Мікробіологічний синтез оцтової кислоти - дипломна робота, сторінка 4
1.8 Очищення і підготовка отриманого продукту до застосування
1.8.1 Обробка сирого оцту
При стоянні якості оцту поліпшуються (це не відноситься до «білого» оцту). Поліпшення якості може бути обумовлено утворенням ефірів з етанолом, який залишається після ферментації. При стоянні Преципітуючих матеріал осідає, що полегшує наступні операції [2].
Для освітлення в розчин оцтової кислоти додають бентоніт і невелика кількість лимонної кислоти. Після перемішування освітлений розчин оцтової кислоти подають на фільтр-прес. Фільтрацію здійснюють через фільтри з діатомової землею. Можна застосовувати ультрафільтрацію, яка зручна для проточного культивування. Фільтрат, що представляє собою 9% -ву оцтову кислоту (столовий оцет), подають в збірник готового продукту, з якого здійснюють розлив [2, 4].
1.8.3 Концентрування оцтової кислоти
У столовому оцті міститься 5-9% кислоти (у СРСР) або 4% (США), що отримується з 10-13% -го оцту. Оцет з концентрацією 20-30% кислоти отримують шляхом виморожування вихідного розчину. Лід, який утворюється в цьому процесі, відкидається. Процес концентрування досить дорогий. Шляхом перегонки отримують 70-80% -ю оцтову кислоту, яка називається оцтовою есенцією. Крижана оцтова кислота містить 98-99,8% кислоти [2].
Щоб забезпечити тривалу стійкість, оцет пастеризується до або після розливу. Для цього досить короткого нагрівання до 60 - 65 ºС. Іноді застосовують хімічне консервування, наприклад іонами срібла [5].
1.10 Шкідники оцту
1.10.1 Мікробні ураження
Мікробні ураження викликаються, перш за все, внаслідок утворення слизових речовин і розщеплення оцтової кислоти. Хоча різні види оцтових бактерій можуть утворювати слизові речовини, найбільші труднощі викликаються, мабуть, тільки видом Acetobacter. У чанах для окислення, наприклад в генераторі Frings, через слизу може порушуватися аерація і сильно скорочуватися освіту оцту.
Багато мікроорганізмів і серед них гіфоміцети, міцеліальні дріжджі і самі оцтовокислі бактерії можуть розщеплювати розведену оцтову кислоту на вуглекислий газ і воду:
СН3СООН + 2О2 → СО2 + 2Н2О
Під час виготовлення оцту розщеплення оцтової кислоти настає тоді, коли бракує спирту або є надлишок повітря [2, 5].
1.10.2Немікробние шкідники
На оцтових підприємствах і в окрузі зустрічаються в масовій кількості різних видів кліщів і дрозофіли звичайної (Drosophila). З ними можна відносно легко боротися, застосовуючи інсектициди. Оцтова угрица (Anguillulaaceti) (рис. 6)
Мал. 6. - Жіноча особина з приплодом в різних стадіях розвитку (збільшено в 120 разів).
Може проникати в оцтові чани, виключаючи глибинні установки, розмножуватися в них і викликати суттєві труднощі і втрати. Живородящі нематоди довжиною 2 мм і товщиною 0,04 мм для людини нешкідливі, проте викликають помутніння, а також смакової шлюб і неприємний запах оцту. Їх можна знищити нагріванням до 54 ° С або обробкою сірчистим газом, а потім відносно легко відфільтрувати [2, 5].
У літературному огляді було проведено дослідження основних способів мікробіологічного синтезу оцтової кислоти, обраний метод отримання, який розглядається як основний.
В ході дослідження синтезу було розглянуто кілька методів отримання, з яких один уже не використовується це «Орлеанський метод», так як він морально застарів. Наступний метод, який був розглянутий це «швидкий спосіб оцтового бродіння», цей метод досить продуктивний особливо по безперервній схемі, але він також витісняється більш сучасними методами. На даний момент широкого поширення мають «глибинні методи». «Глибинний метод з використанням Ацетатори», «двустадийному глибинний напівпроточних процес» і «проточное культивування» ці три методи мають свої переваги і недоліки, але всі вони зараз використовуються в промисловому синтезі оцтової кислоти, як найбільш сучасні методи. Метод «проточного культивування» був обраний як основний метод отримання оцтової кислоти в даній роботі.
