Способ определения флотируемости микроорганизмов в процессе их флотации Советский патент 1992 года по МПК C12N1/02 

(Л

С

Использование: в микробиологической и медицинской промышленности при разделении суспензий микроорганизмов. Сущность изобретения: в процессе флотации суспензии микроорганизмов измеряют концентрацию Сисх. биомассы микроорганизмов в исходной суспензии, концентрацию Сокж. биомассы в отработанной культураль- ной жидкости, каждые 1-3 мин осуществляют отбор пенных фракций и определяют концентрацию Сп биомассы во фракциях, процесс флотации ведут в течение времени Тэфф., когда Сп Сисх., а флотируемость микроорганизмов рассчитывается по формуле Ф Cn/Сокж. Сисх Тэфф. (л/Г мин).

Изобретение относится к биотехнологии, в частности к процессам разделения суспензий микроорганизмов.

Цель изобретения - повышение эффективности флотации.

Способ осуществляют следующим образом.

Суспензию микроорганизмов, например дрожжей рода Candida, выращенных на разных субстратах, помещают во флотационную колонку объемом 200 мл и барботиру- ют воздухом при его постоянном расходе. Начальной точкой отсчета времени флотации является момент отбора первой капли пенного продукта. Отбор пенных фракций в процессе флотации осуществляют каждые 1,0-3,0 мин до тех пор, пока концентрация биомассы в отобранной пенной фракции становится равной или меньшей концентрации биомассы в исходной суспензии. Затем измеряют концентрацию биомассы и объем суспензии после флотации и строят зависимость концентраций биомассы в пене от времени флотации. Время, при котором концентрация биомассы в пене становится равной концентрации в исходной суспензии, т.е. когда процесс флотационного сгущения заканчивается, является эффективным временем флотации.

Флотируемость микроорганизмов в исследуемой суспензии определяется по формуле

XI GJ О

JO XI

Ф

Сп

Сокж Сисх 1эфф

, Л/Г МИН,

где Сп - средняя концентрация в пене после флотации, г/л;

Сокж концентрация биомассы в ОКЖ (отработанной культуральной жидкости) после флотации, г/л;

Сисх - концентрация биомассы в исходной суспензии,г/л;

т.эфф - эффективное время флотации, при котором происходит сгущение биомассы, мин.

Статистическими исследованиями установлено, что эффективное время флотации, как правило, меньше двадцати пяти и больше или в крайнем случае равно 3 мин. Отбор пенных фракций через промежуток времени, больший 3 мин, не позволяет точно определить т.эфф, которое может равняться 3 мин, т.е. быть меньше промежутка отбора. Отбор пенных фракций за время, меньшее 1 мин, увеличивает число отборов и количество анализов, но не повышает точность метода.

На основании определения предлагаемого параметра Ф можно исследовать взаимосвязь между условиями ферментации и эффективностью последующего флотационного выделения. Поэтому, определяя пара- метр Ф, можно повысить эффективность промышленного флотационного разделения суспензии той или иной культуры микроорганизмов.

П р и м е р 1. Проводят процесс выращи- вания суспензии дрожжей на парафинах (ВСБ-899) в двух режимах. В первом режиме концентрация биомассы составляет 11,28 г/л, а во втором режиме - 13,26 г/л. Определяют флотируемость дрожжей на пневматической флотационной колонке в течение 10 мин. Отбор пенных фракций проводят непрерывно через каждую 1 мин флотации и определяют концентрацию в них биомассы. Эффективное время флота- ции составляет для первой суспензии 3,5 мин, а для второй - 8,5 мин, при этом концентрации биомассы в пене и в ОКЖ в первом случае составляют 26,3 г/л и 1,5 г/л, а во втором случае -22,4 г/ли 3,5 г/л соответ- ственно. По предлагаемой формуле определяют флотируемости дрожжей первой и второй суспензий, которые составляют 32,7 10 и 5,67 л/г мин соответственно. Определение потерь при флотации суспензий на камеральной флотационной установке показало, что для первой суспензии потери биомассы при флотации составляют 11,05 кг на 1 т выращенной биомассы, для второй - 51,78 кг. При этом степень сгущения для первой суспензии составляет 3,1, для второй - не более 1,4. Таким образом, определение флотируемости дрожжей различных суспензий позволяет выбрать тот режим их выращивания, при котором эффективность их флотации более высокая. В данном случае рекомендуется вести процесс в первом режиме.

