7.6.5.1. Производство уксусной кислоты микробиологическим синтезом

В химической промышленности техническая уксусная кис­лота производится окислением ацетальдегида. Пищевую же уксусную кислоту получают окислением этилового спирта под действием фермен­та алкогольоксидаза, вырабатываемого уксусно-кислыми бактериями:

С₂Н₅ОН + О₂ = СН₃СООН + Н₂О

Процесс протекает с выделением теплоты в аэробных условиях (с подачей воздуха для жизнедеятельности микроорганизмов) при тем­пературе 301—308 К в кислой среде (рН = 3). Сырьем служит очищен­ный разбавленный спирт (примеси угнетают уксусно-кислые бактерии). Реакция (брожение) осуществляется непрерывно или периоди­чески в реакторе — ферментере. Технологическая схема производства приведена на рис.

уксус

Технологическая схема производства уксусной кислоты из спирта

1 – емкость для приготовления питательной среды; 2 – компрессор; 3- фильтр бактерицидный; 4 – ферментеры; 5 – пастеризатор; 6 – фильтр-пресс; 7 – емкость для купажирования; 8 – сборник готового продукта.

Непрерывный процесс проводят в каскаде ферментеров 4, каждый из которых отвечает за определенную стадию процесса — быстрое раз­множение культуры бактерий и наращивание биомассы, активное окисление спирта, замедление роста биомассы с накоплением продук­та (автоингибирование), истощение популяции бактерий и их гибель. В соответствие со стадиями процесса в каждом ферментаторе поддер­живаются заданные условия культивирования (концентрации спирта и кислоты, температура, степень аэрации). Подаваемый в ферментеры воздух проходит бактерицидный фильтр 3 для сохранения чистоты бактериальной культуры. Из последнего ферментера выводится сырой уксус, содержащий около 9 СН₃СООН и поступает на тепловую об­работку в аппарат 5 на пастеризацию. При температуре 358-363К про­исходит инактивация бактериальной массы и коагуляция коллоидных частиц. После фильтра 6 в емкости 7 уксус доводят (купажируют) до нужной концентрации и направляют в сборник готового продукта 8. Выход уксусной кислоты достигает до 90 кг на 100 л безводного спирта.

Как видно, технологическая схема данного микробиологического синтеза включает ряд типовых аппаратов химической технологии — реакторы, фильтры, смеситель, теплообменник. Но из-за специфич­ности процесса система реакторов для его обеспечения выбирается с учетом рабочего цикла сопряженного процесса - жизнедеятельности бактерий.