СПОСОБ ОЧИСТКИ МИКРООРГАНИЗМОВ Советский патент 1973 года по МПК C12N1/02 

1

Изобретение относится к области микробиологии, связанной с выделением и одновременной очисткой микроорганизмов, в частности дрожжей бродильного сусла, выращен 1ых в присутствии кислорода на водной питательной среде, содержащей углеводородные фракции нефти в качестве источника углерода, минеральные соли, а также органические веш,ества, например витамины, необходимые для роста микроорганизмов.

Известно, что в извлеченной из ферментеров культуральной среде содержатся микроорганизмы, например дрожжи, не израсходованные углеводородом (в виде углеводородной фазы или просто адсорбированные на поверхности микроорганизмов) и некоторое количество минеральной водной среды. Путем центрифугирования культуральной среды не достигают полного отделения микроорганизмов.

Обычно для очистки центрифугированием микроорганизмов их обрабатывают новерхностно-активным веществом с последующей промывкой чистой водой. Однако полученные таким образом микроорганизмы недостаточно очищены.

Известен также способ очистки микроорганизмов с помощью центрифугирования при котором выделенные и промытые микроорганизмы вводят в контакт с растворителями - легкими насыщенными углеводородами (например гексаном), ароматическими углеводородами (например бензолом), спиртами (например изопропанолом) или же со смесями этих растворителей.

Однако и такая очистка недостаточно эффективна.

Согласно предложенному снособу, предусмотрено выделение и очистку микроорганизмов вести путем обработки культуральной среды одиовременно поверхностно-активным веществом и растворителем. После этого растворитель и новерхностно-активное вещество удаляют.

В качестве углеводородного растворителя используют растворитель из группы алифатических, циклоалифатических и ароматических углеводородов с т. кип. 30-200°С, или из группы алифатических линейных, имеющих 9-25 атомов углерода в молекуле. Предпочтительными являются растворители из группы

алифатических, циклоалифатических углеводородов с т. кип. при атмосфериом давлении между 40-150°С, и растворители из группы

алифатических линейных углеводородов, имеющих 9-18 атомов углерода в молекуле.

Поверхностно-активные веи1,ества для обработки микроорганизмов выбирают из пеионогенных поверхностно-активных веществ, имеющих общую формулу А-(СН2-СН2-О) „-Н, где А - органический радикал, подбираемый среди остатков спиртов, карбоновых кислот, меркаптанов, амидов и аминов; п - составляет от 2 до 20.

При предлагаемом способе перед промывкой микроорганизмов проводят их диспергирование в водной фазе в количестве 5-150 г сухих микроорганизмов на 1 л фазы, а микроорганизмы после промывки их поверхностно-активным веществом и алифатическим линейным углеводородом, имеющим от 9 до 25 атомов углерода, выдерживают в присутствии кислорода в водной среде при отсутствии углеводородного вещества, как источника углерода.

Углеводородный растворитель, отделенный от микроорганизмов, можно повторпо использовать в качестве источника углерода на стадии культивирования.

Предлагаемый способ заключается в следующем.

В выходящую из ферментеров культуральную среду, содержащую микроорганизмы, например дрожжи, неизрасходованные углеводороды и остатки минеральных солей, при интенсивном перемешивании вводят поверхностно-активное вещество и углеводородный рас.творитель. При этом обеспечивают хороший контакт микроорганизмов с этими вводимыми веществами.

В качестве растворителя используют растворитель из группы алифатических, циклоалифатических и ароматических углеводородов с т. кип. 30-200°С (предпочтительно 40- 150°С), растворитель из группы алифатических линейных углеводородов, имеющих 9-25 (предпочтительно 9-18) атомов.

Поверхностно-активное вещество является неионогенным соединением, соответствующим формуле А-(СНг-СН2-О),г-Н, где А-органический радикал, выбираемый среди остатков спиртов, карбоновых кислот, меркаптанов, амидов и аминов; п - число от 2 до 20.

