способ получения молочной кислоты

Формула изобретения

Способ получения молочной кислоты, включающий сбраживание сахаросодержащей питательной среды молочнокислыми бактериями Lactobacillus delbruckii в присутствии солодовых ростков и нейтрализацию образующейся молочной кислоты, отличающийся тем, что питательную среду готовят из смеси сахара-песка и гидролизата крахмала в соотношении от 60 : 40 до 40 : 60 мас.% по внесенному количеству редуцирующих сахаров и из солодовых ростков, обработанных раствором молочной кислоты концентрацией 0,8 - 1,0%, а при нейтрализации поддерживают титруемую кислотность на уровне 0,7 - 1,0%.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к пищевой промышленности, а именно к способам получения молочной кислоты на основе микробиологического синтеза.

Известен способ получения молочной кислоты, включающий сбраживание сахаросодержащего раствора, приготовленного из тростникового сахара - сырца, молочнокислыми бактериями Lactobacillus delbriickii штамма БДШ при температуре около 50^oC в присутствии солодовых ростков, нестерильных или прошедших пастеризацию в приготовлении сахаросодержащем растворе при 70^oC, или обработанных 6%-ным раствором молочной кислоты, и нейтрализацию образующейся молочной кислоты углекислым кальцием до достижения уровня титруемой кислотности раствора 0,4 - 0,6%. Наибольшая эффективность сбраживания по этому способу достигается при использовании нестерильных солодовых ростков и характеризуется следующими показателями: содержание лактата кальция в сброженном растворе - 10%, выход молочной кислоты от внесенного сахара - около 83% /1/.

К недостаткам данного способа можно отнести инфицирование сахаросодержащего раствора при внесении нестерильных солодовых ростков, недостаточно высокие технологические показатели процесса брожения.

Известен способ получения молочной кислоты сбраживанием гидролизата крахмала с помощью Lactobacillus delbriickii в присутствии Lactobacillus leichmanni при температуре около 120^oФ (приблизительно 67^oC) при использовании молока натурального цельного или обезжиренного, или порошкообразного в качестве источника питательных веществ для молочнокислых бактерий. Продолжительность сбраживания по этому способу составляет 6-7 суток /2/.

Недостатками этого способа являются достаточно высокие энергозатраты для обеспечения температуры брожения и использование дорогостоящего молока.

Наиболее близким к предлагаемому является способ получения молочной кислоты, предусматривающий сбраживание сахаросодержащего раствора, приготовленного из смеси тростникового сахара-сырца, рафинадной патоки и свекловичной мелассы, молочнокислыми бактериями Lactobacillus delbriickii штамма Л-3 при температуре 48-50^oC в присутствии нестерильных солодовых ростков и нейтрализацию образующейся молочной кислоты мелом для поддержания титруемой кислотности сброженного раствора на уровне 0,3 - 0,4%. Основные показатели процесса сбраживания сахаросодержащего раствора по этому способу следующие: среднесуточное накопление лактата кальция - 1,5%, продолжительность процесса - 6-8 суток, выход молочной кислоты от введенного сахара - около 85% /3/.

К недостаткам прототипа можно отнести использование нестерильных солодовых ростков при приготовлении питательной среды, а также недостаточно высокие показатели процесса брожения.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является повышение выхода молочной кислоты и среднесуточного накопления лактата кальция в процессе сбраживания при использовании отечественного сахаросодержащего сырья.

Указанный технический результат достигается тем, что в известном способе получения молочной кислоты, включающем сбраживание сахаросодержащего раствора молочнокислыми бактериями Lactobacillus delbruckii в присутствии солодовых ростков и нейтрализацию образующейся молочной кислоты, питательную среду готовят из смеси сахара-песка и гидролизата крахмала в соотношении от 60:40 до 40: 60 мас% по внесенному количеству редуцирующих сахаров и из солодовых ростков, обработанных раствором молочной кислоты концентрацией 0,8 - 1,0%, а при нейтрализации поддерживают титруемую кислотность на уровне 0,7 - 1,0%.

Способ осуществляют следующим образом.

