Способ выращивания микроорганизмов Советский патент 1992 года по МПК C12Q3/00 C12N1/26 

Согласно способу выращивания микроорганизмов в аэробных условиях на питательной среде, содержащей источники азота, фосфора, калия, магния и микроэлементов в присутствии углеводородов в качестве источника углерода, при повышенном давлении в ферментере, предусматривающему сбор суспензии микроорганизмов в накопительной емкости при атмосферном давлении и возврат образующейся газовой фазы в ферментер, поддержание заданной разности рН среды в ферментере и в накопительной емкости, изменение подачи титруемого агента в зависимости от рН среды в ферментере, поддержание заданной разности рН среды в ферментере ив накопительной емкости осуществляют путем возврата из накопительной емкости суспензии микроорганизмов в ферментер.

При попадании суспензии микроорганизмов из ферментера, где она находится под значительным избь1точным давлением, в накопительную емкость происходит удаление большей части растворенных газов из суспензии, что приводит к снижению в ней концентрации растворенного углекислого газа и изменению рН среды. После возвращения суспензии микроорганизмов в ферментер- она снижает концентрацию углекислого газа, что позволяет увеличить количество возвращаемой в ферментер газовой фазы и выход биомассы.

На чертеже изображена принципиальная схема процесса выращивания микроорганизмов.

Схема содержит ферментер 1, узел 2 разделения, узел 3 очистки, компрессор 4, датчик 5 рН среды в ферментере, регулятор 6 и клапан 7 на линии подачи титрующего агента, дроссельный вентиль 8, накопительную емкость 9i датчик 10 рН среды в накопительной емкости, регулятор 11 и клапан 12 на потоке возвращаемой суспензии микроорганизмов, а также насос 13.

Способ выращивания микроорганизмов осуществляют следующим образом.

Процесс аэробного выращивания микроорган;/1змов осуществляют в ферментере 1 на водной питательной среде, содержащей источники азота, фосфора, калия, магния и микроэлементов. Свежее газовое питание, а именно источник свободного кислорода и углеводорода, являющегося источником углерода, непрерывно подают в ферментер 1. После прохождения через слой культуральной жидкости, в котором происходит растворение части газовых компонентов питания и их потребление микроорганизмами, неутилизированную часть газа подают в узел 2 разделения, где часть

ее отводится на утилизацию, например, в топку сушилки, а остальное количество подают в узел 3 очистки, в котором углекислый газ поглощается любым известным способом. Очищенный от углекислого газа поток неутилизированного газа направляют в компрессор 4 для компенсации потерь давления, а затем вновь подают в ферментер 1. Для создания благоприятных для роста микроорганизмов условий в ферментер 1 подают раствор минеральных компонентов питания в количестве, обеспечивающем максимальную скоростью роста. Кроме того, ферментер 1 оборудован теплообмен5 ным устройством (не показан) для поддержания постоянной температуры жидкой фазы в пределах до 45°С. Оптимальное значение рН среды культивирования а ферментере 1, выбираемое в зависимости

0 от вида микроорганизмов в пределах 5-7, поддерживают контуром регулирования, включающим датчик 5 рН среды в ферментере, первый выход которого соединен с входом регулятора 6, в котором измеренное

5 значение рН сравнивают с заданием, в зависимости от отклонения вырабатывается управляющий сигнал, который с выхода регулятора 6 подают на клапан 7, изменяющий подачу титрующего агента, например, 10%

0 раствора едкого натра или аммиачной воды. Процесс выращивания микроорганизмов осуществляют при рабочем давлении в ферментере 1 от 5 до 50 атм, заданное значение которого поддерживают на постоянном вы5 бранном уровне контуром регулирования (не показан). Суспензию микроорганизмов непрерывно отводят из ферментера 1 в количестве, обеспечивающем поддержание постоянной.концентрации биомассы в среде культивиров.ания. После снижениядавления в дроссельном вентиле 8 суспензию микроорганизмов собирают в .накопительной емкости 9, сообщенной с атмосферой. В накопительной емкости 9 установлен

