RU2302462C2 - Способ получения лимонной кислоты - Google Patents
Способ получения лимонной кислоты Download PDFInfo
- Publication number
- RU2302462C2 RU2302462C2 RU2005123870/13A RU2005123870A RU2302462C2 RU 2302462 C2 RU2302462 C2 RU 2302462C2 RU 2005123870/13 A RU2005123870/13 A RU 2005123870/13A RU 2005123870 A RU2005123870 A RU 2005123870A RU 2302462 C2 RU2302462 C2 RU 2302462C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- fermenters
- head
- fermenter
- concentration
- fermentation
- Prior art date
Links
Abstract
Изобретение относится к микробиологической промышленности. Лимонную кислоту получают путем ферментации гриба Aspergillus niger. Процесс ферментации проводят в периодическом режиме в ферментаторах, в количестве не менее 3-х, один из которых головной, до достижения в головном ферментаторе концентрации органических кислот в пределах 110-130 г/дм3 и сахара 3-5 г/дм3. В остальных ферментаторах 80-90 г/дм3 и 10-12 г/дм3 соответственно. Процесс ферментации в непрерывном режиме осуществляют в 2 стадии в батарее ферментаторов, соединенных параллельно с головным. При этом поддерживают концентрации органических кислот и сахара, достигнутые до перевода в непрерывный режим, воздушно-сухой биомассы в пределах 12-16 г/дм3 и вязкость в пределах 0,04-0,05 Па·с. Для этого проводят периодические отъемы культуральной жидкости с концентрацией сахара 3-5 г/дм3 из головного ферментатора, а из остальных ферментаторов с концентрацией сахара 10-12 г/дм3 в головной, с доливом в них питательного раствора и стерильной воды. Дополнительно вводят источники углеводов и минеральных солей. Изобретение позволяет повысить выход лимонной кислоты за счет повышения производительности батареи, стабилизации параметров процесса биосинтеза на одном уровне в каждом ферментаторе и увеличения длительности процесса ферментации. 1 з.п. ф-лы, 1 табл.
Description
Изобретение относится к микробиологической промышленности, в частности к производству лимонной кислоты непрерывной глубинной ферментацией углеводсодержащего сырья различного состава с помощью гриба - продуцента Aspergillus niger.
Известен способ производства лимонной кислоты путем выращивания продуцирующих ее плесневых грибов в питательной среде, содержащей источник углерода, азота, минеральные соли, с последующим выделением лимонной кислоты из культуральной жидкости. Недостатками данного способа являются ведение процесса ферментации в периодическом режиме, короткая продолжительность периода активного кислотообразования у гриба, частые перезарядки ферментаторов и большой расход посевного материала (Технологическая инструкция по производству пищевой лимонной кислоты. - Ленинград, 1981).
Наиболее близким к предложенному по своей технической сущности является способ получения лимонной кислоты, включающий постадийную ферментацию гриба Aspergillus niger в батарее последовательно соединенных ферментаторов, на каждой стадии поддерживают условия, необходимые для роста гриба и кислотообразования, путем подачи необходимого количества питательной среды, содержащей источники углерода, азота, минеральные соли, при этом на конечной стадии процесса в культуральную жидкость добавляют нейтрализующее вещество, в качестве которого используют едкую щелочь, и производят возврат части культуральной жидкости (культуры гриба) на первую стадию процесса (а.с. СССР №432186, С12D 1/04, 1974).
Недостатком известного способа является низкая активность процесса биосинтеза и дополнительные затраты на введение нейтрализующего вещества, что вызвано возвратом части неактивной культуры гриба из конечной стадии процесса на первую и подачей питательной среды со скоростью, не учитывающей общую активность мицелия на каждой стадии и в целом в батарее ферментаторов.
