RU2665842C1 - Method of producing lactic acid - Google Patents

Method of producing lactic acid Download PDF

Info

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
Application number
RU2017142260A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Георгий Евгеньевич Ачильдиев
Валентин Бабкенович Акопян
Галина Алексеевна Бондаренко
Original Assignee
Общество с ограниченной ответственностью ООО "Инжиниринговый центр "Зеленая химия"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Общество с ограниченной ответственностью ООО "Инжиниринговый центр "Зеленая химия" filed Critical Общество с ограниченной ответственностью ООО "Инжиниринговый центр "Зеленая химия"
Priority to RU2017142260A priority Critical patent/RU2665842C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2665842C1 publication Critical patent/RU2665842C1/en

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12PFERMENTATION OR ENZYME-USING PROCESSES TO SYNTHESISE A DESIRED CHEMICAL COMPOUND OR COMPOSITION OR TO SEPARATE OPTICAL ISOMERS FROM A RACEMIC MIXTURE
    • C12P7/00Preparation of oxygen-containing organic compounds
    • C12P7/40Preparation of oxygen-containing organic compounds containing a carboxyl group including Peroxycarboxylic acids
    • C12P7/56Lactic acid
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J19/00Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J19/08Processes employing the direct application of electric or wave energy, or particle radiation; Apparatus therefor
    • B01J19/10Processes employing the direct application of electric or wave energy, or particle radiation; Apparatus therefor employing sonic or ultrasonic vibrations
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12NMICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N1/00Microorganisms, 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
    • C12N1/20Bacteria; 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

FIELD: biochemistry.
SUBSTANCE: invention relates to biochemistry. Method for the production of lactic acid from sugar-containing products and waste products thereof is proposed. Method includes performing fermentation of sugar-containing products and waste products thereof with lactic acid bacteria. During fermentation, the resulting lactic acid is converted to calcium lactate by adding calcium hydroxide to the culture medium, and after fermentation, the culture medium is carbonated with carbon dioxide using ultrasound radiated by the hydroacoustic radiator to reconstitute lactic acid.
EFFECT: invention provides a reduction in the processing time of the culture fluid.
1 cl, 2 ex

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.The invention relates to biotechnology, and in particular to methods for producing lactic acid by microbiological synthesis, and, in particular, can be used to intensify the process of producing lactic acid, which is widely used in agricultural feed production, in the food, pharmaceutical, light industry for leather dressing, and in the textile industry, in the production of solvents, plasticizers, varnishes, drying oils, detergents, biodegradable polymers, etc.

Целью настоящего изобретения является разработка нового способа получения молочной кислоты.The aim of the present invention is to develop a new method for producing lactic acid.

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.This goal is achieved by fermenting the sugar-containing substrate with lactic acid bacteria, preventing the inhibition of the metabolism of lactic acid bacteria by the same lactic acid produced by the reaction of the resulting lactic acid with calcium carbonate added to the medium, and is characterized by the fact that the recovery of lactic acid from calcium lactate is ensured by carbonic acid formed upon saturation of the culture fluid with carbon dioxide in the field of an acoustodynamic emitter.

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.Numerous methods for producing lactic acid are known from the prior art, which indicates one or another disadvantage of each of them, the lack of a single optimized method for its production, the need for new solutions that best meet the requirements of specific technologies being developed and used.

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.Known methods for the synthetic production of lactic acid, for example, from acetaldehyde carbon monoxide and water under high pressure and in the presence of catalysts. For example (Bhattacharyya SK, Palia SK, Das AR Catalitic synthesis of lactic acid from acetaldehyde, carbon monoxide and water. Ind. Chem. Prod. Res Develop / 1970, 9,1, p. 92-97), however, such methods are beneficial use only in regions with underdeveloped agricultural production.

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.).A known method of producing lactic acid, including the fermentation of a sugar-containing solution containing a mixture of raw sugar, molasses, beet molasses, as well as non-sterile malt sprouts with lactic acid bacteria, and the neutralization of the resulting lactic acid with chalk (Smirnov V.A. Food acids, M. Easy and food industry, 1983, 264 pp.).

