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

Изобретение относится к микробиологической и пищевой промышленности, а именно к способу получения биомассы, и может быть использовано при производстве кормовых дрожжей из свекловичной мелассы.

Целью изобретения является повьг- .шение выхода биомассы и снижение расхода мелассы.

Способ заключается в том, что при получении биомассы, в условиях непрерывно-проточного выращивания дрожжеподобных грибов на питательной среде из мелассы, обогащенной источ-

никами азота и фосфора,при рециркуляции культуральной жидкости выращивают ассоциацию дрожжеподобных гри- ,бов, содержащую Candida tropicalis ВКПМ У-764 и Candida utilis Л-35. Предпочтительно соотношение объемов питательной среды и рециркулируемой культуральнои жидкости, соответственно, равное 1:(2-3,5).

Новый штамм дрожжей С.tropicalis ВКПМ У-764 обладает способностью с высокой экономичностью интенсивно усваивать сахара мелассы и устойчиво размножаться в ассоциации с изО54

05 G5 О 05

вестным штаммом C.utilis Л-35 при непрерывно-проточном культивирова- нии В монокультуре штамм C.tropi- calis ВКПМ У-764 имеет низкую скорость роста на мелассной среде, что обусловлено неспособностью его ин- тенсивно размножаться на среде без витаминов группы В Дрожжи C.utilis синтезируют витамины группы В, в ко- торых нуждается штамм С tropicalis. Кроме того, штамм C.utilis спо- собен глубоко усваивать из питатель ной среды несахара мелассы, что повышает экономичность процесса в целом и в расчете на сахар мелассы Чем выше концентрация несахаров мелассы в среде, тем в большей степени они усваиваются дрожжами Применение рециркуляции культуральной жид- кости, позволяющее уменьшить расход воды на разбавление мелассы и обеспечивающее повышение концентрации несахаров мелассы в среде, также способствует повышению экономичности синтеза биомассы заявляемой ассоциацией дрожжей Рециркуляция культуральной жидкости после ее кислотного антисептирования предлагается в соотношении объемов мелассного сусла (питательной среды) и культуральной жидкости соответственно 1:(2-3,5). При введении большего количества подкисленной до рН 2,0-2,7 культуральной жидкости понижается значение рН культуральной среды в дрожжерастительном аппарате (ферментере) ниже допустимого для данной ассоциации дрожжей значения рН 3,3- 3,5 При этом снижается скорость роста дрожжей и экономичность синтеза биомассы. При меньшем количестве ре- циркулируемой культуральной жидкости уменьшается концентрация сухих веществ (СВ) мелассы, в том числе усвояемых дрожжами несахаров мелассы, что приводит к снижению экономичности синтеза биомассы за счет уменьшения степени их использования Кроме того, увеличивается объем производи ственных стоков и потребление воды для приготовления мелассного сусла

Характеристика штамма Candida tropicalis ВКПМ У-764.

Морфологические и физиологические характеристики. Величина клеток трехсуточной культуры на сусло-агаре при 25 С (4x8) -(5x11) мкм. Клетки овальные, почти круглые. Размножение кле-

0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

ток - почкованием. На среде Городко- вой, ацетатном агаре, гипсовых блоках-, споры не образуются. На жидком сусле через 1 мес образуется кольцо и осадок. Колонии на сусло-агаре через 3 сут круглые, беловато-кремовые складчатые, на поверхности образуется мицелий, края неровные, складчатые. Диаметр колоний 0,5-0,8 см. Штрих-культура беловато-кремовая, сухая, складчатая, образуется мицелий и псевдомицелий.

Сбраживает глюкозу, галактозу, сахарозу, мальтозу. Не сбраживает лактозу и рафинозу. Ассимилирует глюкозу, галактозу, сахарозу, мальтозу, целлобиозу, растворимый крахмал (слабо), d-ксилозу, салицин,06 метил и глюкозид. Не ассимилирует 1-сорбо- зу, лактозу, рафинозу, инулин, 1-ара- бинозу, d-арабинозу, d-рибозу и d-рамнозу.

Ассимилирует этанол, маннит и сорбит Не ассимилирует глицерин и инозит.

Ассимилирует янтарную и лимонную кислоты Не ассимилирует молочную кислоту

Нитраты не усваивает В среде без витаминов растет слабо Растет при 37 и 42ОС Не патогенен

Штамм хранится в ВКПМ ВНИИгенети- ки под номером У-764, и в коллекции ВНИИППД под номером К-2.

