Biotechnologick vroby organickch kyselin Kyselina octov CH 3

Biotechnologické výroby organických kyselin Kyselina octová CH 3 COOH

princip: oxidativní fermentace pomocí octových tyčinkových bakterií (Acetobacter sp) zařízení: kvasná káď = ocetnice, je rozdělena přepážkami na 3 části, střední část vyplněna bukovými hoblinami s kulturou bakterií

postup: • do horní části se přivádí zespodu • ředina = l 0, 8 % roztok ethanolu a l, 2% roztok k. octové • tento roztok pomalu stéká do střední oxidační části, zde stéká v tenkém filmu po bukových hoblinách, alkohol se dehydrogenuje octovými bakteriemi při t= 30°C

• střední část je od spodního shromažďovacího prostoru oddělena roštem, pod něj se vhání kompresorem vzdušný kyslík • roztok obohacený o kyselinu octovou = octovina protéká do spodní sběrné části a vede se nazpátek do horní části • recirkulace probíhá tak dlouho, až se ve spodní sběrné části nahromadí l 2% kys. octová obsahující 0, 3 % zbytkového alkoholu (musí tam být aspoň malé množství, aby neprobíhala oxidace až na CO 2)

použití: pro průmyslové účely se používá l 0 -l 2% kys. octová, pro konzumní potřebu se filtruje a ředí pitnou vodou na 8 - l 0% roztok

Výroba kyseliny mléčné CH 3 - CH - COOH OH princip: zkvašování melasové sacharozy mléčnými tyčinkovými bakteriemi (Lactobacillus delbrückii), sacharoza se enzymatickým systémem zkvašuje na kys. pyrohroznovou CH 3 - COOH, ta se dále enzymově hydrogenuje na k. mléčnou

výroba: • tyčinkové bakterie se namnoží v propagačních nádobách na sterilní l 2% melasové zápaře • namnožená kultura se přivádí do fermentačního tanku s l 4% melasou • kvašení probíhá několik dnů při t = 48°C, p. H 6, 7 • do kvasicího roztoku se postupně přidává hydroxid vápenatý • prokvašená zápara obsahuje l 0% k. mléčné v podobě převážně mléčnanu vápenatého

• dokončí se neutralizace k. mléčné pomocí hydroxidu vápenatého, kal se odstraní filtrací kalolisy nebo rotačními filtry • filtrát se napouští do rozkladné kádě, kam se přivádí H 2 SO 4 • uvolní se kyselina mléčná, oddělí se od síranu vápenatého filtrací na kalolisech

• rafinace k. mléčné: provádí se opakovanou krystalizací přes mléčnan vápenatý nebo zinečnatý • nověji : extrakčně - surová kyselina mléčná se extrahuje etherem v extraktorech

Kontinuální fermentace (nepřetržitá): melasový kvasící roztok plynule protéká 3 fermentory, 1. je rozkvasný (přivádí se do něj zákvas a živiny), 2. probíhá vlastní kvašení, 3. izolace k. mléčné, do všech tří se dává uhličitan vápenatý, rafinace se provádí krystalizací a extrakcí použití: potravinářský prům. - výroba šťáv a nápojů, okyselování, konzervace, průmyslově příprava emulzí

Výroba kyseliny citronové H 2 C-COOH HO-C-COOH H 2 C-COOH princip: aerobní fermentace melasové sacharozy pomocí plísně (Kropidlák černýAspergillus niger) výroba: dělí se na 3 úseky: • laboratorní fermentační kultivace • provozní kvašení • izolace a rafinace k. citronové

• laboratorní fermentační kultivace: v laboratoří se vypěstuje plíseň na agarové půdě při t = 32°C, příprava trvá asi týden, připravená kultura se přenese do baněk se sterilním karborafinem • provozní kvašení: hliníkové vany se naplní l 5% melasovou záparou ve sterilní kvasné komoře, nad kvasné vany se vhání sterilní vzduch, který rozprašuje plísňové spory s karborafinem, ty se zaočkují na povrchu melasového roztoku při t > 30 °C

kyselina citronová se začne tvořit až po rozvoji plísňového mycelia na povrchu melasového roztoku, kvašení je skončeno za 8 - 9 dnů • izolace a rafinace : prokvašený melasový roztok obsahuje l 0% kyseliny citronové, mycelium se promyje teplou vodou, kyselina se z melasového roztoku sráží při 90°C roztokem hydroxidu vápenatého

vzniklý citronan vápenatý se odsaje a promývá horkou vodou na rotačních filtrech, potom se rozkládá H 2 SO 4, uvolněná k. citronová se přefiltruje na pískových filtrech a zahustí v odparce, krystalky se odstředí a suší při 30°C

použití: okyselování potravinářských výrobků, výroba kyselin (oxaloctové, akonitové, itakonové = methylenjantarové kyselina) k. akonitová

Obrázek: COMMONS. WIKIMEDIA. ORG. [online]. [cit. 29. 10. 2014]. Dostupné z: http: //commons. wikimedia. org/wiki/File: Essig-1. jpg