PL131813B2 - Process for simultaneous manufacture of enzymatic preparation and citric acid - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposóbjednoczesnego otrzymywania preparatu enzymatycznego zwlaszcza pektynolitycznego oraz kwasu cytrynowego z odcieku pofermentacyjnego powstajacego podczas hodowli Aspergillus niger.Jak wiadomo podczas produkcji kwasu cytrynowego przez Aspergillus niger metoda powierzchniowa wydzielane sa do fazy cieklej srodowiska hodowlanego enzymy, zwlaszcza enzymy pektonolityczne, które maja zastosowanie miedzy innymi w przemysle spozywczym do klarowania soków owocowych, moszczów winnych, depektynizacji miazg owocowych itp, nato¬ miast podczas hodowli Aspergillus niger metoda wglebna wydzielane sa gównie enzymy proteolity¬ czne wykorzystywane miedzy innymi w przemysle paszowym.Wedlug tradycyjnej technologii, kwas cytrynowy zawarty w odcieku pofermentacyjnym pod¬ daje sie neutralizacji w wysokiej temperaturze przy uzyciu wodorotlenku wapniowego, co powo¬ duje praktycznie calkowita inaktywacje komplesku enzymów znajdujacych sie w odcieku.W literaturze przedmiotu, miedzy innymi z opisu patentowego ZSRR nr 228 651, znany jest sposób otrzymywania preparatu pektynolitycznego i kwasu cytrynowego z cieczy po hodowli Aspergillus niger polegajacy na sublimacyjnym suszeniu calego odcieku i nastepnie dzialaniu 55% alkoholem izopropylowym. Enzymy pektynolityczne pozostaja w osadzie, kwas cytrynowy wraz z substancjami balastowymi przechodzi do roztworu, z którego jest odzyskiwany tradycyjnymi metodami.W czasopismie Prikladnaja Mikrobiologija i Biochimija 1969 r., nr 3, opisana jest metoda odzyskiwania enzymów z odcieku pofermentacyjnego polegajaca na ich adsorbcji na czasteczkach kwasu benzoesowego. Oddzielony adsorbat rozszczepia sie alkoholem izopropylowym, a nastepnie wytracony preparat enzymatyczny dosusza w temperaturze okolo 35°C.W opisie patentowym PRL nr 103 246 przedstawionyjest sposób jedoczesnego otrzymywania prepartu enzymatycznego i kwasu cytrynowego, który polega na tym, ze roztwór pofermantacyjny poddaje sie neutralizacji w temperaturze ponizej 50°C, po czym, po wydzieleniu cytrynianu wapniowego z odcieku, otrzymuje sie preparat enzymów pektonolitycznych jedna ze znanych metod, na przyklad poprzez zageszczanie pod próznia. Sposobem tym otrzymuje sie preparaty2 131 813 enzymatyczne o wysokiej zawartosci suchej masy, a tym szczególnie popiolu, co ogranicza jego cechy uzytkowe w przemysle spozywczym.Celem wynalazku jest opracowanie prostej metody jednoczesnego otrzymywania preparatu o duzej aktywnosci enzymatycznej przy niskiej zawartosci substancji mineralnych oraz kwasu cytrynowego.Cel ten osiagnieto w sposobie wedlug wynalazku którego istota polega na tym, ze odcinek pofermentacyjny po hodowli Aspergillus niger rozdziela sie na dwie frakcje poprzez ultrafiltracje przy uzyciu blon pólprzepuszczalnych uzyskujac w ten sposób retenat zawierajacy roztwór kwasu cytrynowego, który moze byc wydzielony jedna ze znanych metod.Proces wedlug wynalazku prowadzi sie w sposób nastepujacy.Odcinek pofermentacyjny z hodowli Aspergillus niger o znanej aktywnosci enzymatycznej i zawartosci kwasu cytrynowego wprowadza sie do aparatu do ultrafiltracji. Proce ultrafiltracji prowadzi sie przy uzyciu blon pólprzepuszczalnych o rozdzielczosci granicznej od 2 000 do 100 000, korzystnie od 10000 do 50000, w temperaturze od 4°C do 55°C, korzystnie 400 kPa. Po kilku godzinach prowadzenia procesu ultrafiltracji uzyskuje sie retenat, czyli frakcje zageszczona zawie¬ rajaca enzymy oraz filtrat stanowiacy roztwór kwasu cytrynowego. W celu dokladniejszego, prawie calkowitego oddzielenia kwasu cytrynowego z frakcji enzymatycznej, stosuje sie rozcienczenie retenatu woda w stosunku 1:1 do 1:10, korzystnie 1:5 i ponownie prowadzi sie proces ultrafiltra¬ cji w warunkach przedstawionych powyzej.Z frakcji zawierajacej enzymy mozna otrzymac preparat enzymatyczny bardziej zatezony, badz preparat w postaci stalej np. na drodze zatezania pod próznia, wytracania rozpuszczalnikiem organicznym, suszenie rozplywowego lub sublimacyjnego.Natomiast roztwór kwasu cytrynowego, pozbawiony enzymów, poddaje sie tradycyjnemu procesowi