Способ культивирования биомассы дрожжей Советский патент 1989 года по МПК C12M1/04 

Изобретение относится к микробиологической промышленности, к способам культивирования дрожжей.

Цель изобретения - сокращение времени культивирования дрожжей.

На с)иг. 1 изображено устройство . для реализадии предложенного способа, продольный разрез.

Устройство для реализадии способа содержит пленочный аппарат-1 и емкость 2 для выращивания дрожжей, сообщенную с атмосферой. Пленочный аппарат 1 состоит из корпуса 3, разделенного горизонтальными перегородками

на секдию 4 для ввода жидкости и секцию 5 для насьпцения .жидкости газом. В секции 5 корпуса 3 установлена трубная насадка 6, имеющая в своей верхней части заглушку 7, отверстия 8 для вывода жидкости и распределитель 9 потока.

Пленочный аппарат 1 имеет также штуцер 10 для подачи насыщенной жидкости и штуцер 11 для подвода ненасыщенной жидкости из емкости 2, штуцер 12 для отвода смеси насьш;енной и не- насьщенной жидкостей, снабженный кла-; паном 13, штуцеры 14 и 15 для подвода

00

о

3150

и отвода воздуха. Кроме того, устройство снабжено ротаметром 16 для измерения расхода жидкости и побудителем расхода 17.

Способ культивирования дрожжей осуществляют следующим образом,

Дрожжи выращивают в емкости 2 на жидкой питательнрй среде, g процессе выращивания часть культуральной жид- кости постоянно отводится в пленочный аппарат tg где насыщается в пленке кислородом воздуха и затем после насыщения смешивается с ненасыщенной жидкостью, также подаваемой в пленочный .аппарат, при этом смешивание насыщенной и ненасыщенной жидкостей в аппарате осзпцествляют при давлении, равном давлению насыщения газом отводимой из емкости 2 куЛьтуральной жидкости Полученную смесь рецирку- лируют в емкость- 2, а количество ненасыщенной культуральной жидкости, направляемой на смешивание из емкости 2, определяют по формуле

нас

У насР V 1 Ч

., I J

У атм С4ГМ

де G - количество ненасьщенной культуральной жидкости;

GHCJC количество культуральной 30 яшдкЬсти, насыщенной кислородом при избыточном давлении газа;

УНОС содержание кислорода в

воздухе, находящемся в ,г зоне насыщения при избыточном давлении;

fctrff содержание кислорода в

воздухе, находящемся в емкости для выращивания дрожжей при атмосферном давлении;

40

давление в зоне насыщения

жидкости; РМТМ атмосферное давление.

Смешивание свежей жидкости с про- контактировавшей до равновесного состояния жидкостью при давлении насыщения позволяет насытить свежую жидкость до равновесного состояния 50 (имеется ввиду атмосферное давление) без пропускания ее через насадку в виде жидкостной пленки ,, что увеличивает производительность процесса, причем с повышением давления коли- 5 чество свежей жидкости для смешивания увеличивается, так как согласно закону Генри с увеличением давления в зоне контакта повьгашется количество раст-воренного газа в жидкости. При этом снижаются энергозатраты за счет того, что свежую жидкость не подают

о 5 0 5

0

г

0

5

0 5

в верхнюю секцию пленочного аппарата для создания жидкостной пленки на поверхности насадки, она насыщается газом вследствие смешения ее с жидкостью, насьпценной газом до равновесного состояния при давлении в зоне контакта вьше атмосферного.

Кроме того, смешение свежей жидкости с насьщенной жидкостью до равновесного состояния позволяет устранить потери газа, так как в зтом случае при сборе полученной яшдкости из пленочного аппарата, работающего при давлении больше атмосферного, в емкость или водоем, сообщенный с атмосферой, не происходит выделения (вскипания) из жидкости газа в виде пузырьков. Смешение свежей жидкости с жидкостью, которая насыщена не до равновесного состояния, приводит к снижению производительности, так как при этом необходим меньший расход свежей жидкости из-за малого насыщения газом насьщаемой жидкости.

Подача насыщенной жидкости в емкость, сообщенную с атмосферным давлением, только после смешения ее со свежей жидкостью также обусловлена устранением эффекта вскипания.

Поддержание расхода, свежей жидко - ти в количестве, рассчитанном по фор муле (1), позволяет подать нео бхо- димое и оптимальное количество свежей жидкости, которая полностью на.сьпцает- ся до равновесного состояния (атмосферное давление).

При пре.вьшении расходом свежей жидкости расчетного, происходит разбавление, т.е. смешанная жидкость не максимально насыщается газом, что не эффективно.

При снижении расхода свежей жидкости ниже расчетного в смешаннбй жидкости после сброса ее в емкость, сообщенную с атмосферой, происходит вскипание газа и вьщеление его в виде пузырьков из жидкости, что также не эффективно.

Пример 1. Проведено выращи- вание кормовых дрожжей paccbi Тулун- ская-6/, на гидролизате древесины, содержащем источники азота, углерода, других питательных солей, при этом кислород в культуральную жидкость подводили из воздуха. Дрожжи культиви5

10

5 . 1507786 ровали при 38-40 С, рН 4,4-4,6, редуцирующих веществ 72%. Насыщение кислородом из воздуха дрожжей осуществляли путем пропускания культураль- ной жидкости в виде жидкостной пленки по наружной поверхности труб, установленных в пленочном аппарате.

