Способ выращивания микроорганизмов Советский патент 1990 года по МПК C12N1/26 C12M1/00 

Изобретение относится к микробиологической промышленности, к способам выращивания микроорганизмов с использованием мембранного отд еления метаболи- тсГв.

Целью изобретения является увеличение выхода биомассы.

На чертеже приведена технологическая схема осуществления способа.

Способ выращивания микроорганизмов предусматривает непрерывную аэрацию культуральной жидкости в фементере 1 сжатым газом, который подают по трубопроводу 2 в аэратор 3 и мембранное отделение от культуральной жидкости метаболитов в разделительном блоке 4 с последующим возвратом .культуральной жидкости на выращивание в ферментер 1. Культуральную жидкость перед отделением от метаболитов нагревают до 35-45°С в теплообменнике 5. а воздух, подаваемый на аэрацию, разделяют в вихревой трубе 6 на два потока, один из которых с температурой

15-20°С используют для аэрации и подают его в трубопровод 2 и аэратор 3. а другой используют для нагрева культуральной жидкости и подают его в теплообменник 5 по трубопроводу 1. Способ предусматривает также пополнение объема культуральной жидкости в процессе выращивания в ферментере 1 из емкости 8. перемешивание среды мешалкой 9 и сбор отделенных метаболитов в бачок 10. Разделение потока сжатого газа в вихревой трубе 6 на два потока осуществляют путем тангенциальной подачи в нее сжатого газа по патрубку 11, а степень разделения потоков по температуре регулируют в трубе 6 конической заслонкой 12 с осевым перемещением.

Пример 1. В ферментере объемом 3 л при температуре культуральной жидкости 28°С и расходе газа на аэрацию 3 л/мин осуществляют выращивание культуры Pseudomonas putida - продуцента а-2-ин- терферона. Процесс культивирования длится 10-12 ч. при этом, начиная с 4-5-го часа

сл

с

сл о о

4i XI

роста и до конца процесса, осуществляют проточное разделение культуральной жид кости в мембранном блоке из полых волокон (с внутренним диаметром полых волокон 1,1 мм и размером пор 0,005 мкм) с площадью фильтрующей поверхности 0,45 м при расходе культуральной жидкости через блок 5 л/мин, В результате фильтрации сконцентрированная культу- ральная жидкость с клетками микроорганизмов возвращается в ферментер на дальнейшее выращивание, а пермиат с низкомолекулярными продуктами жизнедеятельности (метаболизма) микроорганизмов отводится в приемный бачок.

В коническую вихревую трубу с внутренним диамером в плоскости входного тангенциального патрубка Do 52 мм с углом конусности 2° и длиной 700 мм, исходя из термодинамических характеристик трубы и требуемого на аэрацию расхода охлаж- денного газа, подается сжатый газ с расходом 7 л/мин под давлением 2,5 кг/см при 22-23°С. Поскольку на аэрацию культуральной жидкости требуется поток газа с расходом 3 л/мин, то путем перераспределения при помощи заслонки потоков газа внутри вихревой трубы с холодного конца трубы отводится поток (3 л/мин) охлажденного газа на аэрацию в ферментер, а с горячего конца трубы поток (4 л/мин) нагретого газа подается в теплообменник, где он нагревает циркулирующую культу- ральную жидкость перед мембранным блоком.

В результате разделения потоков газа в вихревой трубе в зависимости от регулирования температура б хлажденного потока составляет 16--,18°С, а нагретого 39-53°С.

Интервал температур осуществления способа по примеру 1 и данные по массопе- реносу кислорода в культу рал ьную жидкость и изменению концентрации микроорга-ииз- мов в зависимости от температуры нагрева культуральной жидкости перед мембранным блоком (перед отделением от метаболитов) при малоизменяющейся температуре охлажденного газа на аэрацию для серии операций выращивания культуры Pseudomonas putida приведены в табл. 1.

