2 % И уровне титруемой кислотности 12–20 %. Содержание лимонной ки-

слоты от уровня всех кислот достигает 94–98 %. Сброженный раствор сли-

71

вают в сборник и направляют на обработку; промытый мицелий используют

в кормопроизводстве.

Твердофазная ферментация имеет много общего с поверхностно-

жидкофазным процессом. Разработанный в Японии процесс Коджи преду-

сматривает использование в качестве среды пористого материла (багасса,

картофель, пульпа сахарной свеклы, пшеничные отруби). Материал пред-

варительно стерилизуют, после охлаждения инокулируют суспензией

спор. Ферментация происходит в лотках при 25–30°C в течение 6–7 дней.

Образованную лимонную кислоту экстрагируют водой. В Японии 20 %

общего объема производства лимонной кислоты получают методом Код-

жи.

Начиная с 1950 г., промышленные процессы получения лимонной ки-

слоты стали переводить в условия глубинной культуры. Стабильный про-

цесс возможен при его организации в две стадии: рост мицелия на полной

среде в ходе первой стадии и на второй (при отсутствии фосфора в среде)

– образование лимонной кислоты. Глубинная ферментация проводится в

аппаратах емкостью 50 м3 с заполнением на 70–75 %. В качестве посевно-

го материала используют мицелий, подрощенный также в условиях глу-

бинной культуры. В производственном аппарате, куда подрощенный ми-

целий передается по стерильной посевной линии, питательная среда со-

держит 12–15 % сахаров. Ферментацию проводят при 31–32° при непре-

рывном перемешивании. В ходе процесса кислотообразования (5–7 суток)

реализуют интенсивный режим аэрации (до 800–1000 м3/ч) с дробным

добавлением сахаров, 2–3 подкормки. Выход лимонной кислоты состав-

ляет от 5 до 12 %, остаточная концентрация сахаров – 0.2–1.5 %, доля

цитрата – 80–98 % от суммы всех органических кислот.

В 60-е годы начали разрабатывать процессы получения лимонной ки-

слоты на основе жидких углеводородов (С9–С30) с использованием в каче-

стве продуцентов дрожжей (Candida) и бактерий (Brevibacterium,

Corynebacterium, Arthrobacter), а также с применением метода проточных

культур. Эти технологии, пока не реализованные в промышленных мас-

штабах, обещают в будущем определенные технологические перспективы.

Готовый продукт – высокоочищенную кристаллическую лимонную

кислоту получают в ходе постферментационной стадии. В сброженных

растворах содержатся, помимо целевой кислоты, также глюконовая и ща-

велевая кислоты, остатки несброженных сахаров и минеральные соли. Для

выделения лимонной кислоты из данного раствора ее связывают гидро-

окисью кальция с образованием труднорастворимого цитрата кальция:

2 С6Н8О7 + 3 Са(ОН)2 = Са3(С6Н5О7)2 + 6 Н2О.

Одновременно образуются кальциевые соли глюконовой и щавелевой

кислот, глюконат кальция Са(С6Н11О7)2 и оксалат кальция СаС2О4. Каль-

циевые соли лимонной и щавелевой кислот выпадают в осадок, а глюко-

72

нат кальция и основная часть органических и минеральных компонентов

мелассы остаются в растворе. Осадок отделяется на вакуум-фильтре, про-

мывается и высушивается. Далее для перевода лимонной кислоты в сво-

бодное состояние и освобождения от оксалата кальция осадок обрабаты-

вают серной кислотой с последующей фильтрацией. Раствор лимонной

кислоты фильтруют, концентрируют вакуум-выпаркой и затем подверга-

ют кристаллизации при медленном охлаждении до 8–10°. Полученные

кристаллы отделяют в центрифуге от маточника и высушивают в пневмати-

ческих сушилках при 30–35°. Готовый продукт содержит не менее 99.5 %

лимонной кислоты (в пересчете на моногидрат), зольность – не выше 0.1–

0.35 %.

Получение молочной кислоты

Молочная кислота (СН3СНОНСООН) – органическая одноосновная

кислота, образуемая в результате анаэробного превращения углеводов

молочнокислыми бактериями. В 1847 г. С. Блодно доказал, что данная

кислота является продуктом брожения, а Л. Пастер установил, что этот

процесс вызывают бактерии. Образование молочной кислоты из глюкозы

возможно несколькими путями. При сбраживании гомоферментными мо-

лочнокислыми бактериями:

С6Н12О6 → 2 СН2ОН2СНОНСНО (глицеральдегид) →

→ 2 СН3СОСНО (метилглиоксаль) + 2 Н2О,

СН3СОСНО (метилглиоксаль) + Н2О →

→ СН3СНОНСООН (молочная кислота).

Второй путь, гетероферментный, включает распад глюкозы до пирови-

ноградной кислоты и восстановление последней до молочной кислоты:

С6Н12О6 → СН3СОСООН + Н2 → СН3СНОНСООН.

Для промышленного получения молочной кислоты используют гомо-

ферментные молочнокислые бактерии. У гомоферментных молочнокис-

лых бактерий только 3 % субстрата превращается в клеточный материал: а

остальной – трансформируется в молочную кислоту, выход которой дос-

тигает до 1.5 %. Теоретически из 1 моля глюкозы должно образоваться 2

моля лактата. На практике эта величина несколько ниже, 1.8 моля, то есть

выход продукта от субстрата достигает 90 %.

Применяют молочную кислоту в пищевой промышленности для полу-

чения напитков, мармеладов, в процессах консервирования, а также в

кормопроизводстве. Соли молочной кислоты используют в фармацевтике.

Промышленное производство молочной кислоты начато в конце ХIХ

века с участием молочнокислых бактерий Lactobacillus delbrueckii, L.

leichmannii, L.bulgaricus. Молочнокислое брожение протекает в анаэроб-

ных условиях, однако лактобациллы относятся к факультативным анаэро-

бам, поэтому при ферментации воздух полностью не удаляют из фермен-

73

теров. В качестве сырья используют сахарную и тростниковую мелассу и

гидролизаты крахмала, при этом концентрация сахаров в исходной среде в

зависимости от характера брожения составляет примерно от 5 до 20 %.

Используют восстановленные формы азота, сульфаты или фосфаты аммо-

ния, а также солод и кукурузный экстракт в качестве источника факторов

роста. Возможно использование сульфитного щелока с участием бактерий

L. delbrueckii. Ферментацию проводят в глубинной культуре при рН 6.3–