BT kwasy organiczne

Question 1

“fermentacja”

Answer 1

proces tlenowy - kwas octowy

Question 2

kwas mlekowy - symbol E, jakie mikroorg i jakie mają cechy

Answer 2

“E270, rodzaje: Streptococcus, Lactococcus, Leuconostoc, Pediococcus, Lactobacillus,
Bifidobacterium - względne beztlenowce, wysokie wymagania dot. aminokwasów, ilość produkowanego kwasu - 0,6-3%, mezofile i termofile (L. delbruecki, S. thermophilus)”

Question 3

femrnetacja mlekowa - typy

Answer 3

właściwa (beztlenowa) - powstaje kwas mlekowy (uboczne - kwas i aldehyd octowy, etanol, CO2) oraz tlenowa

Question 4

bakterie mlekowe homofermentatywne

Answer 4

“glukoza -> 2 cz. kwasu mlekowego, niewielka ilość metabolitów ubocznych i CO2. Szlak EMP, głównie wykorzystywane w produkcji kw. mlekowego na skalę przemysłową. Lactococcus lactis, Lactobacillus delbrueckii, plantarum,
acidophilus.”

Question 5

bakterie mlekowe heterofermentatywne

Answer 5

“glukoza -> CO2 + kwas mlekowy + kwas octowy (warunki tlenowe) LUB + etanol (beztlenowe). Mogą powstawać metabolity pośrednie, wykorzystywana do utrwalania i obróbki żywności. Leuconostoc ssp., Lactobacillus brevis, Lactobacillus
fermentum .”

Question 6

pozostałe produkcji fermentacji mlekowej

Answer 6

diacetyl, aldehyd octowy, etanol, kwasy - octowy, mrówkowy, propionowy, kapronowy

Question 7

surowce do produkcji kw. mlekowego

Answer 7

syrop glukozowy (hydrolizat skrobii ziemniaczanej lub zbożowej), melasa buraczana i trzcinowa, serwatka, sacharyd, sole N i P, aminokwasy, witaminy z gr. B

Question 8

produkcja kwasu mlekowego

Answer 8

różne szczepionki bakteryjnej, proces trwa zwykle 4-6 dni. Filtracja brzeczki by oddzielić bakterie i białka, alkalizacja cieczy pofermentacyjnej, podgrzanie brzeczki (80-90C) by zwiększyć rozpuszczalność mleczanu wapnia, zagęszczenie i krystalizacja w wyparce próżniowej. wydajność 85-95% kwas mlekowy z kryształów mleczanu wapnia uwalniany jest kwasem siarkowym - wytrąca się gips, który oddzielany jest przez wirowanie/filtrację. kwas mlekowy zagęszcza się i oczyszcza - adsorpcja na węglu aktywnym, ekstrakcja w ukł. ciecz-ciecz, destylacja

Question 9

problemy związane z kwasem mlekowym

Answer 9

działa korozyjnie - potrzebne specjalne bioreaktory, niestabilność stężonych roztworów - powstaje cykluczny dimer albo liniowe polimery, zakażenie bakteriami fermentacji masłowej

Question 10

zastosowanie kwasu mlekowego

Answer 10

przemysł spożywczy, środek zakwaszający i konserwujący, produkcja napojów, regulator kwasowości, grabartstwo, przemysł farmaceutyczny. POLILAKTYD, PLA - biodegradowalny plastik

Question 11

kwas mlekowy jako dodatek do żywności

Answer 11

E270, naturalne pochodzenie bakteryjne, środek konserwujący, zwiększający trwałosć, przeciwgrzybiczy i drożdżowy. Brak dziennego dopuszczalnego spożycia, brak efektów ubocznych (mogą nawet spożywać osoby z alergią na mleko i laktozę!!)

