Технологія виробництва глюконової кислоти

Размещено на http://www.allbest.ru/

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ ТА НАУКИ УКРАЇНИ

НАЦІОНАЛЬНИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ УКРАЇНИ

«КИЇВСЬКИЙ ПОЛІТЕХНІЧНИЙ ІНСТИТУТ»

Факультет біотехнології і біотехніки

Кафедра промислової біотехнології

Реферат

на тему Технологія виробництва глюконової кислоти

з дисципліни

Технологія продуктів мікробного синтезу

Виконала:

Студентка гр.БТ-41, ФБТ

Князєва Дарина Володимирівна

Перевірив:

асистент каф. пром. біотехнології

В.Ю. Поліщук

Київ, НТУУ “КПІ”, 2017



ЗМІСТ

ВСТУП

1. ХАРАКТЕРИСТИКА КІНЦЕВОЇ ПРОДУКЦІЇ ВИРОБНИЦТВА

1.1 Фізіко-хімічні властивості

1.2 Оргалептичні властивості

2. СПОСОБИ ОТРИМАННЯ ПРОДУКТУ

2.1 Передумови виробництва глюконової кислоти

2.2 Схема біосинтезу цільового продукту

2.3 Обґрунтування способу проведення біосинтезу

3. характеристика продуцентів та способи їх отримання

4. обґрунтування вибору ферментаційного обладнання

5. процес мікробіологічного отримання продукту

5.1 Технологічна схема виробництва

5.2 Контроль виробництва

ВИСНОВКИ

СПИСОК ВИКОРИСТАНОЇ ЛІТЕРАТУРИ



ВСТУП

Органічні кислоти широко використовують в харчовій і фармацевтичній промисловості, в техніці і як хімічна сировина. Більше 50 органічних кислот можуть бути отримані на основі мікробіологічного синтезу. Біотехнологічні методи їх отримання на теперішній час детально розроблені. Більш того, прийнято вважати, що органічні кислоти, отримані в результаті мікробіологічного синтезу, кращі для використання людиною, в порівнянні з синтетичними кислотами [7]. Глюконову кислоту найчастіше отримують використовуючи гриби родів Аspergillus і Penicillium. Продуценти глюконової кислоти містять активний фермент - глюкозооксидазу, що каталізує окиснення альдегідної групи в молекулі глюкози. Глюконова кислота відноситься до класу L-гідроксикислот. Утворюється в винограді, внаслідок окислення альдегідної групи глюкози (Рис.1) [1].

Рис. 1 Структурна формула глюконової кислоти

В деяких країнах сходу для її виробництва використовують чайний гриб. Основними виробниками глюконової кислоти є США і Японія. У США глюконова кислота випускається у формі вільної кислоти (50%-вий водний розчин), кристалічного д - глюконолактона, глюконата натрію і глюконата кальцію. У Японії було вироблено у вигляді д - глюконолактона, який випускається в харчовій промисловості для коагуляції білку сої і виготовлення сиру. Натрієва сіль глюконової кислоти використовується для вилучення металів. Оскільки в присутності їдкого натру вона може зв'язувати кальцій, та використовується в складі лужних препаратів для миття посуду. Кальцієві і залізовмісні солі глюконової кислоти застосовуються як пероральні і внутрішньовенні препарати в медицині, а чиста кислота - як миючий засіб в молочній промисловості [7,9]. Глюконова кислота застосовується у фармацевтичній промисловості як наповнювач для таблеток. У світовій харчовій промисловості зареєстрована як регулятор кислотності і розпушувач (харчова добавка Е574), засіб, інгібуючий мікроорганізми, як зв'язувальна речовина для іонів металів.

Є актуальним в останні роки широко застосовувати глюконову кислоту, як аналітичний реагент у клінічній діагностиці і біосенсорних технологіях для визначення глюкози у біологічних рідинах, їжі і технологічних процесах [4] Новизна технологічних рішень підтверджена видачою штаму. Отриманий в результаті селекції штам гриба Aspergillus niger має колекційний номер ВКПМ F-790, що дозволяє перебудувати виробництва, з отриманням глюконової кислоти та декількох продуктів, в якості побічних продуктів утворюються лимонна і щавлева кислоти, що економічно більш вигідно. Новий штам більш стійкий в кислих середовищах, володіє високими показниками активності та продуктивності, що дозволяє спростити виробництво глюконової кислоти [11,18].

