СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ БИОМАССЫ И ДЕПАРАФИНИЗИРОВАННОГО КОМПОНЕНТА МОТОРНОГО ТОПЛИВА Российский патент 2005 года по МПК C12N1/00 C12N1/26 C12P21/00 

Изобретение относится к микробиологической и нефтяной промышленностям, в частности может быть использовано для получения витаминизированной белковой биомассы и депарафинизированного компонента моторного топлива.

Известен способ получения биомассы и депарафинизированного моторного топлива, заключающийся в двухстадийном аэробном культивировании микроорганизмов на питательной среде, содержащей источники азота, фосфора, минеральные соли и нефтяные дистилляты в качестве источника углерода, путем получения на первой стадии биомассы и депарафинизата - на второй стадии (см. а.св. СССР №306734, МПК С 10 G 31/12, 1968).

Однако известный способ характеризуется невысоким выходом биомассы и низким качеством получаемого моторного топлива.

Известен также способ получения биомассы и депарафинизированного моторного топлива, заключающийся в аэробном культивировании микроорганизмов на питательной среде, содержащей источники азота, фосфора, минеральные соли и нефтяные дистилляты в качестве источника углерода, и последующем разделении целевых продуктов, при этом нефтяные дистилляты содержат n-алканы C₈-C₃₂ и ароматические углеводороды в соотношении 1:0,3-3,5, культивирование ведут в проточных условиях со скоростью разбавления среды 0,15-0,5 ч^-1 до достижения остаточной концентрации n-алканов в депарафинизированном дистилляте 25-50% от исходной (см. а.св. СССР №993631, МПК С 12 N 1/26, 1980).

Данный способ является наиболее близким аналогом предлагаемого по технической сущности и достигаемому результату.

Однако выход биомассы при использовании и этого способа не велик, а полученная биомасса содержит значительное количество жироподобных веществ и незначительное - белков.

Задача, поставленная при разработке предлагаемого способа, состояла в том, чтобы повысить выход биомассы, при этом чтобы последняя имела повышенное содержание белков, а качество полученного моторного топлива было бы сохранено.

Поставленная задача в соответствии с предлагаемым способом решается тем, что при аэробном культивировании микроорганизмов, преимущественно дрожжей Candida maltoza, в проточных условиях на водно-минеральной питательной среде, содержащей минеральные соли и нефтяные дистилляты в качестве источника углерода, последние имели n-алканы С₁₀-С₃₂ и ароматические углеводороды в соотношении 1:1-3, а в состав минеральных солей входили (мг/л):

фосфор- 120,0калий- 20,0магний- 33,0железо- 20,0цинк- 6,0марганец- 2,9остаточный азот- 190,0,

при этом культивирование следует вести со скоростью протока потока 0,1-0,3 ч^-1.

Способ осуществляют следующим образом.

Дрожжи родов, преимущественно Candida maltoza, но могут быть использованы и Thoruiopsis или Rhodotorula, выращивают непрерывным способом в условиях аэрации на водно-минеральной питательной среде, содержащей источники азота, фосфора, калия, магния, железа, цинка, марганца и азота.

В качестве источника углерода используют нефтяные дистилляты, выкипающие при температуре 200-380°С и содержащие н-парафины и ароматические углеводороды в соотношении 1:1-3. Концентрацию источника углерода в питательной среде поддерживают в пределах 3-35%. Процесс ведут при рН среды 2,5-6,0, температуре 28-43°С, скорости разбавления среды 0,1-0,3 ч^-1, интенсивности аэрации в пределах 100-500 л/кг·ч, до достижения остаточной концентрации n-алканов 25-50% от исходной.

Полученную суспензию микроорганизмов разделяют декантацией, флотацией и сепарацией в присутствии ПАВ на три фракции: депарафинизат, культуральную жидкость и биомассу.

Депарафинизат состоит из смеси углеводородов, из которой частично удалены n-алканы, и содержат в растворенном виде белок.

Депарафинизат используют для составления топливных композиций.

Пример 1. Дрожжи Candida maltoza выращивают непрерывным способом в условиях аэрации в ферментере объемом 0,63 м³ на нефтяном дистилляте с пределами выкипания 200-380°С, содержащем 12,0% n-алканов С₁₀-С₃₂ и 36% ароматических углеводородов, при этом соотношение n-алканов и ароматических углеводородов равно 1:3. Концентрация n-алканов в питательной среде была - 1,8%.

Водно-минеральная среда имеет следующий состав, мг/л:

Фосфор- 120,0Калий- 20,0Магний- 33,0Железо- 20,0Цинк- 6,0Марганец- 2,9Остаточный азот- 190,0

Процесс ведут при скорости разбавления среды 0,3 ч^-1, интенсивности аэрации 380,0 л/кг·ч, температуре 28-32°С и рН среды 2,9-4,0. Дрожжевую суспензию, выходящую из ферментера, сначала сгущают декантацией, затем флотацией и сепарацией в присутствии ПАВ. На стадии сгущения суспензии выделяют целевые продукты: белковую биомассу, обогащенную комплексом витаминов, и депарафинизат.