Так само в літературному огляді були розглянуті продуценти оцтової кислоти, стадії підготовки вихідної сировини, підготовки живильного середовища, отримання посівного матеріалу, очищення отриманого продукту і підготовки до застосування, застосування оцту і шкідники оцту. Була розглянута хімія отримання оцтової кислоти.
2. Технологічна схема мікробіологічного синтезу оцтової кислоти
На рис. 7 зображена технологічна схема мікробіологічного синтезу оцтової кислоти. Римськими цифрами позначені основні матеріальні потоки, арабськими цифрами позначено технологічне обладнання.
- вихідна сировина для приготування живильного середовища;
- повітря на виході з батареї реакторів;
- оцтова кислота після синтезу;
- відходи (біомаса, бентоніт);
- очищений продукт готовий до розфасовки.
1. - інокулятор для отримання посівного матеріалу; 2. - реактор для приготування живильного середовища; 3. - напірний бак для живильного середовища; 4. - напірний бак для етанолу; 5. - вихровий насос; 6. - парова колона для підігріву живильної середовища до температури стерилізації; 7. - видержіватель поживних середовищ при температурі стерилізації; 8. - теплообмінник для охолодження стерильних живильних середовищ; 9. - ферментатор; 10. - компресор; 11. - освітлювач; 12. - фільтр прес; 13. - збірник готового очищеного продукту; 14. - фасувальний апарат.
Ферментацію проводять в батареї, що складається з п'яти послідовно з'єднаних ферментаторів. Кожен апарат забезпечений мішалкою, барботером і змеевиковую теплообмінником. У перший ферментатор завантажується посівний матеріал, і безперервно подаються живильне середовище, а також стерильне повітря. При цьому створюються оптимальні умови для швидкого розмноження оцтовокислих бактерій. Перший ферментатор є генератором оцтовокислих бактерій для всіх наступних апаратів; в ньому також відбувається окислення етилового спирту в оцтову кислоту.
Культуральна рідина передається з ферментатора в ферментатор за рахунок тиску, створюваного повітрям. У кожному ферментаторі забезпечуються умови, що сприяють інтенсивному окислювання етилового спирту в оцтову кислоту. Для підтримки потрібної концентрації спирту в другій, третій, четвертий і п'ятий апарати додають 40% -ний етиловий спирт. Температура і інтенсивність аерації від ферментатора до ферментаторі знижуються. Але при всьому цьому для процесу окислення потрібно досить велику кількість кисню, який надходить за допомогою компресора, разом з атмосферним повітрям, в кожен апарат батареї, через барботер.
Посівну культуру оцтовокислих бактерій вирощують в лабораторії, в колбах на гойдалках, а потім в інокуляторе на рідкому поживному середовищі, після чого отриманий посівний матеріал подають в перший ферментатор, де відбувається генерація оцтовокислих бактерій.
Так само, в перший ферментатор подається живильне середовище, яка проходить стадію стерилізації, дана стадія полягає в тому, що живильне середовище нагрівають в паровій колоні до температури стерилізації, потім подають в видержіватель, де живильне середовище знаходиться заданий час при температурі стерилізації, після чого її подають в теплообмінник, де відбувається охолодження вже стерильною живильного середовища, потім в напірний бак і після цього середовище подається в ферментатор.
Після того як культуральна рідина пройде через всі п'ять апаратів, вона виходить з останнього з концентрацією оцтової кислоти не нижче 9% і не вище 9,2 - 9,3%. Повітря, який також виводитися з останнього апарату йде в атмосферу, не потребуючи будь - якої очистки, а культуральна рідина потрапляє на стадію освітлення. Її освітлюють бентонітом з додаванням невеликої кількості лимонної кислоти. Після перемішування розчин оцту подають на фільтр прес, де з нього окремо виводяться відходи - це біомаса і бентоніт, а так само відфільтрований розчин оцту, який надходить до збірки готового продукту, а потім на фасувальний апарат (розлив).
Мал. 7. Технологічна схема мікробіологічного синтезу оцтової кислоти.