1. ХАРАКТЕРИСТИКА КІНЦЕВОЇ ПРОДУКЦІЇ ВИРОБНИЦТВА

Глюконова кислота і її лактон є продуктами окислення глюкози. Промислове виробництво глюконової кислоти за допомогою А. niger було налагоджено ще на початку ХХ років. Її також позначають Е574, добавка дозволена до застосування в Росії і країнах Євросоюзу. Основне призначення глюконової кислоти - регуляція кислотності і розпушення. Крім того, вона є підкислювачем, комплексоутворювачем, підсилює дію антиоксидантів. В якості підкислювача використання цієї речовини нераціонально. Справа в тому, що за смаковими властивостями глюконова кислота слабкіше лимонної в 5 разів, і для надання продуктам кислого смаку її застосовують у виняткових випадках. Вихід процесів ферментації (вільні клітини) з отриманням глюконової кислоти дорівнює 95%, концентрація глюкози - 150-200 г / л [12].

1.1 Фізичні і хімічні властивості

Глюконова кислота - альдонова кислота, що утворюється в залежаному винограді, внаслідок окислення альдегідної групи глюкози. Регулятор кислотності харчових продуктів. Хімічна формула - C6H12O7, Молярна маса 196,16 г/моль, температура кипіння 417°C. Хімічна будова глюконової кислоти зображена на Рисунку 2.

Рис. 2 Хімічна будова глюконової кислоти

Солі глюконової кислоти - глюконати (глюконат заліза, глюконат кальція) застосовуються як:

· гель з метою лікування опіків плавикової кислоти - глюконат клаьція;

· з метою внутрішньом'язового введення під час лікування малярії - хінін глюконат;

· для ін'єкції з метою кастрації псів - цинку глюконат;

· з метою лікування анемії - ін'єкції глюконату заліза.

1.2 Органолептичні властивості

Білий кристалічний порошок (гігроскопічні кристали), що легко плавиться, прозорий, без запаху (Рисунок 3).

Рис. 3 Глюконова кислота у вигляді порошку

глюконовий кислота ферментаційний продуцент

Глюконова кислота (глюконат натрію) при додаванні до розчинів взаємодіє з кальцієм, утворюючи при цьому хелатні сполуки. ПАР, як правило, більш ефективні в демінералізованій або м'якій воді. Оскільки сам процес демінералізації дуже дорогий. Добре розчинна у воді - утворює світло-жовтий в'язкий розчин, середньо розчинна у спиртах, не розчиняється в інших органічних розчинниках [8,10].

Глюконова кислота - натуральний елемент фруктових соків, меду, вина, солоду і пива, бере участь в утворенні смаку готового продукту. Вона активує синтез АТФ, білків, нуклеїнових кислот, модулює кератинізацію і проліферацію клітин, підвищує бар'єрні властивості шкіри. Є незамінним компонентом косметичних засобів, які використовуються для пілінгу. Зазначений компонент без особливих зусиль долає шкірний бар'єр, проникає під шкіру і не викликає побічних явищ. Саме тому глюконова кислота - незамінний засіб по догляду за гіперчутливою і старіючою шкірою. Пілінг з використанням кислоти підвищує пружність шкіри, покращує овал обличчя, зменшує вираженість зморшок, відновлює бар'єрні функції шкіри.

Зв'язуючи іони кальцію, заліза, алюмінію, міді і інших металів, впливає на процеси меланогенеза утворюючи добре розчинні сполуки, проявляючи, таким чином, властивості синергізму з антиоксидантами, стимулює детоксикацію шкіри, відновлює імунний статус [2]

Харчова добавка Е574 легко засвоюється у травному тракті і добре переноситься організмом. Вона здатна активізувати обмін речовин і підвищувати працездатність організму. Дуже рідко глюконова кислота здатна надавати дратівливу або проносне дію на кишечник [12] .

Кількість глюконової кислоти, максимально можливе для безпечного її застосування, точно не встановлено. Ряд дослідників повідомляє, що не слід вживати більше 50 мг / кг цієї речовини на добу [12].

