Способ непрерывного культивирования бактерий для производства уксуса
Изобретение относится к пишевой промышленности, в частности к производству уксуса. Целью изобретения является повьш1ение выхода уксуса и увеличение продуктивности процесса.Способ предусматривает непрерывное культивирование бактерий в батарее ферментеров припостоянном поступлении питательной среды на головной ферментер , переток в последующие ферментеры , вывод зрелой культуральной жидкости из последнего ферментера. Параллельно с ферментерами производственной батареи уксусно-кислые бактерии культивируют в бактогенераторе с рабочим объемом 60-80% от вместимости головного ферментера на питательной среде, содержащей 2,0 об.% этилового спирта; 3,0-3,7 мас.% уксусной кислоты; 0,013-0,100 мас.% фосфорно-кислого аммония двузамещенного; 0,007-0,050 мас.% фосфорно-кислого калия однозамещенного; 0,007 - 0,050 мас.% серно-кислого магния. Размножение бактериальных клеток ведут от чистой культуры из пробирки или из головного производственного ферментера, обеспечивая прохождение популяцией бактерии всех фаз физиологического развития, начиная с лаг-фазы, через экспоненциальную до стационарной. Когда в культуральной жидкости бактогенератора накапливается 7,0-8,4 мас.% уксусной кислоты, эту культуральную жидкость подают в головной ферментер батареи, не прекращая подачи питательной среды, после удаления из него всей культуральной жидкости насосом во второй ферментер. Такое обновление популяции бактерий повторяют через каждые 20-30 сут. непрерывного культивирования , поддерживая в головном ферментере концентрацию кислоты 7,0 - 8,4 мас,%, что соответствует режиму стационарной фазы с ограниченным переокислением. В бактогенератор в начале каждого цикла загружают не более 0,5 м питательной среды, а для его заполнения в ходе культивирования осуществляют приток питательной среды, содержащей 10-11 об.% этилового спирта и минеральные соли: 0,013-0,100 мас.% фосфорно-кислого аммония двузамещенного; 0,007 -. 0,050 мас.% серно-кислого магния; 0,007-0,050 мас.% фосфорно-кислого калия однозамещенного. 1 табл. с (Л со со 4 о а
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК
„„SU„„1337406
А1
1
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3988490/31 — 13 (22) 31.10.85 (46) 15.09,87. Бюл. 11 - 34 (71) Всесоюзный заочный институт пищевой промышленности (72) В.Л.Яровенко, В.А.Янсон, В.В.Яровенко, Н.И.Белов, Т.П.Романова и Т.Г.Рахманкулов (53) 663.18 (088 ° 8) (56) Непрерывное культивирование микроорганизмов. /Под ред, И,Малена и З.Фенцеля. — И,: Пищевая промышленность, 1968, с,475.
Авторское свидетельство СССР
У 469746, кл. С 12 J 1/04, 1975. (54) СПОСОБ НЕГРЕРЫВНОГО КУЛЬТИВИРОВАНИЯ БАКТЕРИИ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА УКСУСА (57) Изобретение относится к пищевой промышленности, в частности к производству уксуса. Целью изобретения яв— ляется повышение выхода уксуса и увеличение продуктивности процесса.Способ предусматривает непрерывное культивирование бактерий в батарее ферментеров припостоянном поступлении питательной среды на головной ферментер, переток в последующие ферментеры, вывод зрелой культуральной жидкости из последнего ферментера ° Параллельно с ферментерами производственной батареи уксусно-кислые бактерии культивируют в бактогенераторе с рабочим объемом 60-80% от вместимости головного ферментера на питательной среде, содержащей 2,0 об.% этилового спирта; 3,0-3,7 мас.% уксусной кислоты; 0,013-0,100 мас.% фос(511 4 С 12 N 1/20// (12 N 1/20
С 12 R 1:02) форно-кислого аммония днузамещенного; 0,007-0,050 мас.% фосфорно-кислого калия однозамешенного; 0,007
0,050 мас,% серно-кислого магния, Размножение бактериальных клеток ведут от чистой купьтуры из пробирки или из головного производственного ферментера, обеспечивая прохождение популяцией бактерии всех фаз физиологического развития, начиная с лаг-фазы, через экспоненциальную до стационарной, Когда в культуральной жидкости бактогенератора накапливается 7,0-8,4 мас.% уксусной кислоты, эту культуральную жидкость подают в головной ферментер батареи, не прекращая подачи питательной среды, после удаления из него всей культуральной жидкости насосом во второй ферментер, Такое обновление популяции бактерий повторяют через каждые
20-30 сут, непрерывного культивирования, поддерживая в головном ферментере концентрацию кислоты 7,0
8,4 мас,%, что соответствует режиму стационарной фазы с ограниченным переокислением. В бактогенератор в начале каждого цикла загружают не более 0,5 м питательной среды, а для его заполнения н ходе культивирования осуществляют приток питательной среды, содержащей 10-11 об.% этилового спирта и минеральные соли:
0,013-0,100 мас,% фосфорно-кислого аммония двузамещенного; 0,007
0,050 мас, % серно-кислого магния;
0,007-0,050 мас,% фосфорно-кислого калия однозамещенного. 1 табл.
