Способ получения молочной кислоты

 

Изобретение относится к пищевой промышленности и касается получения молочной кислоты путем сбраживания сахарсодержащих растворов молочнокислыми бактериями, очистки сброженных растворов и последующей их химической переработки. Целью изобретения является ускорение процесса и улучшение качества продукта. Способ заключается в выращивании молочно-кислых бактерий Lactobacillus delbriickii до максимального накопления целевого продукта, сброженного раствора карбонатом кальция, нагревании его до 65 67°С, введении активной кремневой кислоты в количестве 60 80 мг/л, удалении образовавшегося осадка центрифугированием при факторе разделения 3500 4500, омагничивании надосадочной жидкости в поле с магнитной индукцией 0,01 0,15 Тл, добавлении серной кислоты до полного разложения лактата кальция и фильтровании молочной кислоты на вакуум-фильтре. 4 табл. 1 з.п. ф-лы.

Изобретение относится к пищевой промышленности и касается способа получения молочной кислоты путем сбраживания сахарсодержащих растворов молочно-кислыми бактериями, очистки сброженных растворов и последующей их химической переработки. Целью изобретения является ускорение процесса и улучшение качества продукта. Способ заключается в следующем. На сахарсодержащей питательной среде выращивают молочно-кислые бактерии Lactobacillus delbriickii. Культуральную жидкость, содержащую молочную кислоту, нейтрализуют карбонатом кальция до рН 7,0-7,5, нагревают до 65-67^оС, вносят при перемешивании активную кремневую кислоту в количестве 60-80 мг/л. Через 20-30 с (время, необходимое для образования крупных хлопьевидных коллоидно-дисперсных частиц), обработанную таким способом культуральную жидкость подают в горизонтально-осадительную, непрерывного действия центрифугу, с фактором разделения 3500-4500 g. После центрифугирования надосадочную фракцию омагничивают в магнитном устройстве проточного типа с магнитной индукцией 0,01-0,15 Тл, после чего направляют на разложение содержащегося в ней лактата кальция серной кислотой и полученную при этом молочную кислоту фильтруют. Сброженный раствор в производстве молочной кислоты представляет собой многокомпонентную суспензию, в состав которой входят молочно-кислые бактерии и их продукты метаболизма, солодовые ростки, мел, не вступивший в реакцию с молочной кислотой, лактат кальция, несброженный сахар, комплекс компонентов, внесенных с сахарсодержащим сырьем, прежде всего азотистые и безазотистые органические вещества, минеральные соли, темноокрашенные коллоиды, а также меланоидины, которые образуются при нагревании в результате химического взаимодействия аминокислот сахарсодержащего сырья и солодовых ростков с редуцирующими сахарами. Экспериментально установлено, что концентрация твердой фазы сброженных растворов в производстве молочной кислоты составляет 8-12% по массе влажного вещества. В предлагаемом способе получения молочной кислоты активную кремневую кислоту вносят в сброженный раствор без предварительного удаления содержащихся в нем грубодисперсных примесей и солей железа. В табл.1 приведены данные, характеризующие интенсивность осаждения дисперсной фазы сброженных растворов, изменение содержания в них коллоидов в зависимости от параметров обработки сброженных растворов активной кремневой кислотой. Из данных табл.1 видно, что дисперсная фаза сброженных растворов осаждается быстрее при внесении 60-80 мг/л коагулянта, температуре 65-67^оС и рН 7,0-7,5. Внесение активной кремневой кислоты в количестве меньше 60 мг/л при температуре ниже 65^оС приводит к понижению скорости осаждения коллоидов. Повышение дозировки активной кремневой кислоты выше 80 мг/л также приводит к снижению эффекта. Повышение температуры выше 67^оС ускоряет процессы образования окрашенных веществ в сброженном растворе, что ухудшает показатели качества целевого продукта. Таким образом, оптимальными параметрами обработки сброженных растворов активной кремневой кислотой являются следующие: дозировка 60-80 мг/л, температура 65-67^оС, рН 7,0-7,5. Согласно предлагаемому способу получения молочной кислоты отделение частиц дисперсной фазы осуществляют центрифугированием сброженных растворов. В табл.2 приведены данные опытов по определению влияния