2. СПОСОБИ ОТРИМАННЯ ПРОДУКТУ

2.1 Передумови виробництва глюконової кислоти

Органічні кислоти широко використовують в харчовій і фармацевтичній промисловості, в техніці і як хімічна сировина. Більше 50 органічних кислот можуть бути отримані на основі мікробіологічного синтезу. Прийнято вважати, що органічні кислоти, отримані в результаті мікробіологічного синтезу, кращі для використання людиною, в порівнянні з синтетичними кислотами [6].

Глюконова кислота широко застосовується у фармацевтичній промисловості та медицині. Тому процес перетворення глюкози в глюконову кислоту, що відбувається під впливом мікроорганізмів, досліджено досить добре. Найважливіші чинники, від яких залежить накопичення глюконової кислоти в культурах грибів - склад живильного середовища, доступ повітря до культури і штам застосовуваного гриба. В. С. Буткевичем , а також Є. Кардо - Сисоєвою встановлено, що при вирощуванні в певних умовах грибів на розчинах глюкози 100 % останньої перетворюється на глюконову кислоту [3].

В Японії в 1977 р. було вироблено 12 000 т глюконової кислоти, з них 3000 т у вигляді б-лактону використано в харчовій промисловості для коагуляції білка сої та виготовлення «сиру», решта 9000 т кислоти та її Na-солі були використані в різних галузях індустрії. Виробництво глюконової кислоти і глюконату натрію мається на ряді європейських держав, у тому числі у Франції, Ірландії, ФРН, Нідерландах, Данії; в Україні щорічно виробляється близько 3000 т кислоти. Загальна продукція глюконової кислоти у світі оцінюється приблизно в 30 000 т на рік.

2.1. 

2.2 Схема біосинтезу цільового продукту

Aspergillus niger є найпоширенішим продуцентом глюконової кислоти (Рисунок 4) [14,18].

Рис. 3 Aspergillus niger.

1 - гіфи; 2 - конідієносці; 3 - пухирець; 4 - стеригми першого ряду; 5 - стеригми другого ряду; 6 - конідії; 7 - опорні клітини.

Як субстрат використовується глюкоза. Продукт синтезується у так званій глюкозооксидазній реакції (Рисунок 5) :

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис. 5 Біосинтез глюконової кислоти у A. niger.

Ферменти:

1 - глюкозооксидаза

2 - глюконолактоназа

Існує також думка, що глюконова кислота може синтезуватися дещо іншим шляхом - через фосфорильовані похідні глюкози (Рисунок 6) [14,15]:

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис. 6 Біосинтез глюконової кислоти у A. niger через фосфорильовані похідні.

Ферменти:

1- глюкокіназа

2- глюкозо-6-фосфат-1-дегідрогеназа

3- 6-фосфоглюконолактоназа

4 - глюконокіназа

2.3 Обґрунтування способу проведення біосинтезу

Біосинтез глюконової кислоти штамом ВКПМ F-790 - високоефективний процес, що носить характер біотрансформації. Практичні втрати глюкози пов'язані з її витратою на накопичення біомаси і дихання. Висока специфічність реакції, яку ініціює штам ВКПМ F-790, призводить до зниження домішок побічних продуктів у порівнянні з Л-4 від приблизно 15% до 1,5%, визначених у сумі продуктів реакції.

Винахід відноситься до мікробіологічної промисловості, а саме до способу одержання глюконової кислоти (глюконатів). Виробництво глюконової кислоти засноване на ферментації вуглеводневих середовищ, різними штамами цвілевих грибів в аеробних умовах, при певній температурі, регламентованому складі середовища і пригніченні розвитку сторонньої мікрофлори. Відомий спосіб отримання глюконової кислоти, який передбачає ферментацію глюкози цвілевим грибом Aspergillus niger у присутності глюкози як ростової речовини і джерела марганцю, pH близько 6 та аерації середовища близько 0,5 об'єму повітря на один об'єм середовища в хвилинах. Ферментація триває 24 години, біомасу гриба повторно не застосовують і резерви A. niger залишаються невикористаними [14].

Найбільш близьким за технічною суттю є спосіб, що полягає у вирощуванні посівного матеріалу з A. niger, в присутності мінеральних солей, що містять марганець, і подальшої ферментації глюкози до глюконової кислоти при pH від 6 до 7, аерації менше 0,5 об'єму повітря на 1 об'єм середовища в хвилинах. Недоліком зазначеного способу є те, що зазначені продукти біосинтезу отримують протягом різних технологічних циклів, на різних заводах, з використанням різних штамів A. niger. При цьому кожне з виробництв орієнтоване на випуск моно продукту [14].

