SU789581A1 - Способ получени диоксиацетона - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к микробиологической промьпиленности, а именно к производству диоксиацетона, примен емого в косметике, медицине и пище вой промышленности. Известно получение диоксиацетона микробиологическим способом - культивированием Aceiobacter осеЬна питательной среде, в состав которой входит глицерин. Окисление глицерина до диоксиацетона происходит за 70 ч ферментации l . Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности  вл етс  способ получени  диоксиацетона выращиванием культуры Acetobacter subox idati в аэробных услови х на питательной среде, содержащей глицерин 10-15%, KHiP04 0,15-0,5%, дрожжевой экстракт 0,5%. Длительность процесса окислени 72 ч. На каждый цикл проводитс  отдельное приготовление посевного материала . Температура культивировани  2835 С . Выход диоксиацетона в культуральной жидкости составл ет 90-95% от введенного количестваГ.дицерина. Клетки отдел ют, жидкость упаривают и диоксиацетон кристаллизуют 2J Недостатками известного способа получени  диоксиацетона  вл ютс  длительность процесса окислени , трудоемкость приготовлени  посевного материала дл  каждого цикла, образование значительных отходов биомассы в процессе отделени  клеток. Целью изобретени  - интенсификаци  и упрощение процесса, снижение себестоимости целевого продукта и сокращение количества отходов. Указанна  цель достигаетс  тем, что при получении диоксиацетона известньом способом, дл  выращивани  культуры Acetobacter subonvdans в азробных услови х при 28-32°С используют питательную среду в состав которой вход т глицерин, , кукурузный экстракт и котора  дополнительно содержит измельченную древесину в количестве 0,1-1% от объема питательной среды, предварительно обработанную 12-15% раствором глицерина. Кроме того, обычно используют питательную среду, содержащую глицерин в количестве 10-15%, кукурузный экстракт 0,5-0,6% однозамещенный фосфат кали  0,5%, измельченную древесину 0,1-1,0%.

Закрепление клеток культуры на измельченной и предварительно обработанной древесине обеспечивает интенсификацию процесса за счет ускорени  массообмена клетка-жидкость и увеличени  окислительной поверхности Клетки Acetobacter subo)t,4dans , оседа  на измельченной разбухшей древесине, .задерживаютс . Закрепление клеток культуры основано на способности -Acetobqcter subO)(jaansразвиватьс  на поверхности твердых частиц.

Древесина вводитс  непосредственн в питательную среду в количестве 0,11% от всего объема. Количество, превышающее 1%, сгущает культуральную жидкость и ухудшает услови  массопередачи .

Св зывание клеток обеспечивает воможность многократного (до 10-15 раз) использовани  фермента глицеролдегид рогеназы в следующих циклах ферментации . Благодар  этому сокращаютс  отходы биомассы, упрощаетс  процесс получени  целевого -продук та.

В результате интенсификации длительность процесса сокращаетс  до 56 ч.

В СВЯЗИ с сокращением расхода биомассы сокращаютс  расходы на выращивание посевного материала культуры.

Способ осуществл етс  следующим образом.

В .качестве посевного материала используетс  культура бактерий Асеiotacter suboxjdane. Посевной материал выращиваетс  на среде следующего состава: глицерин 15%, кукурузный экстракт 0,5%, калий фосфорнокислый однозамещенный 0,3%, магний сернокислый 0,025%. Выращивание проходит в аэробных услови х в течение 24 ч при температуре .

Процесс выращивани  культуры провод т в ферментаторе. Питательна  среда предпочтительно имеет следующий состав: глицерин 12,5%, кукурузный экстракт 0,6%, калий фосфорнокислый однозамещенный 0,5%. Значение рН довод т до 5,5. К питательной среде добавл ют измельченную древесину, предварительно обработанную вьщерживанием в 12,5% растворе глицерина (20% от всего количества глицерина на одну ферментацию) в течение 1 ч.

Дл  св зывани  провод т перемешивание при умеренной аэрации и распредел ют клетки с катализатором равномерно в культуральной жидкости.