neutralizacji wodorotlenkiem wapniowym w wysokiej temperaturze.Przyklad I. 300cm3 odcieku pofermentacyjnyego z hodowli powierzchniowej Aspergillus niger o ogólnej aktywnosci pektynolitycznej 4000PM i zawartosci kwasu cytrynowego 15,7% wprowadza sie do aparatu Amicon 402. Proces ultrafiltracji prowadzi sie przy uzyciu membrany PM-10 w teperaturze 20°C i przy cisnieniu 400 kPa. Po szesciu godzinach prowadzenia procesu ultrafiltracji otrzymuje sie 50 cm3 retenatu wykazujacego aktywnosc pektynolityczna 21 500°PM i zawierajacego 15,9% kwasu cytrynowego, co stanowi 16,9% poczatkowej ilosci kwasu cytryno¬ wego, oraz 250 cm3 filtratu o zawartosci 15,5% kwasu cytrynowego, 50 cm3 retenatu rozcienczono nastepnie woda destylowana w stosunku 1:3, uzyskujac plyn o aktywnosci pektynolitycznej 5400°PM i zawartosci kwasu cytrynowego 4,0%. Plyn ten poddano ultrafiltracji w aparacie Amicon typ 402 przy uzyciu membrany XM-50 w temperaturze 20°C i cisnieniu 300 kPa. Po czterech godzinach proces ulatrafiltracji uzyskano 29 cm3 retenatu o aktywnosci enzymatycznej 28 800°PM i zawartosci kwasu cytrynowego 1,3% oraz 171 cm3 filtratu o zawartosci 4,45% kwasu cytrynowego.Przyklad II. 14,8 dm3 odcieku pofermentacyjnego o ogólnej aktywnosci pektynolitycznej 6600°PM i zawartosci kwasu cytrynowego 13,3% poddano ultrafiltracji w aparacie Amicon typ TC ID przy uzyciu membrany PM-10, w temperaturze 20°C i cisnieniu roboczym 700 kPa. Stosu¬ jac jednokrotne rozcienczenie retenatu woda w stosunku 1:4 oraz prowadzac proces ultrafiltracji za kazdym razem w takich samych warunkach otrzymano 1,6 dm3 retenatu o aktywnosci pektono- litycznej 57 500°PM oraz dwie frakcje filtratu: 12,0dm3 o zawartosci 13,2% kwasu cytrynowego i ll,4dm3 o zawartosci 2,2% kwasu cytrynowego.Charakterystyka otrzymanego preparatu enzymatycznego przedstawia sie nastepujaco: Aktywnosc pektynolityczne 57500°PM Aktywnosc poliglakturonazy 46670 j. PG/cm3 Aktywnosc pektynoesterazy 6j. PE/cm3 Aktywnosc proteolityczna 570 JH/cm3 Aktywnosc amylolityczna brak Aktywnosc celulolityczna 200 j. EN-CMC/cm3 Zawartosc suchej masy 10,4% Zawartosc bialka ogólnego 23,5% Zawartosc popiolu 1,01%Zawartosc metali: 131813 K Na Ca Mg Fe Zn Cu Pb 1290 mg/dm3 130 mg/dm3 250 mg/dm3 6,7 mg/dm3 12,6 mg/dm3 0,2 mg/dm3 <0,05 mg/dm3 0,1 mg/dm3 Zastrzezenia patentowe 1. Sposób jedoczesnego otrzymywania preparatu enzymatycznego oraz kwasu cytrynowego z odcieku pofermentacyjnego z hodowli Aspergillus niger, znamienny tym, ze odcinek pofermenta¬ cyjny rozdziela sie na dwie frakcje poprzez ultrafiltracje przez blony pólprzepuszczalne o rozdziel¬ czosci granicznej 2000-100000, korzystnie 1000-50000, przy cisnieniu 10 kPa-700 kPa, korzystnie 400 kPa, w temperaturze 4°C-55°C, korzystnie 20°C, uzyskujac retenat zawierajacy wielkocza¬ steczkowe enzymy oraz filtrat, z którego nastepnie oddziela sie kwas cytrynowy. 2. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze retenat rozciencza sie woda, najkorzystniej w stosunku 1:1-1:10, po czym plyn ten poddaje sie procesowi ultrafiltracji przez blony pólprzepu¬ szczalne o rozdzielczosci granicznej 2000-100000, korzystnie 10000-50000, przy cisnieniu 10 KPa-700 kPa, korzystnie 400 kPa, w temperaturze 4°C-55°C, korzystnie 20°C. PL

Claims (2)

1. Zastrzezenia patentowe 1. Sposób jedoczesnego otrzymywania preparatu enzymatycznego oraz kwasu cytrynowego z odcieku pofermentacyjnego z hodowli Aspergillus niger, znamienny tym, ze odcinek pofermenta¬ cyjny rozdziela sie na dwie frakcje poprzez ultrafiltracje przez blony pólprzepuszczalne o rozdziel¬ czosci granicznej 2000-100000, korzystnie 1000-50000, przy cisnieniu 10 kPa-700 kPa, korzystnie 400 kPa, w temperaturze 4°C-55°C, korzystnie 20°C, uzyskujac retenat zawierajacy wielkocza¬ steczkowe enzymy oraz filtrat, z którego nastepnie oddziela sie kwas cytrynowy.
2. 2. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze retenat rozciencza sie woda, najkorzystniej w stosunku 1:1-1:10, po czym plyn ten poddaje sie procesowi ultrafiltracji przez blony pólprzepu¬ szczalne o rozdzielczosci granicznej 2000-100000, korzystnie 10000-50000, przy cisnieniu 10 KPa-700 kPa, korzystnie 400 kPa, w temperaturze 4°C-55°C, korzystnie 20°C. PL