П р и м е р 2. В ферментере объемом. 3 л при температуре культуральной жидкости 35°С и расходе газа N2 0,5 л/мин осуще- ствляют непрерывное выращивание культуры Ciostrldium acetobutylicum - продуцента ацетон - бутанола. В первые 50 ч процесса осуществляют рециркупирование культуральной жидкости через мембранный блок, содержащий 250 полых волокон длиной 22 см с внутренним диаметром 0.1 мм и

п

площадью фильтрации 550 см , обеспечивающий задержку частиц с молекулярной массой более 100 000 дальтон. При помощи перистальтического насоса поддерживают

скорость циркуляции через мембранный блок 0,18 м/с при перепаде давления на мембране 1,7 кг/см. В результате фильтрации сконцентрированная культуральная жидкость с клетками микроорганизмов

возвращается в ферментер на дальнейшее выращивание, а пермиат с низкомолекулярными продуктами жизнедеятельнрсти.микро- организмов (метаболиты) отводятся а приемный бачок.

В коническую вихревую трубу, описанную в примере 1, по/ ается сжатый газ N2 с расходом 1,8 л/мин под давлением 2,5 кг/см при 31-32°С. Поскольку на аэрацию кульгу- ральной жидкости требуется поток газа

0,5 л/мин, то путем перераспределения при помощи заслонки потоков газа внутри вих- ревой трубы с холодного конца трубы отводится поток (0,5 л/мин) охлажденного газа на аэрацию в ферментер, а с горячего конца трубы поток (1,2 л/мин) нагретого газа подается в теплообменник, где он нагревает циркулирующую культуральную жидкость перед мембранным блоком. Тем- пературу охлажденного воздуха в данном

примере изменяют в интервале от 14 до 21°С, а температуру нагретого потока от 39 до 56°С.

Интервалы указанных температур и данные по изменению концентрации микроорганизмов продуцентов и производительности по целевому продукту к 50-му часу роста, когда происходит стабилизация роста, в зависимости от температуры охлажденного потока газа на аэрацию и неизменной температуре

нагрева культуральной жидкости Перед отделением метаболитов приведены в табл. 2.

Из приведенных в табл. 1 и 2 данных видно, что максимальный выход биомассы обеспечивается при нагреве культуральной

жидкости перед отделением от метаболитов в интервале от 35 до 45°С и температуре потока газа, подаваемого на аэрацию, 15- 20°С.

Осуществление способа выращивания

микроорганизмов предлагаемым способом обеспечивает увеличение газожидкостного массообмена и поддержание на неизменном уровне производительности мембран- ного разделения, в результате чего

повышается выход конечного целевого продукта.

Формула изобретения Способ выращивания микроорганизмов, предусматривающий непрзрывную

аэрацию культуральной жидкости сжатым газом и мембранное отделение от культуральной жидкости метаболитов с последующим возвратом культуральной жидкости на выращивание, отличающийся тем. что, с целью увеличения вь1хода биомассы, культуральную жидкость перед отделением

от метаболитов нагревают до ЗВ-45°С, а воздух, подаваемый на аэрацию, разделяют в вихревой трубе на два потока, один из которых с температурой 15-20°С используют для аэрации, а другой - для нагрева культуральной жидкости перед отделением от нее метаболитов.

Таблица

Изобретение относится к микробиологической промышленности. Цель изобретения - увеличение выхода биомассы. Способ предусматривает непрерывную аэрацию культуральной жидкости сжатым газом и мембранное отделение от культуральной жидкости метаболитов с последующим возвратом культуральной жидкости на выращивание. Культуральную жидкость перед отделением от метаболитов нагревают до 35-45°С, а воздух, подаваемый на аэрацию, разделяют в вихревой трубе на два потока, один из которых с температурой 15-20°С используют для аэрации, а другой - для нагрева культуральной жидкости. 2 табл., 1 ил.

10

Та6лица2