) т <.
««ни» и< огра.
)lift )tt )К т li ttt.:, I
Изобретение осш(о,".Hтг и; Ill(! (() промьпплен))ости, л и (е):iro i бр >д)ь!t—
I i l < 1;II V«?(I 1..
Бсю купы уральную ж:-(дк(Г ь ловного ферме итера пеp<1ê l<)?()ãî I
СОМ ВО ЕЗТОРОЙ фЕРМЕНт« Р т Л () 1(Е подаюп глубинную культ > ру,.(. ба нераторл, не ..(рекра!пля при г(>ка тельной средь., Б резулг 1«1< е;с? ляция микроорганизмог, омог);-::
Периодичность обнов I»HI! i! кул р ы В I < >:I o ?3 H n 51 ф е р м е )ч г е ") Р ) ) " т 1 т < . >. ) р:>т (:!
: I < I Е
I H т (1« (;
"г(> )
)и ной промьппленности к -It)()?t:)под((" " уксуса, может б),ть ис (оль(i(:HëH< )1> микробном,".инте 3» рл 3(IH<()II<)7; про lvi(ТОВ HEÏÐÅI)f,!?3?ff
Цель изобретения — Ii<)13..<п) «:-(и( хода уксуса и увел?гi(t è« <роду: "и>— ности процессл, Гпособ г-)лключлс?T(5! H тс.м, и l > водят циклическук =:лм -ну куды уpлс(:, ной жидкос:ти В го Iol)H» t фс гм»ll l «р: на новую, содержлщую . олодьи: 6, к; риальные KIiå TêH < прош«дшис (1(. и:: цикл ра.звития (,лаг —:. л.)у l! 1!Ipп< I! Г:— циальную фазу до Г I;l!11!О?);1":.:o;Ij ": р де с низкой киглотн<>с i!-:<): Нл:и..; н
3,0-3,7 ма«..7, и злклн Еи))ля 7,0
8,4 млг .7. уксусной )сис.-(о r >i!. Iil< .3 го« параллельно с oi но?)ными .()и.: Ilfrм:-: ф<;>ментации ус тлнавливлк>" I pli«рл". -г .:и).-poopl úíH çi IoÂ вЂ” 6 lк то 1 щий рабочий объе< 60-807
ЦИКЛИЧЕСКОМ РЕЖИМЕ. Б ИЛЧЛЛГ и;1>?:;(О)и цикла B него загружают не бз.,»с О,. ) . Г питательной среды следующ» :> <1 Г;-.Вл, мас.7: уксусная кислот<в 3,,0-3., ; ф»(— форно-кислый лммоний»iвузл)) )гьь и (ы
0,007-0,050; фосфо17?(о-кислы. -1 к,)-) одно замещеннь(й О, 007-0, <150 ., с р и:>кислый магний 0,007-0,050< л т:)К3(p
2 0 06 Е 13THJIOF3CHО сIIHI>T<3, <: 3>1 Ео,: ние бактерилльнь х к.?етo)(в«,, i! г чис . Ои кУль т ры и 3 про бирк i! ) .:I;! 1 3
ГОЛОВ Н ОГО 11Р 0H3?30
I I o6, Л «TH ЕОВОгo cr)HI< T!1 >r i ii«--;, .!3< ВЫШЕ МИНЕРапь<НЫЕ С; ГIH „BIIJI; ГЬ НаПОЛНЕНИЯ КУЛЬтУРЛЛЬНЛй ж:(ЦКОС Г()>т с oäåðæëL<å?t 7, 0-8,4 ««ã .;! у:-;: с и и к и с л 0 т ы . ч T o О о т В Р T с т 3 v p .", : p >I . .. 1 v p а. " боты головного фермен1 =-рл. I; f!1(:) .: t
I р и . Г р I (;(>ii-. роси н)(й), Ocy:".i );>; r )i: i t (и: . Ivh?(?(Ir!IH >6 пр,>и 3)3 >-I 1:„:, <.",! в 3 — (.т,тпснчл— гор(i .,".<: ) л .:.)-:тате и нои Г ре— ((.; ;)tHI(» <>(i )<<1 (.П!" ВНОй ф«РМЕНтЕР, фо фо )kl(! — Ки .(ый лммоний дну зав
3:1;. с "..Гнiilili! 6, О .;:. «рно — кHс лый 0,03 it >и;1:f<>?3)iip» с IH1рт 1 ; o6,7., :! I Де fl P 1 1?ПП УК « Г fi О 13 К ИСЛ О Ь) Е3 фР Р :.): <- j)! õ и .!I, 1. р>?:1)! IlО, 13о втс)— <>" — 8, h! т Гр< I.((. 0,0, Р«6ОЧИй » т )гм <»«17(«)) -.:р:"-1 (! . м - . H терев I (< т):! <) 1 о i.: H . 1;.,, .1:. -1-1 в itj) >В;1<)Г те< o H(! !Р .! 3 — i0 =; I 0)О --.<;>Р киг.-тс>ты)м cут,, к >ипу .:: —.Ii,t нлбдкд,)(t -ся небс)лысое «д".