Способ получения биомассы Советский патент 1978 года по МПК C12D13/06 C12B1/08 C12C11/14 

1

Изобретение относится к технике попучекия бепкововитаминной массы на киспородсксодержащих ароизвоцных угпеводородов, например низших спиртах ипи карбоновых киспотах, и может быть использовано в микробиологической промышпенности.

Известен способ получения биомассы, предусматривающий непрерывно&№ыращивани : микроорганизмов в условиях аэрации на питатепьной среде, содержащей в качестве источника .угперода оксидаты углеводородов, например, низшие спирты и кислоты, источник азота и необходимые минеральные сопи при опредепенной концентрации источника углерода в среде и скорости потока Г .

По этому способу дрожжи культивируют в ферментерах при аэрации, рН и температуре оптимальных дня данного штамма.

Процессу фермейтации; необходимо рег пировать для поддержания в ферментере концентрации этанола О,,ЗОО% (предпоч тнгельно О,О2%).Это обусловлено высокой летучестью низщих спиртов и кислот, унос кагорых с воздухом приводит к потере ценного сырья и загрязнению окружающей среды сбросами.

Недостатком известного способа является невысокая интенсивность процесса и про. 5иэвоаитепьность ферментера вследствие ограничения остатка этанола и других оксидатоа в кульгурапьной среде, а также наличие остатков исходного сырья в получаемой биомас се (до 1ОО мл на 1 кг сухого продукта) 10 Присутствие посторонних примесей в кормо-i вой и Ш1шевой биомассе нежелательно, а наличие метанода недопустимо.

Целью изобретения является интенсифи кация процесса и получение высокоочищенной 16 биомассы ,

