Безперервний спосіб одержання лимонної кислоти

УКРАЇНА (19) UA (11) 66699 (13) U (51) МПК C12P 7/48 (2006.01) ДЕРЖАВНА СЛУЖБА ІНТЕЛЕКТУАЛЬНОЇ ВЛАСНОСТІ УКРАЇНИ видається під відповідальність власника патенту ОПИС ДО ПАТЕНТУ НА КОРИСНУ МОДЕЛЬ (54) БЕЗПЕРЕРВНИЙ СПОСІБ ОДЕРЖАННЯ ЛИМОННОЇ КИСЛОТИ 1 2 (13) 66699 (11) кретно-імпульсного введення енергії (ДІВЕ), що дозволяє прискорити взаємодію спор гриба Asp. niger і тим самим скоротити час ферментації. Поставлена задача вирішується тим, що в безперервному способі одержання лимонної кислоти, який передбачає ферментацію гриба Aspergillus niger на мелясному живильному середовищі, яке містить джерела вуглецю, азоту, мінеральні солі, з подальшим виділенням продукту з культуральної рідини, згідно з корисною моделлю, процес ферментації здійснюється в одну стадію при температурі 28-30 °C та рН середовища 3,54,0, при цьому ферментативний розчин оброблюється в режимі рециркуляції роторно-імпульсним 3 -1 апаратом зі швидкістю зсуву потоку 50*10 с . Як посівний матеріал для ферментації використовують високопродуктивний штам гриба A. niger F-718. Вибраний температурний режим ферментації на рівні 28-30 °C і рН 3,5-4,0 обмежує зростання біомаси, що є істотною перевагою в порівнянні з іншими способами. Якість ферментативного розчину з низькою масовою концентрацією часткових компонентів і вмістом лимонної кислоти на рівні 95-97 % дозволяє використання більш простого способу виділення лимонної кислоти з розчину. Живильне середовище, в роторноімпульсному апараті, змішується з джерелами вуглецю, азоту, мінеральних солей при швидкості 3 -1 зсуву потоку (20-50)*10 с . UA Корисна модель належить до харчової промисловості, зокрема до безперервних способів одержання лимонної кислоти і може бути використана в мікробіології, фармакології, медицині. Існує відомий спосіб одержання лимонної кислоти з ферментативних розчинів, одержаних при культивуванні дріжджів на вуглеводневих субстратах [А.С. СССР № 998504, С12Р7/48, 1983]. Недоліком даного способу є проведення процесу ферментації в періодичному режимі, а також використання для виробництва солей лимонної кислоти (натрію або калію лимоннокислого) основних ферментаційних розчинів. Найбільш близьким по своїй технічній суті, взятий нами за прототип, є безперервний спосіб одержання лимонної кислоти, що включає постадійну ферментацію гриба Aspergillus niger на мелясному живильному середовищі, що містить джерела вуглецю, азоту, мінеральні солі шляхом подачі необхідної кількості живильного середовища безперервним потоком з наступним виділенням лимонної кислоти з культуральної рідини [А. С. СРСР N 432186, С12Р7/48, 1974]. Відомий спосіб одержання лимонної кислоти, в якому процес ферментації відбувається постадійно та потребує батареї послідовно з'єднаних ферментерів, має низьку економічну ефективність. В основу корисної моделі поставлена задача вдосконалення безперервного способу одержання лимонної кислоти шляхом проведення процесу ферментації в одну стадію за допомогою роторноімпульсного апарата з використанням методу дис U Aspergillus niger на мелясному живильному середовищі, яке містить джерела вуглецю, азоту, мінеральні солі, з подальшим виділенням продукту з культуральної рідини, який відрізняється тим, що процес ферментації здійснюється в одну стадію при температурі 28-30 ºС та рН середовища 3,54,0, при цьому ферментативний розчин оброблюється роторно-імпульсним апаратом в режимі ре3 -1 циркуляції зі швидкістю зсуву потоку 50*10 с . (19) (21) u201108637 (22) 11.07.2011 (24) 10.01.2012 (46) 10.01.2012, Бюл.