Способ получения биомассы

Способ получения биомассы

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

с- ",о;сенате 4

О П И" С- А Н" В Й

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

Союз Советских

Социалистииеских

Республик (11) 611928 к Авторскому свиаатильству (61) Дополнительное к авт. санд-ву (22) Заявлено 16.07.76 (21) 2384148/28-13 с присоединением заявки № (23) Приоритет (43) Опубликовано25.06.78.бюллетень № 23 (46) Дата опубликования описания 17.05 78

2 (51) М. Кл.

С 12 23 13/06

С 12 З 1/08

С 12 С 11/14

Гасударствеииый комитет

Свавта Мииистрав СССР вв делам изабретеиий и аткрмти» (53) УДК 668,392 (088.8 ) E.Ã. Быховский, Б.С. Боупен, Н.П. Капунянц, Л.З. Салтыкова, Авторы изобретения О.Т.чернова, О.В.Феду ова и Н.Я. Блин евск я

Всесоюзный научно-исследовательский институт (71) Заявитель биосинтеза белковых веществ (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ БИОМАССЫ

Изобретение относится к технике получения бепкововитаминной массы на киспородосодержащих производных углеводородов, например низших спиртах ипи карбоновых киспотах, и может быть использовано в микробиологической промышленности.

Известен способ получения биомассы, предусматривающий непрерывное- выращивани,з микроорганизмов в усповиях аэрации на питатепьной среде, содержащей в качестве исгочника углерода. оксидаты углеводородов, например, низшие спиртье и кислоты, источ,ник азота и необходимые минеральные соли прн определенной концентрации источника углерод да в среде и скорости потока (1) .

По этому способу дрожжи культивируют в ферментерах при аэрации, рН и температуре, оптимальных для данного штамма.

Процесс" ферментации: необходимо регулировать дпя поддержания в ферментере концентрации этанопа 0,005-0,300% (предпочтительноо 0,02% ) . Это обусловлено высокой летучестью низших спиртов и кислот, унос которых с воздухом приводит к потере ценного сырья и загрязнению окружающей среды сбросами.

Недостатком известног0 способа явпяет ся невысокая интенсивность процесса и про»

g изводитепьность ферментера вспедствие ограничения остатка этанопа и других оксидатов в купьтурапьной среде, а также напичие остатков исходного сырья в получаемой биомассе (до 100 мп на 1 кг сухого продукта) g Присутствие посторонних примесей в кормо вой н пищевой биомассе нежелательно, а на пичие метанола недопустимо.

Цепью изобретения явпяется интенсифи— кация процесса и получение высокоочищенной

1о биомассы .

Это достигается тем, что при. предпагае мом способе получения биомассы выращивание микроорганизмов осушествпяют в три

: стадии, при этом: на первой стадии конпент

2Г рацию источника углерода поддерживают

0,1-0,5% и скорость потока 0,2-0,5 час на второй и третьей стадиях осуществляют" полное испопьзорание источника углерода, введенного B питатепьнук среду на первой

Ж. стадии, при этом на второй стадии среду

611928

15 аэрируют воздухом, которымс осуществлялась аэрации па первой стадии, а скорости потока на второй и третьей. стадиях поддерживают

1, 2,0 час и 2,0-4,0 час соответственно. 5

Способ осуществляют следующим образом.

Микроорганизмы, например дрожжи Cauc1180l 0 11 RI б, бактерии P&BUd0ttlO Ос, ggg gPiC выращивают на обычной минерanьной среде, содержащей азот, фосфор, калий, магний, и микроэпемен ты в количествах, необходимых для обеспеshams максимального выхода биомассы.Источниками углерода являются окиспенные производные углеводородов - спирты,карбон о вые кисл о ты, к о т орые д оба вляют в ср еды в концентрадии от 1 до 15%, предгочтительно до 8%. Выращивание ведут при перемешивании с аэрацией воздухом или киспоро20 дом при температуре и рН, .оптимальных для подобранных микроорганизмов, Темперао тура выращивания составляет 15-40 С о (предпочтительно 23-30 С), рН 3-8 (нредпочтительно 4-7).

Выращивание осуществляют в три стадии.

На первой стадии процесс ведут с максимальндй интенсивностью при атмосферном или избыточном до 1,5 ати давления, поддерживая концентрацию источника углерода на оп тимапьном для используемого ферментера уровне 0,1-; 0,5%((предпочтительно 0,5%) и скорость протока 0,2-0,5 час . Концентрацию источника углерода можно ограничивать в случае ингибирующего действия на микроорганизмы. о . Ha второй и третьей стадиях, осуществляют полное использование источника угле ° рода, введенного в питательную среду на первой стадии, при этом скорости потока поддерживают 1,0-2,0 час и 2,0-3,0час соответственно.

На второй стадии среду аэрируют:воздухом, которым осуществляли аэрадию на пер-, вой стадии, а на третьей стадии для аэрапн4 подают чистый воздух. . Концентрация оксидата в культуральной среде на последней стадии ферментации составляет О,Ol- 0,05%.

Пример 1. Дрожжи CQNd<" у

dOI . Ut) R) 3 выращивают в условиях протока на питательной среде с.этанолом о при рИ 4,1-4,3 и температуре 32 С. Про- цесс ферментации ведут в три стадии.

На первую стадию подают исходную пи- кк татепьную среду, содержащую 5,0% этанола. ,и минеральные соли (на 1 кг этанола) r:

Аммиачная вода (20%) 290,0

Орто-фосфорная кислота . 60,0

Калий хлористый, 41,0 60

Магний севнокислый 22. 5

Железо сернокиспое 2,5

Цинк сернокислый 1,3

Марганец сернокислый 1,3

Аэрацию ведут воздухом -1 и!мин на

1 л среды. Процесс осуществляют при давпении 1,0 ати со скоростью протока 0,4 час, поддерживая при этом концентрацию остаточного этанопа 0,8-1,0.