Question 12

kwas mlekowy w kosmetykach

Answer 12

nawilażający, spłyca zmarszczki, w kosmetykach modyfikuje pH i zapobiega wysychaniu i krystalizacji, bezpieczny

Question 13

kwas mlekowy - fazy kiszenia

Answer 13

“1 okres - samofermentacja, do kilku dni, produkty niepożądane; 2 okres - zanik bakterii pierwszego okresu, rozwój bakterii mlekowych - Leuconostoc
mesenteroides (kw. mlekowy, etanol, kw. octowy, CO2,
dekstran), Streptococcus ovalis (zakwaszenie),
Lactobacillus brevis (jak grupa I), Pediococcus cerevisiae
(silnie zakwasza), Lactobacterium plantarum (silnie
zakwasza i kończy fermentację). to jest optymalny moment na spożycie lub utrwalenie kiszonki. 3 okres - zahamowanie rozwoju bakterii, aktywność drożdży - rozkładają kwas, warunki dla niepożądanych bakterii. 4 okres - wzrost aktywności drobnoustrojów niepożądanych “

Question 14

otrzymywanie kapusty kiszonej

Answer 14

temp. 18C, 2,25-2,5% NaCl, kwasowość powinna być ok 1,5-2% kw. mlekowego. pierwsze bakterii z grupy coli i Leuconostoc (spada pH i tlen - ograniczony wzrost niepożądanych bakterii)

Question 15

otrzymywanie ogórków kiszonych

Answer 15

“20-26°C, 4-8% stężenie soli, 3-6 tyg., do 1% stężenie
kwasu, pH ok. 3.5; Lactobacillus
plantarum, Lactobacillus brevis bakterie z rodziny Pediococcus”

Question 16

bakteriocyny

Answer 16

peptydy przeciwdrobnoustrojowe (działają na gram+) wytrwarzane przez niektóre szczepy LAB (których metabolity są GRAS), syntetyzowane w formie pre-, aktywne po wydzieleniu z komórki - konserwanty w przemyśle spożywczym, nietoksyczne. prawdopodobnie perforują błony

Question 17

kwas octowy - symvol E, charakterystyka

Answer 17

E260, rozpuszczalny w wodzie, alkoholu i eterze, bezbarwny, żrący, wysoka temp. wrzenia

Question 18

bakterie kwasu octowego

Answer 18

rodzina Acetobacteriaceae - 2 rodzaje: Acetobacter (7 gatunków) i Gluconobacter (4 gatunki); rosną w postaci powierzchniowej błonki (celuloza - składnik śluzu pozakom.) optimum wzrostu 25-30°C, pH od 3,6 do 6,2; wytwarzają kwas octowy na drodze utleniania etanolu, bezwzględne tlenowce

Question 19

charakterystyka acetobacter

Answer 19

“tworzą nalot/kożuszek, komplet enzymów do cyklu krebsa, mogą utleniać kwas do CO2 (nadoksydacja). peroksydanty (A.pasteurianus) rozkładają kwas octowy szybko,
mezoksydanty (A.aceti, A.xylinum) bardzo powoli;
szybko infekują i zaoctowują produkty alkoholowe (gł. A.aceti, A.hansenii,
A.pasteurianus)”

Question 20

charakterystyka gluconobacter

Answer 20

powszechniejsze w środowisku, wykorzystują sacharydy z kwiatów, miodu, owoców = psucie, straty w plonach. nie mają enzymów cyklu krebsa, nie utleniają kwasu octowego do CO2 (suboksydanty)

Question 21

bakterie kwasu octowego - wytwarzanie biocelulozy

Answer 21

Acetobacter xylinum, Gluconobacter xylinum, nie fotosyntetyzujące organizmy zdolne przekształcić organiczne substraty (glukoza, glicerol, sacharoza) w włókna celulozowe, w czasie 5-7 dni.

Question 22

surowce do biosyntezy kwasy octowego

Answer 22

źródło węgla - sacharydy - słód, zboża, ziemniaki itp; substraty z etanolem - spirytus, sfermentowany sok jabłkowy, wino, piwo; składniki odżywcze, sole - głównie fosforan amonu. można oprócz soli mineralnych pożywkę organiczną - suszone drożdże, ekstrakt drożdżowy

Question 23

szkodniki w produkcji kwasu octowego

Answer 23

zakażenie acetobacter xylinum - duże ilości śluzu, węgorek octowy - żywi się bakteriami octowymi, spowalnia proces; muszka octowa - roznosi drożdże powodujące nadoksydację. zabezpieczenie - pasteryzacja, konserwacja chemiczna SO2

