PL10083B1 - Sposób sporzadzania kwasu cytrynowego droga fermentacji - Google Patents

Description

Jak wiadomo, pewne rodzaje gatunku citromyces, mucor, aspergillus i pencillium w sprzyjajacych warunkach produkuja wydatnie kwas cytrynowy, jednakze mala aktywnosc tych grzybów i dlugosc okresu fermentacji stwarza duze niebezpieczen¬ stwo infekcji. Wychodzac z tego zalozenia nowoczesna technika wyraza naogól po¬ glad, ze do wytwarzania kwasu cytryno¬ wego droga fermentacji na skale przemy¬ slowa nadaja sie szczególnie pozywki sta¬ le (galaretowate), które moga infekcje lo¬ kalizowac, a jednoczesnie przyspieszaja tworzenie sie kwasu. Oddawna juz wiado¬ mo, ze rodzaje aspergillus i mucor na sta¬ lych pozywkach wysiewaja sie na mozli¬ wie duzej powierzchni, zas mycele na ta¬ kich pozywkach rosna nietylko bardzo predko, ale równomiernie i w duzej ma¬ sie. Agar-agar i podobne substraty tak podrozaja fabrykacje kwasu cytrynowego na drodze fermentacji, ze przestaje sie oplacac. Próbowano równiez uniknac nie¬ bezpieczenstwa infekcji przez uzycie kom¬ binacji sztucznych soli odzywczych z do¬ datkiem weglowodanów jako roztworów odzywczych. Na takich pozywkach infek¬ cja przez drozdze i bakterje jest o wiele mniejsza, niz przy uzyciu jak zwykle w przemysle fermentacyjnym substancyj od¬ zywczych naturalnych, zawierajacych we¬ glowodory bezposrednio pochodzace z ro¬ slin; przemyslowe jednak , zastosowanie tego procesu jest za drogie.Przekonano sie, ze nie jest koniecznem uzywanie do wytwarzania kwasu cytryno-wego wylacznie f^rnych morfologicznie scisle okreslonych rodzajów plesniaków z gatunków mucor, citromyces, aspergillus i penicillium, gdyz daja sie uzyc do fermen¬ tacji cytrynowej kultury tych gatunków specjalnie szczepione, z pomoca których mozna nawet za pozywke stosowac wprost melas. Tak np. zaobserwowano wielokrot¬ nie, ze aspergillus niger z reguly wytw#jfza kwas szczawiowy, co daje sie stwierdzic.Stwierdzono na^ortyasJ;, ze Kc^opaitf kultu¬ ry tych gatunków wytwarzaja równiez kwas cytrynowy, a przy odpowiednich temperaturach i poz^w^ack tworza tyl¬ ko kwas cytrynowy, choc nie mozna bylo scL^aJd^ry^owac .morfologicznie tych kul¬ tur. Chodzi jednak tylko o to, aby od ca¬ losci oddzielic naj czynniej sze kultury za- pomoca znanych metod analizy technicz¬ nej, np. zapomoca hodowli jednokomórko¬ wej, przy doswiadczalnem porównywaniu zdolnosci tworzenia kwasu cytrynowego przy stosunkowo nizszej temperaturze. W podobny sposób dochodzi sie przez wybór odpowiednich kultur citromyces, n^icor i penicillium do kultur, które przy zacfoor waniu odpowiednich warunków równiez i na plynnych pozywkach, szczególnie na me¬ lasie moga dawac kwas cytrynowy z dobra wydajnoscia. Gatunki grzybów, uzywane dotychczas do wytwarzania kwasu cytry¬ nowego na roztworach nuelasu o stezeniach, potrzebnych do uzyskania nalezytej wy¬ dajnosci, rosna nieregularnie i daja choro¬ bliwa plesn.W ten sposób mozna z melasu otrzymy¬ wac kwas cytrynowy droga fermentacji z dobra wydajnoscia, przyczem nie trzeba przykladac wielkiej wagi na zupelnie asep- lyczijy sposób pracy, lecz tylko nalezy zwa¬ zac, aby fermentacja odbywala sie przy stosunkowo niskiej temperaturze. Ta sprzy¬ jajaca w tern znaczeniu temperatura