После обработки среды ее разделяют на фазы декантацией, фильтрованием или центрифугированием. Фаз может быть три или две. В последнем случае одна из них - микроорганизмы без остаточных углеводородов, вводимых в среду для роста микроорганизмов, но с некоторым количеством углеводородов, использованных в качестве растворителя, а другая - смесь углеводородной фазы и новерхностно-активных веществ.

В зависимости от того, какие углеводороды вводили для обработки микроорганизмов, осуществляют удаление их.

Если это были алифатические, циклоалифатические и ароматические с т. кип. 30-200°С, то их выпаривают, а если алифатические линейные, то удаляют путем ассимилирования микроорганизма на последующей стадии - на стадии созревания.

В последнем случае микроорганизмы, промытые поверхностно-активным веществом и алифатическим линейным углеводородом, выдерживают при 20-40°С в присутствии кислорода и водной среды. На этой стадии микроорганизмы потребляют адсорбированные углеводороды.

Весовая концентрация поверхностно-активного вещества в углеводороде, используемом как растворитель, может меняться в широких пределах, например от 0,01 до 1%. Предпочтительно-используют концентрации 0,5-5%.

Количество используемой смеси углеводорода с поверхностно-активным веществом зависит от процентного содержа ния сухих дрожжей в эмульсии или в обрабатываемой водной

пасте.

Работают при весовых соотношениях углерод .поверхностно-активное вещество 0,01 : 10, предпочтительно 0,1 : 1. Пример 1. Работу ведут но изображенной

на чертеже схеме.

Выходящую из ферментера культуральную среду вводят по линии 1 в аппарат 2 для разделения фаз, например в центрифугу.

Часть водной среды, содержащей избыточные углеводороды, сливают но линии 3. По линии 4 нанравляют фазу с микроорганизмами, содержащую 150 г/л дрожжей и загрязненную остаточными от нитательной среды углеводородами, около 5% углеводорода по отношеПИЮ к сухому весу дрожжей. Эту фазу смешивают с эмульсией, подводимой по линии 5 и состоящей из воды, гексана, содержашего конденсат окиси этилена с лауриловым спиртом и остаток углеводородов. При этом смесь готовят из следующих компонентов: к 1 л фазы с микроорганизмами добавляют 0,4 л воды и 1 л гексана с 1 г поверхностно-активного вещества. Смесь направляют в центрифугу 6. Из нее выходит по линии 7 эмульсия воды и углеводородов, а по линии 8 - дрожжевая масса. Она содержит около 150 г/л дрожжей, име-ющих около 1% остаточных углеводородов.

Эту массу вновь смешивают с эмульсией, (вода, гексан, поверхностно-активное вещество), подаваемой по линии 9 при названном соотношении. Все направляют в центрифугу 10, откуда выходят по линии 5 эмульсия воды и углеводородов, а по линии 11 дрожжевая масса, содержашая 150 г/л сухого веса дрожжей.

Процентное содержание остаточных от питательной среды углеводородов в этих дрожжах составляет 0,1% по отношению к их сухому весу.

Массу опять обрабатывают (на третьей стадии) эмульсией, вода, гексан, поверхностноактивное вещество, подаваемой по линии 12. Затем все нодают в центрифугу 13. Удаляемые по линии 14 дрожжи с концентрадией 150 г/л

содержат не более 0,05% остаточных углевоДородов по отношению к сухому весу дрожжей. Отводимую по линии 9 эмульсию направляют на предыдущую стадию.

Следовательно, при работе по этой с.хеме дрожжи промывают трижды в противотоке эмульсией воды и раствором поверхностно-акТ0ВПОГО вещества в гексаие.

Рекуперируемую эмульсию по линии 7 направляют в декантатор или центрифугу 15 для отделепия части промывиой воды и отвода ее по трубопроводу 16 п смеси - гексан, поверхпостпо-активное вещество, остаточные углеводороды, которые отводят по лииии 17.