5 датчик 10 рН среды, выход которого соединен с первым входом регулятора 11. Второй вход регулятора 11 соединен с вторым выходом датчика 5 рН среды в ферментере. В регуляторе 11 содержатся блок вычитания,

0 в котором из величины рН, измеренной датчиком 5 вферментеое, вычитается величина рН, измеренная датчиком 10 в накопительной емкости 9, а также блок сравнения, в котором полученная разность сравнивается

5 t заданием. Управляющий сигнал с выхода регулятора 11 поступает на клапан 12, ко4о. рый в зависимости от величины разности рН среды культуральной жидкости в ферментере 1 при рабочем давлении и суспензии микроорганизмов в накопительной емкости 9

при атмосферном давлении, зависящей от концентрации углекислого газа, растворенного в культуральной жидкости, изменяет поток возвращаемой в ферментер 1 суспен,. зии микроорганизмов из накопительной емкости 9. Для компенсации потерь давления суспензия из накопительной емкости 9 направляется в насос 13 и далее в ферментер 1.

В том случае, когда разность рН среды превышает заданное значение, пропорциональное предельно допустимой неингибирующей концентрации растворенного углекислого газа, управляющий сигнал регулятора 11 увеличивает долю рециркулирующей суспензии микроорганизмов. Так как концентрация углекислого газа в суспензии, находящейся в емкости 9, ниже концентрации углекислого газа, растворенного в культуральной жидкости в ферментере 1, примерно во столько раз, во сколько раз давление в ферментере 1 выше атмосферного давления, то рецикл суспензии микроорганизмов приводит к снижению концентрации растворенного углекис ого. газа. Это позволяет увеличить количествр возвращаемой в ферментер газовой фазы и выход биомассы.

Пример. Процесс выращивания метаноркисляющих микроорганизмов METHILOCOCUS CAPSUU TUS осуществляют на водной питательной среде, содержащей следующие количества минеральных источников питания, г/м :

Ортофосфорная кислота (88%)2.5л Сернокислый магний1060,0. Хлористый калий 1250,0 Сернокислый цинк15,0 Сернокислый марганец 50,0 Сернокислая медь 100,0 Борная кислота 30,0 Сернокислое железо , 150.0 Молибденокислый натрий 2,2 . Сернокислый кобальт 2,4 Процесс проводят при давлении 9 атм и температуре 40-42°С, соотношение расходов природного газа и кислорода 1:2. Образующуюся в количестве 542 нм/ч отработанную газовую смесь подают в узел 2 разде(1ителя, откуда в количестве 541 нм/ч направляют для промывки растворим патоша в узел 3 очистки,, где поглощается при-мерно 6 нм/ч углекислого газа. Оставшиеся 535 нм/ч газа возвращают в ферментер. Отбираемый из ферментера 1 поток суспензии пропускают через дроссельный вентиль 8, снижают давление суспензии до атмосферного и собирают в емкости 9, сообщённой с атмосферой. При помощи датчика 5 рН

среды определяют рН среды культивирования и обеспечивают подачу титрующего агента, например аммиачной воды, для поддержания в ферментере 1 рН 5,5-5,7. Кроме 5 того, подают сигналы с датчика 5 рН среды в ферментере 1 и датчика 10 рН среды в накопительной емкости 9 на вход регулятора 11, в котором из первого при помощи блока вычитания вычитается второй, полученная разность поступает на блок сравнения сравнивается с величиной задания, которая должна составлять 0,8-1,0. Если эта разность превышает величину задания, регуляГОр 11 при помощи клапана 12 уменьшает расход рециркулирующей суспензии и, наоборот, увеличивает расход суспензии, если зта разность меньше величины задания. При этом стабилизируют подачу рециркулирующего газа.