wyno¬ si np. dla aspjergtHus a okolo 20°—3Q°C.Jesli podczas fermentacja zapomoca gatun¬ ków aspergillus temperatura nie przekra¬ cza znacznie 2CPC, to otrzymuje sie nietyl- kc wysokie wydajnosci, ale równiez naj¬ skuteczniej przeciwstawia sie infekcji. Plesn rosnaca w itafa. niskiej temperaturze zacho¬ wuje równiez i w nastepnych pokoleniach zdolnosc obfitego tworzenia kwasu cytry¬ nowego. Jesli grzyb rozwija sie w wyzszej temperaturze, to rosnie co prawda bardzo dobrze i daje duzo kwasu cytrynowego, ale kwas ten przy podwyzszaniu temperatury w coraz wiekszych iloscia^ ^tlenia sie na kwas szczawiowy. Prócz tego zarodniki po¬ chodzace z plesni, która sie rozmnazala w ciagu jednej kib pjtru generacyj w wyzszej temperaturze, przy wysiewaniu na odpo¬ wiednich pozywkach traca zdolnosc tworze¬ nia kwasu cytrynowego. Równiez ze wzro¬ stem temperatury zwieksza sie znacznie niebezpieczenstwem infekcji. Jesli sie nato¬ miast pracuje scisle aseptycznie, to mozna stasowac równiez i wyzsze temperatury, przez co fermentacja wymaga o wiele krótszego czasu. Poniewaz melas stanowi wszystek materjal potrzebny do fermenta¬ cji cytrynowej i jest stosunkowo tani, ten fcocfoaj otrzymywania kwasu cytrynowego moze byc zastosowany na wielka skale w przemysle. Oczywiscie dzieki pewnym za¬ biegom mozna w mefasie z^aaiejszyc zawar¬ tosc soli przez pewne dodatki {np. fosfora¬ ny), lub tez przez rafinacje melasu czescio¬ wo uwolnic ja od pjewnych soli zwlaszcza potasowych.Pozostale warunki pracy sa znane. Za¬ leca sie rozlewac ciekla pozywke w pla¬ skich otwartych naczyniach, tak, by zapew¬ nic rosnacym grzybom wielka powierzen nie. Wysokosc warstwy ograniczona jest z tego powodu, ze ciecz musi byc dobrze przekwaszona w celu ochrony przed infek? cja.Kwas cytrynowy wydobyta sie z ci#x czy pozywki w znany sposób. Powstajacy podczas fermenjtacji kwas cytrynowy mozna w roztworze pozywki neutralizowac za$&? moca alkaljqw lub zi&w alkalicznych, «fa&£ — 2 —to ^ie Ae&t niezbedne, Qiok innych ziem al¬ kalicznych'fra4aje sie tu wodorotlenek ba¬ rowy' Zobojetnianie roztworu pozywki za- pomoca tlenkm, wodorotlenku ldb weglanu barowego daje te korzysc, ze cytrynian ba¬ ru jest w nizszej 'temperaturze jnniej rozpu¬ szczalny niz oytryniani potasu i z tego po¬ wodu juz na zimno wypada, Bar mozna pózniej zupelnie usunac jako siarczan.Przy dotychczas znanych próbach i pra¬ cach nad otrzymaniem kwasu cytrynowego z cukru przez fermentacje zapomoca poda¬ nych powyzej plesniaków przyjeto, ze roz¬ twór musi zawierac stosunkowo malo azo¬ tu. Przypuszczenie, ze dotychczasowy po¬ dzial plesniaków na gatunki dajace kwas szczawiony i cytrynowy jest nietrafny, by¬ lo sluszne; ale nieslusznie wyciagnieto stad wniosek, ze zasadnicza róznice powoduje zawartosc azotu w roztworze pozywki.Slusznosc powyzszego wynika z naste¬ pujacych prób, z których pierwsza stanowi jednoczesnie próbe wykonania sposobu we¬ dlug wynalazku. 1. 