RU2665842C1 - Способ получения молочной кислоты - Google Patents
Способ получения молочной кислоты Download PDFInfo
- Publication number
- RU2665842C1 RU2665842C1 RU2017142260A RU2017142260A RU2665842C1 RU 2665842 C1 RU2665842 C1 RU 2665842C1 RU 2017142260 A RU2017142260 A RU 2017142260A RU 2017142260 A RU2017142260 A RU 2017142260A RU 2665842 C1 RU2665842 C1 RU 2665842C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- lactic acid
- fermentation
- sugar
- producing
- culture medium
- Prior art date
Links
- JVTAAEKCZFNVCJ-UHFFFAOYSA-N lactic acid Chemical compound CC(O)C(O)=O JVTAAEKCZFNVCJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 159
- 235000014655 lactic acid Nutrition 0.000 title claims abstract description 83
- 239000004310 lactic acid Substances 0.000 title claims abstract description 80
- 238000000034 method Methods 0.000 title abstract description 42
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims abstract description 22
- 238000000855 fermentation Methods 0.000 claims abstract description 20
- 230000004151 fermentation Effects 0.000 claims abstract description 20
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 18
- 241000894006 Bacteria Species 0.000 claims abstract description 16
- 235000000346 sugar Nutrition 0.000 claims abstract description 14
- MKJXYGKVIBWPFZ-UHFFFAOYSA-L calcium lactate Chemical compound [Ca+2].CC(O)C([O-])=O.CC(O)C([O-])=O MKJXYGKVIBWPFZ-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims abstract description 10
- 239000001527 calcium lactate Substances 0.000 claims abstract description 10
- 229960002401 calcium lactate Drugs 0.000 claims abstract description 10
- 235000011086 calcium lactate Nutrition 0.000 claims abstract description 10
- 239000001963 growth medium Substances 0.000 claims abstract description 10
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 claims abstract description 9
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 claims abstract description 9
- 238000002604 ultrasonography Methods 0.000 claims abstract description 8
- 239000002699 waste material Substances 0.000 claims abstract description 8
- AXCZMVOFGPJBDE-UHFFFAOYSA-L calcium dihydroxide Chemical compound [OH-].[OH-].[Ca+2] AXCZMVOFGPJBDE-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims abstract description 6
- 239000000920 calcium hydroxide Substances 0.000 claims abstract description 6
- 229910001861 calcium hydroxide Inorganic materials 0.000 claims abstract description 6
- 239000002609 medium Substances 0.000 claims description 11
- 230000005855 radiation Effects 0.000 claims 1
- 239000012531 culture fluid Substances 0.000 abstract description 7
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 10
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 7
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 7
- BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L Carbonate Chemical compound [O-]C([O-])=O BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 6
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 5
- 235000013305 food Nutrition 0.000 description 5
- 230000012010 growth Effects 0.000 description 5
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 5
- 235000011054 acetic acid Nutrition 0.000 description 4
- BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-N carbonic acid Chemical compound OC(O)=O BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000012467 final product Substances 0.000 description 4
- 239000010440 gypsum Substances 0.000 description 4
- 229910052602 gypsum Inorganic materials 0.000 description 4
- 230000005764 inhibitory process Effects 0.000 description 4
- 235000013379 molasses Nutrition 0.000 description 4
- 239000000047 product Substances 0.000 description 4
- QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N Acetic acid Chemical compound CC(O)=O QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 235000016068 Berberis vulgaris Nutrition 0.000 description 3
- 241000335053 Beta vulgaris Species 0.000 description 3
- GXCLVBGFBYZDAG-UHFFFAOYSA-N N-[2-(1H-indol-3-yl)ethyl]-N-methylprop-2-en-1-amine Chemical compound CN(CCC1=CNC2=C1C=CC=C2)CC=C GXCLVBGFBYZDAG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 150000001243 acetic acids Chemical class 0.000 description 3
- 238000001354 calcination Methods 0.000 description 3
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 3
- 235000007983 food acid Nutrition 0.000 description 3