Культурную массу и отработанный воздух с первой стадии ферментации непрерывно подают на вторую стадию, где скорость протока в три раза выше, чем на первой, т.е. 1,2 час .Из минеральных солей на

-1 вторую стадию подают только аммиачную воду и орто-фосфорную кислоту соответственно, по норме 50 г и 10 г на каждый килог рамм этанола, поступающего с культуральной массой после первой стадии ферментации.

Концентрация остаточного этанопа на агорой стадии составляет 0,005-0,010%.

Культурапьная масса со второй стадии непрерывно поступает на третью стадию,где скорость протока увеличивают еще в 2,5 ра- за (до 3,0 час ). Ha третью стадию подают только чистый воздух 0,5 л/мин и рН-статирующие реагенты-аммиачную воду g раствор серной кислоты.

Культуральную массу с третьей стали ферментации подают на сепарацию и сушку.Выход абсолютно сухих дрожжей в конце процесса ферментации составляет 70% израсхо. дованного этанол, а содержание этанола Й биомассе - не более 10 мг/кг (следы).

Пример 2. Бактерии Р&аОЗОЖой(М61

ЩВИИМИОЬСО выращивают при атмосферном давлении на среде с 10% метанола по трех стадийной схеме. Минеральные сопи подают в следующем количестве (на 1 кг метанола )р:

На первой стадии ,аммиачная вода (20%)

Орто-фосфорная кислота (70%) 62,5

Калий хлористый 56,2

Магний сернохислый 16,3

Железо сернокислое 3,8

Бинк сернокислый;: 1,3

Марганец сернокиспый 1,3

Медь сернокислая 0,4

На второй стадии

Аммиачны вода (20%) - 62ю5

Орто-фосфорная кислота (70%) 1.2,5

Ч емпература выращивания 30 С, pH cp ды 6,8-7,0. Среду аэрируют воздухом в количестве 3,0 л/мин на 1 п среды на пер4 вой стадии и 1,0 л/мин на 1 л среды иа третьей стадии ферментации. Аэрирование среды на второй стадии осуществляют всем количеством отработанного на первой стадиФ воздуха. Скорость протока на каждой стади4 фе0меятацип Регулируют по остатку мютяно1

611928

Составитель А.Брвжникова

Техред К. Кдимко Корректор В. Сердюк

Редактор А.Бер

Заказ 3403/26 Тираж . 568 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий . 1 13035, -35, Рвушсквя наб., д.4/5

Филиал ППП Патент, r.Óæãîpîä, уп.Проектная,4 па в среде, который, поддерживают на тех же уровнях, что и этанол в примере 1.При этом на первой стадии ферментации скоростЬ протока составляет 0,5 час, нв второй

1,5 час, нв третьей стадии 4,0 час . 5

Выход абсолютно сухой биомассы в конце ферментации составляет 47% от веса израсходованного метанола. Метанола в биомассе не обнаруживают.

Пример 3. Дрожжи СС nd iform 10

u%i Qi 6 вырашивают при рН 4,8-5,0 о и температуре 32 С на среде с уксусной кислотой. Процесс ферментации ведут в две стадии. На первую стадию подают исходную питательную среду, содержал:ую 3% уксусной 15 кислоты и минеральные сопи (в г на 1 кг уксусной .кислоты):

Аммиачная вода (20%) 170,0

Орть- фосфорная кислота (70%) 36,0

Калий хпористый 24,6 20

Магний сернокиспый 5

Железо сернокислое 1,5

Пинк сернокиспый 0,8

Марганец сернокиспый 0,8

Аэрацию ведут воздухом 1 пlмин на 1л 25 среды. Процесс осушествпяют со скоростью протока 0,25 час, поддерживая остаточ:ную концентрацию уксусной. кислоты до 0,4%

Культуральную массу и отработанный воздух с первой стадии ферментвции.непрерывно подают на вторую стадию, где вырвшивание ведут со скоростью протока 0,75 час,добавляя аммиачную воду и орто-фосфорную кислоту соответственно по норме 30 r u

6 Г на каждый кип огр вмм кислоты, поступаю- З ошей с культуральной массой после первой стадии ферментации. Концентрация остаточных кислот на второй стадии составляет

О.05%. Предлагаемый способ обеспечивает увеличение суммарного cbeMa биомассы с полезной емкостью ферментеров на 20-30% по ,% сравнению с одностадийным процессом. Кроме того, получаемая по этому спосрбу биомасса 1неi содержит примесей исходного источника углерода и метабопитов.

Формула изобретения

Сп особ и олуч ения би омассы, предусма триваюший непрерывное вырашивание микроорганизмов в условиях аэрации на питатепьной среде, содержашей в качестве источника угперода оксидаты углеводородов, например, низшие спирты и кислоты, источник азота и необходимые минеральные сопи и ри опредепенной концентрации источника углерода в среде и скорости протока, о т п и ч а ю— ш и и с я тем, что, с цепью интенсификации процесса и получения высокоочищенной биомассы, вырашивание микроорганизмов осушествпяют в три стадии, при этом на первой стадии концентрацию источника углерода поддерживают 0,1-0,5% и скорость протока

О, -0,5 час, на второй и третьей стадиях осушествпяют полное использование источника углерода, введенного в питательную среду нв первой стадии, при этом на второй ) стадии среду аэрируют воздухом, которым осуществлялась аэрации на первой стации,а скорости протока на второй и третьей стадиях поддерживают 1,С 2,0 чвс и 2,О4,0 час соответственно.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе::

1. Патент США % 3865691, кп. 195-82, 1975 .