WWW.KNIGI.KONFLIB.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

 
<< HOME
Научная библиотека
CONTACTS

Pages:     | 1 |   ...   | 13 | 14 || 16 | 17 |   ...   | 49 |

«Т. Г. Волова БИОТЕХНОЛОГИЯ Ответственный редактор академик И. И. Гительзон Рекомендовано Министерством общего и профессионального образования Российской Федерации в ...»

-- [ Страница 15 ] --

Готовый продукт – высокоочищенную кристаллическую лимонную кислоту получают в ходе постферментационной стадии. В сброженных растворах содержатся, помимо целевой кислоты, также глюконовая и щавелевая кислоты, остатки несброженных сахаров и минеральные соли. Для выделения лимонной кислоты из данного раствора ее связывают гидроокисью кальция с образованием труднорастворимого цитрата кальция:

2 С6Н8О7 + 3 Са(ОН)2 = Са3(С6Н5О7)2 + 6 Н2О.

Одновременно образуются кальциевые соли глюконовой и щавелевой кислот, глюконат кальция Са(С6Н11О7)2 и оксалат кальция СаС2О4. Кальциевые соли лимонной и щавелевой кислот выпадают в осадок, а глюконат кальция и основная часть органических и минеральных компонентов мелассы остаются в растворе. Осадок отделяется на вакуум-фильтре, промывается и высушивается. Далее для перевода лимонной кислоты в свободное состояние и освобождения от оксалата кальция осадок обрабатывают серной кислотой с последующей фильтрацией. Раствор лимонной кислоты фильтруют, концентрируют вакуум-выпаркой и затем подвергают кристаллизации при медленном охлаждении до 8–10°. Полученные кристаллы отделяют в центрифуге от маточника и высушивают в пневматических сушилках при 30–35°. Готовый продукт содержит не менее 99.5 % лимонной кислоты (в пересчете на моногидрат), зольность – не выше 0.1– 0.35 %.

Получение молочной кислоты Молочная кислота (СН3СНОНСООН) – органическая одноосновная кислота, образуемая в результате анаэробного превращения углеводов молочнокислыми бактериями. В 1847 г. С. Блодно доказал, что данная кислота является продуктом брожения, а Л. Пастер установил, что этот процесс вызывают бактерии. Образование молочной кислоты из глюкозы возможно несколькими путями. При сбраживании гомоферментными молочнокислыми бактериями:

С6Н12О6 2 СН2ОН2СНОНСНО (глицеральдегид) 2 СН3СОСНО (метилглиоксаль) + 2 Н2О, СН3СОСНО (метилглиоксаль) + Н2О СН3СНОНСООН (молочная кислота).

Второй путь, гетероферментный, включает распад глюкозы до пировиноградной кислоты и восстановление последней до молочной кислоты:

С6Н12О6 СН3СОСООН + Н2 СН3СНОНСООН.

Для промышленного получения молочной кислоты используют гомоферментные молочнокислые бактерии. У гомоферментных молочнокислых бактерий только 3 % субстрата превращается в клеточный материал: а остальной – трансформируется в молочную кислоту, выход которой достигает до 1.5 %. Теоретически из 1 моля глюкозы должно образоваться моля лактата. На практике эта величина несколько ниже, 1.8 моля, то есть выход продукта от субстрата достигает 90 %.

Применяют молочную кислоту в пищевой промышленности для получения напитков, мармеладов, в процессах консервирования, а также в кормопроизводстве. Соли молочной кислоты используют в фармацевтике.

Промышленное производство молочной кислоты начато в конце ХIХ века с участием молочнокислых бактерий Lactobacillus delbrueckii, L.

leichmannii, L.bulgaricus. Молочнокислое брожение протекает в анаэробных условиях, однако лактобациллы относятся к факультативным анаэробам, поэтому при ферментации воздух полностью не удаляют из ферментеров. В качестве сырья используют сахарную и тростниковую мелассу и гидролизаты крахмала, при этом концентрация сахаров в исходной среде в зависимости от характера брожения составляет примерно от 5 до 20 %.

Используют восстановленные формы азота, сульфаты или фосфаты аммония, а также солод и кукурузный экстракт в качестве источника факторов роста. Возможно использование сульфитного щелока с участием бактерий L. delbrueckii. Ферментацию проводят в глубинной культуре при рН 6.3– 6.5 и строго постоянной температуре 50°С. Длительность процесса составляет до 7–11 суток. В ходе процесса брожения для коррекции изменяющегося рН в культуру вносят мел, 3–4 раза в течение суток. Конечная концентрация образующегося лактата кальция составляет 10–15 %, остаточная концентрация сахаров – 0.5–0.7 %.