величины фактора разделения при центрифугировании на изменение расхода серной кислоты в процессе разложения и цветности растворов молочной кислоты, полученных при разложении сброженных растворов, обработанных активной кремневой кислотой в оптимальных условиях. Из данных табл.2 следует, что центрифугирование при факторе разделения 4500 g обеспечивает минимальный расход серной кислоты в процессе сброженных растворов и получение молочной кислоты с наименьшей цветностью. При факторе разделения 3500 g достигаются близкие положительные результаты. Введение процесса центрифугирования при факторе разделения меньше 3500 g не обеспечивает полного отделения дисперсных веществ и получения прозрачного раствора, вследствие чего ухудшается качество целевого продукта. Центрифугирование сброженного раствора при факторе разделения свыше 4500 g экономически нецелесообразно. Полученную после центрифугирования жидкую фракцию сброженного раствора подвергают омагничиванию в постоянном магнитном поле с магнитной индукцией 0,01-0,15 Тл. Обработку магнитным полем осуществляют следующим образом. Раствор из сборника по трубопроводу направляют в магнитное устройство по рабочему зазору в поле с магнитной индукцией 0,14 Тл, далее в реактор для разложения его серной кислотой по режиму, предусмотренному технологической инструкцией, исключая внесение ферроцианида калия. В табл. 3 приведены некоторые данные лабораторных исследований изменения одного из определяемых показателей качества растворов молочной кислоты, полученных при разложении серной кислотой без внесения ферроцианида калия, и выход продукта в зависимости от магнитной индукции постоянного магнитного поля. Данные, приведенные в табл.3, свидетельствуют о том, что при обработке в поле с магнитной индукцией 0,15 Тл достигается наибольшее снижение содержания катионов железа в сброженном растворе (до 25,8% против 100% в контроле). При 0,09 Тл наибольший выход молочной кислоты после разложения лактата кальция и фильтрования, соответствующий 84,0% против 81,5% в контроле. Положительные результаты получены при магнитной обработке с индукцией 0,01-0,15 Тл. При индукции магнитного поля выше 0,15 Тл не достигается улучшения результатов выхода и качества молочной кислоты, ниже 0,01 Тл положительный эффект незначительный. Предлагаемая последовательность обработки сброженных растворов в процессе их очистки приводит к достижению положительных результатов при определении показателей качества и выхода молочной кислоты, наименьшей продолжительности технологического цикла очистки, наименьших эксплуатационных затрат и возможности исключения использования ферроцианида калия, применяемого для осаждения солей железа. Изменение последовательности обработки сброженных растворов в процессе их очистки на другие варианты нецелесообразны и экономически неоправданы, что подтверждает данные, приведенные в табл.4. Так, при использовании вариантов 1 и 2 необходима дополнительная операция по отделению коллоидно-дисперсной фазы, полученной в результате обработки сброженных растворов активной кремневой кислотой, что увеличивает продолжительность рабочего цикла очистки, требует установки дополнительного оборудования для сохранения поточности производства. Очистка сброженных растворов по вариантам 3 и 4 приводит к выходу из строя магнитных устройств в течение 1-2 ч, не обеспечивая при этом необходимого качества очистки, кроме того, в варианте 4 требуется дополнительная очистка сброженных растворов, как в вариантах 1 и 2. Вариант 6 имеет недостатки, аналогичные вариантам 3 и 4. Таким образом, из всех рассмотренных вариантов пригодным к использованию является вариант 5, который предусматривает последовательную обработку сброженных растворов активной кремневой кислотой, центрифугированием, а затем омагничиванием. Совокупность отличительных признаков, при достаточно узкой области изменения их количественных характеристик, дает существенный количественный скачок в положительном эффекте по сравнению с прототипом: продолжительность очистки сокращается в 30 раз, выход молочной кислоты после разложения увеличивается с 81,5 до 84% расход серной кислоты на разложение лактата кальция снижается на 10-15% содержание катионов железа снижается