- 235000019253 formic acid Nutrition 0.000 description 3
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 3
- 244000005700 microbiome Species 0.000 description 3
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 3
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 3
- VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L Calcium carbonate Chemical compound [Ca+2].[O-]C([O-])=O VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 235000008733 Citrus aurantifolia Nutrition 0.000 description 2
- 229920000742 Cotton Polymers 0.000 description 2
- 241000196324 Embryophyta Species 0.000 description 2
- JVTAAEKCZFNVCJ-REOHCLBHSA-N L-lactic acid Chemical compound C[C@H](O)C(O)=O JVTAAEKCZFNVCJ-REOHCLBHSA-N 0.000 description 2
- 241000194035 Lactococcus lactis Species 0.000 description 2
- 241000194041 Lactococcus lactis subsp. lactis Species 0.000 description 2
- 235000014897 Streptococcus lactis Nutrition 0.000 description 2
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 235000011941 Tilia x europaea Nutrition 0.000 description 2
- 230000001580 bacterial effect Effects 0.000 description 2
- 229940041514 candida albicans extract Drugs 0.000 description 2
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 2
- 229920002678 cellulose Polymers 0.000 description 2
- 239000001913 cellulose Substances 0.000 description 2
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 2
- XBDQKXXYIPTUBI-UHFFFAOYSA-N dimethylselenoniopropionate Natural products CCC(O)=O XBDQKXXYIPTUBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 150000004674 formic acids Chemical class 0.000 description 2
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 2
- 239000004571 lime Substances 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 230000004060 metabolic process Effects 0.000 description 2
- VUZPPFZMUPKLLV-UHFFFAOYSA-N methane;hydrate Chemical compound C.O VUZPPFZMUPKLLV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- BDAGIHXWWSANSR-UHFFFAOYSA-N methanoic acid Natural products OC=O BDAGIHXWWSANSR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000006386 neutralization reaction Methods 0.000 description 2
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 2
- 238000002203 pretreatment Methods 0.000 description 2
- 238000010561 standard procedure Methods 0.000 description 2
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000012138 yeast extract Substances 0.000 description 2
- OSWFIVFLDKOXQC-UHFFFAOYSA-N 4-(3-methoxyphenyl)aniline Chemical compound COC1=CC=CC(C=2C=CC(N)=CC=2)=C1 OSWFIVFLDKOXQC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241000219310 Beta vulgaris subsp. vulgaris Species 0.000 description 1
- OLOPIKDGQUYODY-UHFFFAOYSA-N C(C)=O.[C]=O Chemical compound C(C)=O.[C]=O OLOPIKDGQUYODY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N Calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 102000004190 Enzymes Human genes 0.000 description 1
- 108090000790 Enzymes Proteins 0.000 description 1
- 229920001202 Inulin Polymers 0.000 description 1
- JVTAAEKCZFNVCJ-UHFFFAOYSA-M Lactate Chemical compound CC(O)C([O-])=O JVTAAEKCZFNVCJ-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 241000186673 Lactobacillus delbrueckii Species 0.000 description 1
- 241001112169 Novotelnova Species 0.000 description 1
- 229920002472 Starch Polymers 0.000 description 1
- 235000014969 Streptococcus diacetilactis Nutrition 0.000 description 1
- 235000021536 Sugar beet Nutrition 0.000 description 1
- 239000005862 Whey Substances 0.000 description 1
- 102000007544 Whey Proteins Human genes 0.000 description 1
- 108010046377 Whey Proteins Proteins 0.000 description 1
- IKHGUXGNUITLKF-XPULMUKRSA-N acetaldehyde Chemical compound [14CH]([14CH3])=O IKHGUXGNUITLKF-XPULMUKRSA-N 0.000 description 1
- 239000013543 active substance Substances 0.000 description 1
- 238000012271 agricultural production Methods 0.000 description 1
- 239000002154 agricultural waste Substances 0.000 description 1
- 150000001412 amines Chemical class 0.000 description 1
- 230000003625 amylolytic effect Effects 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 239000012736 aqueous medium Substances 0.000 description 1
- 235000015191 beet juice Nutrition 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 229920002988 biodegradable polymer Polymers 0.000 description 1
- 239000004621 biodegradable polymer Substances 0.000 description 1
- 229910000019 calcium carbonate Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000292 calcium oxide Substances 0.000 description 1
