СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ БИОМАССЫ Советский патент 1995 года по МПК C12N1/16 C12N1/16 C12R1/00 

Изобретение относится к микробиологической промышленности, а именно к способам получения биомассы на предприятиях спиртовой промышленности, перерабатывающих свеклосахарную мелассу на спирт и кормовые дрожжи.

Известен способ получения микробной биомассы, образующейся при очистке промышленных сточных вод, например, гидролизно-дрожжевого производства, активным илом.

Недостатком способа является недостаточно высокий выход биомассы микроорганизмов.

Ближайшим к предлагаемому по технической сущности и достигаемому эффекту является способ получения биомассы путем выращивания смеси микроорганизмов на питательной среде, содержащей органические и минеральные компоненты и ростовые вещества, с добавлением дополнительных источников азота и фосфора в виде минеральных солей при аэрации среды.

Согласно предложенному способу смесь штаммов Pseudomonas fragi АК-40, Pseudomonas fluorescens КС-30, Pseudomonas liquefaciens CP-19 и Chromobacterium aurantiacum КР-17 выращивают на отходах производства хлебопекарных дрожжей бражке после I и II ступеней сепарации дрожжей и фильтрате с вакуум-фильтров с добавлением минеральных солей в качестве фосфорного питания. При этом часть выделенной биомассы направляли в стабилизатор для аэрации в течение 3-5 ч, а затем в ферментер в качестве посевного материала.

К недостаткам способа относятся большие затраты на производство микробной биомассы.

Целью предложенного способа является его удешевление, а также снижение загрязненности сточных вод.

Поставленная цель достигается тем, что при выращивании смеси микроорганизмов на питательной среде, содержащей органические и минеральные компоненты и ростовые вещества, с добавлением дополнительных источников азота и фосфора в виде минеральных солей при аэрации среды с возвратом части биомассы на стадию выращивания, предусматривается использование в качестве питательной среды последрожжевой (вторичной) барды, а в качестве смеси микроорганизмов виды Trichosporon margaritiferum, Trichosporon sericeum, Trichosporon cutaneum, Torulopsis candida, Candida curvata, Cryptococcus terreus, Cryptococcus luteolus, Penicillium citrinum, Penicillium glaucum в соотношении 13: 10: 17: 15:12:6:12:7:8. При этом на стадию выращивания возвращают 30-50% биомассы, выделяемой из культуральной жидкости.

Сущность предлагаемого способа заключается в том, что смесь микроорганизмов выращивают на последрожжевой (вторичной) барде, которая
содержит 3,0-5,2% сухих веществ, в том числе 1,5-3,0% органических и 1,5-2,2% минеральных;
характеризуется высоким осмотическим давлением;
биохимическая потребность в кислороде (БПКп) составляет 14000-30000 мг/л;
содержит трудноусвояемые микроорганизмы органические вещества;
активная реакция среды в среднем соответствует рН 4,2-4,5.

Содержание органических и минеральных веществ в последрожжевой барде, зависящее от качества сырья, поступающего на производство, на СВ: Органические вещества 46-67 Углеводы 1,95-6,20 Глицерин 0,65-5,80 Молочная кислота 0-2,00 Летучие кислоты 0-0,50 Глутаминовая кислота в гидролизованной барде 0,41-9,82 Бетаин 8,12-20,86
Азот: аминный 0,20-0,39 аммонийный 0,06-0,78 белковый 0,58-1,31 Жироподобные вещества 0,09-4,00 Зольность (сернокислая) 36,23-53,45
Посевную культуру микроорганизмов получают обычным путем, принятым в микробиологической промышленности, последовательно размножают из пробирок по стадиям: в колбах на качалках, в инокуляторах, посевных аппаратах, ферментерах. Плотность засева питательной среды посевной культурой, содержащей 4 г/л абсолютно сухой биомассы, составляет 20% от объема среды.

В зависимости от исходного состава питательной среды параметры выращивания микроорганизмов следующие: удельный расход воздуха на аэрацию 260-840 м³/м³ среды, температура в ферментере 20-35^оС, продолжительность процесса 6-18 ч, что соответствует скорости разбавления среды 0,056-0,166 ч^-1, концентрация абсолютно сухой биомассы в культуральной среде поддерживается в пределах 8-12 кг/м³.

Предлагаемая ассоциативная смесь микроорганизмов обладает свойством саморегулирования активной реакции среды от рН 4,2-4,5 до рН 7,6-8,4.