Поскольку в известном способе предусмотрено использование батареи последовательно соединенных ферментаторов, то это приводит к нестабильности условий биосинтеза лимонной кислоты в каждом аппарате и снижению производительности батареи в целом и в конечном итоге к снижению выхода лимонной кислоты. Кроме того, присутствует высокий уровень инфицирования процесса ферментации, в частности, дрожжевой микрофлорой, за счет того что аппаратурное оформление процесса не позволяет исключить инфицированный ферментатор из батареи, что также подавляет процесс биосинтеза лимонной кислоты.
Задача изобретения заключается в повышении выхода лимонной кислоты за счет обеспечения стабилизации параметров процесса биосинтеза (концентрация кислот, биомасса продуцента, остаточный сахар) на одном уровне в каждом аппарате батареи и увеличении длительности непрерывного процесса биосинтеза лимонной кислоты.
Поставленная задача решена тем, что в известном способе получения лимонной кислоты, включающем непрерывную постадийную ферментацию гриба Aspergillus niger на питательной среде, содержащей источники углерода, азота, минеральные соли в батарее ферментаторов, поддерживая на каждой стадии условия, необходимые для роста гриба и кислотообразования, путем подачи необходимого количества питательной среды, сначала проводят процесс ферментации в периодическом режиме в ферментаторах, в количестве не менее 3-х, один из которых головной, до достижения в головном ферментаторе концентрации органических кислот в пределах 110-130 г/дм3 и концентрации сахара 3-5 г/дм3, а в остальных 80-90 г/дм3 и 10-12 г/дм3 соответственно, а процесс непрерывной ферментации осуществляют в две стадии в батарее ферментаторов, соединенных параллельно с головным ферментатором, поддерживая на каждой стадии концентрацию органических кислот и концентрацию сахара в культуральной жидкости, достигнутые до перевода в непрерывный режим ферментации, а вязкость в пределах 0,04-0,05 Па·с и воздушно-сухую биомассу в пределах 12-16 г/дм3 путем периодических отъемов культуральной жидкости с концентрацией сахара 3-5 г/дм3 из головного ферментатора в сборник растворов и из остальных ферментаторов с концентрацией сахара 10-12 г/дм3 в головной ферментатор с последующим доливом в них питательного раствора и стерильной воды.
В ходе процесса ферментации в непрерывном режиме дополнительно вводят источники углеводов и минеральные соли.
Технический результат изобретения, заключающийся в повышении выхода лимонной кислоты, достигается за счет ведения процесса ферментации сначала в периодическом режиме, а затем перевода процесса ферментации в непрерывный режим и ведения процесса в две стадии, в батарее параллельно соединенных ферментаторов, один из которых, головной, служит для утилизации субстрата и завершения процесса ферментации, а остальные ферментаторы - для осуществления основного процесса биосинтеза при достижении и сохранении заявленных показателей процесса ферментации. Ведение процесса по такой схеме обеспечивает стабилизацию параметров процесса биосинтеза, повышает производительность батареи и, следовательно, выход лимонной кислоты. Количество ферментаторов в батарее определяется объемом головного ферментатора.
Пример 1.
Стерильную мелассную среду, содержащую: сахарозу - 30,0 г/дм3, КН2PO4 - 0,16 г/дм3, NH4Cl - 2,2 г/дм3, MgSO4·7H2O - 0,25 г/дм3, ZnSO4·7Н2О - 0,005 г/дм3, засевают спорами гриба Aspergillus niger штамм ВКПМ F-171. Подращивание осуществляют в условиях аэрации при температуре 36°С в течение 24 ч. Подрощенный мицелий используют в качестве посевного материла для ферментации.
Ферментацию проводят в 4-х ферментаторах емкостью 30 дм3 на мелассной питательной среде следующего состава: сахароза - 30,0 г/дм3; NH4Cl - 1,7 г/дм3; КН2PO4 - 0,12 г/дм3; ZnSO4·7Н2О - 0,005 г/дм3.