- BRPQOXSCLDDYGP-UHFFFAOYSA-N calcium oxide Chemical compound [O-2].[Ca+2] BRPQOXSCLDDYGP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229940087373 calcium oxide Drugs 0.000 description 1
- ODINCKMPIJJUCX-UHFFFAOYSA-N calcium oxide Inorganic materials [Ca]=O ODINCKMPIJJUCX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 235000014633 carbohydrates Nutrition 0.000 description 1
- 150000001720 carbohydrates Chemical class 0.000 description 1
- 229910002091 carbon monoxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000001735 carboxylic acids Chemical class 0.000 description 1
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 1
- 230000010261 cell growth Effects 0.000 description 1
- 238000005352 clarification Methods 0.000 description 1
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 description 1
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 description 1
- 238000012258 culturing Methods 0.000 description 1
- 230000001461 cytolytic effect Effects 0.000 description 1
- 239000003599 detergent Substances 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 1
- 238000004945 emulsification Methods 0.000 description 1
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 1
- 235000011389 fruit/vegetable juice Nutrition 0.000 description 1
- 229910001385 heavy metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000007062 hydrolysis Effects 0.000 description 1
- 238000006460 hydrolysis reaction Methods 0.000 description 1
- JYJIGFIDKWBXDU-MNNPPOADSA-N inulin Chemical compound O[C@H]1[C@H](O)[C@@H](CO)O[C@@]1(CO)OC[C@]1(OC[C@]2(OC[C@]3(OC[C@]4(OC[C@]5(OC[C@]6(OC[C@]7(OC[C@]8(OC[C@]9(OC[C@]%10(OC[C@]%11(OC[C@]%12(OC[C@]%13(OC[C@]%14(OC[C@]%15(OC[C@]%16(OC[C@]%17(OC[C@]%18(OC[C@]%19(OC[C@]%20(OC[C@]%21(OC[C@]%22(OC[C@]%23(OC[C@]%24(OC[C@]%25(OC[C@]%26(OC[C@]%27(OC[C@]%28(OC[C@]%29(OC[C@]%30(OC[C@]%31(OC[C@]%32(OC[C@]%33(OC[C@]%34(OC[C@]%35(OC[C@]%36(O[C@@H]%37[C@@H]([C@@H](O)[C@H](O)[C@@H](CO)O%37)O)[C@H]([C@H](O)[C@@H](CO)O%36)O)[C@H]([C@H](O)[C@@H](CO)O%35)O)[C@H]([C@H](O)[C@@H](CO)O%34)O)[C@H]([C@H](O)[C@@H](CO)O%33)O)[C@H]([C@H](O)[C@@H](CO)O%32)O)[C@H]([C@H](O)[C@@H](CO)O%31)O)[C@H]([C@H](O)[C@@H](CO)O%30)O)[C@H]([C@H](O)[C@@H](CO)O%29)O)[C@H]([C@H](O)[C@@H](CO)O%28)O)[C@H]([C@H](O)[C@@H](CO)O%27)O)[C@H]([C@H](O)[C@@H](CO)O%26)O)[C@H]([C@H](O)[C@@H](CO)O%25)O)[C@H]([C@H](O)[C@@H](CO)O%24)O)[C@H]([C@H](O)[C@@H](CO)O%23)O)[C@H]([C@H](O)[C@@H](CO)O%22)O)[C@H]([C@H](O)[C@@H](CO)O%21)O)[C@H]([C@H](O)[C@@H](CO)O%20)O)[C@H]([C@H](O)[C@@H](CO)O%19)O)[C@H]([C@H](O)[C@@H](CO)O%18)O)[C@H]([C@H](O)[C@@H](CO)O%17)O)[C@H]([C@H](O)[C@@H](CO)O%16)O)[C@H]([C@H](O)[C@@H](CO)O%15)O)[C@H]([C@H](O)[C@@H](CO)O%14)O)[C@H]([C@H](O)[C@@H](CO)O%13)O)[C@H]([C@H](O)[C@@H](CO)O%12)O)[C@H]([C@H](O)[C@@H](CO)O%11)O)[C@H]([C@H](O)[C@@H](CO)O%10)O)[C@H]([C@H](O)[C@@H](CO)O9)O)[C@H]([C@H](O)[C@@H](CO)O8)O)[C@H]([C@H](O)[C@@H](CO)O7)O)[C@H]([C@H](O)[C@@H](CO)O6)O)[C@H]([C@H](O)[C@@H](CO)O5)O)[C@H]([C@H](O)[C@@H](CO)O4)O)[C@H]([C@H](O)[C@@H](CO)O3)O)[C@H]([C@H](O)[C@@H](CO)O2)O)[C@@H](O)[C@H](O)[C@@H](CO)O1 JYJIGFIDKWBXDU-MNNPPOADSA-N 0.000 description 1
- 229940029339 inulin Drugs 0.000 description 1
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 1
- 239000010985 leather Substances 0.000 description 1
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 1
- 239000002207 metabolite Substances 0.000 description 1
- 230000002906 microbiologic effect Effects 0.000 description 1
- 235000013336 milk Nutrition 0.000 description 1
- 239000008267 milk Substances 0.000 description 1
- 210000004080 milk Anatomy 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 239000010813 municipal solid waste Substances 0.000 description 1
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 1
- RXCVUXLCNLVYIA-UHFFFAOYSA-N orthocarbonic acid Chemical compound OC(O)(O)O RXCVUXLCNLVYIA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 230000002351 pectolytic effect Effects 0.000 description 1
- 239000004014 plasticizer Substances 0.000 description 1
- 238000007781 pre-processing Methods 0.000 description 1
- 235000019260 propionic acid Nutrition 0.000 description 1
- 108090000623 proteins and genes Proteins 0.000 description 1
- 102000004169 proteins and genes Human genes 0.000 description 1
- 230000002797 proteolythic effect Effects 0.000 description 1