Выход белковой биомассы, в пересчете на исходный дистиллят, составляет 8,88%. В биомассе определяют содержание сухих дрожжей, в том числе белка, липидов, углеводородов, а также количество и состав аминокислот в сыром протеине. Содержание сырого протеина (белка) в биомассе составит 62,1%, а содержание аминокислот (в г/100 г сырого протеина) показано в таблице.

№№ п/пНаименованиеНаименованиеСодержание1LysinЛизин7,92HistidinГистидин2,53ArgininАргинин4,74ThreoninТреонин5,85ValinВалин6,36IsoleuzinИзолейцин5,97LeusinЛейцин8,68TyrosinТирозин3,49PhenylalaninФенилаланин5,210ZystinЦистин0,811MethioninМетионин1,612TryptophanТриптофан1,2

Содержание углеводородов в биомассе 1,7% абсолютно сухого вещества.

В депарафинизате определяют: содержание n-алканов, кислотность, фракционный состав. Содержание n-алканов С₁₀-С₃₂ в депарафинизате 5,8%, т.е. степень депарафинизации исходного дистиллята составит 51,6%.

Выделенный депарафинизат подвергают аммиачно-водной промывке для удаления продуктов метаболизма и сернистых соединений нефти. Для выравнивания и стабилизации фракционного состава депарафинизата в него добавляют 12% головной фракции, при этом температура перегонки составляет 180-240°С.

Пример 2. Дрожжи Candida maltoza выращивают в промышленном ферментере объемом 63 м³ и выделяют белковую массу и парафинизат как и в примере 1, но депарафинизации подвергают нефтяной дистиллят, вскипающий в пределах 220-370°С и содержащий 16% n-алканов С₁₀-С₃₀ и 30,5% ароматических углеводородов, при этом соотношение n-алканы: ароматические углеводороды равно 1:1,19. Концентрация n-алканов в питательной среде - 2,4%, скорость разбавления - 0,12 ч^-1.

После выделения депарафинизата содержание n-алканов С₁₀-С₃₀ в нем 5,5%, т.е. степень депарафинизации дистиллята составит 65,6%. Содержание белка в биомассе - 64,3%. Выход биомассы 18 г/л, т.е. 13% в пересчете на исходный нефтяной дистиллят.

Выделенный как в примере 1 депарафинизат подвергают аммиачно-водной очистке. К гидроочищенному депарафинизату - компоненту моторного топлива добавляют 10% головной фракции с температурой перегонки 170-235°С.

Как видно из приведенных примеров, в соответствии с предлагаемым способом повышается выход биомассы, а последняя содержит значительное количество белка, что позволит использовать ее как кормовую витаминизированную добавку, а полученный депарафинизат - для составления топливных композиций.

Изобретение относится к микробиологической и нефтяной промышленностям и может быть использовано для получения витаминизированной биомассы и депарафинизированного компонента моторного топлива. Предлагаемый способ заключается в том, что дрожжи, преимущественно Candida maltoza, выращивают в условиях аэрации на водно-минеральной питательной среде, содержащей фосфор, калий, магний, железо, цинк, марганец и азот и нефтяные дистилляты в качестве источника углерода, при этом соотношение n-алканов и ароматических углеводородов в последних равно 1:1-3. Культивирование ведут в проточных условиях со скоростью протока потока 0,12-0,3 ч^-1. Питательная среда содержит (мг/л): фосфор - 120,0, калий - 20,0, магний - 33,0, железо - 20,0, цинк - 6,0, марганец - 2,9 и остаточный азот - 190,0. Изобретение позволяет повысить выход биомассы, с повышенным содержанием белка, при том, что качество моторного топлива сохранено. 1 табл.

Способ получения биомассы и депарафинизированного компонента моторного топлива путем аэробного культивирования дрожжей Candida maltoza в проточных условиях на водно-минеральной питательной среде, содержащей фосфор, калий, магний, железо, цинк, марганец, азот и нефтяные дистилляты, содержащие n-алканы С₁₀-С₃₂ и ароматические углеводороды, и последующего разделения полученной суспензии на целевые продукты, отличающийся тем, что питательная среда содержит (мг/л):

Фосфор120,0Калий20,0Магний33,0Железо20,0Цинк6,0Марганец2,9Остаточный азот190,0

соотношение между n-алканами С₁₀-С₃₂ и ароматическими углеводородами в нефтяных дистиллятах равно 1:1÷3, при этом культивирование дрожжей Candida maltoza ведут со скоростью протока 0,12÷0,3 ч^-1.