Для приготовления питательной среды предварительно готовят сахаросодержащий раствор концентрацией 10-13% из сахара - песка (ГОСТ 21-94) и гидролизата крахмала (ГОСТ 24583-81), затем в соответствии с действующей технологической инструкцией по производству молочной кислоты (ТИ 18-8-1-83) /4/ раствор нагревают до 85-90^oC, выдерживают не менее 1 ч и охлаждают до 48-50^oC.

Солодовые ростки погружают в раствор молочной кислоты указанной в способе концентрации, выдерживают в течение 0,5 - 2,0 ч при 48-50^oC. Обработанные солодовые ростки вводят в подготовленный сахаросодержащий раствор.

Полученную питательную среду засевают культурой молочнокислых бактерий Lactobacillus delbruckii штамма Л-3, проводят сбраживание при температуре 48-50^oC, нейтрализуют образующуюся молочную кислоту мелом для поддержания титруемой кислотности сбраживаемой среды на определенном уровне.

В примерах 1-4 приведены данные, подтверждающие возможность осуществления предлагаемого способа получения молочной кислоты.

Пример 1

Сбраживание сахаросодержащего раствора, состоящего из сахара-песка для промышленной переработки (ГОСТ 21-94) и гидролизата крахмала, молочнокислыми бактериями проводили периодическим методом в аппаратах вместимостью 1 л при температуре 48-50^oC. В процессе молочнокислого брожения осуществляли нейтрализацию образующейся молочной кислоты мелом.

Сахаросодержащий раствор (1 л), приготовленный из 72 г сахара-песка и 120 г гидролизата крахмала (48 г редуцирующих сахаров) в соотношении по внесенному количеству редуцирующих сахаров 60:40, нагревали до 90^oC, охлаждали до 50^oC. Солодовые ростки (20 г) обрабатывали 0,8%-ным раствором молочной кислоты, выдерживали в течение 2 ч при 50^oC и вносили в подготовленный сахаросодержащий раствор. В полученную питательную среду вносили закваску молочнокислых бактерий (100 г), содержащую 3,1 г лактата кальция, 4,3 г редуцирующих сахаров и 1,6 г молочной кислоты.

В процессе брожения титруемую кислотность поддерживали на уровне 0,7%.

Сброженный раствор содержал лактата кальция - 13%, редуцирующих сахаров - 0,3%, молочной кислоты - 0,7%.

Показатели процесса молочнокислого брожения следующие: среднесуточное накопление лактата кальция - 2,2%; продолжительность - 144 ч (6 суток); выход молочной кислоты от введенного сахара - 88,5%.

Пример 2

Сбраживание сахаросодержащего раствора проводили аналогично описанному в примере 1.

Приготовление питательной среды, включающей сахаросодержащий раствор из 48 г сахара-песка и 180 г гидролизата крахмала (72 г редуцирующих сахаров) в соотношении 40: 60 по внесенному количеству редуцирующих сахаров, солодовые ростки, обработанные 1,0%-ным раствором молочной кислоты, проводили аналогично описанному в примере 1.

В процессе брожения титруемую кислотность поддерживали на уровне 1,0%.

Сброженный раствор содержал 12,3% лактата кальция, 0,4% редуцирующих сахаров, 1,0% молочной кислоты.

Показатели процесса следующие: среднесуточное накопление лактата кальция - 2,0%; продолжительность - 158 ч (6,6 суток); выход молочной кислоты от введенного сахара - 86,4%.

Пример 3

Сбраживание сахаросодержащего раствора проводили аналогично описанному в примере 1.

Приготовление питательной среды, включающей сахаросодержащий раствор из 36 г сахара-песка и 210 г гидролизата крахмала (84 г редуцирующих сахаров) в соотношении 30: 70 по внесенному количеству редуцирующих сахаров, солодовые ростки, обработанные 1,6%-ным раствором молочной кислоты, проводили так же, как в примере 1.

В процессе брожения титруемую кислотность поддерживали на уровне 0,6%.

Сброженный раствор содержал 12,0% лактата кальция, 0,4% редуцирующих сахаров 0,6%, молочной кислоты.

Показатели процесса молочнокислого брожения следующие: среднесуточное накопление лактата кальция - 1,4%; продолжительность - 210 ч (8,8 суток); выход молочной кислоты от введенного сахара - 81,1%.

Пример 4

Сбраживание сахаросодержащего раствора проводили аналогично примеру 1.