Метою є створення гнучкого способу ферментації, що використовує можливості рядових промислових штамів-продуцентів глюконової кислоти, для отримання протягом одного технологічного циклу, з використанням штаму і технологічного обладнання глюконової кислоти, в чистому вигляді, або продукту в залежності від потреб виробництва [14].

Поставлена мета досягається тим, що на початку процесу створюють умови для біосинтезу глюконової кислоти: у посівне середовище вводять мінеральні солі, що містять марганець, ферментацію ведуть на глюкозі або глюкозному сиропі в режимі періодичної, безперервної ферментації при підтримці pH від 5 до 7 і аерації, що не перевищує 0,5 об'єму повітря на 1 об'єм живильного середовища в хвилинах. Після напрацювання достатньої кількості глюконату близько 9 частин ферментованого розчину разом з біомасою витісняють з реактора на стадію виділення і очищення глюконату. Для виділення і очищення глюконату відбирають і основний ферментований розчин після першої фази біосинтезу нагрівають до 60-80єC, витримують 30 хвилин, доводять pH до 6,5-7,2. Біомасу відокремлюють, фільтрат обробляють активованим вугіллям, фільтрують. Очищений розчин упарюють у вакуумі, повільно охолоджують. Виділенні кристали відокремлюють і сушать. Отримують глюконати реактивної, харчової або фармакопейної чистоти з виходом по цукру на ферментації від 85 до 95% [14,15].

Виробництво глюконової кислоти з використанням штамів Aspergillus niger ВКПМ F-790 та ВКПМ F-171 (або Л-4) дозволяє отримати 10 г/л продукту в культуральній рідині. Ця технологія є найбільш ефективною в порівнянні з іншими розробками.

3. ХАРАКТЕРИСТИКА ПРОДУЦЕНТІВ ТА СПОСОБИ ЇХ ОТРИМАННЯ

Згідно із філогенетичною систематикою гриби Aspergillus niger відносяться до домену еукаріоти (Eukaryota), царство гриби (Fungi), підцарство вищі гриби (Dikarya), класу сумчастих грибів (Ascomycetes), сімейству аспергіллових (Aspergillaceae), роду Aspergillus, який в даний час налічує понад 120 видів [17].

Для аспергіллів характерне поверхневе зростання, проте при достатній аерації і строгому дотриманні асептики вони можуть розмножуватися і в товщі твердого і в глибині рідкого середовища. При поверхневому зростанні підносяться органи плодоношення - конідієносці, які відходять від особливих опорних клітин міцелію. Конідієносці являють собою потовщені гілчасті несептовані, сильно зернисті на вигляд гіфи довжиною до 2000 мкм і більше. На кінцях конідієносців з'являється перетяжка без перегородки, що виділяє «бульбашка» майбутньої головки. Бульбашка округляється, збільшується до 400 мкм, на його поверхні виростають радіально розташовані довгасті одно-або дворядні клітини - стеригми. На вільних кінцях стеригм розміщуються ланцюжками більш дрібні клітини - конідії. Така будова головки зовні схожа на лійку, з отворів якої ллються струмки води. Звідси російська назва аспергіллів - лійчастий гриб. Однак точний переклад терміну аспергіллів - «патлата голова» [18].

Конідії - клітини, з мінімальним вмістом води, кулястої або еліпсоподібної форми, середній розмір в поперечнику 4 мкм. Поверхня конідій - гладка, горбиста або шипувата, чорна (звідки і назва цього гриба niger) або коричнева з різними відтінками. Забарвлення конідій визначає колір всій конідієносній поверхні. Число конідій на кожній головці досягає 10 тисяч. Зрілі конідії дуже легко відділяються від головок струмом повітря або струменем води. Потрапивши в рідке живильне середовище, вони спочатку набухають, а потім проростають, утворюючи одночасно один або два проростка (гіфа), на твердому середовищі проростає при наявності краплинно-рідкої вологи, майже не набухаючи. Гіф росте на вільному кінці; подовжуючись, дає бічні відростки, які в свою чергу також подовжуються, розгалужуються, переплітаються між собою, утворюючи колонії, видимі неозброєним оком. Через 16-20 годин в центрі гіфа починають з'являтися відокремлені клітини, з яких виростають конідієносці. Дозрівання зрілих конідій закінчується через 3-4 доби [18].

