Способ получения биомассы кормовых дрожжей при комплексной переработке мелассы Советский патент 1991 года по МПК C12N1/16 C12N1/16 C12R1/72 

1

00

Изобретение относится к микробиологической и пищевой промышленности, а именно к способам получения биомассы кормовых дрожжей, и может быть использовано при комплексной переработке мелассы с уменьшенной выработкой спирта Целью изобретения является повышение выработки биомассы кормовых дрожжей при уменьшении выработки спирта Осуществляют сбраживание мелассы с образованием спирта, зрелую спиртовую бражку перед перегонкой разделяют на две части и направляют на выращивание биомассы и на вьщеление спирта, после выделения спирта барду охлаждают и добавляют к ней используемую для выращивания биомассы зрелую бражку, вводят источники азота и фосфора и выращивают смешанную культуру дрожжей, содержащую штамм Candida utilis Л-35, Trichosporon cutaneum Т-51 и впервые использованные новые штаммы Candida krusei ВКПМ У-761 и ВКПМ У-762. 1 табло с Ј К5

Изобретение относится к микробиологической и пищевой промышленности, а именно к способам получения биомассы кормовых дрожжей, и может быть использовано при комплексной переработке мелассы с уменьшенной выработкой спиртао

Цель изобретения - повышение выработки биомассы кормовых дрожжей при уменьшении выработки спирта,

Способ получения биомассы кормовых дрожжей при комплексной переработке мелассы осуществляют следующим образом.

Сбраживание мелассы на спирт с получением зрелой бражки осуществляют п технологии производства спирта из са- харосодержащего сырья.

Полученную сбраживанием мелассного сусла зрелую спиртовую бражку, содер жащую 5-10 об0% спирта, разделяют на две части в соотношении преимущественно 1:1-2 и соответственно направляют на выращивание биомассы кормовых дрожжей и на выделение спирта После выделения спирта образовавшуюся барду охлаждают и добавляют к ней используемую для выращивания биомассы зре- лую бражку Концентрация спирта в общем объеме питательной среды (барда и зрелая бражка) составляет 1,7- 5,0 обо% К смеси барды с бражкой добавляют в качестве азотного и фос- форного питания соответственно 2,5 - 10 г/л карбамида и 1,0-3,8 г/л орто- фосфорной кислоты (70%-ной)0

Процесс выращивания биомассы осуществляют в ферментере объемом 10 л (вместимостью 5 л среды) непрерывно- проточным способом с рециркуляцией культуральной жидкости в ферментер Перед началом непрерывного процесса наращивают биомассу дрожжей в перио- дическом процессе на питательной среде из мелассы: концентрация сухих веществ (СВ) 3,0-3,5%, карбамида и ортофосфорной кислоты соответственно 1,6-1,9 и 0,75-0,85 г/л, начальное значение рН 4,5-5,О Б процессе роста дрожжей поддерживают температуру 34-36еС, рН среды добавлением минеральной кислоты 4,0-4,5„ Питательной средой заполняют ферментер и вносят в нее посевные дрожжи, размноженные из чистой культуры (смешанная культура Candida krusei 167, Як-2, Candida utilis Л-35, Trichosporon cutaneum Т-51) в количестве 1,5-2,0 г АСД/л Штаммы С0 krusei 167 и ЯК-2 являются новыми и депонированы во Всесоюзной коллекции промышленных микроорганизмов ВНИИгенетика под номерами ВКПМ У-761 и ВКПМ У-762.

Штамм дрожжей Candida krusei ВКПМ У-761 имеет следующие морфологическую и физиологическую характеристики. Величина клеток трехсуточной культуры на сусло-агаре при 25°С - (3-5)х х(6х20) мкМо Клетки цилиндрические и овальные о Размножаются почкованием На среде Городковой, ацетатном агаре, гипсовых блоках споры не образуются.