- IUVKMZGDUIUOCP-BTNSXGMBSA-N quinbolone Chemical compound O([C@H]1CC[C@H]2[C@H]3[C@@H]([C@]4(C=CC(=O)C=C4CC3)C)CC[C@@]21C)C1=CCCC1 IUVKMZGDUIUOCP-BTNSXGMBSA-N 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 239000004460 silage Substances 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 1
- 235000019698 starch Nutrition 0.000 description 1
- 239000008107 starch Substances 0.000 description 1
- 239000007858 starting material Substances 0.000 description 1
- 230000000638 stimulation Effects 0.000 description 1
- 150000008163 sugars Chemical class 0.000 description 1
- 239000004753 textile Substances 0.000 description 1
- 239000002966 varnish Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12P—FERMENTATION OR ENZYME-USING PROCESSES TO SYNTHESISE A DESIRED CHEMICAL COMPOUND OR COMPOSITION OR TO SEPARATE OPTICAL ISOMERS FROM A RACEMIC MIXTURE
- C12P7/00—Preparation of oxygen-containing organic compounds
- C12P7/40—Preparation of oxygen-containing organic compounds containing a carboxyl group including Peroxycarboxylic acids
- C12P7/56—Lactic acid
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J19/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
- B01J19/08—Processes employing the direct application of electric or wave energy, or particle radiation; Apparatus therefor
- B01J19/10—Processes employing the direct application of electric or wave energy, or particle radiation; Apparatus therefor employing sonic or ultrasonic vibrations
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12N—MICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
- C12N1/00—Microorganisms, e.g. protozoa; Compositions thereof; Processes of propagating, maintaining or preserving microorganisms or compositions thereof; Processes of preparing or isolating a composition containing a microorganism; Culture media therefor
- C12N1/20—Bacteria; Culture media therefor
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Wood Science & Technology (AREA)
- Zoology (AREA)
- Biotechnology (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
- Genetics & Genomics (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Microbiology (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Virology (AREA)
- Tropical Medicine & Parasitology (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Toxicology (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Preparation Of Compounds By Using Micro-Organisms (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области биохимии. Предложен способ получения молочной кислоты из сахаросодержащих продуктов и отходов их переработки. Способ включает осуществление ферментации сахаросодержащих продуктов и отходов их переработки молочнокислыми бактериями. При ферментации образующуюся молочную кислоту переводят в лактат кальция путем добавления гидроокиси кальция в культуральную среду, а после ферментации культуральную среду сатурируют двуокисью углерода с использованием излучаемого гидроакустическим излучателем ультразвука для восстановления молочной кислоты. Изобретение обеспечивает сокращение времени обработки культуральной жидкости. 2 пр.
Description
Изобретение относят к биотехнологии, а именно к способам получения молочной кислоты микробиологическим синтезом, и, в частности, может быть использовано для интенсификации процесса получения молочной кислоты, нашедшей широкое применение в сельскохозйственном кормопроизводстве, в пищевой, фармацевтической, легкой промышленности при выделке кож, а также в текстильной, промышленности, при производстве растворителей, пластификаторов, лаков, олиф, моющих средств, биоразлагаемых полимеров и т.д.
Целью настоящего изобретения является разработка нового способа получения молочной кислоты.
Поставленную цель достигают сбраживанием сахаросодержащего субстрата молочнокислыми бактериями, предотвращением подавления метаболизма молочнокислых бактерий ими же продуцируемой молочной кислотой за счет реакции образующейся молочной кислоты с добавляемым в среду углекислым кальцием, и характеризуется тем, что, восстановление молочной кислоты из лактата кальция, обеспечивается угольной кислотой, образующейся при сатурации культуральной жидкости диоксидом углерода в поле акустодинамического излучателя.
Из предшествующего уровня техники известны многочисленные способы получения молочной кислоты, что свидетельствует о тех или иных недостатках каждого из них, об отсутствии единого оптимизированного метода ее производства, потребности в новых решениях, максимально соответствующих требованиям конкретных разрабатываемых и используемых технологий.