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.).A known method of producing lactic acid, including the fermentation of a sugar-containing substrate containing non-sterile malt sprouts with lactic acid bacteria with the addition of a preparation containing proteolytic, amylolytic, pectolytic and cellulolytic enzymes (Golubchina R.N., Nikulina I.D., Eveleva B.V., Kremneva N.P., Novotelnova N.Ya. Method for the production of lactic acid (AC SU No. 1113409, 1882).

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).A known method for producing lactic acid, including the fermentation of a sugar-containing substrate containing malt sprouts treated with a solution of lactic acid, lactic acid bacteria and the neutralization of the resulting lactic acid with chalk (Eveleva V.V., Gadzhiev E.A., Filimonova I.N., Cherpalova T.M. A method of producing lactic acid. Patent RF 2149188, 2000).

К недостаткам вышеперечисленной группы способов можно отнести необходимость поддержания заданного уровня титруемой кислотности, относительно низкий выход конечного продукта, не биодеградируемые отходы производства.The disadvantages of the above group of methods include the need to maintain a given level of titratable acidity, the relatively low yield of the final product, non-biodegradable production waste.

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.A known method of producing lactic acid on various carbohydrate-containing raw materials (Smirnov VA Food acids / M. Light and food industry, 1983, 264 S.). According to this method, lactic acid is obtained by fermentation of sources containing fermentable sugars (raw sugar, molasses, beet molasses) using bacterial strains Lactobacillus delbrueckii.

Недостатком такого способа производства является относительно высокая стоимость субстратов и, как следствие, высокая себестоимость конечного продукта.The disadvantage of this production method is the relatively high cost of the substrates and, as a consequence, the high cost of the final product.

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.Known methods for producing lactic acid from agricultural waste (Galkina G.V., Illarionova V.I., Gorbatova E.V. Possibility of producing food acids from waste starch raw materials. Food industry, Inf. Sb. AgroNIITEIPP, 1993, issue 2, pp. 18-20; Fengjie Cui. Production of lactic acid from fermentations using mixed bacterial cultures. Patent US 20150140624; Number of publishing WO 2013185344 A1, 2012) and feed (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). The disadvantage of these methods is the need to implement the stage of preliminary hydrolysis of plant materials.

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.A known method of producing lactic acid by fermentation of inulin-containing raw materials by a microorganism that causes lactic acid fermentation (Shamtsyan M.M .; Yakovlev V.I .; Solodovnik K.A. Method for producing L (+) lactic acid. RF Patent No. 2195494, 1999) . The disadvantage of this method can be considered relatively low-tonnage raw materials for the production of lactic acid.

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.A known method of producing lactic acid by fermentation of pasteurized whey with subsequent removal of the proteins of their final product (Foster EM, Nelson F.Yu. and other Microbiology of milk. M. Pishchepromizdat. 1963. S. 521-524.). The disadvantage of this method is the use of scarce raw materials and the complexity of the process.

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.).A known method of producing lactic acid by growing a producer - lactic acid bacteria capable of growth at elevated temperature - in optimal conditions for its development, followed by isolation of the target product from the fermentation medium, characterized in that the coccal form of lactic acid bacteria is used as the producer, and lactic acid their culture fluid is isolated by adding an amount of sulfuric acid (H 2 SO 4 ) to it with an equimolar calcium lactate. In this case, calcium lactate passes into lactic acid, gypsum (CaSO 4 ) precipitates, after which the separation of clarification of lactic acid from gypsum is carried out by filtration (Isakova D.M. Method for the production of lactic acid. RF patent No. 2175014, 2001).

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.).A known method of producing lactic acid from the cellulosic component of municipal solid waste after sorting and releasing from heavy metals (Laysay DR, Chiffello R. The method of producing lactic acid. RF patent No. 2177036, 1995).

Известен способ получения молочной, муравьиной и уксусной кислот из хлопковой целлюлозы путем щелочной предварительной обработки и гидротермальной деградации (Peng Gao, Gang

Figure 00000001
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.A known method of producing lactic, formic and acetic acids from cotton cellulose by alkaline pre-treatment and hydrothermal degradation (Peng Gao, Gang
Figure 00000001
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). The disadvantage of this method is the need to separate lactic, formic and acetic acids in the final product.