Сначала посевным мицелием засевают головной аппарат. Через 24 ч в него вводят питательную мелассную среду с концентрацией сахара 180 г/дм3 и ведут процесс ферментации в периодическом режиме 5-6 суток в соответствии с инструкцией (Технологическая инструкция по производству пищевой лимонной кислоты. - Ленинград, 1981). Через 48 ч после засева головного ферментатора одновременно засевают вновь выращенным посевным мицелием остальные три ферментатора. Через 24 ч в них вводят питательный мелассный раствор с концентрацией сахара 180 г/дм3 и ведут ферментацию в периодическом режиме 4-5 суток в соответствии с вышеуказанной инструкцией. Процесс ведут до достижения в головном аппарате концентрации органических кислот 110-130 г/дм3 и концентрации сахара 3-5 г/дм3, а в остальных трех аппаратах 80-90 г/дм3 и 10-12 г/дм3 соответственно. Затем ферментаторы соединяют параллельно на один головной ферментатор и далее ферментацию осуществляют в непрерывном режиме в две стадии в батарее параллельно соединенных ферментаторов. На первой стадии из головного ферментатора делают отъем культуральной жидкости в количестве 30% рабочего объема ферментатора за сутки в сборник ферментированных растворов, затем поочередно из остальных ферментаторов делают отъемы культуральной жидкости в количестве 10% рабочего объема в головной ферментатор. Объем культуральной жидкости в остальных ферментаторах восполняют доливом такого же объема стерильной воды. Затем проводят доливы мелассного раствора с концентрацией сахара 180 г/дм3 со скоростью подачи 50 мл/ч, поддерживая концентрацию органических кислот в культуральной жидкости 80-90 г/дм3, концентрацию сахара 10-12 г/дм3. Через каждые 24 часа вводят NH4Cl и KCl.
На второй стадии в головном ферментаторе происходит утилизация остаточного сахара до концентрации 3-5 г/дм3 и нарастание органических кислот до 110-130 г/дм3. После чего из него вновь делают отъем культуральной жидкости в количестве 30% рабочего объема за сутки в сборник ферментированных растворов. Через каждые 24 часа вводят KCl. Количество воздушно-сухой биомассы в ферментаторах на каждой стадии поддерживают в пределах 12-16 г/дм3, вязкость 0,04-0,05 Па·с. Далее процесс повторяют и осуществляют до снижения активности гриба продуцента и невоспроизводимости достигнутых показателей, и тогда дальнейшее ведение процесса нецелесообразно. По данной схеме длительность процесса составила 30 суток. По окончании ферментации культуральную жидкость из всех ферментаторов батареи инактивируют, направляют в сборник, затем отделяют от биомассы гриба фильтрованием, лимонную кислоту выделяют обычным способом, например осаждением в виде цитрата кальция.
Результаты приведены в таблице, из которой видно, что концентрация органических кислот составляет 116,2 г/дм3; массовая доля лимонной кислоты - 93,7%; выход лимонной кислоты от сахара - 88,4%.
Пример 2. В качестве сырья используют сахар-песок. Стерильную питательную среду, содержащую: сахарозу - 50,0 г/дм3, NH4NO3 - 2,5 г/дм3, КН2PO4 - 0,16 г/дм3, MgSO4·7Н2O - 0,25 г/дм3, мелассу - 17,0 г/дм3, засевают спорами гриба Aspergillus niger штамм ВКПМ F-719. Подращивание осуществляют аналогично примеру 1 в течение 36 часов. Ферментацию проводят в 4-х ферментаторах емкостью 30 дм3 на питательной среде следующего состава: сахароза - 150,0 г/дм3; NH4NO3 - 2,5 г/дм3; КН2PO4 - 0,16 г/дм3; ZnSO4·7H2O - 0,005 г/дм3; MgSO4·7H2O - 0,25 г/дм3.
Ферментацию проводят аналогично примеру 1, исключая доливы в ферментаторы питательного раствора с концентрацией сахара 180 г/дм3 в ходе процесса в периодическом режиме, а также изменяя состав вводимых солей в непрерывном режиме. Через каждые 24 часа в головной ферментатор вводят KCl, MnSO4·5Н2О и MgSO4·7Н2О, в остальные ферментаторы вводят NH4Cl, (NH4)2HPO4, MnSO4·5Н2О, MgSO4·7Н2О, KCl. Длительность процесса составила 25 суток. Результаты представлены в таблице, из которой видно, что концентрация органических кислот составляет 123,7 г/дм3; массовая доля лимонной кислоты - 98,2%; выход лимонной кислоты от сахара - 93,6%.