Розглянутий спосіб розмноження A. niger називається біс-порожнистим. Взагалі ж аспергілли можуть розмножуватися і статевим шляхом - за допомогою асків, що утворюються в плодових тілах. Однак розвиток плодових тіл A. niger припиняється на самій ранній стадії і недорозвинені плодові тіла перетворюються на щільні скупчення сплетених гіфів (склероцій). Багато штамів A. niger склероцій не утворюють. Гриб може розмножуватися і вегетативним шляхом - відокремлені від гіфа частинки здатні самостійно рости і утворювати новий міцелій [18].

Культурально-морфологічні ознаки вивчають у п'ятидобової культури, вирощеної на синтетичному середовищі Чапека або сусло-агаровому живильному середовищі. Культуральні ознаки на середовищі Чапека-колонія має діаметр 78 ± 2 мм, забарвлення бежеве, в центрі жовтуватого кольору, піднята над субстратом. Конідії в центрі колонії великі, розташовані щільно, утворюють підвищення, до краю їх розмір зменшується. Розмір аспорогенних зон близько 6 мм. Зворотний бік колонії складчастий, білий. Узагальнені показники отриманого штаму ВКПМ F-790 у порівнянні з відомим штамомотриманим селекцією з штаму мутанта Aspergillus niger ВКПМ F-171 (далі іменованого штам Л-4). На середовищі Чапека штам ВКПМ F-790 має інше забарвлення і зовнішній вигляд зворотнього боку колонії. На відміну від відомого штаму, Aspergillus niger ВКПМ F-790 характеризує більший розмір колоній, збільшення аспорогенних зон і складчастість зворотнього боку колонії. Морфологічні ознаки ідентифікують у п'ятидобових культур, вирощених на середовищі Чапека [18].

4. ОБГРУНТУВАННЯ ВИБОРУ ФЕРМЕНТАЦІЙНОГО ОБЛАДНАННЯ

Найбільш складною і відповідальною ділянкою біотехнологічного виробництва є стадія біосинтезу, основною метою якого є отримання максимальної кількості цільового продукту у межах генетично детермінованих властивостей біологічних агентів, за рахунок оптимізації факторів оточуючого середовища. В умовах промислового виробництва оточуюче середовище штучно створюється в спеціальній апаратурі - ферментері (біологічному реакторі). В загальному вигляді ферментер виконує дві функції - здійснює транспортні, масообміні процеси, а також функціонує як теплообмінник [5,16].

Основною ланкою технологічного процесу в біотехнології є обладнання. Від його якості та продуктивності залежить тривалість та інтенсивність процесу. Саме тому вибору ферментерів та фірм-виробників слід приділяти особливу увагу хоча б тому, що ця апаратура високотехнологічна, виконана з високоякісної нержавіючої сталі, має високу вартість [5,16].

Біореактор повинен бути сконструйований так, щоб виключити можливість потрапляння сторонньої мікрофлори, а також забезпечити збереження потрібних мікроорганізмів. Об'єм суміші яка культивується повинна залишатися сталою. Рівень розчиненого кисню повинен підтримуватися вище критичного рівня для культури аеробних організмів; Параметри зовнішнього середовища, такі як температура, рН та інш повинні постійно контролюватися. Система перемішування також є важливим класифікаторним принципом біореакторів різного типу [5,16].

За способом перемішування біореактори поділяють на:

* Апарати з механічним перемішуванням - мають механічну мішалку з лопатями, число яких варіює від 6 до 8.;

* Апарати з пневматичним перемішуванням - мішалка відсутня і перемішування рідини здійснюється бульбашками газу;

* Апарати з циркуляційним перемішуванням - мають насоси та інжектори, які створюють направлений тік рідини по замкнутому контуру;

Умови культивування та технічні характеристики ферментера залежать насамперед від мікроорганізмів-продуцентів (від ступеня аеробності культури, від її термостійкості тощо).

Для культивування гетероталічного мукорового гриба необхідно використовувати апарат барботажного типу з механічним перемішуванням. Такий вибір можна обгрунтувати можливістю забезпечення високої швидкості масообміну та низькими витратами стерильного повітря, на відміну від апаратів з пневматичним перемішуванням. Головним недоліком останніх є «тихохідність». Біореактори з циркуляційним перемішуванням не можна застосовувати тому, що під час процесу можна пошкодити міцелій гриба [16].