Это достигается тем, что при. предлагаемом способе получения биомассы выращивание микроорганизмов осуществляют в три . стадии, при первой стадии концент2Г рацию источника углерода поддерживают . 0,1-О,5% и скорость потока О, 2-О,5 час на второй и третьей стадиях осуществляют полное использорание.источника углерода, введенного в питательн по -среду на первой 23. стадии, при этом на второй стадия среду аэрируют воздухом, когорымс осушествпяпась аэрация йа первой стадии, а скорости потока на второй и третьей;стадиях.поддерживаю 1,0-2,0 час и 2,О-4,О час соответственно. Способ осуществпяюг спедующим образом. Микроорганизмы, например дрожжиССЯП didot u-ti2is , . бактерииPseudomо«аь «leiVtOinoEiCOl выращивают на обычной минеральной среде, содержащей азот, фосфор, капий, магний, и микроэпемен ТЪ в количествах, необходимых дпя обеспеч ния максимального выхода биомассы.Источниками углерода являются окисленные производные углеводородов- спирты,карбоновые кислоты, которые добавляют в среды в концентрации от 1 до 15%, предпочтитель но до 8%. Выращивание ведут при перемешивании с аэрацией воздухом или кислородом при температуре и .рН, .оптимаг ьных для-подобранных микроорганизмов. Температура выращивания составляет 15-4О С (предпочтительно С), рН 3-8 (предпочтительно 4-7). .Выращивание осуществляют в три стадии На первой стадии- процесс ведут с максимал ной интенсивностью при атмосферном или избыточном до 1,5 ати давления, поддерживая концентрацию источника углерода на рптимапьном дпя используемого ферментера уровне ,5% ( предпочгигег.ьно О,5%) и скорость протока 0,2-0,5 час . Концентрацию источника углерода можно ограни чивать в спучае ингибирующего действия на микроорганизмы, .На второй и третьей стадиях, осущест -: вляют полное использование источника угпе-ч рода, введенного в питательную среду на пеф вой стадии, при этом сксюости потока поддерживают 1,О-2,О час и 2,Ь-3,6час соответственно. На второй стадии среду аэрируют .воздуком, которым осуществляли аэрацию на перг вой стадии, а на третьей стадии для аэрация подают чистый воздух. Концентрация оксидата-в культуральной среде на последней стадии ферментации составляет О,О1- О,О5%. Пример. Дрожжи Cawdi (Зо Ul Е 5 выращивают в усповиях протока на питательной среде с-этанолом при рН 4,1-4,3 и температуре 32 С. Прем цесс ферментации ведут & три стадии. На первую стадию подают исходную питатепьную среду, содержащую 5,О% этанопа. ,и минерапьные сопи ( на 1 кг этанола|; г: Аммиачная вода (20%) 29О,О Орто-фосфорная кислота. Капий хпорнсгыЙ41,0 Мягний гйпнпкиппый22.5 Железо сернокислое2,5 Цинк сернокислый1,3 Марганец сернокислый1,3 Аэрацию ведут воздухом -1 л/мин на 1 п среды. Процесс осуществляют при давлении 1,О ати со скоростью протока О,4 час , поддерживая при этом концентрацию остаточного этанола О,8-IjO. Культурную массу и отработанный воздух с перрой стадии ферментации непрерывно подают на вторую стадию, где скорость протока в три раза выше, чем на первой, т.е. 1,2 час . Из минеральных солей на Вторую стадию подают только аммиачную воДУ и орто-фосфорную кислоту соответственно, по норме 5О г и 1О г на каждый килограмм этанола, поступаквдего с культуральной массой после первой стадии ферментации. Концентрация остаточного этанола на вто- рой стадии составляет О,СХЭ5-О,О1О%. Купьтуральная масса со второй стадии непрерывно поступает на третью стадию,где скорость протока увеличивают еще в 2,5 ( до 3,О час ). На третью стадию подают только чистый воздух 0,5 /л/мин и рН-ста тирующие реагенть1-аммиачную воду щ раствор серной кислоты. Культуральную массу с третьей стади ферментации подаюСна сепарацию и сущку.Выход абсолютно сухих дрожжей в конце процесса ферментации составляет 7О% израсхо дованного етанола, а содержание этанояа ё биомассе - не более Ю мг/кг (следы). П р И м е р 2. Бактерии Peeu OtttonoliS) ,ttCeihoinoEicOl выращивают при атмосферном давлении на среде с 1О% метанопа по трёх- стадийной схеме. Минерапьные сопн подают в спедукидем количестве ( на 1 кг метанопа ),г: На первой стадии дммиачная вода (2О%)/ ЗрО,О Орто-фосфорная кнспога (7О%) 62,5 Капий хлористый56,2 Магний сернокнспый16,3 Железо сернокиспое. 3,8 Цинк псернэкиспыв,1,3 Марганец сернокислый1|3 Медь сернокислаяО,4 На второй стадии Аммиачная вода (2О%)62,5 Орго-фосфг ная киспота (70%) 12,5 Температура выращивания ЗО С, рН сре ды 6,&-7,О. Среду аэрируют воздухом в количестве -3,О п/мин на 1 п среды на п&р4вой стадии и 1,О л/мин на 1 п среды иа третьев стадии ф ментацин. Аэр{фовани& среды на агорой стадии осушесгвпяют всем количеством отработанного на первой стадий воздуха. Скорость протока на каждой стадий (Ьеоментадаи оегугаируюг по осгагку мегансн па в среде, который, подцерживагог на тех же уровнях, что и этаноп в примере 1. этом на первой стадии ферментации скорос протока jYTCTaenfleT О,5 час , на второй 1,5 час , на третьей стадии 4,О час . Выход абсолютно сухой биомассы в конце ферментации составпяет 47% от веса израсходованного метанола. MeTaf ona в биомассе не обнаруживают. П м е р 3. Дрожжи С о о did О UiiPisвыращивают при рН 4,8-5, и температуре З2с на среде с уксусной киспогой. Процесс ферментации ведут в две стадии. На первую стадию подают исходную питательную среду, содержащую 3% уксусно кислоты и минеральные сопи ( в г на 1 кг yjKcycHofl дислоты): Аммиачная вода ()17О,О О{)то--фосфорная кислота (7О%) 36,О Калий хлористый24,6 Магний сернокислыйi3,5 Железо сернокислое1,5 Цинк сернокислый0,8 Марганец сернокислый0,8 Аэрацию ведут воздухом 1 л/мин на 1л (среды. Процесс осуществляют со скоростью потока 0,25 час , поддерживая остаточ:ную концентрацию уксусной. кислоты до 0,4 Культуральную массу и отработанный воздух первой стадии ферментации. непрерывно подают на вторую стадию, где выращивание ведут со скоростью протока 0,75 час ,qt бавтшя аммиачную воду и орто-фосфорную Киспоту соответственно по норме ЗО г и 6 г на каждый килограмм кислоты, поступан Ценней с , культуральной массой после первой сгацйи ферментации. Концентрация остаточных кислот на второй стадии составляет 0.05%. .Пpeдлaгae ый способ обеспечивает увёпичение суммарного сьема биомассы с попеаной емкостью, ферментеров на 2О-ЗО /о по сравнению с одностадийным процессом. Кроме того,получаемая по этому спосрбу биомасса iHei содержит примесей исходного источника углерода и метаболитов. Формула изобретения Способ получения биомассы, предусматривающий непрерывное выращивание микроорганизмов в условиях аэрации на питательной среде, содержащей в качестве источника углерода оксидаты углеводородов, например, низшие спирты и кислоты, источник азота и необходимые минеральные соли при определенной концентрации источника углерода в среде и скорости протока, отличающийся тем, что, с целью интенсификации процесса и получения высокоочищенной биомассы, выращивание микроорганизмов осуществляют в три стадии, при этом на перво стадии концентрацию источника углерода noqдерживают 0,1-О,5% и скорость протока 0,2-0,5 час , на второй и третьей стадиях осуществляют полное использование источника углерода, введенного в питательную среду на первой стадии, при этом на второй ) стадии среду аэрируют воздухом, которым осуществлялась аэрация на первой стадии,а сксфости протока на второй и третьей стадиях поддерживают 1,О-2,О час и 2,О4,0 час соответственно. Источники информации, принятые во вйи- мание при .экспертизе : 1. Патент США № 3865691, кл. 195-82, 1975 ,