Способ получения биомассы дрожжей Советский патент 1983 года по МПК C12N1/22 

1С

to

со

00

Изобретение относится к микробио логической промышленности, в част ности 1C способам получения, дрожже вой биомассы. Известен способ получения биомас сы микроорганизмов, предусматривающий двухстадийное выращивание с использованием иа второй стадии про дуктов .метаболизма - дрожжи с дополнительным введением гидролизатов Мстительного сырья tl3. Недостатком способа является относительно ризкий выход биомассал. Наиболее близким к предлагаемому является способ получения биомассы дрожжей, предусматриваю1ций измельчение растительного сырья, его кислотный гидролиз разделение прогидро лизованной массы на гидролизат и лигнин фильтрованием, выращивание дрожжей на питательной среде, содер жащей гидролизат в качестве источника углерода, источники азота, фос фора и минеральные соли при перемешивании и аэрации среды, выделение полученной биомассы, ее выпарку и сушку. Согласно известнсм«|у способу дрожжи культивируют в периодических и непрерывных условиях с управлявмой подачей средал и периодическим и непрерывным отбором. рН среды поддерживают равным 4,4-4,6, температуру 38-39 С. Воздух подают в количестве от 1,0 до 1, на 1 м ферментационной среды. В качестве питательного субстрата испол зуют гидролизат, полученный при вар ке хвойной и лиственной древесины. Для предварительного облагораживания гидролизных сред и удаления инг бирующих примесей применяют методы аэрации и продувки паров с последую щими отстоем и фильтрацией сусла. Гидролизат нейтрализуют известью и аммиачной водой, питательные соли ( и KCI) задают из расчета .60%-ного выхода абсолютно сухих дро жей от редуцирукядих веществ (РВ) .S сусло вносят 0,5 нормы азота с учетом ПОСТОЯННОЙ донейтрализации среда 5%-ным раствором аммиака в процессе выращивания. Выделение и обез воживание биомассы проводят извест,ными методами 12. Недостатком известного способа является низкий выход биомассы, а Также потери при ее выделении. Цель изобретения -- повьниение выхода биомассы. Поставленная цель достигается тем, что согласно способу получения биомассы дрожжей, предусматривающему измельчение растительного сырья, его кислотный гидролиз, paзJяeлeниe прогидролизованной массы на гидроли зат и лигнин фильтрованием, выращивание дрожжей на питательной сре.де, содержащей гидролизат 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-. Сущность способа состоит в следующем.Выращивание микроорганизмов проводят на питательном субстрате из растительного сырья, например из хвойной и лиственной древесины, путем предварительного измельчения исходного материала с последующим кислогным гидролизом с содержанием избыточной минеральной, например , кислоты до 0,1-1% под избыточным давлением 8-15 атм и повьшленной температуре 160-240 С. Прогидролизованную массу разделяют, фильтрованием на гидролизат и ч игнин. Гидролизат со стадии получения гидролизата методом периодического или непрерывного гидролизата подают в нейтрализатор. Температура поступающего гидролизата 95-98°С. Нейтрализацию осуществляют в две ступени. На первой ступени - извест KOKJM 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 выдерживания60 мин. Вторая ступень нефтрешизации проводится аммиачной водой. Подача аммиачной вод: регулируется по рН 4,2-4,4 и подается на всос насоса, подаквдего 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 нейтрализата. Пары самоиспарения с нейтрсшизаторов и отстойников через конденсатор направляются в сборник фурфуролсодержащего конденсата и далее на ст дню получения фурфурол-сырца из фурфуролсодержащего конденсата паров самоиспарения. Охлажденный нейтрализат откачивают в аэратор, где осуществляют п дувку воздухом для окисления лигно гуминовых веществ. Расход воздуха составляет 40-50 м на 1 м нейтра лизата, время аэрации 1ч. Температура аэрации составляет 42-48%. Аэрированный нейтрализат перекачивается на холодный отсто Отстой осуществляется на отстойниках, время отстоя 3-4 ч, при степе ни осветления 60%. Осветленное сусло после холодного отстоя через пластинчатые те лообменники направляется на стадию выращивания и сгущения биомассы. Выращивание дрожжей проводят в режиме с интенсивностью перемешива ния, характеризуемой скоростньаа градиентом, равным 1200-9000 . При таких значениях скоростного гр диента достигается полное разруше ние агрегатов, состоящих из дрожже вых клеток и коллоидных частиц лиг,нина, замедпя5вдих процессы массообмена н.