5. ПРОЦЕС МІКРОБІОЛОГЧНОГО ОТРИМАННЯ ПРОДУКТУ

5.1 Технологічна схема виробництва

Технологічний процес складається із наступних стадій:

Індекс «ДР»- допоміжні роботи;

Індекс «ТП»- основний технологічний процес;

Індекс «ПМВ» - пакування, маркування та відвантаження готової продукції;

Індекс «ЗВ» - знешкодження відходів.

ДР1. Санітарно-гігієнічна підготовка виробництва [19]

ДР1.1 Підготовка повітря:

Підготовка аераційного повітря є досить відповідальним етапом технологічної схеми. Цей процес полягає у видаленні різного роду домішок (твердих, рідких та газоподібних).

Підготовка повітря для аерації проводиться наступним чином:

· Очищення атмосферного повітря від пилу та механічних домішок (чарункові фільтри). При проходженні повітря через фільтр грубого очищення пил та механічні частки з повітря осідають, а очищене повітря надходить у компресор.

· Попереднє кондиціонування повітря до потрібної температури.

· Подача повітря в компресор. Стиснення повітря відбувається за допомогою компресора, при цьому створюється тиск величиною 0,35 МПа. Температура повітря підвищується від 120 до 250оС, також збільшується вміст вологи на одиницю об'єму.

· Стабілізація термодинамічних показників повітря. Надалі, для забезпечення надійної роботи фільтрів, повітря нагрівають до температури 70-90 оС. При таких температурах не відбувається конденсація пари на волокнах фільтраю

· Тонке очищення повітря від мікроорганізмів (головний фільтр). Охолоджене повітря, проходячи крізь шар базальтового волокна, очищається від пилу та мікроорганізмів. Ступінь очищення становить Е = 95 %.

· Остаточне очищення в індивідуальному фільтрі. Заключна стадія очищення повітря від контамінантів здійснюється в індивідуальному фільтрі.

ДР1.2 Підготовка виробничих приміщень та технологічного обладнання.

Це комплекс заходів, що складається з сухого та/або вологого прибирання, дезінфекційної обробки, виконання яких, на ряду із іншими заходами, спрямоване на досягнення чистоти виробництва.

Все технологічне обладнання у виробничих приміщеннях розміщується з урахуванням вимог, які пред'являються до сучасних виробництв.

Миття обладнання та комунікацій може здійснюватися розчином їдкого натру або каустичною содою контактним способом. Каустичну соду використовують у вигляді 1% розчину підігрітого до температури 40-60єС. Цим розчином промивають обладнання протягом 30-60 хвилин при перемішуванні. Після зливу миючого засобу його направляють у збірник нейтралізації та нейтралізують кислотою. Нейтралізований розчин направляють в каналізацію. Обполіскування здійснюють водою питною або водою очищеною.

До переліку операцій, що складають стадію підготовки обладнання входять і стерилізація парою і перевірка на герметичність виконання яких є невід'ємним для досягнення необхідного та бажаного рівня якості продукції.

ДР1.3 Підготовка персоналу та технологічного одягу

Основним джерелом контамінації є персонал. Тому у виробничих приміщеннях під час роботи повинно знаходитися мінімальна кількість працюючих, що передбачено відповідними інструкціями.

Усі прийняті на роботу повинні пройти повне медичне обстеження. Прийняті співробітники повинні пройти підготовку до роботи на виробництві, що включає ознайомлення з "Правилами виробництва і контролю якості", а також спеціалізацію по одній або кількох областях знань: бактеріології, вірусології, імунології, біотехнології, біохімії або інших суміжних областях.

Підготовка до виробничого процесу та сам виробничий процес проводиться в технологічному спецодязі (одноразового або багаторазового використання), передбаченому для виробничих приміщень, в респіраторі або масці, резинових рукавичках, а при необхідності (наприклад при приготуванні дез. розчинів або розчинів детергентів ) - в клейончастому фартуху і окулярах .

