PL121786B2 - Method of manufacture of citric acid in submerged fermentation processo brozhenija - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania kwasu cytrynowego metoda fermentacji wglebnej w warunkach tlenowych, na substratach zawierajacych cukry albo inne fermentujace weglowodany, a w szczególnosci na substratach z melasy buraczanej lub trzcinowej.Z obszernej literatury oraz z opisów patentowych znane sa sposoby produkcji kwasu cytryno¬ wego metoda fermentacji wglebnej na substratach melasowych. Na tych substratach dla ogranicze¬ nia nadmiernego wzrostu grzybni oraz stymulacji tworzenia kwasu cytrynowego dodawany jest zelazocyjanek potasowy, na przyklad wedlug opisu patentowego St. Zjedn. Am. 3 941 656.Znane sa równiez metody regulacji stezenia tlenu rozpuszczonego w róznych typach fermenta¬ cji tlenowych, na przyklad z polskiego opisu patentowego nr 108041. Celem ich jest uzyskanie oszczednosci zuzycia powietrza w przypadku hodowli na przyklad drozdzy oraz oszczednosci energii wydatkowanej na mieszanie srodowiska w odniesieniu do fermentacji cytrynowej.Wada znanych sposobów fermentacji kwasu cytrynowego na podlozach melasowychjest duze zuzycie zródel wegla zawartych w substracie na oddychanie i na wzrost grzybni w poczatkowej fazie procesu, to znaczy przez pierwsze trzy doby, co uniemozliwia uzyskiwanie wyzszych wydajnosci kwasu cytrynowego.Istota sposobu wytwarzania kwasu cytrynowego wedlug wynalazku polega na tym, ze w poczatkowej fazie fermentacji az do momentu, gdy przyrosty szybkosci wydzielania CO2okreslane jako Ico2 zaczynaja przybierac wartosci ujemne, limituje sie intensywnosc oddychania grzybni droga ograniczania stezenia tlenu rozpuszczonego w brzeczce, do poziomu nizszego od wartosci krytycznej, a nastepnie stopniowo zwieksza sie stezenie tlenu rozpuszczonego w brzeczce do wartosci wyzszych od stezenia krytycznego. Przez stezenie krytyczne tlenu rozpuszczonego rozu¬ mie sie granice, która zaczyna limitowac oddychanie grzybni. Ponizej poziomu krytycznego oddychanie jest zahamowane. Stwierdzono, ze stezenie krytyczne wynosi dla plesni okolo 10% stanu nasycenia, a w przypadku drozdzy okolo 2-3% stanu nasycenia.Stezenie tlenu rozpuszczonego w brzeczce ogranicza sie do wartosci nizszych od poziomu krytycznego za pomoca regulacji natezenia przeplywu powietrza wprowadzanego do srodowiska hodowlanego, zmiany obrotów mieszadla, dodatku substancji chemicznych zmniejszajacych roz-2 121786 puszczalnosc tlenu w brzeczce lub innymi znanymi metodami. W procesie fermentacji kwasu cytrynowego stosuje sie szczepy Aspergillus niger W-78-B, W-78-C, IT-81, KB-376-UU, SBE^23-UU.Sposób wedlug wynalazku pozwala uzyskac wyzsza wydajnosc kwasu cytrynowego od 15% do 30%, zaleznie od stosowanego szczepu plesni. Jest to spowodowane mniejszym zuzyciem cukru na oddychanie i wzrost grzybni. Ponadto uzyskuje sie oszczednosc w zuzyciu energii elektrycznej na napowietrzanie srodowiska hodowlanego i mieszanie.Przyklad I. Proces fermentacji wglebnej kwasu cytrynowego prowadzono z uzyciem jako podloza wodnego roztworu melasy buraczanej o zawartosci 14% cukrów, w fermentorze o poje¬ mnosci roboczej 10 dm\ z mieszaniem i z regulacja stezenia tlenu rozpuszczonego za pomoca ilosci dostarczanego powietrza do srodowiska hodowlanego. Stosowano szczep Aspergillus niger W-78-B wyselekcjonowany w Instytucie Technologii Przemyslu Chemicznego i Spozywczego Akademii Ekonomicznej we Wroclawiu. W trakcie procesu fermentacji prowadzono pomiar i rejestracje gazów odlotowych (CO2 i O2), pomiar pH, potencjalu redox oraz temperatury.Po 18 godzinach od