Известны способы синтетического получения молочной кислоты, например, из ацетальдегида окиси углерода и воды под высоким давлением и в присутствии катализаторов. Например, (Bhattacharyya S.K., Palia S.K., Das A.R. Catalitic synthesis of lactic acid from acetaldehyde, carbon monoxide and water. Ind. Chem. Prod. Res Develop/ 1970, 9,1, p. 92-97), однако подобные методы выгодно использовать лишь в регионах с неразвитым сельскохозяйственным производством.
Известен способ получения молочной кислоты, включающий сбраживание сахарсодержащего раствора, содержащего смесь сахара-сырца, рафинадной патоки, свекловичной мелассы, а также нестерильных солодовых ростков молочнокислыми бактериями, и нейтрализацию образующейся молочной кислоты мелом (Смирнов В.А. Пищевые кислоты., М. Легкая и пищевая промышленность, 1983, 264 с.).
Известен способ получения молочной кислоты, включающий сбраживание сахарсодержащего субстрата, содержащего нестерильные солодовые ростки молочнокислыми бактериями с добавлением препарата, содержащего протеолитические, амилолитические, пектолитические и целлюлозолитические ферменты (Голубчина Р.Н., Никулина И.Д., Евелева B.В., Кремнева Н.П., Новотельнова Н.Я. Способ получения молочной кислоты. AC SU №1113409, 1882 г.).
Известен способ получения молочной кислоты, включающий сбраживание сахарсодержащего субстрата, содержащего обработанные раствором молочной кислоты солодовые ростки, молочнокислыми бактериями и нейтрализацию образующейся молочной кислоты мелом (Евелева В.В., Гаджиев Э.А., Филимонова И.Н., Черпалова Т.М. Способ получения молочной кислоты. Патент РФ 2149188, 2000).
К недостаткам вышеперечисленной группы способов можно отнести необходимость поддержания заданного уровня титруемой кислотности, относительно низкий выход конечного продукта, не биодеградируемые отходы производства.
Известен способ получения молочной кислоты на различном углеводсодержащем сырье (Смирнов В.А. Пищевые кислоты / М. Легкая и пищевая промышленность, 1983, 264 с.). Согласно этому способу молочную кислоту получают ферментацией источников, содержащих сбраживаемые сахара (сахар-сырец, рафинадная патока, свекловичная меласса), при помощи штаммов бактерий Lactobacillus delbrueckii.
Недостатком такого способа производства является относительно высокая стоимость субстратов и, как следствие, высокая себестоимость конечного продукта.
Известны способы получения молочной кислоты из сельскохозяйственных отходов (Галкина Г.В., Илларионова В.И., Горбатова Е.В. Возможность получения пищевых кислот из отходов крахмального сырья. Пищевая промышленность, Инф. Сб. АгроНИИТЭИПП, 1993, вып. 2, с. 18-20; Fengjie Cui. Production of lactic acid from fermentations using mixed bacterial cultures. Patent US 20150140624; Number of publishing WO 2013185344 A1, 2012) и кормового сырья (Joachim S., Wasserscheid P., Boesmann A., Tietz W. Production of lactic acid by way of fermentation and extraction of amines. Patent DE, Application Number 10 2007 045 701.6, 2007). Недостатком упомянутых способов является необходимость реализации стадии предварительного гидролиза растительного сырья.
Известен способ получения молочной кислоты путем ферментации инулинсодержащего сырья микроорганизмом, вызывающим молочнокислое брожение (Шамцян М.М.; Яковлев В.И.; Солодовник К.А. Способ получения L(+) молочной кислоты. Патент РФ №2195494, 1999 г.). Недостатком способа можно считать относительно малотоннажное сырье для производства молочной кислоты.
Известен способ получения молочной кислоты сбраживанием пастеризованной молочной сыворотки с последующим удалением белков их конечного продукта (Фостер Э.М., Нельсон Ф.Ю., и др. Микробиология молока. М. Пищепромиздат. 1963. с. 521-524.). Недостатком способа является использование дефицитного сырья и сложность технологического процесса.
Известен способ получения молочной кислоты путем выращивания продуцента - молочнокислых бактерий, способных к росту при повышенной температуре - в оптимальных для его развития условиях с последующим выделением целевого продукта из ферментационной среды, отличающийся тем, что в качестве продуцента используют кокковую форму молочнокислых бактерий, а молочную кислоту их культуральной жидкости выделяют, добавляя в нее эквимолярное лактату кальция количество серной кислоты (H2SO4). При этом лактат кальция переходит в молочную кислоту, гипс (CaSO4) выпадает в осадок, после чего отделение осветление молочной кислоты от гипса осуществляют фильтрованием (Исакова Д.М. Способ получения молочной кислоты. Патент РФ №2175014, 2001 г.).