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.,

Figure 00000002
P. Lactic acid production from concentrated raw sugar beet juice. Patent US 8211675 B2 2007).A known method for producing lactic acid and / or lactate (prototype) from concentrated beet juice, subjected to fermentation with the participation of microorganisms producing lactic acid, without adding lime to a pH of 11.2 into which lime and carbon dioxide are subsequently added, and also remove the carbonate precipitate ( Visser D., Breugel J. Van, De Bruijn MJ,
Figure 00000002
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.The last stage is the most time-consuming stage of the technological chain.

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.)Also known is the ability of ultrasound, in particular, ultrasound emitted by a hydroacoustic emitter, to accelerate physicochemical processes (Akopyan V.B., Ershov Yu.A. Fundamentals of the interaction of ultrasound with biological objects. M: Because of MSTU named after N.E. Bauman, 2006. 223 pp., Akopyan VB, MV Vorobyova G.I., Zaikina A.I., et al. Method for pre-processing beet pulp. RF patent №2629223, 2017)

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.).For technological purposes, plate hydrodynamic emitters are most often used, which are widely used to intensify the processes of emulsification of mutually insoluble liquids, disperse solid particles in a liquid medium, accelerate crystallization in solutions and melts, clean and sanitize parts and technological units of machines used in the food industry, etc. d. (Kwiatkowska V., Bennett J., Akunna J., Walker GM, Bremner, DH Stimulation of bioprocesses by ultrasound. Biotechnology Advances. 2011, 29, 6, Pp. 768-780; Hakobyan V.B., Ershov Yu.A. Fundamentals of the interaction of ultrasound with biological objects. M., Yurayt Publishing House, 2016, 223 pp.).

Целью настоящего изобретения является разработка эффективного, экологически щадящего способа получения молочной кислоты.The aim of the present invention is to develop an effective, environmentally friendly method for producing lactic acid.

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.This goal is achieved by fermenting the sugar-containing substrate with lactic acid bacteria, preventing the inhibition of the metabolism of lactic acid bacteria by the same lactic acid produced by the reaction of the resulting lactic acid with calcium hydroxide added to the medium, and is characterized by the fact that the recovery of lactic acid from calcium lactate is ensured by carbonic acid formed upon saturation of the culture fluid with carbon dioxide in the field of an acoustodynamic emitter.

Изобретение поясняется примерами, которые, однако, не носят ограничивающего характера.The invention is illustrated by examples, which, however, are not restrictive.

Пример 1Example 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).Use the standard method of cultivation of lactic acid bacteria (Balpanov D.S., Ten O.A., Yessepbay G.E., Barbasova S.K. Technology for producing starter culture for silage of coarse-grained feed using lactic acid and propionic acid cultures. Biotechnology. Theory and practice. 2014. No 1. pp. 79-84; Sushkova VI, Vorobyova GI Waste-free conversion of plant materials into biologically active substances. Kirov, 2007, 204 C), for example, Lactococcus lactis subsp. lactis, the optimum pH for cultivation of which lies in the range of 6.8 ÷ 7.0, the optimal development temperature is 28-32 ° C, and the medium for cultivation and storage is a modified agaric Capeca medium with yeast extract (6 g / l) .

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.During the cultivation process, the medium is gradually acidified by the release of lactic and acetic acids as metabolites, and cell growth is inhibited. To prevent inhibition of the growth and development of lactic acid bacteria, the resulting lactic acid is converted into calcium lactate, adding calcium hydroxide to the culture medium during fermentation. To restore lactic acid, the culture medium after fermentation is carbonated with carbon dioxide, resulting in the formation of carbonic acid in the aqueous medium, the reaction of which with calcium lactate leads to the formation of lactic acid and a carbonate precipitate. Lactic acid (if necessary) is concentrated, and the carbonate precipitate separated by filtration is sent for calcination, resulting in the formation of chalk and carbon hydroxide, returned to the process. The binding of lactic acid in the culture medium allows maintaining the pH at an optimal level, prolonging the phase of active growth of lactic acid bacteria cells and significantly increasing the concentration of cells in the culture fluid by the end of cultivation, the duration of which for Lactococcus lactis was 22 hours.