Процесс окислени  глицерина в диоксиацетон осуществл етс  ферментом клеток, закрепленных на измельченной древесине. Процесс проводитс  в аэробных услови х при температуре 28-30°С в течение 56-60 ч. Концентраци  диоксиацетона в культуральной жидкости достигает 10,5-12,8 %.

Жидкость из ферментатора выпускают через фильтрующее сито, при этом

около 50%. клеток задерживаетс  в ферментаторе на измельченной древесине . Количество циклов повторного использовани  клеток 10-15. Выделение диоксиацетона проводитс  упариванием отсепарированной культурной жидкости с последующей кристаллизацией диоксиацетона.

Пример 1 . Дл  получени  диоксиацетона используетс  культура бактерий Acetofeacter sobojk darxe , адаптированна  к 15% глицерина. Исходна  культура выращиваетс  на скошенной 2%-ной агаризованной среде слдующего состава, г/л:

Глицерин150,0

Калий фосфорнокислый однозамещенный3,0

Дрожжевой экстракт 5,0 Пантотенова  кислота 0,002 Культура выращиваетс  в - ермостате при температуре в течение 24 ч, сохран етс  при комнатной температуре . Пересев делаетс  два раза в неделю.

Дл  получени  посевного материала дальнейшее размножение продуцента осществл етс  в колбах на качалке. Дл  этой цели водна  суспензи  културы переноситс  в стерильные колбы со стерильной питательной средой следующего состава, г/л:

Глицерин150,0

Кукурузный экстракт 5,0 Калий фосфорнокислый однозамещенный 3,0 Магний сернокислый 0,25 рН среды довод т до 5,5. Продолжителность выращивани  посевного материала 24 ч. Количество посевного материала 2% от объема питательной среды. Процесс окислени  глицерина осуществл етс , в ферментаторе емкостью 30 л. В ферментатор загружают 20 л питательной среды следующего состава г/л:

Глицерин 120,0 Кукурузный экстракт 6,3 Калий фосфорнокислый однозамещенный5,0

рН среды довод т до 5,5. Берут 20 г (0,1% от объема питательной среды) древесины и измельчают до размеров 0,3-0,5 мм шириной,5-10 мм толщиной и 10-20 мм-длиной. Измельченную древесину выдерживают в 100 мл 12%ного раствора глицерина в течение часа. Полученную суспензию добавл ют к питательной среде.

Claims (2)