Известен способ получения молочной кислоты из целлюлозного компонента городских твердых отходов после их сортировки и освобождения от тяжелых металлов (Лайтсей Д.Р., Чиффелло Р. Способ получения молочной кислоты. Патент РФ №2177036, 1995 г.).
Известен способ получения молочной, муравьиной и уксусной кислот из хлопковой целлюлозы путем щелочной предварительной обработки и гидротермальной деградации (Peng Gao, Gang 
Fang Yang, Xiao-Na Lv, Hongxian Fan, Lan Meng, Xue-Qing Yu Preparation of lactic acid, formic acid and acetic acid from cotton cellulose by the alkaline pre-treatment and hydrothermal degradation. Industrial Crops and Products. 2013, 48, P. 61-67). Недостаток метода - необходимость разделить молочную, муравьиную и уксусную кислоты в конечном продукте.
Известен способ получения молочной кислоты и/или лактата (прототип) из концентрированного свекольного сока, подвергнутого ферментации с участием микроорганизмов, продуцирующих молочную кислоту, без добавления извести до рН 11,2 в которую впоследствии вводят известь и двуокись углерода, а также удаляют карбонатный осадок (Visser D., Breugel J. Van, De Bruijn M. J., 
P. Lactic acid production from concentrated raw sugar beet juice. Patent US 8211675 B2 2007).
Последний этап представляет собой наиболее затратную по времени стадию технологической цепочки.
Известна также способность ультразвука, в частности, ультразвука излучаемого гидроакустическим излучателем, ускорять физико-химические процессы (Акопян В.Б., Ершов Ю.А. Основы взаимодействия ультразвука с биологическими объектами. М.: Из-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2006. 223 с., Акопян В.Б., М.В. Воробьева Г.И., Заикина А.И., и др. Способ предобработки свекольного жома. Патент РФ №2629223, 2017 г.)
Для технологических целей чаще всего используют пластинчатые гидродинамические излучатели, широко применяемые для интенсификации процессов эмульгирования взаимно нерастворимых жидкостей, диспергирования твердых частиц в жидкой среде, ускорения кристаллизации в растворах и расплавах, очистки и санитарной обработки деталей и технологических узлов применяемых в пищевой промышленности машин и т.д. (Kwiatkowska В., Bennett J., Akunna J., Walker G.M., Bremner, D.H. Stimulation of bioprocesses by ultrasound. Biotechnology Advances. 2011, 29, 6, Pp. 768-780; Акопян В.Б., Ершов Ю.А. Основы взаимодействия ультразвука с биологическими объектами. М., Издательство Юрайт, 2016, 223 с.).
Целью настоящего изобретения является разработка эффективного, экологически щадящего способа получения молочной кислоты.
Поставленную цель достигают сбраживанием сахаросодержащего субстрата молочнокислыми бактериями, предотвращением подавления метаболизма молочнокислых бактерий ими же продуцируемой молочной кислотой за счет реакции образующейся молочной кислоты с добавляемым в среду гидроокисью кальця, и характеризуется тем, что, восстановление молочной кислоты из лактата кальция, обеспечивается угольной кислотой, образующейся при сатурации культуральной жидкости диоксидом углерода в поле акустодинамического излучателя.
Изобретение поясняется примерами, которые, однако, не носят ограничивающего характера.
Пример 1
Используют стандартный метод культивирования молочнокислых бактерий (Балпанов Д.С., Тен О.А., Есепбай Г.Е., Барбасова С.К. Технология получения закваски для силосования грубостебельчатых кормов с использованием молочнокислых и пропионовокислых культур. Биотехнология. Теория и практика. 2014. №1. с. 79-84; Сушкова В.И., Воробьёва Г.И. Безотходная конверсия растительного сырья в биологически активные вещества. Киров, 2007, 204 С), например, Lactococcus lactis subsp. lactis, оптимальное значение рН для культивирования которых лежит в интервале 6,8÷7,0, оптимальная температура развития составляет 28-32°С, а среда для культивирования и хранения представляет собой модифицированную агаризованную среду Чапека с дрожжевым экстрактом (6 г/л).
