Semi-continuous fermentation of citric acid by submerged fermentation

The semi-continuous fermentation of the citric acid was carried out at a temperature of 30°C on a synthetic medium (sucrose+mineral salts) using the Aspergillus niger B-64-5 strain. The acid-forming activity of the mould and its morphological properties were found to change gradually during the cultivation period of 16-32 days. Compared with batch fermentation, a 20-50% increase in the productivity of the citric acid was obtained, depending on the dilution rate, the yield having been maintained on the same level.

Fermentację prowadzono dwuetapowo, początkowo na trząsawce w kolbach płaskodennych o poj. 750 cm³ wypełnionych 125 cm³ pożywki, a następnie w fermentorze o pojemności całkowitej 30 dm³ i roboczej 22 dm³. Badano przebieg fermentacji półciągłej przy różnych stopniach jej rozcieńczenia [D] oraz przy dozowaniu zmiennych podłoży (rys. 1). Stosowano podłoże syntetyczne (sacharoza+sole mineralne), podłoże syntetyczne z konidiami oraz z jedno- i dwudobową grzybnią Aspergillus niger. Stwierdzono, że przy niskich D rodzaj wprowadzonego podłoża nie wpływa na przebieg fermentacji, natomiast przy wyższych D najlepsze wyniki uzyskuje się wprowadzając podłoże z dwudobową grzybnią Aspergillus niger (rys. 2). Dozując podłoże syntetyczne najwyższe szybkości fermentacji uzyskuje się prowadząc proces przy stężeniach kwasu cytrynowego 50-70 g/dm³ i przy D = 0,17-0,20 (rys. 3 i 4). W tych warunkach najwyższa jest również ilość kwasu cytrynowego wytworzonego w jednostce objętości (rys. 5). Stwierdzono również, że w procesie fermentacji półciągłej korzystniej jest dozować mniejsze objętości pożywki w krótszym czasie (rys. 7) aniżeli większe objętości pożywki ale w dłuższym czasie (rys. 6), gdyż w pierwszym przypadku uzyskuje się wyższe szybkości fermentacji (rys. 8). Zaobserwowano także, iż w czasie hodowli Aspergillus niger trwającej 16-32 dni zmienia się stopniowo aktywność kwasotwórcza grzybni i jej cechy morfologiczne (fot. 1-4). W porównaniu z procesem okresowym w fermentacji półciągłej uzyskano wzrost produktywności kwasu cytrynowego o 20-50% przy utrzymaniu wydajności na tym samym poziomie ok. 80% w stosunku do cukru.