Пример 3.
В качестве сырья используют сахар - сырец. Посевной материал для ферментации получают по примеру 2. В качестве продуцента лимонной кислоты используют штамм гриба Aspergillus niger ВКПМ F-501. Ферментацию проводят в периодическом и непрерывном режимах по примеру 2, за исключением режима введения солей в ходе ферментации в непрерывном режиме. Соли вводят через каждые 48 часов. Длительность процесса 27 суток.
Результаты представлены в таблице, из которой видно, что: концентрация органических кислот составляет 129,6 г/дм3; массовая доля лимонной кислоты - 96,6%; выход лимонной кислоты от сахара - 95,5%.
При непрерывном культивировании по известному способу продолжительность процесса составила 23 дня, массовая доля лимонной кислоты - 93,1%.
Предлагаемый способ получения лимонной кислоты позволяет повысить выход лимонной кислоты до 95,5% за счет увеличения производительности батареи ферментаторов и обеспечения стабилизации параметров процесса на максимально высоком уровне и увеличить длительность процесса биосинтеза лимонной кислоты до 30 суток и более.
Таблица. Показатели процесса непрерывной ферментации углеводсодержащего сырья в лимонную кислоту по предлагаемому способу в сравнении с известным |
||||||||
Пример | Сырье | Штамм | Длительность ферментации, сут | Массовая концентрация сахара в питательной среде, г/дм3 | Концентрация органических кислот, г/дм3 | Массовая доля лимонной кислоты, % | Масса лимонной кислоты с 1 аппарата, г | Выход лимонной кислоты от сахаров, % |
1 | меласса | ВКПМ F-171 | 30 | 30,0 | 116,2 | 93,7 | 4620,8 | 88,4 |
2 | сахар-песок | ВКПМ F-719 | 25 | 150,0 | 123,7 | 98,2 | 5331,1 | 93,6 |
3 | сахар-сырец | ВКПМ F-501 | 27 | 150,0 | 129,6 | 96,6 | 6530,4 | 95,5 |
по прототипу | сахар | 288/9 | 5 | 120,0 | - | - | - | 73,8 |
меласса | 288/9 | 5 | 40,0 | - | - | - | 88,6 |
Claims (2)
1. Способ получения лимонной кислоты, включающий непрерывную постадийную ферментацию гриба Aspergillus niger на питательной среде, содержащей источники углерода, азота, минеральные соли в батарее ферментаторов, поддерживая на каждой стадии условия, необходимые для роста гриба и кислотообразования, путем подачи необходимого количества питательной среды, отличающийся тем, что сначала проводят процесс ферментации в периодическом режиме в ферментаторах, в количестве не менее 3, один из которых головной, до достижения в головном ферментаторе концентрации органических кислот в пределах 110-130 г/дм3 и концентрации сахара 3-5 г/дм3, а в остальных ферментаторах 80-90 г/дм3 и 10-12 г/дм3 соответственно, а процесс непрерывной ферментации осуществляют в две стадии в батарее ферментаторов, соединенных параллельно с головным ферментатором, причем на каждой стадии поддерживают концентрацию органических кислот и концентрацию сахара в культуральной жидкости, достигнутые до перевода процесса ферментации в непрерывный режим, вязкость культуральной жидкости в пределах 0,04-0,05 Па·с и воздушно-сухую биомассу в пределах 12-16 г/дм3 путем периодических отъемов культуральной жидкости с концентрацией сахара 3-5 г/дм3 из головного ферментатора в сборник и из остальных ферментаторов с концентрацией сахара 10-12 г/дм3 в головной с последующим доливом в них питательного раствора и стерильной воды.