В процессе культивирования среда постепенно закисляется за счет выделения молочной и уксусной кислот, в качестве метаболитов, и рост клеток ингибируется. Для предотвращения ингибирования роста и развития молочнокислых бактерий, образующуюся молочную кислоту переводят в лактат кальция, добавляя в процессе ферментации гидроокись кальция в культуральную среду. Для восстановления молочной кислоты культуральную среду после окончания ферментации сатурируют двуокисью углерода, в результате чего в водной среде образуется угольная кислота, реакция которой с лактатом кальция приводит к образованию молочной кислоты и карбонатного осадка. Молочную кислоту (при необходимости) концентрируют, а карбонатный осадок, отделенный фильтрованием, отправляют на прокаливание, в результате которого образуется мел и гидроокись углерода, возвращаемые в процесс. Связывание молочной кислоты в культуральной среде, позволяет поддерживать рН на оптимальном уровне, продлить фазу активного роста клеток молочнокислых бактерий и существенно увеличить концентрацию клеток в культуральной жидкости к концу культивирования, длительность которого для Lactococcus lactis составила 22 часа.
Пример 2
Используют стандартный метод культивирования молочнокислых бактерий Lactococcus lactis subsp. lactis, оптимальное значение рН для культивирования которых лежит в интервале 6,8÷7,0, оптимальная температура развития составляет 28-32°С, а среда для культивирования и хранения представляет собой модифицированную агаризованную среду Чапека с дрожжевым экстрактом (6 г/л).
Для предотвращения ингибирования роста и развития молочнокислых бактерий, образующуюся молочную кислоту переводят в лактат кальция, добавляя в процессе ферментации гидроокись кальция в культуральную среду. После окончания ферментации, культуральную среду для восстановления молочной кислоты сатурируют двуокисью углерода с использованием, для интенсификации процесса, ультразвука излучаемого гидроакустическим излучателем в широком диапазоне частот и обеспечивающим плотность акустической энергии в обрабатываемой среде 0,1-4 Вт/см3, в результате чего в водной среде возникают энергичные микропотоки, снижающие диффузионные ограничения и, как следствие, ускоряющие образование угольной кислоты и ее реакцию с лактатом кальция, приводящую к ускоренному образованию молочной кислоты и карбонатного осадка. Молочную кислоту (при необходимости) концентрируют, а карбонатный осадок, отделенный фильтрованием, отправляют на прокаливание, в результате которого образуется гироокись кальция и двуокись углерода, возвращаемые в процесс. Эффективное удаление из культуральной среды молочной кислоты, позволяет постоянно поддерживать рН на оптимальном уровне, соответствующем фазе активного роста клеток молочнокислых бактерий и существенно увеличивать концентрацию клеток в культуральной жидкости к концу культивирования, длительность которого для Lactococcus lactis благодаря использованию ультразвуковой интенсификации процесса, составила 14 часов.
Таким образом, реализация метода в полной мере позволяет использовать в частности отходы сахароперерабатывающей и зерновой промышленности в качестве сырья для получения весьма востребованной молочной кислоты, избежать образования в виде гипса, обычно отправляемого на свалку, снизить давление на окружающую среду.
Как следует из вышеприведенных примеров, совокупность отличительных признаков описываемого изобретения обеспечивает достижение указанного результата.
Неожиданным результатом изобретения является весьма существенное (примерно в 6 раз) сокращение времени обработки культуральной жидкости в ультразвуковом поле.
В результате проведенного анализа уровня техники получения молочной кислоты, источник, характеризующийся признаками, тождественными всем существенным признакам заявленного способа, не обнаружен, следовательно, заявленное изобретение соответствует условию "новизна".
Дополнительный поиск известных решений показал, что заявленное изобретение не вытекает для специалиста явным образом из известного уровня техники, поскольку предложенный способ обладает свойствами, обеспечивающими использование отходов зерновой и сахароперерабатывающей промышленности в качестве сырья для получения весьма востребованной молочной кислоты, предупреждение образования обычно отправляемого на свалку гипса, возможность повторного, многократного использования карбонатного осадка, разлагаемого при прокаливании на двуокись кальция и двуокись углерода, в снижение давления на окружающую среду.
Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию «изобретательский уровень».
Для заявленного способа в том виде, как он охарактеризован в изложенной формуле изобретения, нет препятствий для его реализации с получением молочной кислоты, а также других, синтезируемых микроорганизмами карбоновых кислот. Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию "промышленная применимость".
Предлагаемый способ создает необходимое разнообразие, обеспечивая возможность оптимального выбора средств для решения конкретных задач направленных на выделения целевого продукта из жидких сред продуктов биологического и химического синтеза.