На стадии получения готового продукта культуральную среду нагревают до 80–90°, затем нейтрализуют гашеной известью до слабощелочной реакции. После отстаивания в течение 3–5 ч взвешенные частицы декантируют. После этого раствор лактата кальция подают на фильтр-пресс.

Фильтрат упаривают до концентрации 27–30 %, охлаждают до 25–30° и подвергают кристаллизации. Промытый лактат кальция отделяют центрифугированием и подвергают расщеплению серной кислотой при 60–70°.

Сырую молочную кислоту 18–20 % концентрации упаривают в несколько этапов в вакуум-выпарных аппаратах до 70 % концентрации. Отфильтрованную кислоту после фильтр-пресса подают на розлив с внесением небольших количеств мела, при этом около 10 % кислоты превращается в кристаллический лактат, который связывает молочную кислоту.

Получение уксусной кислоты Уксусная кислота (СН3СООН) – широко используется в пищевой, химической, микробиологической промышленности, в медицине. Получение уксусной кислоты из спиртосодержащих жидкостей было известно более 10 тыс. лет назад. В те времена древние греки и римляне использовали уксус в качестве освежающего напитка и получали, главным образом, оставляя вино открытым. В больших масштабах уксус долго получали в плоских открытых бочках, в которых пленка бактерий плавала на поверхности. В XIX веке поверхностные процессы стали заменять более эффективными. Так, был разработан процесс в струйном генераторе. В середине ХХ века появились глубинные процессы ферментации. Усовершенствованный генератор Фрингса используется в настоящее время.

Уксуснокислое брожение основано на способности уксуснокислых бактерий окислять спирт кислородом воздуха с участием алкогольдегидрогеназы в уксусную кислоту:



СН3СН2ОН + О2 СН3СООН + Н2О, при этом из 1 моля этанола образуется моль уксусной кислоты, а из 1 л 12 об. % спирта получается 12.4 весовых % уксусной кислоты.

Данный процесс могут реализовать многие бактерии, но в промышленных технологиях для получения уксуса используют уксуснокислые бактерии рода Acetobacter, интерес представляют также бактерии Gluconobacter. Большую часть уксуса получают, используя разведенный спирт. В настоящее время процесс реализуют как поверхностным, так и глубинным способом. Поверхностный режим протекает в струйных генераторах, наполненных древесной стружкой, объемом до 60 м3. Исходный питательный раствор с бактериями распыляют по поверхности стружек, и он стекает, собираясь в нижней части аппарата. После этого жидкость собирают и вновь закачивают в верхнюю часть аппарата. Процедуру повторяют 3–4 раза, в результате в течение 3-х дней до 90 % спирта трансформируется в ацетат. Этот старый способ протекает более эффективно и равномерно в генераторах Фрингса с автоматическим поддержанием температуры и принудительной подачей воздуха. По такой технологии производят до 400 млн л уксусной кислоты в год.

Современные промышленные процессы получения уксуса реализуют в глубинной культуре в специальных аэрационных аппаратах с термостабилизацией и механической системой пеногашения. Скорость аэрации составляет 3.4 м3/м3ч., вращение ротора – 1500 об./мин., температура 30°С.

Исходная инокулируемая смесь содержит этанол и уксусную кислоту, соответственно, около 5 и 7 %; конечная концентрация уксуса через 1. суток составляет 12–13 %. Процесс – полупроточный, отливно-доливный.

Каждые 30–35 часов до 60 % культуры заменяют на свежее сусло. При глубинной ферментации выход продукта на 1 м3 в 10 раз выше по сравнению с поверхностной ферментацией. К началу 90-х гг. таким способом производили до 715 млн. литров 10 % уксусной кислоты в год.