ДР1.4 Підготовка і застосування миючих та дезінфікуючих засобів

Санітарна підготовка до виробництва проводиться із застосуванням води водопровідної, очищеної та миючого/ дезінфікуючого розчину. Останній повинен відповідати таким основним вимогам: забезпечувати належний рівень очистки та бути економічно доцільним для використання. До дезінфікуючих засобів також висувають цілий ряд вимог, основними з яких є:

- нетоксичність дії

- забезпечення належного рівня асептики

- відсутність взаємодії з оброблюваним матеріалом та пошкодження структури останнього

- економічна ефективність

ДР2 Приготування компонентів поживного середовища

Даний етап технологічного процесу включає в себе приготування необхідних компонентів поживного середовища та їх стерилізація. Режим стерилізації залежить від природи речовини. Використовується установка безперервної стерилізації (УБС). Готують середовище культуральної рідини, що має склад однаковий для інокулятора, посівного апарата та виробничого ферментера.

ДР2.1 Приготування та стерилізація піногасника

В якості піногасника використовується олеїнова кислота. Завантажується необхідна кількість для стерилізації. Стерилізацію проводять при 123 єС протягом 30 хвилин, Р = 0,075 мПа.

ТП 1 Отримання посівного матеріалу (вирощування культури в пробірках та колбах)

Для засівання готують посівний матеріал глибинним способом. При температурі 37 °С протягом 24 год. Значення рН = 7.

Посівний матеріал вважається активним, якщо він забезпечує нормальну тривалість культивування на виробничому середовищі і досягнення максимального накопичення ферменту за цей період. Він не повинен містити сторонньої мікрофлори.

ТП 2 Виробниче культивування

У попередньо простерилізований ферментер подається приготовлене поживне середовище, додається посівний матеріал за допомогою труби перетискування.

Культивування проводиться протягом 120 год при t = 37°С, рН = 6,0 при постійному перемішуванні і подачі очищеного повітря. Відпрацьоване повітря, що виходе з ферментера, йде на знешкодження відходів.

ПМВ Пакування, маркування та відвантаження готової продукції

Фасують готовий продукт у спеціальні пакети на фасувальній машині. Маркування містить таку інформацію, викладену державною мовою:

· назву продукту, його вид;

· концентрацію діючої речовини у відсотках;

· назву та повну адресу і телефон виробника;

· кінцеву дату споживання;

· умови зберігання;

· спосіб застосування;

· позначення цього стандарту.

Маркування може містити іншу інформацію, зокрема рекламну, яка характеризує продукт. Продукція спочатку відвантажується на склад, а вже потім реалізується далі.

ЗВ знешкодження відходів

Для знешкодження та утилізації твердих відходів використовують термічні методи їх обробки на сміттєспалювальних заводах та полігонах. При похованні високотоксичних твердих відходів в поверхневі шари землі їх заздалегідь стабілізують розчинами рідкого скла, бетону, бітуму. Отримані блоки поміщають у поверхневі шари землі.

Промислові стічні води до скиду у каналізацію повинні піддаватися нейтралізації, очищатися від олій, смол та інших шкідливих сполук на очисних спорудах.

5.2 Контроль виробництва

Контроль виробництва на підприємствах проводять з метою забезпечення відповідності готової продукції вимогам нормативно - технічної документації. У процесі виробництва контролюють відповідність сировини, допоміжних матеріалів, пакувальних матеріалів, проводять мікробіологічний та хіміко - технологічний контроль [19].

Контроль санітарного стану і підтримання мікробіологічної чистоти на виробництві являється однією із основних умов, що забезпечує якість продукції.

Готові препарати ферментів підлягають жорсткому контролю, особливо ті, що використовуються в медицині та харчовій промисловості.

Контроль проводиться за нормативними показниками:

Приготування компонентів поживного середовища (під час приготування та проведення стерилізації розчинів та солей): встановлена температура та час стерилізації, відсутність сторонньої мікрофлори.

Вирощування культури в посівному апараті (під час вирощування культури в посівному апараті): встановлена температура та час стерилізації, рівень рН, концентрація біомаси(г/л), відсутність сторонньої мікрофлори.

Вирощування культури в ферментері (під час вирощування культури в ферментері): встановлена температура та час стерилізації, рівень рН, концентрація біомаси(г/л), відсутність сторонньої мікрофлори.