С Н(1(т — >8 К: < i < ут .. КвтОрОЕ - -:, ) i H (.1 ... > и с !1 !и .; > < > г р е eс с и;7 у е т :, г:.i:iH у>,, р<1(:.; и i,h.-ход 3« б-ме— , . < (.т < I )I! : 1 < 1 ) и < т (: . т < ., в . I > « Т 9 О 3 K Г < ! ),, 6« Зt< >;(::, <д i 6< )3), Hp. г» i>,,; " . с 3«са.(ое, что );>и) (»рi 1,:) ) . ():, H::o?)ëåp> àHHÿ ,: . лит» . . )(<::);)к г?. и:. -: . и:,опупяции <:- «1)пй:Ip() ».15 ) «дик.(H( i t« t); „);.1 li<> )<" (>Ро(1 ф(Р).;вНТ(P а В i О < О I. 3 сlд )с 3, б: -; улl» - > )!)Нт(и О О > < "т,;! ь i «.Iь ?1 маг!»HH ".,. 0 : л г:<кжг,.> тб, У 1"1-<,oi 11с,>!(он«ч; с(ьl! ..)? .: Г и тм с реди B бак— :: . с>нг) л гоп» О, - .,::.-. ев ог ущест— Лют Io Г с в! . (? I и > . 1: 1 . j> >й ук с у<1 нО f(ис 6 "ь. T(рий т i os)) < I (>!-; IPHI OH !3 .)лб>0— < ., ОрнсY инок > .Е-я1 о1)с,: количестве -.. Р . 20 д, . уд;.1ивирование ведут 10 (,, п«рсмеп:ивлни)-.„;-.зрации О 3 и < : (5)H Ir t ч с»> ст 3 71 <: . (, о TIC j)ÜI?3 «I<>T :;;(.г;>и п?ггл тс л?п(г и» р«дь), с оп «ржа пей V"S,, ЗИНЫ< ".ЫШ;: К::- ЕН" РЛЦИ?1 ГОЛЕИ 1337406 8 об.7, этиловогo спирта. Культивиро— вание ведут до накопления в бактоге3 нераторе 3,6 м культуральной жидкости с концентрацией 7,5 мас.7. уксусной кислоты. После этого культура в бактогенераторе готова к ее пересеву в головной ферментер, в котором также концентрация уксусной кислоты равна 7,5 мас.7. Указанный режим об- 10 новления культуры поддерживает постоянный высокий уровень продуктивности 40 кг/м сут. в течение неограниченного времени при высоком среднем выходе 94,0 кг/100 л б/в спирта íà 15 стадии окисления (см.таблицу) за счет того, что в головном ферментере высокая концентрация уксусной кислоты. Пример 3. То же самое, что по примеру 2, но периодичность обнов- 2п ления культуры в головном ферментере 30 сут. Засев бактогенератора осуществляют рециркуляцией глубинной культуры из первого ферментера основной батареи в количестве 107 от первона- 25 чального объема питательной среды в бактогенераторе. Концентрация уксусной кислоты после засева 3,7 мас,7, в конце цикла 7,0 мас.7 при объеме культуральной жидкости 4,8 м (907. от 30 вместимости головного ферментера) . Концентрация уксусной кислоты в го,ловном ферментере 7,0 мас,7.. Такой режим обновления культуры позволяет постоянно поддерживать высокую продуктивность 40 кг/м сут, и выход 93,6 кг/100 л б/в спирта (см.таблицу) . Пример 4 (контрольный) . Осуществляют непрерывный циркуляционно- 4р стружечный способ производства уксуса в 2-ступенчатой батарее. Каждый окислитель содержит по 1О м стружки з и 1 м жидкости в аккумуляторе. Состав питательной среды, подаваемой 45 на головной окислитель, мас. 7: фосфорно-кислый аммоний двузамещенный 0,013; фосфорно-кислый калий однозамещенный 0,007; серно-кислый магний 0,007; эти товий спирт 11,0 об.7..