д

0

В жидкой среде через месяц образуется тонкая припудренная пленка. Колонии на сусло-агаре через 3 сут круглые, поверхность беловато-серая порошковидная, матовая с выпуклым центром, по краю образуется псевдомицелий Диаметр колоний 0,5-0,8 см. Штрих - культура через месяц серовато- желтая, тусклая, морщинистая, с ярко выраженным псевдомицелием„

Сбраживает только глюкозу

Ассимилирует глюкозу0

Не ассимилирует: галактозу, 1-сор- бозу, сахарозу, мальтозу, целлобиозу, трегалозу, лактозу, рафинозу, инулин, растворимый крахмал, d-ксилозу, J-apa- бинозу, d-арабинозу, d-рибозу, 1-рам- нозу, оЈ-метил В-глюкозид, салицин

Ассимилирует этанол, глицерин

Не ассимилирует: маннит, сорбит, дульпит, рибит, инозит.

Ассимилирует молочную, янтарную . кис л о ты о

Не ассимилирует лимонную кислоту

Нитраты не усваивает Хорошо растет на среде без витаминов

Штамм дрожжей Candida krusei ВКПМ У-762 имеет следующие морфологическую и физиологическую характеристики

Величина клеток трехсуточной культуры на сусло-агаре при 25 С (3-5)х х(6-20) мкм Клетки штамма цилиндрические и овальные Размножаются почкованием На среде Городковой, ацетатном агаре, гипсовых блоках споры не образуются В жидкой среде через месяц образуется порошковидная пленка. Колонии на сусло-агаре через 3 сут круглые, поверхность колонии серовато- белая, гладкая, с приподнятым центром, по краю образуется псевдомицелий Диаметр колоний 0,5-0,8 см„Штрих- культура через месяц серовато-желтая, тусклая, морщинистая, с ярко выраженным псевдомицелиемо

Сбраживает только глюкозу

Ассимилирует глюкозу

Не ассимилирует: галактозу, 1-сор- бозу, сахарозу, мальтозу, целлобиозу, трегалозу, лактозу, рафинозу, инулин, растворимый крахмал, d-ксилозу, 1-ара- бинозу, d-арабинозу, d-рибозу, 1-рам- нозу, об -метил-Б-глюкозид, салицин„

Ассимилирует этанол, глицерин

Не ассимилирует: маннит, сорбит, дульцит, рибит, инозито

Ассимилирует молочную, янтарную кислоты

Не ассимилирует молочную кислоту

Нитраты не усваивает Хорошо растет на среде без витаминов,

В процессе роста дрожжей поддерживают температуру 34-36°С, рН среды 4,0-4,5 поддерживают добавлением минеральной кислоты,,

Смешанную культуру выращивают в течение 5-6 ч (после накопления 30- 35 г/л биомассы 75%-ной влажности), после чего начинают непрерывный отбор культуральной среды из ферментера и непрерывную подачу в него питательной среды (барда и зрелая бражка)о

Из отбираемой культуральной среды выделяют центрифугированием биомассу Полученную культуральную жидкость разделяют на две части, одну из которых рециркулируют в ферментер в заданном соотношении к объему питательной средыо Другую часть выводят из процесса Перед подачей в ферментер культуральную жидкость

10

шейся послеспиртовой барды В общем объеме среды концентрация спирта составляет 1,7 об„%, концентрация сухих веществ равна 6,5%„ На 1 л среды добавляют карбамид и ортофос- форную кислоту (70%-ную) соответственно 4,5 г и 2,0 г Процесс выращивания дрожжей осуществляют в ферментере объемом 10 л (вместимость среды 5 л) о

Перед началом непрерывного процесса в течение 5 ч ведут периодический процесс накопления биомассы на J5 питательной среде из мелассы (3,5% СВ, 1,9 г/л карбамида, 0,8 г/л орто- фосфорной кислоты, рН 5,0), при 36°С, расходе воздуха на аэрацию 400 л/ч, скорости вращения мешалки 15 этого мелассной питательной средой наполняют ферментер и вносят в нее посевные дрожжи (смешанная культура С0 krusei ВКПМ У-761 и ВКПМ У-762,

С. utilis Л-35, То cutaneun T-51)

20

30

40

подвергают кислотному антисептированию25 в количестве 2,0 г АСД/л.В культураль- добавлением минеральной кислоты до рН 1,5-2,0 и выдерживанием в течение 1-1,5 ч