Дрожжи выращивают на питательной среде из свекловичной мелассы, полученной разбавлением ее до концентрации 6-9% сахара (9-15% СВ мелассы) и добавлении источников азота и фосфора в количестве I75 кг карбамида и 75 кг ортофосфорной кислоты (70%- ной) из расчета на 1000 кг сухих дрожжей. Выращивание осуществляют в непрерывно-проточном процессе при рециркуляции в ферментер культуральной жидкости после кислотного анти- септирования (добавление соляной кислоты до рН 2,0-2,7, время выдерживания 1,5-2,0 ч) в соотношении объемов питательной среды (мелассно- го сусла) и рециркулируемой культуральной жидкости соответственно 1:(2-3,5).

Процесс культивирования осуществляют в ферментере объемом 10 л (вместимостью 5,0 л) при скорости разбавления среды 0,18-0,22 , температуре 35-38 С, рН культураль

5

ной среды 3,5-4,0, расходе воздуха на аэрацию 400 л/мин и скорости вра щения мешалки в ферментере 15 или в дрожжерастильном аппарате ДАУ-600 (вместимостью 170 м жидкости) при скорости разбавления среды 0,20-0,18 чм , температуре , рН культуральной среды 3,3-3,5, расходе воздуха на аэрацию при перемешивании культуральной среды 70- 100 м3/мэч.

Перед началом непрерывного процесса в ферментер набирают 5 л питательной среды, полученной разбавлением мелассы водой до 3,5% СВ (2% сахара). В питательную среду добавляют карбамид и ортофосфорную кислоту соответственно 1,8 и 0,8 г/л начальное значение рН 4,5-5,0 Зате задают посевные дрожжи, размноженные из чистой культуры С.tropicalis ВКПМ У-764 и Candida utilis Л-35, в количестве 1,5-2,0 г АСД/л и ведут периодический процесс накопления биомассы в течение 5-6 ч

В процессе роста дрожжей поддерживают заданное значение рН 4,5-5,0 добавлением раствора соляной кислоты Перед началом непрерывного процесса понижают рН культуральной среды до 3,5-4,0 и начинают непрерывной от- бЪр ее из ферментера и непрерывную подачу в него питательной среды, приготовленной для непрерывно-проточного процесса ( сахара) „ Из отбираемой среды выделяют центрифугированием биомассу дрожжей Полученную культуральную жидкость разделяют на две части, одну из которых после кислотного антисептирования рециркулируют в ферментер в заданном соотношении с питательной средой а другую выводят из процесса

В дрожжерастильном аппарате (вместимость 1 70 м среды) периодический процесс наращивания биомассы осуществляют на питательной среде указанного состава. Для этого в аппрат набирают 20-30 м3 питательной среды, подают воздух для аэрации ее и начинают непрерывную подачу посевных дрожжей из аппарата объемом 100 (вместимость 30 м среды) в количесве 40-50 кг АСД/ч и одновременно непрерывно подают питательную среду указанного состава в количестве 25

30 .

5

0

606

После заполнения аппарата (170 м ) продолжают периодический процесс на-

ращивания биомассы до полного использования сахара в среде и затем начинают непрерывный отбор из него культуральной среды и непрерывную подачу питательной среды. Отбираемую культуральную среду подвергают деэмульгированию по схеме с разделительным насосом с использованием эмульсии соапстока и подают на сепа- рирование для выделения и концентрирования биомассы дрожжей. Концентрат биомассы дрожжей направляют на термолиз и высушивание на распылительной сушилке Культуральную жидкость (сепарационные оттоки) разделяют в процессе сепарирования на две части Рециркулируемую культуральную жидкость подвергают кислотному антисеп- тированию (добавлением соляной и ор- тофосфорной кислоты) и непрерывно подают в заданном соотношении с пи5 тательной средой (6-9% сахара) в

дрожжерастильный аппарат. Общий объем питательной среды и рециркулируемой культуральной жидкости, подаваемых в дрожжерастильный аппарат, состав-

0 ляет 30-35 м3/ч.