№ 1, 2012 р. (72) ОБОДОВИЧ ОЛЕКСАНДР МИКОЛАЙОВИЧ, РЕВА ВОЛОДИМИР ІВАНОВИЧ, ЛИМАР АННА ЮРІЇВНА (73) ІНСТИТУТ ТЕХНІЧНОЇ ТЕПЛОФІЗИКИ НАН УКРАЇНИ (57) Безперервний спосіб одержання лимонної кислоти, який передбачає ферментацію гриба 3 Для регулювання швидкості зсуву потоку було застосовано метод дискретно імпульсного введення енергії (ДІВЕ), який реалізується за допомогою роторно-імпульсного апарата. В роторно-імпульсному апараті середовище піддається високочастотним звуковим коливанням, значним знакоперемінним перепадам тиску, високоградієнтним течіям у зазорах, великим градієнтам зсувних напруг. Такий процес дозволяє прискорити взаємодію спор гриба Aspergillus niger із живильним середовищем, і як наслідок, зменшити час ферментації до 120 год. Безперервний спосіб отримання лимонної кислоти здійснюють наступним чином. Живильне середовище змішується з посівним матеріалом при температурі 28-30 °C та рН 3,5-4,0 і оброблюється в роторно-імпульсному апараті в режимі рециркуляції при швидкості зсуву потоку 3 -1 50*10 с . Через 30 год. від початку ферментації, після зниження інтенсивності утворення міцелій, процес переводять у безперервний режим шляхом безперебійної подачі у ферментативне середовище розчину меляси та живильних солей, зі швидкі-1 стю розбавлення середовища 0,025 год. . Після завершення процесу ферментації ферментативний розчин надходить у збірник, потім культуральний розчин відділяють від біомаси гриба Aspergillus niger і осаджують лимонну кислоту у вигляді цитрату калію. Вихід лимонної кислоти РР складає 95-97 %. Приклад 1. Стерильне мелясне середовище з величиною рН 5,0, яка містить РР - 2 %, сахарозу - 0,5 %, етиловий спирт - 0,1 %, КН2РО4 - 0,02 %, MgSO4 0,02 %, ZnSO4·7Н2О - 10 мг/л, CoSO4·7Н2О 0,1 мг/л, Na2МоО4 - 0,5 мг/л, засівають міцелієм гриба Asp. niger F-718 при температурі 25 °C та оброблюють в роторно-імпульсному апараті в режимі рециркуляції зі швидкістю зсуву потоку 3 -1 20*10 с . Комп’ютерна верстка Л. Ціхановська 66699 4 При цьому збільшується тривалість процесу ферментації до 160 год. Вихід лимонної кислоти становить 93 %. Приклад 2. Стерильне мелясне середовище з величиною рН 5,0, яка містить РР - 2 %, сахарозу - 0,5 %, етиловий спирт - 0,1 %, КН2РО4 - 0,02 %, MgSO4 0,02 %, ZnSO4·7Н2О - 10 мг/л, CoSO4·7Н2О 0,1 мг/л, Na2МоО4 - 0,5 мг/л, засівають міцелієм гриба Asp. niger F-718 при температурі 35 °C та оброблюють в роторно-імпульсному апараті в режимі рециркуляції зі швидкістю зсуву потоку 3 -1 30*10 с . Висока температура та високий рН негативно впливають на ферментативну здатність міцелій гриба Aspergillus niger, що збільшує тривалість ферментації до 150 год. Вихід лимонної кислоти становить 95 %. Приклад 3. Стерильне мелясне середовище з величиною рН 3,5, яка містить РР - 2 %, сахарозу - 0,5 %, етиловий спирт - 0,1 %, КН2РО4 - 0,02 %, MgSO4 0,02 %, ZnSO4·7Н2О - 10 мг/л, CoSO4·7Н2О 0,1 мг/л, Na2МоО4 - 0,5 мг/л, засівають міцелієм гриба Asp. niger F-718 при температурі 28 °C та оброблюють в роторно-імпульсному апараті в режимі рециркуляції зі швидкістю зсуву потоку 3 -1 40*10 с . При цьому процес ферментації проходить за 130 год. Вихід лимонної кислоти становить 95,8 %. Приклад 4. Стерильне мелясне середовище з величиною рН 4, яка містить РР - 2 %, сахарозу - 0,5 %, етиловий спирт - 0,1 %, КН2РО4 - 0,02 %, MgSO4 0,02 %, ZnSO4·7Н2О - 10 мг/л, CoSO4·7Н2О 0,1 мг/л, Na2МоО4 - 0,5 мг/л, засівають міцелієм гриба Asp. niger F-718 при температурі 30 °C та оброблюють в роторно-імпульсному апараті в режимі рециркуляції зі швидкістю зсуву потоку 3 -1 50*10 с . При цьому процес ферментації проходить за 120 год. без додаткових енерговитрат. Вихід лимонної кислоти становить 97 %. Підписне Тираж 23 прим. Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601