а границе дрожжевая клетка культуральная среда. При значениях скоростного градиента ниже 1200 не происходит полного разрушения таких агрегатов, а при значениях выше 9000 С наблюдается гидродинамическое разрушение оболочек клеток дрожжей, При скоростных градиентах перем 1швания на стадии выраищвания в пределах от 1200 до 9000 С достигается перемешивание питательных элементов в ферментационной среде на микроуровне. Проведение режима выращивания в тако интенсивном режиме предполагает подачу питательной среди/ очищенной от примесей лигнина, иначе затрудняется доставка питательных веществ к клеткам микроорганизмов, что приводит к понижению техг нологических показателей процесса выра 1и1вания, в 1астности к уменьше нию выхода биомассы микроорганизмов Режим отстаивания прогидролизованной массы в этом случае следует про водить при числах Рейнольдса, равных от 1,0 до 500,0. При числах Рей нольдса меньше 1,0 расход подаваемой на отстаивание суспензии уменьшается без существенного изменения эффекта отделения лигнина от гидролизата, а при числах Рейнольдса выше 500,0 заметно ухудшается о-вделение лигнина от гидролизата. Режим выращивания и состав минеральной среды такой же, как ив известныхспособах. Выделение био массы осуществляют сепарацией а окончательное обезвоживание сушкой. Питательная среда с рН 4,2-4,4 для выращивания гидролизных дрожжей содержит РВ от 1,5 до 4,4%, органических кислот в пересчете на уксусную кислоту от 0,2 до 0,5%, азота от 2000 до 2100 мг/л, от 1000 до 1100 мг/л, фурфурола от 0,007 до 0,01-5%. Расход воздуха составляет от 1,0 до 6,0 м воздуха на 1 м ферментационной среды. Выделение дрожжей проводят флотацией , например напорной. с расходом воздуха от 0,8 до 3,0 на 1 м суспензии дрожжей при времени флотации 3-6 мий со степенью сгущения 3-4. После этого суспензию сгущают сепарацией. Дальнейшее обезвоживание суспензии проводят на выпарке и сушке. При этом получают готовый продукт -.дрожжи гидролизные с влажностью 3-8%. Пример 1. Биомассу дрожжей получают на питательнсян субстрате из древесины (смесь березы и осины в весовом соотношении 1«1) путем его предварительного измельчения до 20-30 ым и последующего кислотного гищюлиза, которьЦ) проводят при температуре 170С, давлении 8,5 атм, в присутствии .0,5%-ного раствора серной кислоты. Прогидролизованную массу охлаждают и разделяют фильтрованием и отстаиванием при числе Рейнольдса равном 1,0 на гидролизат и лигнин. После этого гндролизат .направляют на стадию вьфащивания дрожжей. Дрожжи Candida scotti КС-2 выраЬ(ивают на питательней среде, содер-. жащей РВ 2,1%, органические кислоты а пересчете на уксусную кислоту 0,4%, азот - 2100 мг/л; мг/л, фурфурол 0,01% рН 4,. Расход воздуха при выращивании 4,1 м на 1 м ферментационной среды. Интеноивность перемешивания ферментационной среды 1200 С . Температура фе|я4ентационной среды . Удельная скорость роста 0,3 ч . Со стадии выра|Щ1вания дрожжевую суспензию направляют на стадию сгущения и обезвоживания, порледовательно осуществляя флотацию дрожжей, сгущение дрожжевой биомассы сепарацией и дальнейшее обезвоживание на выпарке и сушке. При этом выход биомассы от субстрата (РВ) составляет 38,8%. Пример 2. Биомассу дрожжей Candida seotti КС-2 получают анало- гично примеру 1, за исключением того, что отстаивание прогидролизованной массы осуществляют при числе Рейнольдса равном 250,5 и выращи5 1022 вание дрожжей проводят при интенсивЧ ijocTH перемешивания 5100 С . При-этом выход биомассы от страта (РВ) составляет 46Д%. Пример 3. Биомассу дрожжей Candida scotti КС-2 получают анало-5 гично 1 за исключением того, что отстайвание прогидролизованной маесы осуществляют пои числе Рейнольдqa равном 500,0 и выращивание дрожжей проводят при интенсивности пере-Ю мгиивания 9000 С. При этом выход (иомассы от субстрата (рв) составляет 41,2%. 87в П р и м е р 4 Биомассу дрожжей Candida scotti КС-2 получают также аналогично примеру 1, за исключением того, что не осуществляют допс /1нительного разделения прогидролйэованной массы на гидролизат и лигнин, а выращивание осуществляют при интенсивности перемешивания 900 С . При этом выход биомассы от субстрата (РВ), составляет 33,7%. Таким образом, предлагаемый способ позволяет увеличить выход биомассы на 6-10% по сравнению с извест ным.

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