1. к приготовленной среде добавл ют посевной материал клетки Acetobacier БоЪохч опБи при умеренной аэрации (0,25 л на 1 л жидкости в минуту) и перемешивании распредел ют клетки с катализатором равномерно в культуралной жидкости. При этом происходит . закрепление клеток на измельченной древесине. Процесс окислени  глицерина в диоксиацетон осуществл етс  ферментом , содержащимс  в клетках,закреплен ных на измельченной древесине. Процесс проводитс  в аэробных услови х 1 л на 1 л жидкости в минуту ) при температуре 28-30 С. Продолжительнос культивировани  56 ч. Концентраци  диоксиацетона в культуральной жидкости в конце процесса 10,5%. Культуральную жидкость из ферментатора через фильтрующее сито выпускают , при этом около 50% клеток задерживаетс  в ферментаторе на измель ченной древесине. К оставшимс  в фер ментаторе клеткам подают снова 20 л свежей питательной среды и провод т повторный цикл процесса окислени  гл церина. Количество повторных циклов без обновлени  посевного материала 15 . Из 20 л осветленной культуральной жидкости выдел ют 1,3 кг (выход 54% от введенного глицерина диоксиацето на путем концентрировани  его ва куум-выпаркой , осаждени  примесей спиртом, упарки спирта и кристаллиза цией . О р и м е р 2. Процесс приготовле ни  посевного материала проводитс  как в примере 1. Процесс окислени  глицерина осуществл етс  в ферментаторе емкостью 30 л. В ферментатор загружают 20 л питательной среды следующего состав г/л: Глицерин125,0 Кукурузный экстракт 6,3 Калий фосфорнокислый однозамещенный0,5 рН среды довод т до 5,5. К питательной среде добавл ют из мельченную и обработанную глицерино древесину в количестве 1,0% от объема питательной среды (200 г). К приготовленной среде добавл ют посе ной материал клетки AcetobQCter- eubodans и при умеренной аэрации и ремешивании распредел ют клетки с к тализатором равномерно в культураль ной жидкости. При этом происходит закрепление клеток на измельченной древесине. Процесс окислени  глицерина в ди оксиацетон осуществл етс  ферментом , содержащимс  в клетках, закреп ленных на измельченной древесине. Процесс проводитс  в аэробных ус лови х при температуре 28-32с. Про должительность культивировани  50 ч Концентраци  диоксиацетона в культу ральной жидкости Б конце процесса 11,0%. Культуральную жидкость из фе ментатора выпускают, в ферментаторе на измельченной древесине при этом задерживаетс  около 50% клеток. К оставшимс  в ферментаторе клеткам подают снова 20-30 л свежей питател ной среды и.провод т повторный цикл процесса окислени  глицерина. Количество повторных циклов без обновлени  посевного материала - 11. Из 20 л осветленной культуральной жидкости выдел ют 1,1 кг (выход 48% от введенного глицеринаJ диоксиацетон путем концентрировани  его вакуумвЫпаркой , осаждени  примесей спиртом, упарки спирта и кристаллизацией. Пример 3. Процесс приготовлени  посевного материала проводитс  (ак в примере 1 . Процесс окислени  глицерина провод т -в ферментаторе емкостью 30 л. В ферментатор загружают 15 л питательной среды следующего состава, г/л: Глицерин150,0 Кукурузный экстракт 6,3 Калий фосфорнокислый однозамещенный - 5,0 рН среды довод т до 5,5. Берут 75 г древесины (0,5% от объема питательной дреды)и измельчают Измельченную древесину выдерживают в 200 мл 15%-ного раствора глицерина. Полученную суспензию добавл ют к питательной среде. К приготовленной среде добавл ют посевной материал клетки Aceiobacter subo-n dans и при умеренной аэрации и перемешивании распредел ют клетки с катализатором равномерно в культуральной жидкости. При этом происходит закрепление клеток на измельченной древесине. -Продолжительность культивировани  60 ч. Концентраци  диоксиацетона в культуральной жидкости в конце процесса 12,8%. Культуральную жидкость из ферментатора выпускают через фильтрующее сито, при этом около 50% клеток задерживаетс  в ферментаторе на измельченной древесине. К оставшимс  в ферментаторе клеткам подают снова 15 л свежей питательной среды и провод т повторный цикл процесса окислени  глицерина. Количество повторых циклов без обновлени  посевного материала - 9. Из 16 л осветленной Культуральной жидкости выдел ют 1 кг ( выход диоксиацетона 44,4%) диоксиацетона путем концентрировани  его вакуумвыпаркой , осаждени  примесей спиртом, упарки спирта и кристаллизацией. Формула изобретени  1. Способ получени  диоксиацетона путем выращивани  культуры Ace-LotoacLe г buboxsdoine в аэробных услови х при 28-32°С на питательной среде на основе глицерина и однозамещейного фосфата кали , отличающийс   тем, что, с целью интенсификации и упрощени  процесса, снижени  себестоимости целевого продукта и сокраше ни  отходов производства, в качестве питательной среды используют среду в состав которой вход т глицерин.

   7 7895818

   КНдРО, кукурузный экстракт и котора Фат кали  0,5%, измельченную древедополнительно содержит измельченнуюсину 0,1-1%. древесину в количестве 0,1-1% от

   объема среды, предварительно обрабо-, Источники информации,

   тайную 12-15% раствором глицерина.прин тые во внимание при экспертизе
2. 2.. Способ по п. 1, отличаю-, Авторсткое свидетельство СССР

   щ и и с   тем, что используют пита- 418522, кл. С 12 D 13/00, 197. тельную среду, содержащую глицерин

   в количестве 10-15%, кукурузный экст-2. Патент ГДР 33794, кл.12о,10

   ракт 0,5-0,6%, однозамешенный фос-1964 (прототип).