Концентрацию уксусной кислоты в окислителях поддерживают на следующих уровнях, мас.%: в первом S,O; во втором 9,7. В течение первъГх двух недель сохраняется высокая скорость окисления12 кг/м стружки в сутки, затем она постепенно снижается до 8 кг/м сут ° Выход 88 кг/100 л б/в спирта. Л р и м е р 5. .То же, что по примеру 4, но для поддержания окислительной активности популяции бакте— рий производят ее циклическое обновление в головном окислителе. Для этого из него перекачивают всю культуральную жидкость, содержащуюся в аккумуляторе во второй oKислитель для доокисления, перекрывают переток между окислителями и отток уксус.а из второго окислителя и подают на головной окислитель всю глубинную культуру из бактогенератора.Бактогенератор представляет собой ферментер с мешалкой и барботером,Состав питательной среды в бактогенераторе, мас.7: уксусная кислота 3,4; фосфорно †кисл аммоний двузамещенный 0,1; фосфорно-кислый калий однозамещенный 0,05; серно-кислый маг— ний 0 05 и этиловый спирт 2 об.7.. Первоначальный объем питательной среды в бактогенераторе 0,5 м . Для засева используют бактериальную культуру на стружке из первого окислителя батареи. Для этого 5 ведер стружки из него размещают в 2 †сетчат кислотно-упорных мешках, которые через люки помещают в бактогенератор и фиксируют в гнездах. Включают мешалку и подачу воздуха, люки закрывают, через двое суток открывают приток среды в бактогенератор. Среда содержит укаэанные выше концентрации солей и 11 об./ этилового спирта. Че— рез 3 сут. стружку извлекают и возвращают в окислитель, а культивирование в бактогенераторе ведут до накопления в нем 2 м культуральной жидкости с концентрацией уксусной кислоты 8,4 7. Через 12 ч после пода— чи культуральной жидкости из бактогенератора в головной окислитель, переток во второй окислитель открывают. 3а это время второй окислитель должен окислить спирт в культуральной жидкости, поданной в него из первого окислителя, избыточное количество сырого уксуса должно быть удалено, В результате регулярного, через каждые 25 сут., обновления культуры скорость окисления остается высокой, продуктивность сохраняется на уровне 12 кг/м сут. при выходе 90,6 кг/ IOO л б/в спирта. Эти показатели лучше,чем при работе без обновления культуры, (см. таблицу) . г, 1 )л(:и}:«I ((1 ..",1 il) . 1а 6 ме(О}t(Х ЛHi . I ИЧ(1::It(11 ) ),УКТHБНОГТH .; ()1!е((,3 с -)C to 3. к ; (у?., вы(,1 с ОГТ:)ви:1 92., . г, 00 .11 с..) !3 CITHT)— 1, г и .1»Ка . }Т" 311» 311 !ЧИТЕ l" 1!О ХV)I(» ) :!! м }1 !1рим p! —: 2 H 3. Преллаl а(мый .:пГ(oF) по сравнен}!к) i i 3 3 ((т}!1 1м i) б е Г??е:: HH !o -. во?3 ножн ос ть ?::(Г тH микроб Голо! и" » Г к ий ПГ)оде Г с в ;I()H -E H )1- )! )}13 !Е НЕOГD I}THV»HE!OS ВРС— " Я;- 3 ОЗМР) НОГ Т}i ) В Е.!. -I< = НИЯ 1О!!? HO C TH е-}приятия 1! I-.ро}:"з} Од}:-е.