Способ культивирования водородных бактерий Советский патент 1983 года по МПК C21D1/90 

Изобретение относится к микробиологической промьошленности, а именно к способам культивирования водородных бактерия. Известен способ культивирования водородных бактерий, согласно1 кото рому используют очищенные водород, кислород и углекислый газ, полность утилизируемые в ферментере lj Известен также способ культивиро вания водородных бактерий на минеральной питательной среде предусмат ривающий подачу водорода, углекисло го газа и кислорода. Используемые водород и кислород, полученные элек ролизом воды, являются высокоочищен ными, так как содержание в газах да же небольших примесей приводит к их накоплению в замкнутом объеме ферме тера и ингибированию биосинтеза . д Недостатком известного способа является его высокая стоимость, обу ловленная необходимостью получения высокоочищенных газов. Цель изобретения - удешевление процесса. Указанная цель достигается тем, что согласно способу культивировани водородных бактерий на минеральной питательной среде, предусматривающе подачу в ферментер водорода, углеки лого газа и кислорода, используют в качестве источника водорода и углекислого газа отходящие газы химичес ких производств, предварительно очи щенные от органических примесей, и кислород,- полученный из воздуха, га зы подают в соотношении (60-80):(612) : (12-25), при этом в процессе культивирования осуществляют негферЫБный отбор из ферментера 5-80 об, газовой смеси, объем которой, а такЖе соотношение подаваемых в ферментер газов устанавливают в зависимост от содержания водорода, кислорода,, углекислого газа и неутилизируемых примесей в отбираемой газовой смеси Способ осуществляется следующим образом. При культивировании водородных (зактерий в качестве источников водорода и углекислого газа используют отходящие газы химических производств, а источником кислорода являются блоки разделения воздуха. Газы, содержащие вре.цные примеси, например пары растворителей, предварительно очищают от них охлаждением до конденсации паров, сепарированием и адсорбц ей в слое активирован ного угля. Газы, содержащие инертные примеси, например азот, очистке не подвергаю, так как это дорогостоящий процесс, а подают непосредственно в ферментер. Во избежание заполнения газового объема ферментера еутилизируемыми примесями и затухания процесса биосинтеза, части газовой смеси непрерывно удаляют. В удаляемой из ферментера газовой смеси непрерывно изМЭряют содержание водорода, кислорода, углекислого газа и неутилизируемых примесей, В зависимости от их содержания регулируют расход удаляемой газовой смеси и подачу газов. Регулирование подачи и отбора газовой смеси осуществляют или вручную огнзратором, руководствуясь показаниями газоанализаторов содержания водорода, кислорода и углекислого газа и рекомендацией таблицы, или автоматически по заданным значениям состава и объема удаляемой из ферментера газовой смеси. Пример. В-отдельных емкостях с мешалками готовят концентрированные растворы солей: (NH2)2CO и лимоннокислое железо; КН2Р04 и набор микроэлементов; CaCl2; Na..HP04. Ферментер на 80% объема заполняют приготовленными концентрированными растворами, разбавленными водой, причем концентрированные растворы берутся равными частями из всех пяти емкостей, и сумма их объемов по отношению к объему воды составляет 1/10 часть. В ферментер вносят посевной материал, водородные бактерии Alca ligenes eutrophusz-1 в таком количестве, чтобы сухой вес бактерий в солевом растворе составлял 1 кг/м-. Источники газового питания подают в ферментер при перемешивании. Используют отходящие газы производства капролактама, предварительно очищенные от паров циклогексанола и циклогексанона охлаждением, сепарированием в гидроциклоне и адсорбцией в регенерируемом поглотителе, представляющие собой практически чистый водород, отходящие газы производства аммиака, содержание 1,2% инертных примесей, остальное - углекислый газ и, непосредственно от блоков разеделтения воздуха, кислород, содержащий до 9% азота. Газы подают раздельно и смешивают-в ферментере, соотношение их расходов устанавливают 66,7:10,9:22,4. Из ферментера непрерывно у-даляют газовую смесь, расход которой составляет 10,2% от суммы трех поданных потоков, а ее состав при перечисленном содержании примесей во входящих потоках: 65,4% водорода, 21,6% азота, 12,8% кислорода, 0,2% углекислого газа. Изменение содержания примесей в подаваезмых газах приводит к резкому изменению состава удаляемой газовой смеси. При содержании в потоке кислорода 8% азота, газовая смесь содержит водорода 67,0%,

кислорода 13,0%, азота 19,8%, углекислого газа 0,2%.,

Для сохранения условий снабжения водородных бактерий газовым субстратом уменьшают на 0,2% подачу кислорода, а объем выброса снижают с 10,2% до 9,8%. При увеличении содержания примесей в одном из поступающих в ферментер потоков, его расход увеличивают и увеличивают расход удаляемой смеси. , .

Процесс накопления биомассы в солевом растворе продолжают до достижения концентрации 20 кг/м, после чего начинают непрерывный процесс культивирования в режиме хемостата. Из ферментера непрерывно удаляют суспензию (до 25% общего объема в час) и доливают равный объем свежего солевого раствора. Величину слива суспензии (и долина солевого раствора) автоматически поддерживают пропорциональной количеству утилизируемой газовой смеси, оп зеделяемой как разность расходов суммы поданных газов и удаленной газовой смеси. Во время процесса культивирювания автоматически поддерживают температуру солевого раствора в диапазоне и рН 6,8-7.

В результатепродуктивность составляет 3,6 г АСВ/ЛЧ при удельной скорости роста Р,3 ч.

При проведении процесса с использованием чистых газов получены такие же показатели.

П р и м е р 2. Способ осуществляю согласно примеру 1, но в качестве газового питания используют технический водород от производства аммиака с содержанием водорода 71,2%, азота - 28,5%, метана - 0,3% и углекислый газ, содержащий 3% азота, кислород непосредственно от блоков разделения воздуха, содержащий 7% азота. Соотношение расходов этих газов устанавливают соответственно 72,0:9,. Из ферментера непрерывно удаляют газовую смесь, расход которой составляет 50% от суммы трех поданных потоков, а состав:водород - 33,8%, кислород - 6,5%, углекислый газ - 0,1%, азот - 58,7% метан - 0,9%.

Результаты культивирования аналогичны полученным в примере 1.

Предлагаемый способ позволяет значительно удешевить процесс культивирования водородных бактерий за счет использования отходящих газов химических производств, что также способствует охране окружающей среды.

СПОСОБ КУЛЬТИВИРОВАНИЯ Вб ДОРОДНЫХ БАКТЕРИЙ на минеральной питательной среде, предусматривающий подачу в ферментер водорода, углекислого газа и кислорода, о т л и ч а ю щ и и с я-тем, что, с целью удешевления процесса, используют в качестве источника водорода и углекислого газа отходящие газы химических производств, предварительно очищенные от органических примесей, и кислород, полученный из воздуха, газы подают в соотношении