Производство молочной кислоты методом брожения в культуре L. delbruckii

ХИМИЧЕСКИЕ НАУКИ

Производство молочной кислоты методом брожения в культуре L.delbruckii Абдурахмонов Б. М.1, Алиева Р. А.2, Алимкулов С. О.3, Омонова М. М.4,

Атамуродова С. И.5

'Абдурахмонов Барат Маматмуродович /Abdurakhmonov Barat Mamatmurodovich - кандидат химических наук;

2Алиева Раъно Азизовна / Aliyeva Rano Azizovna — ассистент;

3Алимкулов Сирожиддин Олимжон угли / Alimqulov Sirojiddin Olimjon ugli — студент;

4Омонова Малика Мамасоат кизи / Omonova Malika Mamasoat kizi — студент;

5Атамуродова Сарвиноз Исок кизи / Atamurodova Sarvinoz Isok kizi — студент, кафедра методов преподавания химии, факультет естественных наук, Джизакский государственный педагогический институт, г. Джизак, Республика Узбекистан

Аннотация: в статье анализируются способы и варианты приготовления сахарных и мелассных питательных сред, подготовка питательной среды для культивирования микроорганизмов, ферментации и других процессов получения молочной кислоты.

Ключевые слова: сахар, мелассный, ферментация, культивирование, L.delbruckii, сульфид бария, ферментатор.

Процессы технологии молочной кислоты в конечный продукт выпускаются в виде водных растворов различной концентрации. Это объясняется тем, что кристаллы молочной кислоты имеют низкую температуру плавления и очень гигроскопичны.

В бродильном аппарате (чане) из смеси мелассы, рафинадной патоки и сахара-сырца готовят питательную среду (сусло) разбавлением сырья водой до определенной концентрации и добавлением дополнительного источника аминного азота, витаминов и других биологически активных веществ, необходимых для нормальной жизнедеятельности молочнокислых бактерий.

Затем сусло в том же аппарате пастеризуют, охлаждают до 48—50°С и засевают культурой L. delbruckii. Указанная температура оптимальна для термофильных молочнокислых бактерий и находится далеко за пределами температурного оптимума для большинства других микроорганизмов. Это обеспечивает сохранение культуры молочнокислых бактерий в естественночистом состоянии при брожении даже в открытых аппаратах [1].

L. delbruckii, как и все молочнокислые бактерии, являются факультативным анаэробом, поэтому брожение ведут без аэрации. Молочная кислота угнетает не только постороннюю микрофлору, но при определенном содержании и сами молочнокислые бактерии, поэтому ее периодически нейтрализуют стерилизованным карбонатом кальция (мелом), поддерживая величину pH на оптимальном уровне. Образующийся лактат кальция остается растворенным и к концу брожения его накапливается около 15 % (содержание, близкое к насыщенному раствору при данной температуре).

По завершении брожения, продолжающегося 8—10 суток, проводят пастеризацию, и оставшееся небольшое количество свободной молочной кислоты нейтрализуют известковым молоком до pH 8— 10, затем фильтруют или отстаивают. Лактат отмывают от осадка, состоящего из не вступившего в реакцию мела и других взвешенных частиц.

Горячий раствор лактата кальция сливают в кристаллизатор и кристаллизуют, постепенно снижая температуру. По окончании кристаллизации массу направляют на центрифугу или на фильтр-пресс для отделения кристаллов. Их промывают холодной водой, расплавляют паром и передают в реакторы для разложения серной кислотой.

Разложение лактата и очистку раствора молочной кислоты проводят аналогично разложению цитрата и очистке раствора лимонной кислоты и также часто совмещают оба эти процесса. В реакторе лактат разбавляют промывной водой, полученной от промывки гипсового шлама, до концентрации около 18 %, при разложении серной кислотой поддерживают температуру около 80°С, осаждают железо, тяжелые металлы ГЦФК, а мышьяк - сульфидом бария и, наконец, добавляют активный уголь [2].

После фильтрования раствор молочной кислоты выпаривают в вакуум-аппаратах до концентрации, большей 40 %. В отдельной емкости дополнительно осветляют активным углем, при содержании свободной серной кислоты или неразложенного лактата, железа, тяжелых металлов и мышьяка молочную кислоту исправляют добавлением эквивалентных количеств соответственно лактата или серной кислоты, ГЦФК и сульфида бария. Затем кислоту купажируют — доводят умягченной водой до стандартной концентрации (обычно 40 %), отстаивают, фильтруют и разливают в стеклянную или полиэтиленовую тару. При необходимости выпуска молочной кислоты большей концентрации проводят второе упаривание.