Разработан и реализован эффективный непрерывный способ получения уксусной кислоты в батарее последовательно работающих ферментеров (обычно 5 аппаратов). Температура культивирования составляет 28° для Acetobacter и 35° при использовании в качестве продуцента культуры Bact. schutzenbachii. Наилучшим сырьем для процесса является этиловый спирт, полученный из зерно-картофельного сырья, при его концентрации около 10 %. Оптимум рН для развития бактерий – около 3. При увеличении содержания уксусной кислоты в культуре свыше 8 % рост бактерий замедляется, при 12–14 % прекращается. Поэтому процесс проводят в батарее последовательно соединенных аппаратов. Первый выполняет роль инокулятора, поэтому в него непрерывно подают свежую среду и поддерживают условия, оптимальные для быстрого образования биомассы бактерий. Культура из первого аппарата поступает во второй аппарат и далее – в последующие, при этом транспортировка культуральной жидкости осуществляется воздухом. В каждом аппарате условия ферментации стабилизируются в соответствии с требованиями течения хода ферментации, при постепенном понижении температура среды от 28° в первом аппарате до 25° – в последнем. Режим аэрации также изменяется, от 0.4 до 0. м3/м3 мин. Концентрация спирта со второго по четвертый аппарат стабилизируется на требуемом уровне подачей в них среды с 40 % этанолом. Из последнего аппарата выводится культуральная жидкость с содержанием ацетата не ниже 9.0 и не выше 9.3 %. Выход кислоты составляет до 90 кг из 100 л безводного спирта.

На постферментационной стадии после отделения бактериальной биомассы раствор уксуса фильтруют, освобождая от окрашенных и взвешенных частиц, и далее подвергают пастеризации. Для повышения концентрации исходные растворы вымораживают до 20–30 %. Дальнейшее концентрирование до получения ледяной уксусной кислоты (98.0–99.8 %), проводят методом перегонки.

Получение пропионовой кислоты Пропионовая кислота (СН3СН2СООН) синтезируется грамположительными пропионовокислыми бактериями (Propionibacterium), используется в химико-фармацевтической промышленности, при получении косметических средств, в качестве фунгицида для сохранения зерна.

Химизм образования пропионовой кислоты заключается в следующем:

пировиноградная кислота при участии биотина и углекислоты карбоксилируется в щавелевоуксусную, которая через яблочную и фумаровую кислоты восстанавливается до янтарной кислоты. Янтарная кислота при участии АТФ и КоА превращается в сукцинил-КоА, последний под воздействием метилмалонил-КоА-изомеразы и при участии кофермента В12 превращается в метилмалонил-КоА. В результате карбоксилирования метилмалонил-КоА расщепляется с образованием свободного КоА и пропионовой кислоты.

Среди промышленных штаммов-продуцентов – бактерии Pr. Arabinosum, Pr. shermanii, Pr. rubrum и др. В качестве субстрата брожения бактерии используют различные сахара (лактозу, глюкозу, мальтозу, сахарозу, органические кислоты – яблочную и молочную). Получают пропионовую кислоту в глубиной аэробной культуре на средах, содержащих (%): сахара 2, органический азот 0.4 (источник – дрожжевой экстракт), соли молочной кислоты. Процесс реализуется за 12 суток при 30° и рН 6.8–7.2; при этом свыше 70 % сахаров трансформируется в органические кислоты, на образование углекислоты расходуется менее 20 % углеродного субстрата.

Получение итаконовой кислоты Итаконовая кислота (С5Н6О4) – ненасыщенная двухосновная кислота;

ее образование плесневыми грибами открыл в 1931 г. Киношита. Данная кислота – важный промежуточный продукт для получения полимеров.

Итаконовая кислота образует сополимеры с эфирами и другими мономерами, поэтому используется при производстве синтетических волокон и смол, ряда адгезивных средств, ПАВ, красителей и других сложных органических соединений.

Синтез итаконовой кислоты связан с реакциями цикла Кребса; ее исходным продуктом является цис-аконитовая кислота, которая при декарбоксилировании в результате перемещения электронов и перехода двойной связи из положения 2.3 в положение 3.4 превращается в итакановую кислоту:

CH COOH CH 2 COOH

Получение итаконовой кислоты осуществляют поверхностным и глубинным методами ферментации. В качестве продуцентов используют отселектированные грибные штаммы (Aspergillus itaconicus, Asp. terreus).



Pages:     | 1 |   ...   | 13 | 14 || 16 | 17 |   ...   | 49 |
 



Похожие работы:

«ЭКОНОМИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ БИОЭНЕРГЕТИКИ, КАК ИСТОЧНИКА ДОХОДОВ АГРАРНЫХ ПРЕДПРИЯТИЙ ОКСАНА МАКАРЧУК, ХАЙНРИХ ХОКМАНН, АЛЕКСЕЙ ЛИССИТСА DISCUSSION PAPER NO. 111 2007 Theodor-Lieser-Strae 2, 06120 Halle (Saale), Germany Phone: +49-345-2928 110 Fax: +49-345-2928 199 E-mail: iamo@iamo.de Internet: http://www.iamo.de Оксана Макарчук – Аспирантка кафедры статистики и экономического анализа Национального аграрного университета, г. Киев, Украина. Главной темой научного исследования является анализ...»

