Способ получения биомассы дрожжей

Способ получения биомассы дрожжей

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

СПСХ:ОВ ПОЛУЧЕНИЯ БИОМАССЫ ДРОЖЗКЕЙ, предусматривающий измельчение растительного сырья, его кислотный гидролиз, разделение прогидролизованной массы на гидролизат и лигнин фильтрованием, выращивание дрожжей на питательной среде, содержащей гидролизат в качестве источника углерода, источники азота, фосфора и минеральные соли, при перемешивании и аэрации среды, выделение полученной биомассы, ее выпарку и сушку, о т л и 4 а го щ и йс я т, что, с целью повышения выхода бисалассы после разделения прогидрблизованной массы на гидролизат и лигнин фильтрованием осуществляют отстаивание гидролизата в гидродинамическом режиме с числом Рейнрльдса 1,0-500,0, а выращи (Л вание дрожжей проводят при интенсивности перемешивания, характеризуемой скоростным градиентом, рав-1 иым 1200-9000 с

„.SU.„ 1022987 А

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

ttlkWI

РЕСПУБЛИК

3(g) C 12N 1 22

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (2Ö 3380211/28-13 (22) 14,. 01. 82 .(46) 15. 06.83. Бюл. lt 22 (72) В.Н. Соловьев, В.Н. Уракаев, Б.С. Ксенофонтов, B.Ю. Ноздрачев и Л.М. Мазуренко (71) Киришскии биохимический завод (53) 663.14(088.8) чение растительного сырья, его кислотный гидролиэ, разделение прогидролизованной массы на гидролизат и лнгнин фильтрованием, выращивание дрожжей на питательной среде, содержащей гидролнзат в качестве источника углерода, источники азота, фосфора и минеральные соли, при перемешивании и аэрации среды, выделение полученной биомассы, ее выпарку и сушку, о т л и 4 а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения выхода биомассы после разделения прогидролизованной массы на гидролиэат и лигнин фильтрованием осуществляют отстаивание гидролизата. в гндродинамическом режиме с числом Рейнольдса 1,0-500,0, а выращивание дрожжей проводят при интенсивности перемешивания, характеризуемой скоростным градиентом, равным 1200-9000 с (56) 1. Патент Японии Р 44-6293, кл. 36 (2) В 1,2, опублик. 1969.

2. Семушнна T.Í., Монахова Н.Н °, Глущенко Н.В. Культивирование флотирующнхся форм дрожжей на гидролизатах хвойной и лиственной древесины с повышенной концентрацией сахаров. -. "Гидролизная и лесохимическая промышленности", 1981, 9 4, с. 26-28.

1 (54)(57) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ БИОМЛССЫ

ДРОЖЖЕЙ, предусматривакпиий измель!

/

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

1022987

Изобретение относится к микробио логической промышленности, в част ности к способам получения дрожже вой биомассы.

Известен способ получения биомассы микроорганизмов, предусматривающий двухстадийное выращивание с использованием на второй стадии продуктов .метаболизма — дрожжи с дополнительным введением гидролизатов растительного сырья |.1J.

Недостатком способа является относительно низкий выход биомассы . Наиболее близким к предлагаемому является способ получения биомассы дрожжей, предусматривающий измель- 15 чение растительного сырья, его кислотный гидролиз1разделение прогидро« лиэованной массы на гидролизат и лигнин фильтрованием, выращивание дрожжей на питательной среде, содер- 2О жащей гидролизат в качестве источника углерода, источники азота, фосфора и минеральные соли при переме7 шивании и аэрации среды, выделение полученной биомассы, ее выпарку и сушку. Согласно известному способу дрожжи культивируют в периодических и непрерывных условиях с управляемой подачей среды и периодическим или непрерывным отбором. рН среды поддерживают равным 4,4-4,6, температуру 38-39 С. Воздух подают в количестве от 1,0 до 1,5 м /мин на

1 м ферментационной среды. В качестве питательного субстрата иопольэуют гидролизат, полученный при вар. ке хвойной и лиственной древесины.

Пля предварительного облагораживания гидролизных сред и удаления ингибирующих примесей применяют методы аэрации и продувки паров с последую- 40 щими отстоем и фильтрацией сусла.

Гидролиэат нейтрализуют известью и аммиачной водой, питательные соли (Р О и КС2) задают из расчета .60%-його выхода абсолютно сухих дрож-.45 жей от редуцирующих веществ (PB).B сусло вносят 0,5 нормы азота с учетом постоянной донейтрализации среды 5%-ным раствором аммиака в процессе выращивания. Выделение и обез" воживание биомассы проводят извест,ными методами (2).

