SU43649A1 - Получение лимонной кислоты - Google Patents

Description

Лимонна  кислота, обладающа  освежающим , при тным, кислым вкусом, находит широкое применение в пищевой промышленности . Она необходима дл  изготовлени  безалкогольных напитков,в ней нуждаетс  кондитерское производство. В текстильной промышленности оно находит применение при окрашивании тканей. В производстве медицинских препаратов: цитрованили, мигренина и др., а также в фотографии используютс:  соли лимонной кислоты. Производное лимонной кислоты „адинол примен етс  в технике, как растворитель целлюлозных эфиров в производстве лаков.

С. П. Костычев с сотрудниками разработал способ промыщленного получени  лимонной кислоты путем сбраживани  сахаристых веществ при помощи гриба Aspfergillus niger на сменных растворах . Впервые Костычев предложил дл  исследовани  физиологических процессов у плесневых грибов метод сменных растворов в 1902 году. Весь процесс получени  максимального выхода лимонной кислоты по способу Костычеза разбиваетс  на две стадии: рост и брожение. Мицелий flspergillus niger выращиваетс  при оптимальных услови х минерального и азотного питани  на сахарном растворе следующего состава: воды 100 см, сахара 20 г, азотнокислого аммони  0,3 г,

(88)

сернокислого магни  0,1 г, сернокислого цинка 0,02 г, железного купороса 0,02 г и кислого фосфорнокислого кали  0,1 г.

После 2-3 дней роста питательный раствор сливаетс  и замен етс  чистым 20-25 0 раствором сахара, не содержащим в себе ни азота, ни зольных элементов. Молодой, активный, быстро растущий гриб после смены растворов лишаетс  необходимого дл  построени  бе.пков азота и минеральных солей и немедленно начинает энергично превращать сахар в лимонную кислоту. В течение 3--4 дней процесс образовани  лимонной кислоты в основном заканчиваетс . Выход лимонной кислоты достигает 70% от потребленного и 40-50% от всего бывшего в бродильном растворе сахара.

Питательна  смесь Костычева, Буткевича , Бернгауэра и другие аналогичные ей содержат в качестве источника азота азотнокислый аммоний. Гриб в начале своего развити  впервые два дн  прежде всего усваивает аммиачный азот, почти не затрагива  нитратный, который частично адсорбируетс  клетками. Если в этот момент сменить питательный раствор , не промыва  тщательно мицелий от адсорбированного нитратного азота, то, на 20% сахарном растворе гриб при наличии адсорбированного нитратного азота производит мощное образование

йимйнной кислоты. Собственно, этим объ сн ютс  высокие выходы, лимонной кислоты у вышеуказанных авторов. Однако, при тщательной отмывке от мицели  водой адсорбированного нитратного азота во врем  смены раствора автор насто щего изобретени  заметного повышени  образовани  лимонной кислоты не наблюдал. Если смена растворов (при NHiNOs) будет произведена после усвоени  аммиачного азота (т. е. после „созревани  мицели , когда он начнет „стареть) в момент, когда гриб будет интенсивно усваивать или уже употребит нитратный азот, в этом случае будет иметь место низкий выход лимонной кислоты. То, что процесс брожени  действительно протекает так, видно при рассмотрении опытов с различными источниками азота Костычева, в которых мы видим, что мицелий, выращенный только на аммиачном азоте (MHjaSO., не име  в сзоем распор жении после смены растворов адсорбированного нитратного азота, образовал ничтожное количество лимонной кислоты и с другой стороны мицелий, выращенный только на нитратном азоте KNOj, у Костычева и NaNOg у Nardor Forges, также образовал на бродильном растворе незначительное количество лимонной кислоты.

Автор насто щего изобретени  после р да опытов нашел новый способ получени  лимонной кислоты. В основу этого нового способа легли наблюдени  автора, что интенсивное образование лимонной кислоты из сахара при помощи грибка flspergillus niger начинаетс  только в период усвоени  нитратного азота, св занного с катионом магни .

Прежде чем приступить к проведению процесса брожени , отбираетс  активна  раса грибка путем выращивани  его на  чменном сусле с прибавкой, как обычно, солей цинка и железа.

Отобранный активный мицелий грибка flspergillus niger переноситс  в бродильный раствор, состо щий из 20°/о раствора сахара с добавкой азотнокислого магни , как такового или в смеси с азотнокислым калием.

Пример. Обработка  чменного сусла. Неохмеленное  чменное сусло, получаемое пивоваренными заводами

обычным способом и содержащее не менее углеводов, подвергаетс  нагреванию до в этих услови х происходит выпадение некоторых свернувщихс  белков и коллоидальных веществ сусла. Осадок отдел етс  отстаиванием сусла или фильтрованием через плотное полотно. Сусловый осадок используетс  дл  получени  споровой суспензии, а фильтрат - дл  выращивани  активного мицели .