Question 24

metoda powierzchniowa (orleańska) produkcji kwasu octowego

Answer 24

najstarsza i ocecnie niestosowana, surowiec - wino/piwo 5% alkoholu + 2% kwas octowy, temperatura 25-29C, maksymalne otrzymywane stężenie - 8%, czas trwania - do 3 miesięcy. A. aceti tworzą biofilm na powierzchni cieczy. napowietrzanie przez otwory, fermentacja na granicy faz gaz-ciecz. produkcja w drewnianych beczkach ułożonych poziomo, można było w trakcie odporwoadzać ocet i uzupełniać etanolem. patrz zdjęcie 3

Question 25

metoda wgłębna (bezwiórowa) produkcji kwasu octowego

Answer 25

krótki i okresowy proces - jeden cykl 40-48h, proces zachodzi w całej objętości pożywki (intensywnie mieszanej i napowietrzanej - ważne!!), wysoka efektywność. konieczne filtrowanie produktu - bo duża ilość biomasy pozostaje w wartswie śluzu, wtedy też robi się adsorpcję zanieczyszczeń białkowych. zacier - 7-10% etanolu, 1-5% kwasu octowego +glukoza, sole, ekstrakt drożdżowy. bakterie octowe przygotowane do wzrostu w warunkach wgłębnych. do hodowli inokulum surowy kwas octowy, surowy produkt z poprzedniego procesu. proces zachodzi w acetatorze

Question 26

acetator do wgłębnej (bezwiórwej) metody produkcji kwasu octowego

Answer 26

ze stali kwasoodpornej, zawiera chłodnice, urządzenia do pomiaru stężeń etanolu, system barbotażów napowietrzających. całkowita pojemność ok. 16 000 dm3. patrz zdjęcie 4

Question 27

metoda szybkiego octowania (stojakowa) produkcji kwasu octowego

Answer 27

unieruchomienie bakterii na porowatym materiale - koksie, pumeksie, kolbach kukurydzy w kadzi, która ma podwójne dno - do odporwadzania produktu i jako oprór dla warstwy wiórowej. wtłaczane jest jałowe powietrze, materiał nośny zalewany octem z bakteriami. przez wióry drzewne przepuszcza się zalew z etanolem, kwasem octowym, zw. org. i solami min. wydajność procesu - 60-80% w wariancie stojakowym, większa w generatorowym (bo zalew/zacier jest zawracany aż do całkowitego utlenienia aloholu). patrz zdjęcie 5

Question 28

metoda szybkiego octowania (stojakowa) - generatory schutzenbacha

Answer 28

duża objętość, kwasoodporna stal, wypełnione materiałem nośnym; usprawniły klasyczną metodę stojakową, praca półokresowa w cyklach 8-10 dni, wprowadza się surowiec a potem dodaje porcjami, ciecz odbierana z dołu przetłaczana do zbiornika cyrkulacujnego i stamtąd do generatora, dmuchawa tłoczy powietrze od dołu, cyrkulująca ciecz jest chłodzona

Question 29

generatory schutzenbacha - szarża

Answer 29

to czas trwania przerobu wprowadzonej parii zacieru

Question 30

metody biologiczne otrzymywania kwasu octowego

Answer 30

maksymalne stężenie 10-15%, zatężanie przez frakcjonowaną destylację lub chemicznie (usuwając wodę). głównie ocet spożywczy (przemysłowy - metodami chemicznymi, substrat to aldehyd octowy z acetylenu lub aldehydu etyloweg)

Question 31

z czego produkuje się ocet malsamiczny?

Answer 31

przefermentowany moszcz winogronowy, leżakuje kilka lat w drewnianych beczkach

Question 32

standaryzajca octu surowego

Answer 32

1. leżakowanie - 4 tygodnie 2. klarowanie/filtrowanie - filtracja przez bentonit 3. rozcieńczanie 4. pasteryzacja/siarkowanie

Question 33

zastosowania kwasu octowego

Answer 33

cele spożywcze (E260, środek konserwujący), syntezy - acetylocelulozy, szteczego jedwabiu, produkcja leków (aspiryna), przemysł barwników.

Question 34

kwas cytrynowy

Answer 34

E330, rozpuszczalny w wodzie i alkoholach, postać bezwodna lub jednowodna, nietoksyczny. normalnie jest metabolitem śladowym - trzeba manipulować metabolizmem mikoorg. tak, aby był on produkowany wydajnie!