momentu wprowadzenia inokulum stezenie tlenu rozpuszczonego, mie¬ rzone w procentach stanu nasycenia przez „Oxyster", spadlo do poziomu zerowego i utrzymywane bylo na tym poziomie do konca drugiej doby procesu, czyli do momentu, kiedy zmalala aktywnosc oddechowa grzybni. Moment ten okreslano na podstawie wskaznika Ico2 (szybkosci wydzielania CO2. Od tego momentu zwiekszano stezenie tlenu rozpuszczonego do poziomu okolo 40% stanu nasycenia.Proces trwal 6 dób. Uzyskano wydajnosc kwasu cytrynowego 73,7% bezwodnego kwasu cytrynowego w stosunku do ilosci wprowadzonego cukru, przy czym stwierdzono tylko sladowe, nie wykrywalne za pomoca CaCh, ilosci kwasu szczawiowego.Przyklad II. Proces fermentacji wglebnej prowadzono w warunkach jak w przykladzie I, z tym, ze nie stosowano w poczatkowej fazie hodowli limitowania intensywnosci oddychania grzybni, na skutek czego stezenie tlenu rozpuszczonego ksztaltowalo sie powyzej 10% stanu nasycenia, czyli powyzej stezenia krytycznego.Proces przebiegal przez 6 dób z wydajnoscia 51,2% bezwodnego kwasu cytrynowego w stosunku do wprowadzonych cukrów z melasa. (Roztwór wyjsciowy melasy zawieral 14% cukrów).Zastrzezenia patentowe 1. Sposób wytwarzania kwasu cytrynowego metoda fermentacji wglebnej w warunkach aero- bowych na podlozu, które stanowi melasa buraczana lub trzcinowa, przy uzyciu plesni Aspergillus niger, znamienny tym, ze w poczatkowej fazie fermentacji, az do momentu, gdy przyrosty szybkosci wydzielania C02 okreslane jako Ic.02 zaczynaja przybierac wartosci ujemne, limituje sie intensyw¬ nosc oddychania grzybni droga ograniczania stezenia tlenu rozpuszczonego w brzerzce, do poziomu nizszego od wartosci krytycznej, a nastepnie stopniowo zwieksza sie stezenie tlenu rozpuszczonego w brzeczce do wartosci wyzszych od stezenia krytycznego. 2. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze stezenie tlenu rozpuszczonego w brzeczce ogranicza sie droga regulacji natezenia przeplywu powietrza wprowadzanego do srodowiska hodowlanego, zmiana obrotów mieszadla, lub dodatkiem substancji chemicznych zmniejszajacych rozpuszczalnosc tlenu w brzeczce. 3. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze w procesie fermentacji kwasu cytrynowego stosuje sie szczepy Aspergillus niger W-78-B, W-78-C, IT-81, KB-376-UY, SBE-423-UY.Pracownia Poligraficzna UPPRL. Naklad 120 egz.Cena 100 zl PL

Claims (3)

1. Zastrzezenia patentowe 1. Sposób wytwarzania kwasu cytrynowego metoda fermentacji wglebnej w warunkach aero- bowych na podlozu, które stanowi melasa buraczana lub trzcinowa, przy uzyciu plesni Aspergillus niger, znamienny tym, ze w poczatkowej fazie fermentacji, az do momentu, gdy przyrosty szybkosci wydzielania C02 okreslane jako Ic.02 zaczynaja przybierac wartosci ujemne, limituje sie intensyw¬ nosc oddychania grzybni droga ograniczania stezenia tlenu rozpuszczonego w brzerzce, do poziomu nizszego od wartosci krytycznej, a nastepnie stopniowo zwieksza sie stezenie tlenu rozpuszczonego w brzeczce do wartosci wyzszych od stezenia krytycznego.
2. 2. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze stezenie tlenu rozpuszczonego w brzeczce ogranicza sie droga regulacji natezenia przeplywu powietrza wprowadzanego do srodowiska hodowlanego, zmiana obrotów mieszadla, lub dodatkiem substancji chemicznych zmniejszajacych rozpuszczalnosc tlenu w brzeczce.
3. 3. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze w procesie fermentacji kwasu cytrynowego stosuje sie szczepy Aspergillus niger W-78-B, W-78-C, IT-81, KB-376-UY, SBE-423-UY. Pracownia Poligraficzna UPPRL. Naklad 120 egz. Cena 100 zl PL