Недостатком известного способа является низкий выход биомассы, а также потери при ее выделении.

Цель изобретения .- повышение выхода биомассы.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу получения биомассы дрожжей, предусматривающему измельчение растительного сырья, 60 его кислотный-гидролиз, разделение прогидролизованной массы на гидролиэат и лигнин фильтрованием, выращивание дрожжей на питательной сре.де, содержащей гидролиэат в качестве источника углерода, источники азота,,фосфора и минеральные соли, при перемешивании и аэрации среды, выделение полученной биомассы, ее выпарку и сушку, после разделения прогидролизованной массы на гидролизат и лигнин фильтрованием осуществляют отстаивание гидролизата в гидродинамическом режиме с числом

Рейнольдса 1,0-500,0, а выращивание дрожжей проводят при интенсивности перемешивания, характеризуемой скоростным градиентом, равным 12009000 с 1.

Сущность способа состоит в следующем.

Выращивание микроорганизмов проводят на питательном субстрате иэ растительного сырья, например из хвойной и лиственной древесины, путем предварительного измельчения исхщ..: ного материала с последующим кислотным гидролиэом с содержанием изб*.-..точной минеральной, например сеL.иой, кислоты до 0,1-1% под избыточным давлением 8-15 атм и повышенной температуре 160-240 С. Прогидролиэованную массу разделяют фильтрованием на гидролизат и вигнин.

Гидролизат со стадии получения гидролизата методом периодического или непрерывного гидролиэата подают в нейтралиэатор. Температура поступающего гидролизата 95-98 С.

Нейтрализацию осуществляют в две ступени. На первой ступени — извест™ ковым молоком с направленной кристаллизацией гипса до активной кислотности 3,5-3,7. рН нейтрализата регулируют подачей известкового Молока в головной нейтрализатор. Нейтрализат из головного нейтрализатора поступает в хвостовой, где происходит рост кристаллов гипса. Время выдерживания 60 мин.

Вторая ступень нефтрализации проводится аммиачной водой. Подача аммиачной воды регулируется по рН 4,2-4,4 и подается на всос насоса, подающего нейтрализат на "горя- . чий» отстой.

Нейтрализат из хвостового нейтрализатора насосом подается на "горячий" отстой. Отстой осуществляют в отстойниках непрерывного действия.

Время отстоя 2-3 ч. Степень осветления от взвешенных веществ составляет 90%.

Шлам влажностью 60% из отстойников выводится 3-4 раза в сутки в шламомешалку, откуда насосом подается для сгущения на фильтрование.

Влажность шлама после фильтрования составляет 35%. Фильтрат возвращается в основной поток нейтралиэата.

Пары самоиспарения с нейтрализаторов и отстойников через конденсатор

1022987 направляются в сборник фурфуролсодержащего конденсата и далее на ста, дию получения фурфурол-сырца из фурфуролсодержащего конденсата паров самоиспарения.

Охлажденный нейтрализат откачивают в аэратор, где осуществляют про дувку воздухом для окисления лигнегуминовых веществ. Расход воздуха составляет 40-50 м на 1 ьР нейтралиэата, время аэрации 1 ч.

Температура аэрации составляет

42-48В. Лэрированный нейтрализат перекачивается на "холодный" отстой.

Отстой осуществляется на отстойниках, время отстоя 3-4 ч, при степени осветления 60В.

Осветленное сусло после "холодного" отстоя через пластинчатые теплообменники направляется на стадию выращивания и сгущения биомассы.

Выращивание дрожжей проводят в режиме с интенсивностью неремешивания, характеризуемой скоростным градиентом, равным 1200-9000 С ".

При таких значениях скоростного градиента достигается полное разруше,ние агрегатов, состоящих из дрожже» вых клеток и коилоидных частиц лиг,нина, замедляющих процессы массообмена на границе дрожжевая клеткакультуральная среда. При значениях скоростного градиента ниже 1200 С 4

Be происходит полного разрушения таких агрегатов, а при значениях выше 9000 С наблюдается гидродииамическое разрушение оболочек клеток. дрожжей.

Прн скоростных градиентах пвремешивания на стадии выращивания в пределах от 1200 до 9000 С достигается перемешивание питательных элементов в ферментационной среде на микроуровне.