Пример 1. Питательную среду для выращивания биомассы дрожжей товят ратбавлением водой мелассы (1,23 кг)s содержащей 78,1% СВ, в

5 том числе 48,8% сахара, до объема 7,4 л, В приготовленном мелассном сусле содержится 8,01% сахара, концентрация сухих веществ равна 12,8%, В качестве источников азота и фосфо 0 ра в сусло добавляют соответственно 9,0 г/л карбамида и 3,5 г/л ортофос- форной кислоты (70%-ной), При этом концентрация СВ в питательной среде со ставля ет 13,5%,

Перед началом непрерывно-проточного выращивания биомассы дрожжей в течение 5 ч ведут периодический процесс ее накопления на питательной среде из мелассы (2 ,0% сахара, 1 , 9 г/л

0 карбамида, 0,85 г/л ортофосфорной кислоты, рН 5,0, 3,5% СВ) при 36°С, расходе воздуха на аэрацию среды 400 л/ч, скорости вращения мешалки

5

в ферментере 15 с

,-н

Для этого ука-

5 занной питательной средой наполняют ферментер и засевают ее чистой культурой дрожжей, входящих в ассоциацию С.tropicalis ВКПМ У-764 и С.utilis

to

20

-35, в количестве 2 г АСД/л, В проессе накопления биомассы в культу- ральной среде поддерживают значение рН 4,5 добавлением раствора соляной кислоты Через 5 ч культивирования снижают рН культуральной среды до 4,0 и начинают непрерывный отбор культуральной среды из ферментера непрерывную подачу в него пита тельной среды

В непрерывно-проточном процессе выращивание дрожжей осуществляют при одаче мелассной питательной среды (8,01% сахара) и рециркуляции в фер- ментер культуральной жидкости после кислотного антисептирования в соот- ношении 1:3 Процесс проводят в фер- ментере объемом 10 л (вместимость 5,0 л среды) Образующуюся в среде при аэрации ее воздухом пену разру- шают добавлением пеногасителя Пропи- нол В-400 В процессе выращивания поддерживают скорость разбавления среды 0,18 ч, температуру 36°С, рН культуральной среды 3,5, расход воз- духа на аэрацию 400 л/ч при скорости вращения мешалки в ферментере 15 с Культуральную среду центрифугируют для выделения биомассы, а получаемую Культуральную жидкость разделяют на две части: рециркулируемую в ферментер и выводимую из процесса Рецир- кулируемую Культуральную жидкость перед подачей в ферментер подкисляют соляной кислотой до рН 2,5 и выдеривают 2,0 ч В установившемся непрерывно-проточном процессе концентрация биомассы в культуральной среде составляет 12,8 г АСД/л, что соответствует накоплению в 1 л исходной питательной среды 51,2 г АСД и выходу биомассы 63,9% от сахара мелассы Концентрация сахара в культуральной жидкости составляет 0,06%, Расход мелассы (46% сахара) на 1 т АСД составляет 3,5 т.

Пример 2 Выращивание биомассы дрожжей осуществляют в дрожже- растильном аппарате ДАУ-600 (вместимость 170 м)„ Для наращивания биомассы в периодическом процессе в дрожжерастильный аппарат набирают 25 ма питательной среды, приготовлен- ной из мелассы разбавлением водой (2,0% сахара, 1,7 г/л карбамида, 0,8 г/л ортофосфорной кислоты, при начальном значении рН 4,5, концентра-

30

40

15

35

45

50

55

0

0

0

ции СВ 3,5%) и подают воздух для аэрации и перемешивания Затем непрерывно подают посевные дрожжи из дрожжегене- ратора (ферментер объемом 100 м3, вместимостью 30 м ) в количестве 50 кг АСД/ч и одновременно подают питательную среду указанного состава в количестве 25 Для получения посевных дрожжей их размножают из чистой культуры (Соtropicalis ВКПМ У-764 и C.utilis Л-35) последовательно в колбах на -качалке , ферментерах объемом 1,0м, 8 мэи в дрожжегенера5 торе 100 м После заполнения аппарата (170 мэсреды) продолжают наращивание биомассы до содержания сахара в культуральной среде 0,1% и начинают непрерывный отбор из него культуральной среды и непрерывную подачу питательной среды из мелассы (9% сахара, 14,4% СВ), содержащей в качестве источников азота и фосфора соответственно карбамид и ортофосфор- ную кислоту из расчета соответственно 175 и 75 кг на 1 т товарных сухих кормовых дрожжей.