П р и м е р 2. Проводят процесс выращивания дрожжей на гидролизатах растительного сырья культуры КС-2 в двух различных режимах. В первом режиме концентрация составляет 15,2 г/л, во втором - 18,3 г/л. Определяют флотируемость дрожжей по примеру 1, но отбор пенных фракций проводят через каждые 2 мин, при этом эффективное время флотации для первого режима составляет 6,1 мин. а флотируемость - 49,5 л/г мин. Дрожжи суспензии, полученной во втором режима, не флотируются (Ф 0).

Таким образом, для второго режима процесс флотации, как процесс выделения биомассы, неприемлем. Для первого режима потери биомассы составляют 11,5 кг на 1 т, а степень сгущения - 3,2, что указывает на приемлемость процесса флотации для этого режима.

Пример 3. Проводят процесс выращивания дрожжей на н-парафинахдвух различных культур: ВСБ-777 и ВСБ-899. Концентрация биомассы для культуры ВСБ- 777 составляет 18,5 г/л, а культуры ВСБ- 899 - 17,9 г/л. Определяют флотируемость по примеру 1 при отборе пенных фракций через каждые 3 мин. Для суспензии культуры ВСБ-777 флотируемость составляет 7,5 л/г мин, а для ВСБ-899 - 25,2 10 л/г мин. Определение потерь при флотации на камеральной установке показало, что для суспензии культуры ВСБ-777 они составляют 45 кг на 1 т выращенной биомассы при степени сгущения 1,5, а для ВСБ-899-8,5 кг на 1 т при степени сгущения 2.8.

Таким образом, процесс флотации рекомендуется только для выделения биомассы культуры ВСБ-899.

Предлагаемый способ позволяет наиболее эффективный для последующей флотации режим выращивания биомассы. При этом определение предлагаемого показателя позволяет предсказать не только потери биомассы при флотации, но и степень ее сгущения, так как наблюдается тесная корреляция между флотируемостью и этими показателями.

Сравнение культур ВСБ-777 и ВСБ-899 в примере 3 показывает, что производительность стадии выращивания этих культур составляет соответственно 18,50 и 17,90 кг/м3 , ас учетом потерь на стадии флотации (соответственно 0,83 и 0,15 кг/м3) - 17,67 и 17,75 мг/м . Поэтому определение флотируемости культур позволяет не только снизить потери биомассы, но и увеличить производство биомассы (в примере 3 - на 0,45%).

Формула изобретения Способ определения флотируемости микроорганизмов в процессе их флотации, предусматривающий измерение концентрации биомассы микроорганизмов в исходной суспензии и в отработанной культуральной жидкости, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности флотации, в течение процесса осуществляют отбор пенных фракций через каждые 1-3 мин, определяют концентрацию биомассы во фракциях, процесс флотации ведут в течение эффективного времени флотации, когда концентрация биомассы в пенных фракциях превышает

концентрацию биомассы в исходной суспензии, а флотируемость микроорганизмов рассчитывают по формуле

Ф

Сп

, л/г мин,

Сокж Сисх Хэфф

где Сп - средняя концентрация биомассы в пене в процессе флотации, г/л; Сокж концентрация биомассы в ОКЖ после флотации, г/л,ф

Сисх - концентрация биомассы в исходной суспензии,г/л;

1эфф - эффективное время флотации.