Получение споровой суспензии. В 100 см водопроводной воды прибавл етс  5 см необработанного сусла и 5-10 г (сырого веса) суслового осадка; смесь взбалтываетс , разливаетс  в плоскодонные колбы, стерилизуетс  и обильно заражаетс  спорами гриба. В теченрге трех дней при 30° на поверхности раствора (слой -2 см) разливаетс  тонка  пленка мицели , сплошь покрыта  спорами. После этого смесь сливаетс  и мицелий промываетс  один раз водопроводной водой. Затем прибавл етс  воды столько, сколько было питательной смеси; прибавленна  вода энергично взбалтываетс  с мицелием и получаетс  спорова  суспензи .

Выращивание активного мицели . В кюветы слоем в 1 см наливаетс  водопроводной воды и 25°/о фильтрата обработанного сусла, прибавл етс  0,005 ZnSOi и O.OOZO/o FeClj, приливаетс  споровой суспензии из расчета 10 см на каждые 100 c i питательного раствора и надеваетс  покрышка на кюветы. Через два дн  (при 30°) роста мицели  можно приступить к смене питательного раствора на бродильный.

Приготовление бродильного раствора . В водопроводную воду прибаЕл етс 20 /осахара ,0,(КЮз)о Н,О и 03°/о KNOg. Раствор азотнокислого магни  должен давать  сную кислую реакцию. Если этого нет, необходимо раствор подкислить.

Смена растворов и контроль за процессом брожени . Бродильный раствор состоит из раствора сахара с прибавкой 0,35% азотнокислого магни  и 0,3°/о азотнокислого кали , подкисленного азотной кислотой до  вно кислой реакции.

Питательный раствор, на котором выращен мицелий, сливаетс  и мицелий

два раза споласкиваетс  водопроводной водой. После этого приливаетс  бродильный раствор и надеваютс  покрышки на кюветы. Покрышка на кювету должна быть так устроена, чтобы были затруднены аэраци , теплоотдача и испарение, Этим требовани м, очевидно, удовлетвор ют покрышки из полотна или тонкого ватного тюф чка. Путем периодического вз ти  проб устанавливают момент, когда содержание сахара достигает 3-4%. К этому времени брожение в основном заканчиваетс . Затем бродильный раствор отводитс  в специальное отделение, где лимонна  кислота получаетс  в виде кальциевой соли и после обработки серной кислотой выдел етс  в виде кристаллов .

Во врем  смены бродильных растворов мицелий 1-2 раза споласкиваетс  водой. Таким путем производитс  4 смены бродильного раствора, после чего необходимо вновь вырастить a тивный мицелий . Особо сложных приспособлений дл  смены растворов не требуетс . В своих опытах с кюветами автор насто щего изобретени  заворачивал край мицели  пинцетом и приливал бродильный раствор из стакана.

Эффективность производства лимонной кислоты по новому способу.

При рабочей поверхности кюветы в 1 м и толщине сло  в 1 см потребуетс  на 1 смену 10 литров бродильного раствора, содержащего 2 кг сахара. При этом будет получено, счита  50% выход на весь затраченный производством сахар, 1 кг лимонной кислоты. Таких смен в году может быть 80, на которые потребуетс  ТОО кг сахара с выходом 80 кг лимонной кислоты. При проектируемой годовой производительности ленинградского лимонно-кислотного завода в 50 /га лимонной кислоты потребуетс  по предлагаемому способу

600 м- рабочей поверхности и 100 m сахара.

При сравнении эффективности предлагаемого способа с испытанным уже в полузаводских услови х способом С. П. Костычева, получаютс  следующие результаты:

Брожение по способу Костычева ведетс  7 дней на бессменном растворе. Выходы лимонной кислоты в среднем 20% на весь затраченный сахар. Высота сло  в 1,5 см. В году рабоча  поверхность в / м- будет иметь только 52 оборота, на которые потребуетс  156 кг сахара с выходом 31,2 кг лимонной кислоты. Дл  получени  50 т лимонной кислоты по способу Костычева заводу потребуетс  1600 м- рабочей поверхности и 250 т сахара.

Если же применить предлагаемый способ, то из тех же 250 т сахара при рабочей поверхности в 1500 м будет получено 125 т лимонной кислоты. Чиста  экономи  - равн етс  стоимости 75 т лимонной кислоты. При ценах на мировом рынке в 3000 марок за тонну лимонной кислоты государство на каждые 50 т лимонной кислоты доподнительно получит 225 000 марок золотой валютой.

Предмет изобретени .

Способ получени  лимонной кислоты путем сбраживани  сахара предварительно отобранными расами грибка flspsrgiilus niger, отличающийс  тем, что отбор активны-х рас грибков производ т путем выращивани  их мицели  на  чменном сусле, из которого удалены белки и коллоидальные вещества, нагревом до 110°, после чего к  чменному суслу добавл ют соли цинка и железа, а отобранные мицелии примен ют дл  сбраживани  сахара в лимонную кислоту в присутствии азотнокислого магни .