на 70-75% Образуется легкоутилизируемый, не содержащий CN-ионы, отход гипса. П р и м е р 1. Очистку раствора, полученного путем сбраживания сахарсодержащей питательной среды, состоящей из свекловичной мелассы, рафинадной патоки и сахара-сырца в соотношении 1:2:7, молочно-кислыми бактериями L.delbriickii проводят путем непрерывной последовательной обработки активной кремневой кислотой, центрифугированием и омагничиванием. Активную кремневую кислоту готовят следующим образом: стекло жидкое натриевое, плотностью 1,39 г/см³, содержащее 27% SiO₂, разбавляют водой до получения раствора 2%-ной концентрации, затем в него вносят серную кислоту плотностью 1,84 г/см³ до рН 2,0-3,0, и полученный раствор метакремневой кислоты выдерживают при перемешивании в течение 0,5 ч для образования гелеобразной активной кремневой кислоты. 1 л сброженного раствора с содержанием 14-15% лактата кальция нагревают до 65^оС и доводят рН до 7,0 известковым молоком плотностью 1,20 г/см³. Затем при перемешивании в сброженный раствор вносят 60 мг свежеприготовленного раствора активной кремневой кислоты. Через 20-30 с после образования крупных хлопьеобразных коллоидно-дисперсных частиц сброженный раствор центрифугируют на горизонтально-осадительной центрифуге непрерывного действия с фактором разделения 3500. Отцентрифугированную фракцию направляют на омагничивание в магнитное устройство проточного типа с магнитной индукцией 0,01 Тл, затем в нее добавляют при перемешивании серную кислоту плотностью 1,84 г/см³ до полного разложения лактата кальция. Полученную при разложении молочную кислоту фильтруют на вакуум-фильтре. Продолжительность процесса очистки составляет 0,20 ч (в контроле 6 ч), расход серной кислоты на разложение лактата кальция 89% по сравнению с контролем (100% ), выход молочной кислоты после разложения лактата кальция и фильтрования 83,9% (в контроле 81,5%), цветность 0,40 ед.опт. плотности (в контроле 0,51), содержание железа 1,1 мг% (в контроле 3,5 мг%), содержание золы 0,20% (в контроле 0,25%). П р и м е р 2. Состав сброженного раствора, его получение, способ очистки, аналогичны описанным в примере 1. 1 л сброженного раствора нагревают до 66^оС и доводят рН до 7,3. В раствор вносят 70 мг активной кремневой кислоты и центрифугируют при факторе разделения 4000. Последующее омагничивание проводят в поле с магнитной индукцией 0,09 Тл. Продолжительность процесса очистки 0,18 ч, расход серной кислоты на разложение лактата кальция 85% выход молочной кислоты после разложения лактата кальция и фильтрования 84% цветность 0,39 ед. опт. плотности, содержание железа 1,0 мг% содержание золы 0,18% П р и м е р 3. Состав сброженного раствора, его получение, способ очистки аналогичны описанным в примере 1. 1 л сброженного раствора нагревают до 67^оС и доводят рН до 7,5. В раствор вносят 80 мг активной кремневой кислоты, центрифугируют при факторе разделения 4500 g. Последующее омагничивание проводят в поле с магнитной индукцией 0,15 Тл. Продолжительность процесса очистки 0,20 ч, расход серной кислоты на разложение лактата кальция 86% выход молочной кислоты после разложения лактата кальция и фильтрования 83,5% цветность 0,41 ед.опт. плотности, содержание железа 0,9 мг% содержание золы 0,17%

Формула изобретения

1. СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ МОЛОЧНОЙ КИСЛОТЫ, предусматривающий выращивание продуцирующего ее штамма бактерий Lactobacillus delbriickii в сахаросодержащей питательной среде до максимального накопления целевого продукта, нейтрализацию сброженного раствора карбонатом кальция при нагревании, последующую очистку и выделение, отличающийся тем, что,с целью ускорения процесса и улучшения качества продукта, в сброженный раствор после нейтрализации карбонатом кальция дополнительно вводят активную кремневую кислоту в количестве 60 80 мг/л и уделяют образовавшийся осадок в поле центробежных сил при факторе разделения 3500 4500g, а надосадочную жидкость перед выделением целевого продукта подвергают омагничиванию в поле с магнитной индукцией 0,01 0,15 Тл. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что активную кремневую кислоту вводят в раствор при температуре 65 67^oС.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2