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в ходе процесса непрерывной ферментации дополнительно вводят источники углеводов и минеральных солей.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2005123870/13A RU2302462C2 (ru) | 2005-07-27 | 2005-07-27 | Способ получения лимонной кислоты |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2005123870/13A RU2302462C2 (ru) | 2005-07-27 | 2005-07-27 | Способ получения лимонной кислоты |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2005123870A RU2005123870A (ru) | 2007-02-10 |
RU2302462C2 true RU2302462C2 (ru) | 2007-07-10 |
Family
ID=37862099
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2005123870/13A RU2302462C2 (ru) | 2005-07-27 | 2005-07-27 | Способ получения лимонной кислоты |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2302462C2 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2558228C2 (ru) * | 2013-11-19 | 2015-07-27 | Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Всероссийский научно-исследовательский институт пищевых добавок" (ФГБНУ ВНИИПД) | ШТАММ Aspergillus niger - ПРОДУЦЕНТ ЛИМОННОЙ КИСЛОТЫ |
-
2005
- 2005-07-27 RU RU2005123870/13A patent/RU2302462C2/ru not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2558228C2 (ru) * | 2013-11-19 | 2015-07-27 | Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Всероссийский научно-исследовательский институт пищевых добавок" (ФГБНУ ВНИИПД) | ШТАММ Aspergillus niger - ПРОДУЦЕНТ ЛИМОННОЙ КИСЛОТЫ |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2005123870A (ru) | 2007-02-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN104845896B (zh) | 生产威兰胶的菌株及方法 | |
US8119371B2 (en) | Process for the preparation of polymyxin B employing (PAENI) Bacillus polymyxa | |
RU2381270C1 (ru) | ШТАММ БАКТЕРИЙ Clostridium acetobutylicum - ПРОДУЦЕНТ БУТАНОЛА, АЦЕТОНА И ЭТАНОЛА | |
CN104651427B (zh) | 一种制备多拉菌素的方法 | |
RU2396007C1 (ru) | Способ комплексной переработки зернового сырья на спирт и кормовой продукт | |
RU2302462C2 (ru) | Способ получения лимонной кислоты | |
CN116179356B (zh) | 高密度异养培养莱茵衣藻的方法及其应用 | |
GARG et al. | Continuous production of citric acid by immobilized whole cells of Aspergillus niger | |
RU2492229C1 (ru) | ШТАММ ДРОЖЖЕЙ Saccharomyces cerevisiae, ИСПОЛЬЗУЕМЫЙ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ СПИРТА | |
CN101302477A (zh) | 一种高产葡萄糖酸钠菌株的培育方法 | |
CN112592945A (zh) | 一种腺苷发酵工艺 | |
CN111574390A (zh) | 氨基酸高效绿色生产提取工艺 | |
KR20090090855A (ko) | 베타-글루칸 고 함량 꽃송이 버섯 균사체의 반연속식액상배양 방법 | |
CN104498542A (zh) | 连续法发酵生产l-乳酸的方法 | |
CN104245948B (zh) | 乳酸的制造方法 | |
CN110656131A (zh) | 一种放线菌抗菌次生代谢产物的制备方法 | |
CN103805542A (zh) | 一种用于粘细菌菌体规模制备的液体发酵方法 | |
RU2366712C2 (ru) | Способ получения лимонной кислоты, альфа-амилазы и глюкоамилазы | |
Kundu et al. | Calcium gluconate production by a nonconventional fermentation method | |
RU2001949C1 (ru) | Штамм гриба TRICHODERMA REESEI - продуцент целлюлолитических ферментов | |
CN101440383A (zh) | 以玉米淀粉糖浆为主要原料生产γ-亚麻酸的发酵工艺 | |
US2594283A (en) | Process for the preparation of inoculum for use in the fermentative production of sodium gluconate | |
RU2125607C1 (ru) | Непрерывный способ получения лимонной кислоты и ее солей | |
CN110184203A (zh) | 一种高核酸面包酵母及其制备方法 | |
SU1022663A3 (ru) | Способ энзиматического получени изомальтулозы |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20120728 |