«БИОЭНЕРГЕТИКА: мировой опыт и прогноз развития Научный аналитический обзор Москва 2007 ВВЕДЕНИЕ Основным вопросом, стоящим на пути прогресса в современ ном мире, является вопрос о развитии энергетики, базирующей ся на доступе к энергетическим ресурсам. За последние пять лет в динамике производства и потребле ния углеводородного сырья, в частности, нефти и газа, наблюда ется стабильный рост на уровне 1,6% (газ) и 2,7% (нефть) в год. Задача обеспечения постоянно растущих потребностей мировой и...»

«НУРБЕЙ ВЛАДИМИРОВИЧ ГУЛИА УДИВИТЕЛЬНАЯ МЕХАНИКА В ПОИСКАХ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ КАПСУЛЫ ОТ РЕДАКЦИИ Проблеме создания совершенного накопителя энергии, образно названного автором энергетической капсулой, посвящены сотни научных трудов и десятки книг Нурбея Гулиа – ученого, чьи работы получили признание как в России, так и за рубежом. Энергетика всегда была и остается приоритетным направлением науки и техники, а накопители энергии – важным и перспективным разделом энергетики. Эффективное накопление...»

«Чернобыль. Последствия аварии на атомном реакторе для Федеративной Республики Германии и Германской Демократической Республики. Перевод – к.ф.н. Инга Левит 1 Доктор Мелани Арндт – руководитель интернационального проекта Политика и общество после Чернобыля. Беларусь, Украина, Россия, Литва и Германия в сравнительной и исторической перспективе (1986-2006). Центр современной истории. Потсдам. Финансовую поддержку проекта осуществлял фонд Volkswagen-Stiftung Перевод – к.ф.н. Инга Левит Эта...»

«X Всероссийская школа-семинар с международным участием г. Томск, 9 – 11 сентября 2010 г. Новые материалы. Создание, структура, свойства-2010 ТРУДЫ Министерство образования и науки РФ _ X Всероссийская школа-семинар с международным участием Новые материалы. Создание, структура, свойства-2010 г.Томск г. Томск, 9 – 11 сентября 2010 г. ТРУДЫ Издательство Томского политехнического университета 2010 УДК: 669.15.621 НОВЫЕ МАТЕРИАЛЫ. СОЗДАНИЕ, СТРУКТУРА, СВОЙСТВА – 2010 Труды X Всероссийской...»

«Содержание Пленарная сессия: Комплексные проекты 6 Технологии и универсальные модульные комплексы для переработки металлосодержащих отходов с получением товарных металлов Серегин А.Н., ФГУП Центральный научно-исследовательский институт черной металлургии им. 6 И.П. Бардина.... Автоматизированные технологии оценки состояния и динамики растительных ресурсов наземных экосистем на основе дистанционного мониторинга – подходы, методы и технологические решения Бондур В.Г., Государственное учреждение...»

«Энергетическая промышленность Туркменистана: огромный потенциал, широкие возможности сотрудничества Основные направления развития энергетической промышленности Туркменистана - так называются первая международная выставка и научная конференция, прошли в столичном Выставочном центре в 2008 году. Организаторами представительного форума выступили Министерство энергетики и промышленности и Торгово-промышленная палата Туркменистана. Огромный интерес, проявленный к форуму со стороны деловых кругов...»

«Бен Голдакр ОБМАН В НАУКЕ Содержание Вступление • 1. Предмет • 2. Зарядка для мозга • 3. Комплекс Прогениум XY • 4. Гомеопатия • 5. Эффект плацебо • 6. Заблуждения дня • 7. Джиллиан МакКейт, кандидат наук • 8. Пилюли решают сложные социальные проблемы • 9. Профессор Патрик Холфорд • 10. Доктор будет преследовать вас в судебном порядке • 11. Является ли официальная медицина злом? • 12. СМИ способствуют неправильному пониманию науки • 13. Почему умные люди верят в глупости • 14. Плохая статистика...»

«СХЕМА ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ АРТЕМОВСКОГО ГОРОДСКОГО ОКРУГА ДО 2028 ГОДА (ПРОЕКТ) Проект передан на рассмотрение в АГО Проект размещен на официальном сайте Замечания и предложения Размещена на официальном сайте информация о проведении публичных слушаний по проекту схемы теплоснабжения Проведены публичные слушания Размещены на официальном сайте заключение о результатах публичных слушаний и протоколы публичных слушаний Проект схемы теплоснабжения и заключение о результатах публичных слушаний направлены в...»






 
© 2013 www.knigi.konflib.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.