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Xanthan Gum Moderne Anlagen und Technologien zur Herstellung eines der wichtigsten kommerziell genutzten Exopolysacchariden
Was ist das eigentlich?
Xanthan Gum
Xanthan ist das wichtigste kommerziell genutzte Exopolysaccharid
(EPS) mit pseudoplastischen
Eigenschaften, welches in der Regel durch Fermentation von Xanthomonas
campestris
pv. campestris
biotechnologisch hergestellt wird. Xanthan wird bevorzugt durch seine viskositätsregulierenden Eigenschaften als Geliermittel und Filmbildner
in der Lebensmittelindustrie eingesetzt.
Außerdem wird es für einige Spezialgebiete wie die Erdölförderung und Erzextraktion verwendet. In Europa ist es seit 1969 unter der Lebensmittelkennzeichnung E415 zugelassen.
Xanthan wird ausschließlich
biotechnisch durch Fermentation von
Xanthomonas campestris
ausgehend von Glukose produziert
Xanthan
kann sehr
kostengünstig hergestellt
werden, da der Produzent bei Wachstum auf Glucose oder Saccharose 60 - 70 % des
Substrats zu Polymer umsetzt. Die Weltproduktion lag 2016: ca. bei 250.000 mit
jährlicher
Steigerung von ca. 6 – 8 %
Kultivierungsbedingungen
Aerobische Prozess (Sauerstoffzufuhr)
Temperatur:
28 - 30 °C
pH
: ~ 7
Konversionsgrad:
50 – 70 %
Kohlenstoffquelle
Stärkehydrolyse
Glukose
/ Zucker (Saccharose)
Molke
(Laktose)
Konzentration:
2 – 4 %
Stickstoffquelle
Organische
Quelle: Hefeextrakt, CSL
Anorganische
Quelle: Ammoniumsalze
Spurenelemente
Zink
Xanthomonas campestris
0,2- 1 × 0,6-4 µm Einzeller
Befall von Pflanzen
Krankheitserreger bei Pflanzen
Technologisches Schema
Lagerung des geeigneten
Produktionsstammes in lyophilisiertem Zustand oder in eingefrorenen Glycerinkulturen.
Vor-Fermentation: Anzucht einer Vorkultur bis auf 5 - 10% des Fermentorvolumen
Haupt- / Produktionsfermentation: Einhaltung der Prozessparameter (Temperatur, pH-Wert, Bauweise des Fermenters und des Rührers) Überwachung der Sauerstofftransferrate (OTR), da während der Fermentation / Wachstum die Viskosität ansteigt
Aufbereitung / Down-Stream-Prozess:
Ernte der Fermentationbrühe / -suspension
Pasteurisation: Inaktivierung der Mikroorganismen durch erhöhte Temperatur sowie Sterilisation
Zellabtrennung: Verdünnung mit Wasser, Alkohol oder Wassergemischen mit Salzen und anschließender Filtration
Präzipitation erfolgt durch Zugabe von Alkoholen (z.B. Mehtanol, Ethanol oder Isopropanol)
Abtrennung des Xanthans und Recycling des Alkohols über eine Destillation
Trocknung und Vermahlung des Xanthans (je feiner die Körnung des Xanthanpulvers desto besser lässt es sich in Flüssigkeiten wieder lösen)
Verpackung: Verwendung von wasserdichten Verpackungsmaterialien (Xanthan ist hygroskopisch)