Известны варианты описанной схемы. Так, в основном из сахара-сырца, содержащего меньше примесей, минуя стадию кристаллизации лактата, но применяя катионитово-анионитовую обработку растворов молочной кислоты, получают готовую кислоту вполне удовлетворительного качества. Еще лучше, если возможно, исходить из кристаллического сахара или глюкозных сиропов. Опубликованы патенты на извлечение молочной кислоты из сброженных сахарных сред селективной экстракцией органическими растворителями, на очистку растворов молочной кислоты дистилляцией с водяным паром, этерификацией спиртами с последующей отгонкой и омылением эфира, но широкой практической реализации эти способы не получили.

Литература

1. Смирнов В. А. Пищевые кислоты. Москва.: Легкая и пищевая промышленность, 1983. 264 с.

2. Kubicek C., Hampel W., Rohr M. Manganese deficiency laends to evaluated amino acid pools in citric acid accumulating Aspergillus niger. Arch. microbiol, 1979, p. 73-79.

Строение разнолигандных комплексных соединений хлорида и бромида кобальта с гексаметилентетрамином и диметилсульфоксидом

Туленбаева М. А.

ТуленбаеваМавлюда Абдыганиевна / TulenbaevaMavluda Abdyganyevna - кандидат химических наук, доцент, кафедра химии, естественно-технический факультет, Жалал-Абадский государственный университет, г. Жалал-Абад, Кыргызская Республика

Аннотация: с целью изучения пространственного и электронного строения проведено квантово-химическое исследование комплексов хлоридов и бромидов кобальта с гексаметилентетрамином и диметилсульфоксидом. Показано образование двуядерных разнолигандных комплексов [2CoX2 • (СН;)6 N4 • 4(CH3)2SO], Х = CI, Br. Установлено, что связи металл - гексаметилентетрамин имеют меньшую прочность по сравнению со связями металл - диметилсульфоксид.

Ключевые слова: комплексные соединения, лиганды, гексаметилентетрамин, диметилсульфоксид, хлорид и бромид кобальта, программа Spartan 14, метод РМ6, длина связи, валентные углы, эффективные заряды, дипольный момент, энергия образования.

Согласно принципам теории химического строения, свойства всякого соединения определяются пространственным расположением атомов в молекуле, т. е. электронной конфигурацией молекул. Поэтому квантово-химическое исследование электронного и пространственного строения лигандов и комплексных соединений является очень актуальной задачей неорганической химии.

Авторами работ [1, с. 31-32] методом изотермической растворимости при 25°С и 50°С были изучены системы хлорида и бромида кобальта с диметилсульфоксидом и гексаметилентетрамином. Установлено образование комплексных соединений кобальта: [2СоС12 -(СН2)6 N4 • 4(CH3)2SO] и [2СоБг2 -(СН2)6 N4 • 4(CH3)2SO]. Экспериментально предложены схемы строения полученных комплексных соединений кобальта, в которых гексаметилентетрамин выполняет роль мостикового лиганда между двумя атомами кобальта. С целью подтверждения предложенной структуры комплексного соединения хлорида кобальта [2СоС12 -(CH2)6N4 4(CH3)2SO], также проведено экспериментальное рентгеноструктурное исследование монокристаллов [1, с. 60-61]. В структуре комплексного соединения имеется два кристаллографически и химически неэквивалентных атома кобальта. Координационный полиэдр атома Со (I) - октаэдр, образованный четырьмя атомами кислорода сульфоксидной группы диметилсульфоксида, атомом хлора и атомом азота молекул гексаметилентетрамина. Второй атом кобальта (2) координирован тетраэдрически тремя атомами хлора и одним атомом азота гексаметилентетрамина. Молекула гексаметилентетрамина выполняет роль мостика.

В данной работе в приближении методом РМ6 [2] проведен квантово-химический расчет модели разнолигандных комплексов [CoX2 • (СН2)6 N4 • 4(CH3)2SO], где Х = CI, Br. Расчеты проводили новой современной программой Spartan 14 [2]. Полученная равновесная конфигурация комплексов [CoX2 •(СН2)6 N4 • 4(CH3)2SO], где Х = CI, Br показана на рисунке 1.