Эту смесь направляют в дистилляционную колонку 18. Из нее по линии 19 удаляют остаточные углеводороды н поверхностно-активное вещество. Гексан из головной части колонны по лииии 20 паправляется на третью стадию промывки, после добавления в него ноступающих по линии 21 поверхностно-активного вещества н по линии 22 - воды.

Дрожжи, выходящие из центрифуги 13, направляют на стадию освобождения их от гексана, например путем обработки нотоком горячего воздуха.

Пример 2. Обработку ведут аналогично примеру 1, заменяя гексан смесью нормальных парафиновых углеводородО|В (мол. вес 128- 156), а интервал дистилляции удален от иитервала дистилляции углеводородов, используемых для брожения. Обработку ведут в три стадии, используя те же соотношения фаз.

По линии 20 в дистиллятор 9 постуиает регенерированный нарафин, который возвращают на третью стадию промывки, после добавления поверхностно-активного вещества и воды.

Дрожжи, выходящие по линии 14, содержат 0,05% остаточных углеводородов, ноданных па брожение, п около 0,9% нормальных нарафилов, используемых для промывки.

Дрожжевую массу разбавляют водой, доводя до 50 г/л сухого веса, добавляют 1,2 г фосфатов аммония на 100 г дрожжей (сухой вес).

Смесь направляют в другой ферментер, где ее продувают воздухом (на чертеже не изображен). Спустя 4 час, дрожжевую массу направляют в цецтрифугу и концентрируют до 150 г/л. Полученные при этом дрожжи содержат 0,03% углеводородов (от поданных на брожение) и 0,01-0,02% парафинов, использованных для промывки.

6 Предмет изобретений

1.Способ очистки микроорганизмов, полученных культивированием на водной нитательной среде, содержащей углеводородные фракции нефти в качестве источника углерода, путем обработки микроорганизмов новерхностно-активным веществом, отличающийся тем, что, с целью улучшення процесса счнсткн, одновременно с обработкой микроорганизмов поверхностно-активным вен.1;еством их нромывают углеводородным рас1ворителе.1 с последуюшим удалеиием растворителя н поверхиостно-активного вещества от очнн1,енных микроорганизмов, при этом в качестве углеводородного растворителя нснользуют растворитель из груипы алифатических, никлоалифатических и ароматических углеводородов с т. :кип. 30-200°С или из группы алифатических линейных углеводородов, имеющих 9- 25 атомов углерода в молекуле.

2.Сиособ по п. 1, отличаюи{1шся тем, что из груииы алифатических, циклоалифатических н ароматических углеводородов используют углеводороды с т. кип. между 40-150°С, а из алифатических линейных - углеводороды, имеющие 9-18 атомов углерода в молекуле.

3.Способ ио пп. 1 и 2, отличающийся тем, что обработку проводят иеионогеииым новерхностно-активным вендеством, имеющим обн1,ую формулу А-(СН2-СНг-О)„-П, где А-органический радикал, выбираемый среди остатков спиртов, карбоновых кислот, меркаптанов, амидов ц аминов; п - составляет от 2 до 20.

4.Способ по пп. 1-3, отличающийся тем, что перед промывкой микроорганизмов поверхиостио-активным веществом и углеродным растворителем их диспергируют в водной фазе

в количестве 5-150 г сухих микроорганизмов на 1 л фазы.

5.Способ по пп. 1-4, отличающийся тем, что микроорганизмы, промытые поверхностноактивным веществом и алифатическим линейным углеводородом, имеющим 9-25 атомов углерода, выдерживают в ирисутствии кислорода в водной среде при отсутствии углеводородного вещества, как источника углерода.

6.Способ по пп. 1-5, отличаю1цийся тем, что после промывки углеводородный растворитель повторно используют в качестве источника углерода на стадии культивироваиия.