0 За счет такого изменения расхода возвращаемой из накопительной емкости 9 в ферментер 1 суспензии микроорганизмов компенсируется возрастание концентрации углекислого газа в возвращаемом в ферментер 1 отработанном газе без изменения его расхода. В результате этого уменьшается расход свежих метана и кислорода в ферментер 1. Кроме того, за счет увеличения содержания углекислого газа в газовом потоке, подаваемом на утилизацию в топку сушилки, повышается безопасность ведения процесса.

Таким образом, способ выращивания микроорганизмов с регулируемой по величине разности рН среды в ферментере и накопительной емкости подачей рециркулирующей бактериальной суспензии позволяет повысить по сравнению с прототипом выход биомассы от субстрата за счет более

0 пЬлной его утилизации и предотвращения ингибирования роста микроорганизмов избытком углекислого газа.

Формула изобретения Способ выращивания микроорганизмов

5 в аэробных условиях на питательной среде, содержащейисточники азота, фосфора, калия, магния и микроэлементов в присутстВИИ углеводородов в качестве источника углерода, при повышенном давлении в фер0 ментеде, предусматривающий сбор суспензии микроорганизмов в накопительной емкости при атмосферном давлении, возвращение в ферментер образующейся в процессе культивирования газовой фазы,

5 поддержание разности рН среды в ферментере и в накопительной емкости и изменение титрующего агента в зависимости от рН среды в ферментере, отличающийся тем, что, с целью увеличения выхода био.. массы, поддержание заданной разности рН среды в ферментере и и накопительной емкости осуществляют путем возврата из накопительной емкости суспензии микроорганизмов в ферментер.

Изобретение относится к микробиологической промышленности* в частности кспособам выращивания микроорганизмов. Целью изобретения является увеличение выхода биомассы. При попадании суспензии микроорганизмов из ферментера, где она находится под избыточным давлением, в накопительную емкость происходит удаление значительной части растворенных газов из суспензии, что приводит к снижении^ в ней концентрации растворенного газа и изменению рН среды, после возвращения суспензии микроорганизмов в ферментер она снижает концентрацию углекислого газа, а это позволяет увеличить количество возвращаемой в ферментер газовой фазы и выход биомассы. 1 ил.••^ВИзобретение относится к микробиологической промышленности, а именно к способам выращивания микроорганизмов на углеводородном субстрате.Известен способ выращивания микроорганизмов на питательной среде, содё|^жа^ щей источники азота, фосфора, калия, магния и микроэлементов в присутствии углеводородов в качестве источника углерода, при повышенном давлении в ферментере с последующим сбором суспензии микроорганизмов в накопительной емкости при атмосферном давлении.Недостаток способа - низкий выход бй* омассы по субстрату, так как не обеепечива-, ется высокая полнота использования газовой фазы, содержащей углеводороды.Наиболее близок к предлагаемому способ выращивания микроорганизмов в аэробных условиях на питательной среде, содержащей источники азота, фосфора, калия, магния и микроэлементов в присутствии углеводородов в качестве источника углерода, при. повышенном давлении в ферментере с последующим сбором суспензии микроорганизмов в накопительной емкости при атмосферном давлении, согласно которому образующуюся в Процессе культивирования газовую фазу возвращают в ферментер в количестве, обеспечивающем заданную разность рН среды в ферментере и в накопительной емкости и изменение подачи титрующего агента в зависимости от рН среды в ферментере.Недостатком известного способа является низкий выход биомассы J1O субстрату, так как количество возвращаемой в ферментер газовой фазы зависит от насыщения суспензии микроорганизмов углекислым газом.Цель изобретения - увеличение выхода биомассы.hO 4ь. Ю О

TumptjfCajUU asBH/yf L Г

T(jdKQcmHbiu rta/77Q/

,, Zci3(y6tf/u na/riaK

---- ектр11ческ€ЗЯ це/74 fia jmu u ac4Ufo у гпо/7/ у с орВен/г9 J. -- на ib/ e/fffHU& Ьиамасс&1 /3 f