Приготовление питательной среды, включающей сахаросодержащий раствор из 72 г сахара-песка и 120 г гидролизата крахмала (48 г редуцирующих сахаров) в соотношении 60: 40 по внесенному количеству редуцирующих сахаров, солодовые ростки, обработанные 1,2%-ным раствором молочной кислоты, проводили как в примере 1.

Титруемую кислотность в процессе брожения поддерживали на уровне 1,2%.

Сброженный раствор содержал 11,7% лактата кальция, 0,4% редуцирующих сахаров и 1,2% молочной кислоты.

Показатели процесса молочнокислого брожения следующие: среднесуточное накопление лактата кальция - 1,7%; продолжительность - 180 ч (7,5 суток); выход молочной кислоты от введенного сахара - 84,0%.

Пример 5 (по прототипу)

Аналогичен примеру 1, но в питательную среду (1 л) входит сахаросодержащий раствор, приготовленный из 87,5 г сахара-сырца, 46,2 г рафинадной патоки, 26,7 г свекловичной мелассы, содержащих соответственно 84, 24 и 12 г редуцирующих сахаров в соотношении 70:20:10, и 20 г нестерильных солодовых ростков.

Титруемую кислотность в процессе брожения поддерживали на уровне 0,3 - 0,4%.

Сброженный раствор содержал 12,8% лактата кальция, 0,4% редуцирующих сахаров и 0,4% молочной кислоты.

Показатели процесса сбраживания сахаросодержащего раствора следующие: среднесуточное накопление лактата кальция - 1,5%, продолжительность - 197 г (8,2 суток), выход молочной кислоты от введенного сахара - 84,8%.

Результаты опытов, приведенных в примерах, представлены в таблице.

Ведение процесса молочнокислого брожения с использованием питательной среды, включающей сахар-песок и гидролизует крахмала в соотношении по введенному сахару от 40: 60 до 60:40, солодовые ростки, обработанные 0,8 - 1,0%-ным раствором молочной кислоты, а также с поддержанием титруемой кислотности при нейтрализации образующейся молочной кислоты мелом на уровне 0,7 - 1,0%, позволяет повысить эффективность процесса по сравнению с прототипом: сократить продолжительность процесса на 39-53 ч; увеличить выход молочной кислоты от введенного сахара на 1,6 - 3,7% и среднесуточное накопление лактата кальция на 0,5 - 0,7%. Это обеспечивается благоприятными условиями для поддержания продуцента в активном физиологическом состоянии с максимальной способностью биосинтеза молочной кислоты.

Осуществление процесса сбраживания среды, в состав которой входит по количеству редуцирующих веществ менее 40% сахара-песка и более 60% гидролиза крахмала, а также солодовые ростки, обработанные раствором молочной кислоты концентрацией более 1,0%, при поддержании уровня титруемой кислотности выше 1,0% приводит к подавлению жизнедеятельности молочнокислых бактерий, в результате чего снижаются основные технологические показатели процесса.

При использовании среды, содержащей более 60% сахара-песка и менее 40% гидролизата крахмала по внесенному сахару, а также солодовые ростки, обработанные раствором молочной кислоты концентрацией менее 0,8%, и поддержании титруемой кислотности в процессе нейтрализации на уровне, не достигшем 0,7%, снижаются кислотообразующая активность продуцента, создаются условия для развития посторонних микроорганизмов, что приводит к снижению показателей процесса молочнокислого брожения.

Источники информации

1. Голубчина Р.Н., Никулина И.Д., Бондаренко А.Н., Смирнов В.А. Рациональное использование солодовых ростков в производстве молочной кислоты // Хлебопекарная и кондитерская промышленность. - 1971. - N 12. с.24-25.

2. Патент США 2143358, НКИ 195-48. Lactic Acid Fermentation Process /James F. Walsh, Haskell C. Needle (США). Заявл. 27.07.37 N 155925, опубл. 10.01.39.

3. Смирнов В.А. Пищевые кислоты. - М.: Легкая и пищевая промышленность, 1983. - 264 с.

4. ТИ 18-8-1-83. Технологическая инструкция по производству пищевой молочной кислоты. Взамен Технол. инструкции по произв. пищевой молочной кислоты, 1963; введ. 01.07.83. - Л., 1983. - 48 с.