Непрерывный процесс выращивания .дрожжей осуществляют при следующих параметрах: скорость разбавления среды Д 0,125-0,200 , рН 3,5-4,0, температура 34-36аС, концентрация биомассы 7-10 г/л в пересчете на абсолютно сухие дрожжи (АСД), соотноше- 35 ние объемов питательной среды и ре- циркулируемой культуральной жидкости соответственно 1:0,5-4

Пример 1 Зрелую спиртовую | бражку получают путем сбраживания мелассного сусла концентрацией 16% СВ на спирт с внесением регламентируемого количества засевных дрожжей So cerevisiae M-5, источников азотного и фосфорного питания

Концентрация этилового спирта в зрелой бражке после выделения дрожжей спиртового брожения центрифугированием равна 5,1 об„% концентрация сухих веществ (видимая) 6,5%о Перед выделением спирта из зрелой бражки перегонкой разделяют весь объем ее на две части в соотношении 1j 2, соответственно используемых для выращивания биомассы кормовых дрожжей и для выделения спирта

Питательную среду для выращивания биомассы готовят путем смешивания 1 чо зрелой бражки и 2 ч„ образовавной среде поддерживают в процессе роста рН 4,5 добавлением раствора соляной кислоты,, Через 5 ч устанавливают рН среды 4,0 и начинают непрерывный отбор культуральной среды из ферментера и непрерывную подачу в него питательной среды (барда и бражка) и рециркулируемых оттоков (культуральной жидкости)о

Выращивание биомассы дрожжей непрерывно-проточным способом на среде, состоящей из мелассноспиртовой бражки и барды, проводят при рециркуляции культуральной жидкости в ферментер в соотношении объемов питательной среды и культуральной жидкости соответственно 1:20 При этом отбираемую из ферментера культуральную среду центрифугируют для выделения биомассы, культуральную жидкость разделяют на две части - рециркулируемую в ферментер и выводимую из процесса Рециркулируемую часть культуральной жидкости подкисляют добавлением раствора соляной кислоты до рН 2,0 и выдерживают в течение 1 ч„ В процессе выращивания поддерживают скорость разбавления среды на уровне Д 0,170 , температуру 36°С, рН культуральной среды 55 4,0, расход воздуха на аэрацию 400 л/ч, скорость вращения мешалки 15 установившемся процессе концентрация биомассы в культуральной среде составляет 8,1 г АСД/л, что соответству45

50

0

шейся послеспиртовой барды В общем объеме среды концентрация спирта составляет 1,7 об„%, концентрация сухих веществ равна 6,5%„ На 1 л среды добавляют карбамид и ортофос- форную кислоту (70%-ную) соответственно 4,5 г и 2,0 г Процесс выращивания дрожжей осуществляют в ферментере объемом 10 л (вместимость среды 5 л) о

Перед началом непрерывного процесса в течение 5 ч ведут периодический процесс накопления биомассы на 5 питательной среде из мелассы (3,5% СВ, 1,9 г/л карбамида, 0,8 г/л орто- фосфорной кислоты, рН 5,0), при 36°С, расходе воздуха на аэрацию 400 л/ч, скорости вращения мешалки 15 этого мелассной питательной средой наполняют ферментер и вносят в нее посевные дрожжи (смешанная культура С0 krusei ВКПМ У-761 и ВКПМ У-762,

С. utilis Л-35, То cutaneun T-51)

0

5 в количестве 2,0 г АСД/л.В культураль-

0

0

5 в количестве 2,0 г АСД/л.В культураль-

5

ной среде поддерживают в процессе роста рН 4,5 добавлением раствора соляной кислоты,, Через 5 ч устанавливают рН среды 4,0 и начинают непрерывный отбор культуральной среды из ферментера и непрерывную подачу в него питательной среды (барда и бражка) и рециркулируемых оттоков (культуральной жидкости)о