Claims (1)
- Способ получения молочной кислоты из сахаросодержащих продуктов и отходов их переработки, включающий осуществление ферментации сахаросодержащих продуктов и отходов их переработки молочнокислыми бактериями, отличающийся тем, что при ферментации образующуюся молочную кислоту переводят в лактат кальция путем добавления гидроокиси кальция в культуральную среду, причем после окончания ферментации для восстановления молочной кислоты культуральную среду сатурируют двуокисью углерода с использованием излучаемого гидроакустическим излучателем ультразвука, обеспечивающим в среде плотность акустической энергии 0,1-4 Вт/см3.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017142260A RU2665842C1 (ru) | 2017-12-05 | 2017-12-05 | Способ получения молочной кислоты |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017142260A RU2665842C1 (ru) | 2017-12-05 | 2017-12-05 | Способ получения молочной кислоты |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2665842C1 true RU2665842C1 (ru) | 2018-09-04 |
Family
ID=63460147
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2017142260A RU2665842C1 (ru) | 2017-12-05 | 2017-12-05 | Способ получения молочной кислоты |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2665842C1 (ru) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2175014C2 (ru) * | 2000-04-20 | 2001-10-20 | Исакова Долорес Михайловна | Способ получения молочной кислоты |
| WO2012140223A1 (en) * | 2011-04-13 | 2012-10-18 | Springhill S.A. | High efficiency fermentation process |
| RU2574783C2 (ru) * | 2008-12-26 | 2016-02-10 | Торэй Индастриз, Инк. | Способ получения молочной кислоты, способ получения лактида и способы получения полимолочной кислоты |
| RU2612152C2 (ru) * | 2013-12-12 | 2017-03-02 | Общество с ограниченной ответственностью "БиоМИХМ" | Способ получения молочной кислоты |
-
2017
- 2017-12-05 RU RU2017142260A patent/RU2665842C1/ru active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2175014C2 (ru) * | 2000-04-20 | 2001-10-20 | Исакова Долорес Михайловна | Способ получения молочной кислоты |
| RU2574783C2 (ru) * | 2008-12-26 | 2016-02-10 | Торэй Индастриз, Инк. | Способ получения молочной кислоты, способ получения лактида и способы получения полимолочной кислоты |
| WO2012140223A1 (en) * | 2011-04-13 | 2012-10-18 | Springhill S.A. | High efficiency fermentation process |
| RU2612152C2 (ru) * | 2013-12-12 | 2017-03-02 | Общество с ограниченной ответственностью "БиоМИХМ" | Способ получения молочной кислоты |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Usmani et al. | Valorization of dairy waste and by-products through microbial bioprocesses | |
| CN1263865C (zh) | 聚乳酸的生产方法及所用设备 | |
| KR100586105B1 (ko) | 저ｐＨ 락트산 발효법 | |
| CN103865792B (zh) | 一种循环式微生物发酵反应与料液分离一体化设备 | |
| KR20150004796A (ko) | 바이오매스의 처리 | |
| CN103620042A (zh) | 消化有机物质的方法 | |
| Uysal et al. | Succinic acid production from cheese whey via fermentation by using alginate immobilized Actinobacillus succinogenes | |
| EP1618202A1 (en) | Polylactic acid production from sugar molasses | |
| AU2010217682B2 (en) | Method for manufacturing a fermentation product containing propionate and acetate comprising a step of removing carbonate-derived compounds | |
| RU2665842C1 (ru) | Способ получения молочной кислоты | |
| Purane et al. | Gluconic acid production from golden syrup by Aspergillus niger strain using semiautomatic stirred-tank fermenter | |
| Leong et al. | Recent advances and emerging trends in the utilization of dairy by-products/wastes | |
| US10174347B2 (en) | Method for producing lactic acid from organic waste | |
| CN102603134A (zh) | 畜禽粪便两级除砂工艺 | |
| Ingledew | Continuous fermentation in the fuel alcohol industry: how does the technology affect yeast | |
| US20230121767A1 (en) | Use of by-products from the alcoholic beverage manufacturing industry | |
| JP2011092045A (ja) | 発酵法による安価な乳酸の製法 | |
| CN104386890A (zh) | 一种鸡粪便除砂的方法 | |
| RU2205216C2 (ru) | Штамм бактерий enterococcus faecium в-2240d - продуцент оптически чистой l(+)-молочной кислоты и промышленный способ получения l(+)-молочной кислоты или ее солей | |
| US20210371887A1 (en) | Method and apparatus for the utilization of zero fiber and other side streams | |
| Shah et al. | Lactic acid bacteria in the treatment of dairy waste and formation of by-products-a promising approach | |
| RU2154386C1 (ru) | Способ переработки молочной сыворотки | |
| RU2700503C1 (ru) | Способ получения молочной кислоты | |
| RU2826104C1 (ru) | Контроль заражения при выращивании дрожжей | |
| AU2014333722B2 (en) | Utilization of intestinal bacteria from slaughtered animals in industrial processes and waste treatment |