Биотехнология органических кислот и белковых препаратов. Муратова Е.И - 22 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ТГТУ | Тамбов

Составители: 

Рубрика: 

ЛАБОРАТОРНЫЙ ПРАКТИКУМ ПО ПОЛУЧЕНИЮ
ОРГАНИЧЕСКИХ КИСЛОТ И БЕЛКОВЫХ ПРЕПАРАТОВ
Лабораторная работа 1
ПОЛУЧЕНИЕ УКСУСНОЙ КИСЛОТЫ
Цель работы: изучение культивирования уксуснокислых бактерий и определение количества образовавшейся уксусной
кислоты.
Теоретические предпосылки
Для получения пищевой уксусной кислоты используется способность уксуснокислых бактерий с помощью фермента
алкогольоксидазы окислять этиловый спирт. Способностью превращать этиловый спирт в уксусную кислоту обладают
различные виды уксуснокислых бактерий. Типичным представителем уксуснокислых бактерий является Acetobacter aceti.
Это мелкие бесспоровые палочки, часто соединенные в цепочки, развиваются только при доступе воздуха. При
промышленном получении уксусной кислоты используют Bacterium schutzenbachii и Bacterium curvum. Это
грамотрицательные спорообразующие палочки, снабженные жгутиками, размером 0,4…0,8 мкм. Важным показателем
является и предельная концентрация спирта в сбраживаемой среде. Для Bacterium schiitzenbachii она составляет 6…7 об. %,
для Bacterium curvum – 9…14 об. %.
Для выращивания Acetobacter aceti в лабораторных условиях используется минеральная среда Лойцянской состава, г/л:
(NH
4
)
2
HPO
4
– 1,0; KH
2
PO
4
– 0,5; MgSO
4
– 0,5. Источником углерода служит этиловый спирт, добавляемый ежедневно в
количестве 0,2…0,5 % от объема среды. Среда разливается тонким слоем в конические колбы с ватными пробками. Для
засева используется двух-, трехсуточная культура Acetobacter aceti на жидкой среде. Выращивание ведется при 30° в течение
пяти-семи суток.
В конце опыта определяется количество образовавшейся уксусной кислоты.
В стационарной культуре Acetobacter aceti растет на поверхности среды, образуя тонкую нежную пленку, которая по
мере роста опускается на дно в виде хлопьевидного осадка. При производственном культивировании в глубинных условиях
необходимо бесперебойное аэрирование, кратковременные перерывы в подаче воздуха приводят к гибели культуры. При
недостатке спирта в среде накопленная уксусная кислота перекисляется до конечных продуктов: СО
2
и Н
2
О.
Промышленное производство уксусной кислоты включает следующие технологические стадии:
1) получение посевного материала;
2) подготовка питательной среды;
3) уксуснокислое брожение;
4) концентрация и розлив готового продукта.
Известны три способа производства уксусной кислоты.
Орлеанский (французский), или медленный способ. Окисление ведется в специальных чанах. Исходная питательная
среда состоит из 2 %-ной уксусной кислоты и 4 %-ного сухого вина крепостью 9…12 %. Заражение уксуснокислыми
бактериями происходит самопроизвольно из воздуха. Брожение ведут при температуре 30…20 °С, снижая температуру к
концу брожения. В конце брожения получают уксус с содержанием 5…6 % кислоты. Уксус, полученный по Орлеанскому
способу, обладает, так же как и вино, "букетом", придающим ему высокое качество.
Немецкий, или быстрый способ. Окисление спирта происходит в особых генераторах или чанах, заполненных
буковыми стружками, на которых поселяются уксуснокислые бактерии. Большая поверхность стружек создает для бактерий
хорошие условия аэрации. Перед началом процесса стружки пропитывают уксусной кислотой. Затем в них вносят затор
(питательную среду), приготовленную из 6 %-ного уксуса и 3 %-ного этилового спирта. После окисления получают уксус,
содержащий 9 %-ную уксусную кислоту. Затор, окисляясь, одновременно фильтруется через эти же буковые стружки.
Ежедневно полученную уксусную кислоту делят на две неравные части: 2/3 его идут на приготовление нового затора и 1/3 –
на расфасовку.
В промышленных условиях уксуснокислое брожение проводят непрерывным способом при глубинном проточном
культивировании уксуснокислых бактерий в батарее последовательно соединенных аппаратов. Для этого способа
наилучшим сырьем для уксуснокислых бактерий является этиловый спирт, полученный из зернокартофельного сырья.
Выращивание бактерий ведут при температуре 28…37 °С при рН среды 3,0…3,2 при концентрации спирта 7…15 %. После
накопления 8 %-ной уксусной кислоты развитие бактерий замедляется и при ее содержании в пределах 12…14 % рост
бактерий полностью прекращается.
На жизнедеятельность уксуснокислых бактерий большое влияние оказывает реакция среды. Принято считать, что оп-
тимальный рН для их развития находится в пределах 3…3,2, однако избыток уксусной кислоты в сбраживаемой среде уг-
нетает жизнедеятельность бактерий-продуцентов. После накопления 8 % уксусной кислоты развитие бактерий замедляется и
при содержании 12…14 % кислоты полностью прекращается. Для сохранения естественной чистоты бактериальной популяции
оптимальной считается концентрация кислоты около 10 %. Важным показателем является и предельная концентрация спирта в
сбраживаемой среде. Для Bacterium schiitzenbachii она составляет 6…7 об. %, для Bacterium curvum – 9…14 об. %.
В промышленности уксуснокислое брожение проводят в батарее, состоящей из пяти последовательно соединенных
ферментаторов.
Перед розливом уксусную кислоту осветляют, пропуская через слой бентонита, или бентонит добавляют в уксусную
кислоту и туда же вносят немного лимонной кислоты, после перемешивания производят отделение уксусной кислоты,
пропуская ее через фильтр-пресс. Из 100 л безводного спирта получают 75…90 кг уксусной кислоты. Из товарных форм
уксусной кислоты известны: столовый уксус (6 и 9 %), чистая пищевая (70…80 %), чистая уксусная (70…80 %), безводная или

Страницы