Производство аскорбиновой кислоты (витамина С)

1. «Производство аскорбиновой кислоты (витамина С)»

САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ
УНИВЕРСИТЕТ ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ, МЕХАНИКИ И ОПТИКИ.
ФАКУЛЬТЕТ ПИЩЕВЫХ БИОТЕХНОЛОГИЙ И ИНЖЕНЕРИИ
КАФЕДРА ПРИКЛАДНОЙ БИОТЕХНОЛОГИИ
«Производство аскорбиновой
кислоты (витамина С)»
Подготовила студентка группы Т4130
Гончарова Валентина
Санкт-Петербург, 2017 г.

2. Аскорбиновой кислоты

Биологически активен только один из
изомеров - L-аскорбиновая кислота,
который называют витамином C.
Аскорбиновая
кислота
является
производным моносахарида L-ряда.
Это строение подтверждено синтезами,
в которых исходными веществами
являются L-сорбоза, превращающиеся в
2-кето-L-гулоновую кислоту (2-KLG) ключевой полупродукт в синтезе
аскорбиновой кислоты

3.

Для превращения глюкозы в аскорбиновую кислоту необходимы
четыре фермента, а у нас, людей, есть только три.
Нехватает четвертого фермента, L-гулононактона оксидазы, что
блокирует производство печенью витамина С в организме
человека.

4.

Способы получения
аскорбиновой кислоты
Химический синтез
Комбинированный

5. Комбинированный способ

1
• Получение D-сорбита из D-глюкозы методом каталитического восстановления
водородом
2
• Получение L-сорбозы из D-сорбита путем его глубинного аэробного окисления
бактериями
3
• Получение диацетон-L-сорбозы из L-сорбозы путем ее ацетонирования
4
• Получение гидрата диацетон-2-кето-L-гулоновой кислоты путем окисления
диацетон-L-сорбозы
5
• Получение L-аскорбиновой кислоты из гидрата диацетон-2-кето-L-гулоновой
кислоты
6
• Перекристаллизация аскорбиновой кислоты

6. Используемые микроорганизмы

• Аcetobacter xylinum
• Ac. Xylinoides
• Ac. Suboxydans
• Gluconobacter Oxydans
• Erwinia herbicola
• Corynebacterium spp.
• Brevibacterium spp.
• Arthrobacter spp.
Могут превращать глюкозу в 2,5дикето-D-глюконовую кислоту (2,5DKG)
Синтезирующие фермент 2,5-DKGредуктазу, т.е. могут преобразовывать
2,5-DKG в 2-KLG (2-кето-L-гулоновую кислоту)

7. Промышленный синтез L-аскорбиновой кислоты

8. Микробиологический синтез

9. Ферментация Gluconobacter oxydans

Подготовленная культура
Gluconobacter oxydans
Питательная среда:
кукурузно-дрожжевой
экстракт (дрожжевой
экстаракт до 20%),
сорбит
Выращивают в ферментерах
периодического действия с
мешалкой, барботером,
усиленной аэрацией, = 20-40 ч.
Выход сорбозы достигает 98% от
начального сорбита
Выделение L -сорбозы из
культуральной жидкости

10. Микробиологический синтез 2-KLG

11.

1.Приготовление
биостимулятора,
автолизата
и
серной кислоты
дрожжевого
дрожжевого
разбавленной
2.Приготовление и выращивание
посевного материала
3.Проведение
процесса
биохимического окисления в
производственном ферментаторе
4.Выделение кристаллической Lсорбозы из окисленного раствора
Технологический процесс
окисления D-сорбита в
L-сорбозу

12. 1.Приготовление дрожжевого биостимулятора, дрожжевого автолизата.

Биостимулятор готовят из дрожжей, извлекая необходимые
компоненты из дрожжевых клеток с помощью водной экстракции,
автолиза, плазмолиза, кислотного гидролиза. Питательной средой
для рабочей культуры является очищенный раствор D-сорбита и
биостимулятора.
В питательную среду добавляется уксусная кислота до рН 4,8-5,5.

13. Приготовление питательной среды

10% - ный раствор очищенного
сорбита
Биостимулятор
Азотнокислый аммоний
Питательная среда
(рН 5,4-6,0)
Трилон Б
Олеиновой кислоты
Серная кислота
Стерилизация питательной
среды
t= 1 час
= 120 С

14. Приготовление посевного материала

Охлажденная, стерильная
питательная среда
t= 35 С
Рабочая культура бактерий
Раствор витаминов B1 и В3
Глубинное культивирование (глубинное
окисление)
t= 30 – 32 С
= 10-12 ч

15. Ферментация

После этого глубинную культуру стерильно переносят в посевные
ферментаторы. Культуру из инокулятора проверяют на чистоту и
степень окисления, которая не должна быть ниже 30%.
Процесс ферментации ведут двумя способами:
1. периодическим
2. непрерывным
Непрерывный способ ферментации включает 2 стадии:
1. непрерывное культивирование уксуснокислых бактерий при
биохимическом окислении D-сорбита
2. непрерывное выделение кристаллической L-сорбозы из
окисленного раствора.

16. Ферментация

Наиболее эффективно процесс ферментации
осуществляется в колонном ферментаторе с
сетчатыми тарелками (установка типа УНФ-100).
В аппарат с определенной скоростью, непрерывно
подается рабочая культура, стерильная среда (водный
раствор сорбита с концентрацией D-сорбита 22%), а
также сжатый воздух.
Процесс проводится при t = 30-36°С,
р= 0,2-0,5 атм, рН = 4-4,5, = 28-39 ч.
Окисленный раствор непрерывно отводится из верхней
части колонного ферментатора в сборник, а затем
поступает на доокисление в периодически действующие
ферментаторы, где глубина окисления повышается с 7080% до 95%. Окисленный раствор сорбита с
содержанием сухих веществ 20-25% направляют на
очистку.

17. Очистка

Очистка на пресс-фильтре с
помощью активированного угля
Упаривание
t= 45-50 C
Cушка сорбозы в сушилках
кипящего слоя при t = 60-100°С до
содержания влаги не более 0,7%
П
е
р
и
о
д
и
ч
е
с
к
и
й
Н
е
п
р
е
р
ы
в
н
ы
й
Сепаратор для очистки от белковых
частиц
с
п
о
с
о
б
с
п
о
с
о
б
Насосом подают в распылительную
сушилку, где сушат при t = 70°С
Колонна с катионитом
Колонна с анионитом
Шнековая сушилка
(влажность не более 0,1%)