Пример 2Example 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).Use the standard method for culturing lactic acid bacteria Lactococcus lactis subsp. lactis, the optimum pH for cultivation of which lies in the range of 6.8 ÷ 7.0, the optimal development temperature is 28-32 ° C, and the medium for cultivation and storage is a modified agaric Capeca medium with yeast extract (6 g / l) .

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.To prevent inhibition of the growth and development of lactic acid bacteria, the resulting lactic acid is converted into calcium lactate, adding calcium hydroxide to the culture medium during fermentation. After fermentation, the culture medium for the recovery of lactic acid is carbonated with carbon dioxide, using, to intensify the process, ultrasound emitted by a sonar emitter in a wide frequency range and providing a density of acoustic energy in the processed medium of 0.1-4 W / cm 3 , resulting in vigorous microflows arise in the aquatic environment, which reduce diffusion restrictions and, as a result, accelerate the formation of carbonic acid and its reaction with calcium lactate, leading to accelerated rennomu formation of lactic acid and carbonate precipitate. Lactic acid (if necessary) is concentrated, and the carbonate precipitate, separated by filtration, is sent for calcination, resulting in the formation of calcium hydroxide and carbon dioxide, returned to the process. Effective removal of lactic acid from the culture medium allows us to constantly maintain the pH at the optimum level corresponding to the phase of active growth of lactic acid bacteria cells and significantly increase the concentration of cells in the culture fluid by the end of cultivation, the duration of which for Lactococcus lactis due to the use of ultrasonic intensification of the process was 14 hours.

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.Thus, the implementation of the method makes it possible to use, in particular, wastes from the sugar processing and grain industries as raw materials for the production of highly demanded lactic acid, to avoid the formation of gypsum, usually sent to landfill, and to reduce pressure on the environment.

Как следует из вышеприведенных примеров, совокупность отличительных признаков описываемого изобретения обеспечивает достижение указанного результата.As follows from the above examples, the combination of distinctive features of the described invention ensures the achievement of this result.

Неожиданным результатом изобретения является весьма существенное (примерно в 6 раз) сокращение времени обработки культуральной жидкости в ультразвуковом поле.An unexpected result of the invention is a very significant (about 6 times) reduction in the processing time of the culture fluid in an ultrasonic field.

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".As a result of the analysis of the prior art for the production of lactic acid, a source characterized by characteristics identical to all the essential features of the claimed method was not found, therefore, the claimed invention meets the condition of "novelty."

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.An additional search for known solutions showed that the claimed invention does not follow explicitly from the prior art for the specialist, since the proposed method has properties that ensure the use of waste from the grain and sugar processing industries as raw materials for producing highly demanded lactic acid, preventing the formation of gypsum usually sent to landfill , the possibility of reuse, reuse of the carbonate precipitate decomposed by calcination on two vivo Recording calcium and carbon dioxide, a reduction in pressure on the environment.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию «изобретательский уровень».Therefore, the claimed invention meets the condition of "inventive step".

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".For the claimed method in the form as described in the claims, there are no obstacles to its implementation with the production of lactic acid, as well as other carboxylic acids synthesized by microorganisms. Therefore, the claimed invention meets the condition of "industrial applicability".

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.The proposed method creates the necessary diversity, providing the opportunity for an optimal choice of means for solving specific problems aimed at isolating the target product from liquid media of biological and chemical synthesis products.