Непрерывно-проточный процесс выращивания биомассы осуществляют при соотношении объемов питательной среды и рециркулируемой культуральной жидкости соответственно 1:3,5 При этом скорость разбавления среды в аппарате 0,18 ч , температура 38 С,

5 рН культуральной среды 3,4, расход воздуха на аэрацию и перемешивание

Д Л

среды 90 мэ/м.ч При аэрации и перемешивании среды в аппарате воздухом она вспенивается Выращивание дрожжей ведут без разрушения пены при одинаковом газосодержании в среде во всем объеме ее В установившемся процессе концентрация биомассы в культураль- ной среде равна 11 г АСД/л (45 г/л

5 биомассы Y75%-ной влажности), концентрация сахара 0,03%. Отбираемую из аппарата вспененную Культуральную среду деэмульгируют по схеме с разделитель- ным насосом с использованием в качест0 ве пеногасителя эмульсии соапстока и направляют на сепарацию (3 ступени сепараторов) для выделения и концентрирования биомассы дрожжей. Концент- рат биомассы дрожжей (550-600 г/л

5 75%-ной влажности) подвергают термолизу и высушивают на распылительной сушилке Культуральную жидкость (се- i парационные оттоки) разделяют в про-

цессе сепарации на две части. На рециркуляцию в дрожжерастильные аппараты направляют в полном объеме куль туральную жидкость от сепараторов II и III ступеней, а от I ступени сепарации рециркулируют только часть ее объема Оставшуюся часть культураль- ной жидкости от I ступени сепараторо выводят из процесса. Перед подачей в дрожжерастильный аппарат рециркулиру мую жидкость подвергают кислотному антисептированию, добавляя соляную и ортофосфорную кислоты до значения рН 2,5 и выдерживая ее в течение 2 ч Антисептированную культуральную жидкость и питательную среду (9% сахара в заданном соотношении (при общем объеме 31 м /ч) непрерывно подают в дрожжерастильный аппарат. Выработка товарных кормовых дрожжей составляет 10 т/сут при расходе 3,35 т мелассы (46% сахара) на 1 т сухих кормовых дрожжей.

Увеличение объема рециркулируе- мой культуральной жидкости после кислотного антисептирования при рН 2,3 до соотношения объемов мелассно- го сусла (питательной среды) и культуральной жидкости соответственно 1:4 приводят к снижению значения рН культуральной среды до 2,8. При этом экономический коэффициент синтеза биомассы в расчете на сахар мелассы снижается до 48%, что соответствует расходу мелассы (46% сахара) на 1 т биомассы дрожжей 4,53 т„

При уменьшении объема рециркули- руемой культурапьной жидкости после кислотного антисептирования при рН 2,0 до соотношения объемов питательной среды и культуральной жидкости соответственно 1:1,5 увеличивается количество воды, расходуемой на приготовление питательной среды, и ( уменьшается экономический коэффициент синтеза биомассы до 58% в расчете на сахар мелассы, что соответствует расходу мелассы (46% саха-

Ра) на 1 т Дрожжей 3,75 т.

Данные приведены в таблице. . Таким образом, применение предлагаемого способа получения биомассы кормовых дрожжей позволяет увеличить

выработку сухих кормовых дрожжей из свекловичной мелассы и снизить себестоимость товарного продукта.

Формула изобретения

1. Способ получения биомассы кормовых дрожжей, предусматривающий культивирование дрожжеподобных грибов в непрерывно-проточных условиях

на питательной среде, содержащей мелассу в качестве источника углерода, источники азота и фосфора, при рециркуляции культуральной жидкости, и введение ее в питательную среду,

отличающийся тем, что, с целью увеличения выхода биомассы и снижения расхода мелассы, из дрож- жеподобных грибов используют ассоциацию штаммов Candida tropical is

ВКПМ У-764 и Candida utilis JI-35.

2. Способ по отличающий с я тем, что рециркулируемую культуральную жидкость вводят в питательную среду в соотношении питательная среда:культуральная жидкость равном 1:(2,0-3,5).

Изобретение относится к микробиологической и пищевой промышленности, а именно к способу получения биомассы, и может быть использовано при производстве кормовых дрожжей из свекловичной мелассы. Целью изобретения является увеличение выхода биомассы и снижение расхода мелассы. Способ заключается в том, что в непрерывно-проточных условиях выращивают ассоциацию дрожжеподобных грибов Candida tropicalis BKIIM У-764 и Candida utilis на питательной среде, содержащей мелассу, источники азота и фосфора. Культуральную жидкость рециркулируют в процессе выращивания, добавляя ее к питательной среде в соотношении питательная среда: культу- ральная жидкость 1 :(2-3,5) . Приведена характеристика нового итамма С.tropicalis ВКПМ У-764. 1 з.п. ф-лы, 1 табл.