Проведение режима выращивания в такоеча интенсивном режиме предполагает подачу питательной среды, очищенной от примесей лигнина. Йначе затрудняется доставка питательных веществ к клеткам микроорганизмов, что приводит к понижению технологических показателей процесса выращивания, s частности к уменьшению выхода биомассы микроорганизмов.

Режим отстаивания прогидролизованной массы в этом случае следует проводить при числах Рейнольдса, равных от 1,0 до 500,0. При числах Рейнольдса меньше 1,0 расход подавае- . мой на отстаивание суспензии уменьшается без существенного изменения эффекта отделения .лигнина от гидролизата, а при числах Рейнольдса выше 500,0 заметно ухудшается оъ. деление лигнина от гидролизата.

Режим выращивания и состав минеральной среды такой же, как и в известных способах. Выделение биомассы осуществляют сепарацией а окончательное обезвоживание сушкой.

Питательная среда с рН 4,2-4,4 для выращивания гидролизных дрожжей содержит PS от 1,5 до 4,4В, органических кислот в пересчете на уксусную кислоту от 0,2 до 0 5В, азота от 2000 до 2100 мг/л, Р О от 1000 до 1100 мг/л, фурфурола от 0,007 до 0,01.5В

10 Расход воздуха .составляет от 1,0 до 6,0 м воздуха иа 1 м ферментационной среды.

Выделение дрожжей проводят флотацией, например напорной с расходом воздуха от 0,8 до 3,0 м /мин на 1 м суспензии дрожжей при времени флотации 3-6 мин со степенью сгущения

3-4. После этого суспензию сгущают сепарацией. Дальнейшее обезвожива20 we суспензии проводят на выпарке и сушке. При этом получают готовый продукт -.дрожжи гидролизные с влажностью 3-8В.

Пример 1. Биомассу дрожжей получают на питательном субстрате из древесины (смесь березы и осины в весовом соотношении 1<1) путем его предварительного измельчения до

20-30 мм и последующего кислотного гидролиза, который. проводят при температуре 170 C давлении 8,5 атм, в присутствии .0,5В-ного раствора серной кислоты. Прогидролизованную массу охлаждают и разделяют фильтрованием и отстаиванием при числе

35 Рейнольдса равном 1,0 на гидролиэат и лигнин. После этого гидролизат ,направляют иа стадию выращивания дрожжей .

Дрожжи Candida scotti KC-2 выраЬ ивают на питательной среде, содер жащей PB 2,1В, органические кислоты в пересчете на уксусную кислоту 0,4В, азот - 2100 мг/л, Р О 1050 мг/л, фурфурол 0,01В; pII 4,2.

Расход воздуха при выращивании

4 1 м на 1 м ферментационной среды

Интенсивность перемешивания фермеитационной среды 1200 С 4 . Темпе50 ратура Ф1нтационноя срд 38 С.

Удельная скорость роста 0,3 ч "

Со стадии выращивания дрожжевую суспензию направляют на стадию сгущения и обезвоживания, последовательно осуществляя флотацию дрожжей, 55 сгущение дрожжевой биомассы сепарацией и дальнейшее обезвоживание на выпарке и сушке.

При этом выход биомассы от субстрата (РВ) составляет 38,8В.

60 Пример 2. Биомассу дрожжей Chndida scotti КС-2 получают аналогично примеру 1, за исключением того, что отстаивание прогидролизованной массы осуществляют при числе

Рейнольдса равном 250,5 и выращн1022987

Составитель В. Голембет

Редактор Л. Авраменко Техред A.A÷ Корректор С. Шекмар, .Заказ 4155/16 Тираж 523 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4,ванне дрожжей проводят при интенсив+ йости перемешивания 5100 С .

При-.этом выход биомассы от субстрата (PB) составляет 46,1В.

Пример 3. Биомассу дрожжей

Candida scotti КС-2 получают аналогично 1 за исключением того, что отстайвание прогидролизованной мас» сы осуществляют при числе Рейнольдса равном 500,0 и выращивание дрожжей проводят при интенсивности перемешивания 9000 С .

При этом выход биомассы от субстрата (РВ) составляет 41,2%..

П P и м е р 4, Биомассу дрожжей Candida scotti KC-2 получают также аналогично примеру 1, за исключением того, что не осуществляют дополнительного разделения прогид5 ролизованной массы на гидролизат и лигнин, а выращивание осуществляют при ийтенсивности перемешивания

900 С"".

При этом выход биомассы от суб10 страта (PB), составляет 33,7В.

Таким образом, предлагаемый способ позволяет увеличить выход биомассы на 6-10% по сравнению с извесь ным.