Выращивание биомассы дрожжей непрерывно-проточным способом на среде, состоящей из мелассноспиртовой бражки и барды, проводят при рециркуляции культуральной жидкости в ферментер в соотношении объемов питательной среды и культуральной жидкости соответственно 1:20 При этом отбираемую из ферментера культуральную среду центрифугируют для выделения биомассы, культуральную жидкость разделяют на две части - рециркулируемую в ферментер и выводимую из процесса Рециркулируемую часть культуральной жидкости подкисляют добавлением раствора соляной кислоты до рН 2,0 и выдерживают в течение 1 ч„ В процессе выращивания поддерживают скорость разбавления среды на уровне Д 0,170 , температуру 36°С, рН культуральной среды 5 4,0, расход воздуха на аэрацию 400 л/ч, скорость вращения мешалки 15 установившемся процессе концентрация биомассы в культуральной среде составляет 8,1 г АСД/л, что соответству5

0

эт накоплению в 1 л исходной питательной среды 24,3 г АСД0 Экономический коэффициент синтеза биомассы из спирта равен 75% о Содержание протеина в АСД равно 61,5%„ В смешанной культуре дрожжей было 55% клеток Cokrusei, 33% С utilis, Т cutaneum 12%„

Пример 2 о Процесс осуществляют, как в примере 10 При этом объем зрелой бражки разделяют перед выделением спирта на две части в соотноше- нии 1:1 о

Питательную среду для выращивания биомассы готовят смешиванием 1 ч„ эрелой бражки и 1 ч, образовавшейся пос- леспиртовой барды В общем объеме среды концентрация спирта составляет 2,6 об„%„

На 1 л смеси бражки и барды добав- ляют карбамид ч ортофэсфорную кислоту (70%-ную) в количестве соответственно 5,2-2,3 г0

Посевные дрожжи (смешанная культура Candida krusei ВКПМ У-761 и ВКПМ У-762, Со utilis Л-35, Т cutaneum Т-51) вносят в питательную среду, как в примере 1 ,

Соотношение объемов питательной среды и репиркулируемой в ферментер

культуральной жидкости равно соответственно 1:20 Концентрация биомассы в культуральной среде составляет 9,6 г АСД/л9 что соответствует концентрации ее в исходной питательной среде 28,8 г АСД/Ло

Содержание протеина в АСД равно 59,2%„

В смешанной культуре дрожжей было 61% клеток Со krusei, 31% С utilis, 8% Т. cutaneumo

Выработка биомассы дрожжей в зависимости от условий процесса выращивания представлена в таблице0

Таким образом, использование предлагаемого способа получения биомассы кормовых дрожжей позволяет увеличить их выработку при уменьшении выработ- ки спирта и открывает возможность организации более гибкой, т.е брлее приспособленной к конъюнктуре, комплексной переработки мелассы с получением необходимых народному хозяйству жидкой двуокиси углерода.из газов брожения, хлебопекарных дрожжей, вы

деляемых из зрелой бражки, этилового спирта и кормовых дрожжей

с Формула изобретения

Способ получения биомассы кормовых дрожжей при комплексной переработке мелассы, предусматривающий сбраживание мелассы, перегонку зрелой бражки, введение в послеспиртовую барду источников азота и фосфора, непрерывно- проточное выращивание в аэробных условиях на послеспиртовой барде смешанной культуры дрожжей, включающей виды Candida utilis и Trichosporon cutaneum, рециркуляцию отработанной культуральной жидкости, отличаю щи й- с я тем, что, с целью увеличения выработки биомассы кормовых дрожжей при уменьшении выработки спирта, зрелую бражку перед перегонкой разделяют на две части, одну из которых направляют на перегонку, другую добавляют в послеспиртовую барду, а в смешанную культуру дрожжей вводят этанолусваи- вамщие штаммы Candida krusei ВКПМ 1У-761 и ВКПМ У-7620

Q е

5

0

5

Соотношение объемов зрелой бражки после разделения ее соответственно для использования на выращивание биомассы дрожжеч и для выделения спирта

Выработано этилового спирта тысодал/сут %

Накопление биомассы кормовых дрожжей в 1 м3 питательной среды

кг АСД

%

3,0 100

1s2 1:1

2,0 1,5 67 50

14,0 100

24,3 28,8 173 205