Question 35

producenci kwasu cytrynowego

Answer 35

Grzyby strzępkowe: • Aspergillus niger • Aspergillus awamori • Aspergillus wentii; • Penicillium; • Mucor; • Trichoderma; Bakterie: • Bacillus licheniformis • Arthrobacter terregens Drożdże: • Rhodotorula • Torulopsis • Candida tropicalis; • Candida guilliermondi • Candida lipolytica. • Candida intermedia • Yarrowia lipolytica

Question 36

zastosowania kwasu cytrynowego

Answer 36

substancja zakwaszająca, składnik kosmetyków, farmaceutyków, detergentów, przemysł metalurgiczny, światowa produkcja 1,6mln ton.

Question 37

kwas cytrynowy w przemyśle farmaceutycznym

Answer 37

środki musujące, nośnik metali w lekach - ułatwia przyswajanie ale też odtruwa, przeciwwymiotny, antykoagulant, zmiękcza skórę

Question 38

kwas cytrynowy w przemyśle spożywczym

Answer 38

E330, regulator kwasowości, składnik aromatów

Question 39

substraty i warunki syntezy kwasu cytrynowego

Answer 39

cukry - stężenie 18-22% - np. melasa, hydrolizaty skrobiowe, kwasowość pożywki 203, intensywne napowietrzanie, limitacja przyrostu biomasy (żelanocyjanek potasu - inhibitor wzrostu, promotor tworzenia kwasu), jeśli niedoczyszczone surowce to trzeba strącić jony metali śladowych

Question 40

produkcja kwasu cytrynowego na podłożu stałym

Answer 40

A. niger, fermentory tacowe, zaszczepienie stałej pożywki, 60% wilgotność podłoża, 50C i 90h, kwas wydzielany z przerośniętego podłoża metodą ekstrakcji

Question 41

produkcja kwasu cytrynowego metodą hodowli powierzchniowej

Answer 41

“A. niger, na powierzchni ciekłej pożywki, tace hodowlane w komorach fermentacyjnych z cyrkulacją powietrza. odbieranie ciepła i odparowywanie wody zatęża kwas, czas hodowli 8 dni, surowiec - melasa buraczana. pierwsza faza hodowli - intensywny rozwój grzybni, druga - wytwarzany jest kwas cytrynowy
przy ograniczonym wzroście grzybni, za syntezę odpowiada dolna warstwa grzybni
kontaktująca się z podłożem. najpopularniejsza metoda”

Question 42

produkcja kwasu cytrynowego metodą hodowli wgłębnej

Answer 42

fermentory o dużej pojemności, mieszane - mieszadło lub airlift i napowietrzane. hodowla 10-12 dni, 28-35C, pH 2,2-2,6. surowce o dużej czystości, zalety - kontrola stężenia cukru, mniejsza możlwiość zakażenia. problemy - specyficzna morfologia grzybni, duża lepkość.

Question 43

wydzielenie kwasu cytrynowego

Answer 43

Po procesie powierzchniowym - przemycie grzybni (jeszcze 15% kwasy zatrzymane) - wyciskanie w prasach (grzybnia na pasze) Po procesie wgłębnym - oddzielenie grzybni przez filtracje (filtry bębnowe, taśmowe) pomoce filtracyjne

Question 44

uzyskanie kwasu cytrynowego z podłoża metodą klasyczną (cytryninanową)

Answer 44

odfiltrowanie od grzybni w temperaturze 70-75OC - wprowadzenie wodorotlenku wapnia (pH=7.0), - wytrącenie kryształów cytrynianu wapnia - odwirowanie lub odfiltrowanie, na gorąco osadu w temp. nawet do 90oC - cytrynian wapnia traktuje się roztworem kwasu siarkowego (VI), wytrąca się gips i czysty kwas cytrynowy - usunięcie wapnia w postaci gipsu - oczyszczanie kwasu cytrynowego - krystalizacja. PATRZ ZDJĘCIE 6

Question 45

uzyskanie kwasu cytrynowego z podłoża metodą bezcytrynianową

Answer 45

pominięte wydzielanie cytrynianu wapnia, po oczyszczeniu 20% produktu musi być oczyszczone metodą klasyczną. używane tylko przy hodowli z bardzo czystymi substratami czy w hodowli wgłębnej. PATRZ ZDJĘCIE 7