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.A method for producing lactic acid from sugar-containing products and waste from their processing, comprising fermenting sugar-containing products and waste from their processing by lactic acid bacteria, characterized in that during fermentation, the resulting lactic acid is converted to calcium lactate by adding calcium hydroxide to the culture medium, and after the fermentation is completed, of lactic acid reduction, the culture medium is carbonated with carbon dioxide using emitted hydroacoustic radiation an ultrasound teacher providing an acoustic energy density of 0.1-4 W / cm 3 in the medium.
RU2017142260A 2017-12-05 2017-12-05 Method of producing lactic acid RU2665842C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017142260A RU2665842C1 (en) 2017-12-05 2017-12-05 Method of producing lactic acid

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017142260A RU2665842C1 (en) 2017-12-05 2017-12-05 Method of producing lactic acid

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2665842C1 true RU2665842C1 (en) 2018-09-04

Family

ID=63460147

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2017142260A RU2665842C1 (en) 2017-12-05 2017-12-05 Method of producing lactic acid

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2665842C1 (en)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2175014C2 (en) * 2000-04-20 2001-10-20 Исакова Долорес Михайловна Method of lactic acid producing
WO2012140223A1 (en) * 2011-04-13 2012-10-18 Springhill S.A. High efficiency fermentation process
RU2574783C2 (en) * 2008-12-26 2016-02-10 Торэй Индастриз, Инк. Method of obtaining lactic acid, method of obtaining lactide and methods of obtaining polylactic acid
RU2612152C2 (en) * 2013-12-12 2017-03-02 Общество с ограниченной ответственностью "БиоМИХМ" Method of producing lactic acid

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2175014C2 (en) * 2000-04-20 2001-10-20 Исакова Долорес Михайловна Method of lactic acid producing
RU2574783C2 (en) * 2008-12-26 2016-02-10 Торэй Индастриз, Инк. Method of obtaining lactic acid, method of obtaining lactide and methods of obtaining polylactic acid
WO2012140223A1 (en) * 2011-04-13 2012-10-18 Springhill S.A. High efficiency fermentation process
RU2612152C2 (en) * 2013-12-12 2017-03-02 Общество с ограниченной ответственностью "БиоМИХМ" Method of producing lactic acid

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Usmani et al. Valorization of dairy waste and by-products through microbial bioprocesses
CN1263865C (en) Method for producing polyactic acid and corresponding device
US6475759B1 (en) Low PH lactic acid fermentation
CN103865792B (en) A kind of circulating fermentable reaction and feed liquid isolation integral equipment
KR20150004796A (en) Treatment of biomass
CN103620042A (en) Process for the digestion of organic material
Uysal et al. Succinic acid production from cheese whey via fermentation by using alginate immobilized Actinobacillus succinogenes
Azam et al. Date palm waste: an efficient source for production of glucose and lactic acid
EP1618202A1 (en) Polylactic acid production from sugar molasses
RU2665842C1 (en) Method of producing lactic acid
Purane et al. Gluconic acid production from golden syrup by Aspergillus niger strain using semiautomatic stirred-tank fermenter
US20200087553A1 (en) Production of adhesives and other glue-like materials from sewage treatment plant sludges, animal manures and animal manure-based sludges, and bacterial/fungal cells and cell components s derived from culturing operations
Leong et al. Recent advances and emerging trends in the utilization of dairy by-products/wastes
US20230121767A1 (en) Use of by-products from the alcoholic beverage manufacturing industry
US20160355849A1 (en) Methods for conversion of food waste to chemical products
CN102603134A (en) Two-stage sand removal process for livestock manure
Ingledew Continuous fermentation in the fuel alcohol industry: how does the technology affect yeast
RU2205216C2 (en) Strain of bacterium enterococcus faecium b-2240 d as producer of optically pure l-(+)-lactic acid and industrial method for preparing l-(+)-lactic acid or its salts
US20210371887A1 (en) Method and apparatus for the utilization of zero fiber and other side streams
JP2011092045A (en) Inexpensive method for producing lactic acid by fermentation method
RU2700503C1 (en) Method of producing lactic acid
RU2154386C1 (en) Method of whey processing
AU2014333722B2 (en) Utilization of intestinal bacteria from slaughtered animals in industrial processes and waste treatment
Shah et al. Lactic acid bacteria in the treatment of dairy waste and formation of by-products-a promising approach
US20230357816A1 (en) Method and apparatus for the utilization of zero fiber and other side streams