В пленочном аппарате устанавливали три. цилиндрические трубки диаметром ,5 и длиной 5 м. Скорость воздуха по сечению аппарата составила 8 м/с. Определение концентрации дрожжей в культуральной жидкости осуществлялось весовым методом.Содержа- 5 ние Сахаров определяли титрованием. При выращивании скорость потока через ёмкость объемом 20 л поддерживали равной 0,4 л/ч.Культуральную жидкость после прохождения ее в виде жидкостной пленки в количестве 0,5 по наружной поверхности труб и насыщения ее кислородом из воздуха под давлением 3 атм смешивали с ненасыщенной жидкостью в количестве 1,5 м /ч (что соответствует расчетному расходу) непосредственно в нижней части .пленочного аппарата,-т.е. при давлении, равном давлению насьш е- ния газом отводимой из емкости жидкости. После этого смесь рециркулиро- вали в емкость 2 .Согласно проведенным исследованиям

скорость роста дрожжей составила

20

25.

30

ч к

в н о ж д к ч с с щ л ем э ем

Способ культивирования биомассы дрожжей, предусматривающий их выращивание в емкость на питательной среде насыщение при избыточном давлении отводимой из емкости культуральной жидкости кислородом воздуха и последующее ее смешивание с ненасьщ1енной культуральной жидкостью , о т л и - ча.ющийся тем, что, с целью сокращения времени культивирования, смешивание указанных жидкостей осуществляют при давлении, равном давлению насьш ения газом отвсд4« ой из емкости культуральной жидкости, при этом полученную смесь р ециркулируют в емкость, а количество ненасьш;енной

2,5 ч, концентрация дрожжей 22 г/л

/ч j,j. 35 культуральной жидкости, направляемой

(прессованных), экономический коэффи- - - - - ,

Г1 она смешивание, определяют по фор.циент и,о.

Пример

40

45

2. Выращивание осуществляли аналогично примеру 1, однако при этом расход ненасыщенной жид- .кости был меньше расчетного и составлял 0,9-1 . Установлено, что время роста дрожжей составило 3,5 ч, концентрация дрожжей 19 г/л (прессованных) , экономический коэффициент 0,73.

Пример 3. Культивирование дрожжей осуя;,ествляли аналогично примеру. 1, однако насыщенную культураль- ную жидкость в пленочном аппарате при давлении 3 атм смешивали с ненасьщ;ен- ной жидкостью непосредственно в емкости 2 при атмосферном давлении. Как показали исследования, наблюдалось интенсивное выделение газовых пузырьков.

Время роста дрожжей составило 5 ч, концентрация биомассы 11 г/л (прес не ко с

G

У

кос tr

J Oit м

дл

где

не нас количество ненасыщенной

50

нос

иас

от м

HOIC

культуральной жидкости; количество культуральной жидкости, насьш1енной кисло родом при избыточном давлении;

содержание кислорода в воздухе, находящемся в зоне насьш1;ения при избыточном давлении; содержание кислорода в воздухе, находящемся в емкости для выращивания дрож жей при атмосферном давлении;

давление в зоне насьш5ения жидкости; атмосферное давление.

сованных дрожжей), экономический коэффициент 0,51.

Таким образом, согласно экспериментальным данным только в случае смешения насыщенной культуральной жидкости с ненасыщенной, расход которой рассчитывается по формуле (1), при давлении, равном давлению насыщения газом отводимой из емкости культуральной жидкости и рециркуляции полученной смеси в емкость, достигается малое время роста, высокая концентрация дрожжей и больщой экономический коэффициент.

Формула изобретения

Способ культивирования биомассы дрожжей, предусматривающий их выращивание в емкость на питательной среде, насыщение при избыточном давлении отводимой из емкости культуральной жидкости кислородом воздуха и последующее ее смешивание с ненасьщ1енной культуральной жидкостью , о т л и - ча.ющийся тем, что, с целью сокращения времени культивирования, смешивание указанных жидкостей осуществляют при давлении, равном давлению насьш ения газом отвсд4« ой из емкости культуральной жидкости, при этом полученную смесь р ециркулируют в емкость, а количество ненасьш;енной

G

У

кос tr

J Oit м

дл

0

5

где

не нас количество ненасыщенной

0

нос

иас

от м

HOIC

культуральной жидкости; количество культуральной жидкости, насьш1енной кислородом при избыточном давлении;

содержание кислорода в воздухе, находящемся в зоне насьш1;ения при избыточном давлении; содержание кислорода в воздухе, находящемся в емкости для выращивания дрожжей при атмосферном давлении;

давление в зоне насьш5ения жидкости; атмосферное давление.

6озду)(,

Изобретение относится к микробиологической промышленности, к способам культивирования дрожжей. Цель изобретения - сокращение времени культивирования. Способ культивирования биомассы дрожжей предусматривает выращивание дрожжей в емкости на питательной среде, насыщение при избыточном давлении отводимой из емкости культуральной жидкости кислородом воздуха и последующее ее смешивание с ненасыщенной культуральной жидкостью, при этом смешивание указанных жидкостей осуществляют при давлении, равном давлению насыщения газом отводимой из емкости культуральной жидкости, причем полученную смесь рециркулируют в емкость, а количество ненасыщенной жидкости, направляемой на смешивание, определяют по формуле G_ненас=G_нас(Y_нас/Y_атм)^.(P_нас/P_атм), где G_ненас и G_нас - количества ненасыщенной и насыщенной жидкостей соответственно

Y_нас и Y_атм - равновесное содержание газа в жидкости при давлении насыщения и атмосферном давлении, P_нас и P_атм - давление насыщения жидкости и атмосферное давление. Способ обеспечивает быстрое и полное растворение кислорода в среде, способствующее ускорению роста дрожжей. 1 ил.

(асыи( t/dffocmtf

J- меи/амна/r

MfUOHOC/nb

Отбор нульт1 рал ьн HUffHocmu Пита/пелбнае

Рат

4т i