Окисление этилового спирта уксуснокислыми бактериями

Этот процесс был известен человеку в глубокой древности - в оставленном на воздухе вине или пиве через некоторое время появля­лась легкая муть, а на поверхности - более или менее плотная пленка. При этом вино или пиво закисает и превращается в уксус.

Окисление этилового спирта уксуснокислыми бактериями проте­кает в две стадии. Сначала образуется уксусный альдегид, который да­лее окисляется в уксусную кислоту.

В суммарном виде уравнение выглядит так:

C2H5OH + О2 ---> СНзСООН + Н2О + 487 кДж
Этиловый Уксусная

спирт кислота


Уксуснокислые бактерии (рис.5) - строгие аэробы. Они окисляют не только одноатомный этиловый спирт, но и многоатомные. Так, шес­тиатомный спирт сорбит они окисляют в углевод сорбозу, которая яв­ляется сырьем для химического синтеза аскорбиновой кислоты.

Некоторые уксуснокислые бактерии окисляют трехатомный спирт глицерин в диоксиацетон, который необходим для химической промышлен­ности; могут окислять и глюкозу в глюконовую кислоту. Она широко применяется в фармацевтической промышленности и медицине, а так­же в детском питании.

Процессы окисления этих соединений служат для уксуснокислых бакте-рий единственным источником получения энергии.

Некоторые уксуснокислые бактерии могут вызывать процесс так называемого «переокисления», («сверхокисления»), то есть дальнейшего окисления образовавшейся из спирта уксусной кислоты до СО2 до Н2О (ее полное окисление). Этот процесс представляет большую опасность в производстве уксуса.

Уксуснокислые бактерии (рис.34) в основном короткие подвижные па­лочки, встречаются поодиночке, парами или цепочками, эндоспор не образуют,

 

Рис.34. Уксуснокислые бактерии (а); пленка уксуснокислых бактерий (б)

грамотрицательные. Они отнесены к двум родам: Gluconobacter - палочки с полярным жгутиком, окисляют глюкозу в глюконовую кислоту, способность к окислению этилового спирта в уксусную кислоту - средняя, к дальнейшему окислению уксус­ной кислоты неспособны, и Acetobacter - палочки со жгутиками по всей поверхности клетки, неспособные к окислению глюкозы, энергично окисляют этиловый спирт до уксусной кислоты, способны к дальнейшему окислению ее до СО2 и Н2О.

Уксуснокислые бактерии различаются размерами клеток, многие образуют пленки на поверхности среды - хрупкие тонкие или толстые хрящевидные. Пленки образуются в связи с ослизнением клеточной стенки у бактерий. В неблагоприятных условиях бактерии приобрета­ют необычную форму - появляются раздутые, уродливые клетки, толс­тые длинные нити и т.п.

Уксуснокислые бактерии различаются по своей устойчивости к спирту, способности накапливать различное количество уксусной кис­лоты (от 4,5 % до 9-11%). Оптимальная температура для развития - около 30 0С. Они кислотоустойчивы, могут развиваться при рН около 3,0, оптимальные значения рН 5,4-6,3.

Уксуснокислые бактерии широко распространены в природе, обитают на цветах, на зрелых фруктах, ягодах, овощах, обнаружи­ваются в садовой почве; в прокисших фруктовых соках, пиве, вине, квашеных овощах.

Практическое использование уксуснокислых бактерий. Они ис­пользуются для промышленного получения спиртового натурального уксуса. Его получают стружечно-циркуляционным периодическим, стружечно-непрерывно-циркуляционным и глубинным непрерывным методами. Принцип методов заключается в создании возможно боль­шей поверхности для окисления спирта. Производственной культурой является Acetobacter aceti.

Производство уксуса стружечно-циркуляционным периодиче­ским методом осуществляется в специальном аппарате - окислителе. В стенках окислителя имеются отверстия для засасывания (или вдувания) воздуха. Чем лучше аэрация, тем активнее протекает процесс окисления. По мере протекания субстрата по стружкам уксуснокислые бактерии, густо заселяющие стружки, окисляют спирт в уксусную кислоту. Процесс длится 4-5 суток, за это время спирт практически полностью окисляется и накапливается уксусная кислота (9-10%). Готовый уксус сливается и цикл начинается сначала.

Последние годы осуществляется переход от периодического к не­прерывным способам.

Производство уксуса непрерывно-стужечно-циркуляционным ме­тодом осуществляется в двух окислителях. Основная часть питательной среды подается на головной окислитель, небольшая часть - на хвосто­вой. Из головного окислителя культуральная жидкость самотеком пе­ретекает в хвостовой, из хвостового непрерывным потоком в сборник «сырого» уксуса, а затем следует его фильтрация (осветление).

Наиболее, прогрессивным является производство уксуса глубин­ным непрерывным методом. Оно осуществляется в батарее герметиче­ски закрытых аппаратов - ферментеров. Первый из них заполняется пи­тательной средой и засеивается культурой уксуснокислых бактерий. Содержимое ферментера перемешивается мешалкой, а через барбатер непрерывно подается воздух для аэрации. Под давлением воздуха культуральная жидкость перетекает из одного ферментера в другой и спирт постепенно окисляется в уксусную кислоту.

Готовый уксус как правило содержит не менее 9% уксусной кис­лоты.

Кроме спиртового натурального уксуса производят винный ук­сус и плодово - ягодный.

Во многих отраслях пищевой промышленности уксуснокислые бактерии яв­ляются вредителями - в спиртовом, пивоваренном, дрожжевом, кон­сервном производствах, в виноделии, в производстве безалкогольных напитков и др.

 






Дата добавления: 2021-07-22; просмотров: 103; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ


Поиск по сайту:

Воспользовавшись поиском можно найти нужную информацию на сайте.

Поделитесь с друзьями:

Считаете данную информацию полезной, тогда расскажите друзьям в соц. сетях.
Poznayka.org - Познайка.Орг - 2016-2022 год. Материал предоставляется для ознакомительных и учебных целей.
Генерация страницы за: 0.027 сек.