}ьности -iðväà (ЧГ I в}}с О () H: p(лук тив}1 ос ти микроб 1 () JI O I H(!» i }(O I О 11 р O!, t (. C;3 . V}3 f- IH 4 P }t H» 1(ых()да и,"-ле?3»1 () пр,лук та,данные П: ЕДГ ГЯЯЛЕНЫ !! 1Ч? 13i,H.... ), ! 8ыход, П о (),, у к I I i н н c7 с 1 ь TT p 0 1",е с (= 1 ! !!О;:- :О1 уксусной 1(ис IО ПериоСпособ по примерам дич-,,цен-. НОГ ТЬ ") " ЦИЯ! "t -рез . :! } О,1 — ЧЕРЕЗ }Я 1 >1(. c ! 1 p. -; (3 6 ч; r обчов- .! ления кислоты I 00 .! б/з КГ";.— 2 мес.". пир та..t HСЛ:) K VII bâ Ь1 В : ОЛО}3--! ОМ 1 ()е pм(}н -! Т y P}il ) (CyT. : »ре, .(сl С .,:, 1 (контрольный, глубинный) б 0 31 90,5 Пе-. 2 (глубинный) 40 94,0 i 0 3 (глубин— ный) / 40 93,6 3 Cl 4 1, контрольный ) (- тружечный 8,5 88,0 IO! 1»т 5 (стружеч— ный) 90,6 25 6 (стружечный за пределами я Q ° г ) ) l C ) 5 I 0. ) 8) 2 16 оптимального диапазона) 7 (глубинный за пределами Оптимального диапазона) 4}! 92 5 7,0 11 р H M е р б (за II )(H» !1ми Itгl? мального диапазона) . o ж» ч I iо IIО примеру 5, но пе риодичп ОГ т ь .«б1:..и»-.-— ния 16 сут., объем жидк;)с..и в б;!кт:>генератсоре 1,5 м (507. ()T вм»Г ги-!О«г!? головного окислит». !Я) .Прод)ч,. TH::.1!ОГ 11: через мес. снизилась дA . I, ? через 6 мес, — до 10,5 кг/м (ут, при выхо-де 89,5 кг/100 JI б/в Г }ирт t, .3:H пока затели хуже, чеM H TIpH мере: (i. м . таб-лицу) . Пример 7 (за I :p»äoi, }ми Оптимального диапазона), ТО же, что Г примеру 2, но периоди(}!Ос-. Обнов. ения 40 сут., объем жидкос.. }? !1 ()ак3Огенераторе 4,5 м (90, От н !»с ?;м«сз гь, ., : ут. кг — IO0 -ной 1337406 ния. С ос тав итель В . Голимб е т Техред М.Ходанич Корректор Н.Король Редактор .1.Товтин Заказ 4097/23 Тираж 499 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб,, д,4/5 Производственно-полиграфическое предприятие, г,Ужгород, ул.Проектная, 4 Ф о р м у л а и з î б р е т е н и я Способ непрерывного культивирования бактерий для производства уксуса в батарее ферментеров при постоянном поступлении питательной среды в головной ферментер, перетоке в последующие ферментеры в выводе зрелой культуральной жидкости иэ последне— го ферментера, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что, с целью повышения выхода уксуса, а также увеличения продуктивности процесса, параллельно с ферментерами производственной батареи уксусно-кислые бактерии, взятые из пробирки или из головного ферментера батареи, культивируют в бактогенераторе с рабочим объемом 60-807 от вместимости головного ферментера до достижения концентрации уксусной кислоты, равной таковой в головном ферментере, что соответствует стационарной фазе роста бактерий, после чего иэ головного ферментера бата10 реи переносят всю культуральную жидкость во второй ферментер, а в головной ферментер вводят жидкость иэ бактогенератора, такое обновление популяции повторяют через каждые 1В 20-30 сут непрерывного культивирова
