Получение молочной кислоты
Молочная кислота (лактат) используется в качестве подкислителя при производстве джемов, желе, кондитерских изделий, наливок, экстрактов, при консервировании овощей, для регулирования рН пивного сусла, в кожевенной, текстильной, фармацевтической промышленности, при производстве растворителей, пластификаторов, лаков, олиф, моющих средств, при отделке натуральных тканей.
Продуценты молочной кислоты – молочнокислые бактерии 4 родов: Lactobacillus, Leuconostoc, Streptococcus, Pedicoccus. Род Lactobacillus включает три подрода: Thermobacterium – не растут при 15ºС, но выдерживают температуры выше 50ºС; Streptobacterium – не являются термофильными; Betabacterium – образуют D,L-молочную кислоту из глюкозы.
Различают: гомоферментативные молочнокислые бактерии – образуют из гексоз преимущественно молочную кислоту (термо- и стрептобактерии, стрептококки и педикокки); гетероферментативные молочнокислые бактерии – наряду с молочной кислотой образуют уксусную кислоту, диоксид углерода и этанол (бетабактерии и лейконостоки).
Субстрат для молочнокислых бактерий – мальтоза, лактоза, глюкоза, осахаренный крахмал и др. Среда должна также содержать витамины группы В, аминокислоты, пурины, пиримидины, органические кислоты и др.
В промышленном производстве, как правило, используют термофильные гомоферментативные виды (например, Lactobacillus delbrueckii штамм Л-3, у которого выход молочной кислоты составляет 95-98% от потребленной сахарозы).
Технологическая схема получения L(+)-молочной кислоты
Lactobacillus delbrueckii засевают на мелассную среду, которая содержит 5-20% сахара, вытяжку солодовых ростков, дрожжевой экстракт, витамины, фосфат аммония. Брожение протекает при 49-50ºС при рН 6,3-6,5. По мере образования молочной кислоты среду периодически нейтрализуют мелом. Процесс завершается за 5-10 дней; при этом в культуральной жидкости содержится 11-14 % лактата кальция и 0,1-1,5 % сахарозы.
Клетки бактерий и мел отделяют фильтрованием (отход), фильтрат упаривают до концентрации 30%, охлаждают до 25ºС, кристаллизуют (1,5-2 суток).
Кристаллы лактата кальция обрабатывают серной кислотой при 60-70ºС. При этом гипс выпадает в осадок. К надосадочной жидкости добавляют желтую кровяную соль при 65ºС для удаления ионов железа, а затем сульфат натрия для освобождения от тяжелых металлов. Красящие вещества удаляют с помощью активированного угля. Затем раствор молочной кислоты подвергают вакуум-упариванию до 50% или 80%. Такую молочную кислоту используют для технических целей. Более очищенную молочную кислоту получают при перегонке ее сложных метильных эфиров, при экстракции простым изопропиловым эфиром в противоточных насадочных колоннах.
Известна технология получения молочной кислоты с помощью клеток Streptococcus thermophilus, которые адгезированы на микросферах из активированного угля и помещены в биореактор, который работает по принципу ''кипящего'' или псевдоожиженного слоя, через который перемещаются микросферы. В нижней части они сорбирует субстрат, а в верхней части – молочную кислоту. Среда содержит глюкозу, дрожжевой экстракт, ацетат натрия, двузамещенный цитрат аммония, двузамещенный фосфат калия, сульфаты магния и марганца. Продуктивность системы – 12 г/(л×ч) молочной кислоты.
Дата добавления: 2016-02-27; просмотров: 3220;