikou Kk | 棒鋼製造用ダイス |
| JPS59174216A (ja) * | 1983-03-24 | 1984-10-02 | Kawasaki Steel Corp | 冷間タンデム・ミルの巻取張力制御方法 |
-
1983
- 1983-08-24 GB GB838322750A patent/GB8322750D0/en active Pending
-
1984
- 1984-08-06 ZA ZA846082A patent/ZA846082B/xx unknown
- 1984-08-06 ZA ZA846081A patent/ZA846081B/xx unknown
- 1984-08-06 ZA ZA846083A patent/ZA846083B/xx unknown
- 1984-08-06 ZA ZA846080A patent/ZA846080B/xx unknown
- 1984-08-21 MX MX84928U patent/MX7705E/es unknown
- 1984-08-22 YU YU1440/84A patent/YU45199B/xx unknown
- 1984-08-22 EP EP84305747A patent/EP0136803B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1984-08-22 FI FI843310A patent/FI85500C/fi not_active IP Right Cessation
- 1984-08-22 AT AT84305747T patent/ATE69063T1/de not_active IP Right Cessation
- 1984-08-22 DE DE8484305747T patent/DE3485222D1/de not_active Expired - Fee Related
- 1984-08-22 BR BR8404193A patent/BR8404193A/pt not_active IP Right Cessation
- 1984-08-23 ES ES535358A patent/ES8600395A1/es not_active Expired
- 1984-08-23 JP JP59174213A patent/JPH0630591B2/ja not_active Expired - Lifetime
- 1984-08-23 DK DK402484A patent/DK166506B1/da not_active IP Right Cessation
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| ZA846082B (en) | 1985-03-27 |
| FI843310L (fi) | 1985-02-25 |
| DK402484A (da) | 1985-02-25 |
| JPH0630591B2 (ja) | 1994-04-27 |
| DK402484D0 (da) | 1984-08-23 |
| DK166506B1 (da) | 1993-06-01 |
| DE3485222D1 (de) | 1991-12-05 |
| EP0136803B1 (en) | 1991-10-30 |
| FI843310A0 (fi) | 1984-08-22 |
| EP0136803A3 (en) | 1987-04-08 |
| YU144084A (en) | 1986-10-31 |
| ZA846081B (en) | 1985-04-24 |
| ZA846080B (en) | 1985-03-27 |
| ATE69063T1 (de) | 1991-11-15 |
| GB8322750D0 (en) | 1983-09-28 |
| ES535358A0 (es) | 1985-09-16 |
| FI85500B (fi) | 1992-01-15 |
| YU45199B (en) | 1992-05-28 |
| BR8404193A (pt) | 1985-07-23 |
| MX7705E (es) | 1990-09-24 |
| JPS60110295A (ja) | 1985-06-15 |
| ZA846083B (en) | 1985-03-27 |
| EP0136803A2 (en) | 1985-04-10 |
| ES8600395A1 (es) | 1985-09-16 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US20230357805A1 (en) | Methods for co-producing erythritol and arabinose by using xylose mother liquor | |
| Schoutens et al. | Continuous butanol production from whey permeate with immobilized Clostridium beyerinckii LMD 27.6 | |
| FI85500C (fi) | Foerfarande foer framstaellning av polyoler genom pao industriell skala baserad fermentation av socker. | |
| Ohleyer et al. | Continuous production of lactic acid from glucose and lactose in a cell-recycle reactor | |
| FI85502B (fi) | Foerfarande foer framstaellning av polyoler genom pao industriell skala baserad fermentation av socker. | |
| US4605620A (en) | Process for fermenting carbohydrate- and phosphate-containing liquid media | |
| EP0154647A1 (en) | Continuous fermentation process | |
| FI85501B (fi) | Foerfarande foer framstaellning av polyoler genom pao industriell skala baserad fermentation av socker. | |
| Ryu et al. | Comparative study of ethanol production by an immobilized yeast in a tubular reactor and in a multistage reactor | |
| FI85503C (fi) | Foerfarande foer framstaellning av polyoler genom pao industriell skala baserad fermentation av socker. | |
| KR100318755B1 (ko) | 저온멸균법을 이용한 목질계 당화액으로부터 고농도에탄올 제조 방법 | |
| EP0384534B1 (en) | A process for the fermentative oxidation of reducing disaccharides | |
| CN1053697C (zh) | 发酵生产d-核糖新菌株及用该菌株制备d-核糖的方法 | |
| FI80718B (fi) | Foerfarande foer framstaellning av aettiksyra av kolhydrater med hjaelp av en clostridium thermoaceticum stamm. | |
| KR100541578B1 (ko) | 에리트리톨 생산방법 | |
| Taniguchi et al. | Continuous ethanol production by cell-holding culture of yeasts | |
| SU1126599A1 (ru) | Штамм плесневого гриба @ @ F-154-продуцент гуанилрибонуклеазы | |
| SU1707070A1 (ru) | Способ аэробной и анаэробной ферментации | |
| JPS58129984A (ja) | 混合培養によるアルコ−ルの連続製造法 | |
| Jain et al. | Bioconversion of coal derived synthesis gas to liquid fuels. Final quarterly technical progress report, July 1, 1993--September 30, 1993 | |
| JP2000041662A (ja) | 新規微生物およびそれを用いたエリスリトールの製造方法 | |
| Opara | Continuous ethanol production from Nigerian cane-sugar molasses | |
| JPS59162897A (ja) | 高純度ラミナリビオ−スの製造法 | |
| Mohamed M et al. | Single cell protein production from methanol | |
| Nasib et al. | High-productivity continuous biofilm reactor for butanol production |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM | Patent lapsed |
Owner name: CPC INTERNATIONAL INC. |