ВИСНОВКИ

Глюконову кислоту добувають оксидацією глюкози хлором або бромом, а також біохімічним методом. Найкраще проводити оксидацію електрохімічним методом при наявності броміду кальцію та карбонату кальцію. При електролізі розчину броміду кальцію на аноді виділяється вільний бром, який оксидує глюкозу до глюконової кислоти, а остання нейтралізується карбонатом кальцію. Але в сьогоднішніх умовах здебільшого, її виробництво не вигідно економічно [11].

Відомий синтез глюконової кислоти біохімічним методом. Цей метод заснований на ферментативному окисленні глюкози Aspergillus niger на живильному середовищі, що містить D-глюкозу при температурі 25-35 °С і рН 5,0-7,5 з постійним підтриманням концентрації D-глюкози 40-60%. Вихід глюконової кислоти по відношенню до вихідної концентрації глюкози становить 95%. Недоліками цього методу є низька швидкість процесу і утворення великої кількості побічних продуктів, що знижують вихід і стабільність цільового продукту [11].



СПИСОК ВИКОРИСТАНОЇ ЛІТЕРАТУРИ

1. Бейлі Є.Д. Глюкоамілаза і глюкозооксидаза та їх комбіноване застосування для глюконової кислоти . - К.: Наукова думка, 2007, 185с.

2. Березін І.А. Ферментні електроди.-К.: Успіхи хімії, 1976, т. 45, 20с.

3. Блажавський Ю.В. Глюконова кислота при високих концентраціях по Aspergillus niger на не синтетичних матеріалах. -М.: Академія, 1989, 404с.

4. Каруб І.П. Біосенсори і біоелектроніка : Біотехнологія. -Німеччина 2001, 337с.

5. Кузьмина Н.А. Биотехнология : Учеб.-М.: Мир,2006,394 с.

6. Локвуд Л.Б. Органичиские кислоты / Пер.с англ. -Л.: Мир, 2005, 157с.

7. Павлова В. А., Титаренко Л. Д., Малигіна В. Д. Ідентифікація та фальсифікація продовольчих товарів: Навчальний посібник. - Київ: Центр навчальної літератури, 2006. - 192 с.

8. Полыгалина Г.В., Чередниченко В.С., Римарева Л.В. Определение активности ферментов. Справочник. -- М.: ДеЛи принт, 2003. -- 375с

9. Пандей А.М., Рамачандран С.Т. Харчова біотехнологія. -Н.:Мир, 2005, 87с.

10. Рокусов Т.М. Лимонная и глюконовая кислоти :Пром. биотехнология., 2005, 298с.

11. Савов С.А. Дослідження з виробництва глюконової кислоти Aspergillus niger. -Одеса: Дисертація, 2007, 330с.

12. Сарафанова Л.А. (сост.) Пищевые добавки : Энциклопедия .-СПб.: ИД Профессия, 2012,776 с.

13. Тимощенко Л.В., Герхар Ф.Д. Методы общей бактериологии //Биологический каталог. - 2009,Т.2. - 63 с.

14. Тюків В.Н. Виробництво глюконової кислоти з глюкози Aspergillus niger , 2004, 345с.

15. Франке В.І. Про фізіології і ферментації глюконової кислоти: Мікробіологія. -М.:Наука, 2003,с. 194-200.

16. Калунянц К.А., Голгер Л.И., Балашов В.Е. Оборудование микробиологических производств / Калунянц К.А., Голгер Л.И., Балашов В.Е. -- М.: Агропромиздат, 1987. -- 398 с.

17. Nilesh K.P., Shital K.S., Prajakta D.S. et al. Gluconic acid production from golden syrup by Aspergillus niger strain using semiautomatic stirred-tank fermenter // J. Microb. Biochem. Technol. - 2012. - V. 4, N 4. - P. 92-95.

18. Пат.2183218 С12Р/48. Штамм гриба Aspergillus niger ВКПМ F - 790 - продуцент глюконовой и лимонной кислот / Карпун Е.В.; Морозова Е.В.; Козлов В.П.; Наумов Е.Г.; Раменский П.А.; Кирсанов А.Т. - Заявл. 27.12.1999; Публ. 10.06.2002, Бюл. № 1.

19. Чуєшов В.І., Хохлова Л.М., Ляпунова О.О. Технологія ліків промислового виробництва: Підручник для студ. Вищ фарм. Навч. закладів і вищ. мед. навч. Закладів 3-4 рівнів акредитації. - Х.: Вив-во НФаУ, 2003. - 720 с.

Размещено на Allbest.ru