300 kg melasu o zawartosci 50% cu¬ kru, 1,35% N, 5,72% K20 i 0,026% P205 rozcienczono woda do 1000 litrów i dodano jeszcze 200 g kwasnego fosforanu potasu KH2P04, a nastepnie zobojetniono kwasem siarkowym az do obojetnej reakcji lakmu¬ su. Otrzymany roztwór pozywki zawiera w litrze: 150 g cukru, 4,05 g N, 17,76 g K20, 0,078 g P205 i 0,30 g MgO; rozlewa sie do plaskich naczyn. Nastepnie zawartosc na¬ czyn zaszczepia sie zarodnikami aspergillus niger, chodowanego w sposób powyzej po¬ dany, i pozostawia fermentacji w tempera¬ turze 250|C. Po dwunastu dniach przerywa sie fermentacje, ciecz odsacza sie, powloke plesni wyciska i przemywa woda, a otrzy¬ many roztwór straca sie we wrzacym sta¬ nie mlekiem wapiennem. Z wyjsciowych 150 kg cukru 70 kg uzyskuje sie jako suro¬ wy cytrynian wapnia o zawartosci 68,4% kwasu cytrynowego obok 1,02% kwasu szczawiowego; w lugach znajduja sie je¬ szcze 53 kg sfermentowanego cukru. Uzy¬ skano wiec 48 kg kwasu cytrynowego, co wynosi 32% na cala ilosc cukru, a 48% na cukier zuzyty.Przy takiej próbie po J4 dniach caly cu¬ kier przefermentowal, a wydajaaosc kwasu cytrynowego wyniosla 53% wyjsciowego. 2. W takich samych warunkach zapo¬ moca takich samych zarodników plesnia¬ ków fermentowano sztuczny roztwór cu¬ kru o malej zawartosci azotu. Roztwór ten wedlug danych w literaturze nadaje sie naj¬ lepiej no fermentacji cytrynowej (azot w postaci azotanu amonu NH4NOs). Roztwór zawiera w litrze: 150 g cukru, 0,7 g N, 0,345 g K20, 0,52 g P2051 0,03 g MgO. Fermen¬ towano 1000 1 ze 150 kg cukru przez 12 dni.Uzyskano 8 kg cytrynianu wapnia o 69% kwasu cytrynowego obok 1,5% kwasu szcza¬ wiowego i 92 kg cukru odpadkowego. Wy¬ dajnosc 5,5 kg kwasu cytrynowego na 150 kg calkowitej ilosci cukru i 58 kg uzytego cukru, to jest 3,7% kwasu cytrynowego na ilosc calego cukru, a 9,5% na cukier zuzy¬ ty. Sztuczny roztwór cukru fermentuje w tych samych warunkach (technicznie uzy¬ teczna wysokosc cieczy fermentacyjnej) ze znacznie gorszym technicznym efektem, niz melas. 3. Dla porównania w zupelnie tych sa¬ mych warunkach fermentowano sztuczny roztwór cukru z temi samemi ilosciami sub- stancyj odzywczych, jakie zawieral roztwór melasu w przypadku 1. Substancje odzyw¬ cze dodano pod postacia nieorganicznych soli jak w przypadku 2 (azot jako NH4NO^, fosfor jako KH2P04, potas prócz poprzed¬ niego jako K2S04). Zawartosc w litrze: 150 g cukru, 4,03 g N, 17,2 g K20, 0,08 g P205 i 0,08 g MgS04. Sfermentowano 1000 litrów, to jest 150 kg cukru i otrzymano po 12 dniach 12 kg cytrynianu wapnia o zawarto¬ sci 62% kwasu cytrynowego i 3,2% kwasu szczawiowego oraz 45 kg odpadkowego cu¬ kru. Wydajnosc wyniosla zatem 7,4 kg kwa¬ su cytrynowego ze 150 kg ogólnego cukru — 3 —i 105 kg zuzytego cukru, to jest wedlug ilo¬ sci calego cukru 4,9%, a wedlug zuzytego W tym przypadku wydajnosc obliczona na zuzyty cukier jest jeszcze mniejsza, niz w przypadku 2. PL

Claims (1)

1. Zastrzezenie patentowe. Sposób sporzadzania kwasu cytrynowe¬ go droga fermentacji zapomoca plesniaków przy uzyciu cieklych odzywek, znamienny tern, ze wybiera sie czynne grupy kultur ga¬ tunków citromyces, mucor, aspergillus:i pe- nicillium przez doswiadczalne porównanie ich zdolnosci tworzenia kwasu cytrynowego przy stosunkowo niskiej temperaturze we¬ dlug znanych metod analizy mykologicznej i te grupy uzywa do wytwarzania kwasu cy¬ trynowego na pozywce melasowej. Mon tan- und Industrialwerke v o r m a 1 s J o h, D a v. S t a r c k. Zastepca: Inz. S. Pawlikowski, rzecznik patentowy. Druk L. Boguslawskiego, Warszawa. PL