Непрерывно отбираемая из ферментера биомасса отделяется от культуральной среды одним из известных способов (отстаивание, сепарация, центрифугирование и др. ). Часть биомассы возвращается в ферментер на стадию выращивания, а остальная часть на сгущение, плазмолиз и высушивание.

Количество возвращаемой в ферментер биомассы зависит от концентрации ее в культуральной среде и составляет 30-50% биомассы, выделяемой из культуральной жидкости.

Выход биомассы составляет 6-12 кг/м³ (по абсолютно сухому веществу) с содержанием азота белка 8,5-9,3% (по абсолютно сухому веществу), фосфора 0,3% при зольности 12-20%
П р и м е р 1. Получаемую при комплексной переработке свеклосахарной мелассы на спирт и кормовые дрожжи последрожжевую (вторичную) барду, содержащую 3,5% сухих веществ, в том числе 2% органических, и характеризующуюся ХПК 18000 мг/л и БПКп 14000 мг/л, направляли в сборник, куда добавляли 0,389 кг/м³ карбамида и 0,402 кг/м³ ортофосфорной кислоты в качестве источника азота и фосфора.

Приготовленную таким образом питательную среды подавали в аппарат с пневматической аэрацией и засевали посевной культурой ассоциативной смеси микроорганизмов преимущественно следующих видов Trichosporon margaritiferum, Trichosporon sericeum, Trichosporon cutaneum, Torulopsis candida, Candida curvata, Cryptococcus terreus, Cryptococcus luteolus, Penicillium citrinum, Penicillium glaucum, взятых в соотношении 13:10:17:15:12:6:12:7:8.

Посевную культуру получали в количестве 20% от объема среды при содержании биомассы 4 г/л (по абсолютно сухой биомассе), последовательно выращивая ее из пробирок с агаром в колбах на качалках, в инокуляторах, посевных аппаратах, ферментерах. В качестве среды для приготовления посевной культуры использовали последрожжевую барду с добавлением минеральных солей в качестве источников азота и фосфора в количествах соответственно 0,9 и 0,45% от имеющихся в среде органических веществ.

Выращивание указанной смеси микроорганизмов в аппаратах с вневматической аэрацией осуществляли при температуре 25^оС и удельном расходе воздуха 450 м³/м³ до достижения концентрации биомассы в культуральной среде 8 кг/м³ (по абсолютно сухой биомассе). Затем выращивание осуществляли непрерывно-проточным методом при скорости разбавления 0,125 ч^-1, что соответствует времени пребывания среды в аппарате 8 ч. В процессе культивирования происходило саморегулирование активной реакции среды от рН 4,2 дл рН 7,6. Из аппарата культуральная жидкость с биомассой непрерывно поступала в отстойник, где отстаивались 2 ч. Осаждающаяся биомасса из осадочной камеры отстойника отбиралась непрерывно. Часть биомассы (50%) возвращалась в ферментер, а другая часть поступала на сепарацию, плазмолиз и высушивание. Отстоявшаяся жидкость из отстойника и отток после сепарации, характеризуемые следующими показателями: содержание сухих веществ 2,2% в том числе органических 0,7% что соответствует ХПК 6200 мг/л и БПКп 3200 мг/л, сбрасывались в канализацию.

В процессе выращивания органические вещества последрожжевой барды использовались на 65% (100 ). Выход биомассы составлял 6,0 кг/м³ (по абсолютно сухой биомассе).

П р и м е р 2. Последрожжевую (вторичную) барду, содержащую 5,2% сухих веществ, в том числе 3% органических, и характеризующуюся ХПК 34200 мг/л и БПКп 30000 мг/л, направляли в сборник барды, куда добавляли 0,583 кг/м³ карбамида и 0,603 кг/м³ ортофосфорной кислоты в качестве источников азотистого и фосфорного питания.

Приготовленную таким образом питательную среду направляли в аппараты с пневматической аэрацией и засевали посевной культурой ассоциативной смеси микроорганизмов с преимущественным составом, приведенным в примере 1. Посевную культуру получали так, как описано в примере 1.

Выращивание смеси микроорганизмов в аппарате с пневматической аэрацией осуществляли при температуре 32^оС и удельном расходе воздуха 720 м³/м³ до достижения концентрации биомассы в среде 12 кг/м³ (по абсолютно сухой биомассе). Затем процесс выращивания осуществляли непрерывно-проточным методом при скорости разбавления 0,067 ч^-1, что соответствует продолжительности выращивания 15 ч. Концентрацию биомассы в среде поддерживали 12 кг/м³ (по абсолютно сухой биомассе). В процессе культивирования происходило саморегулирование активной реакции среды от рН 4,5 до рН 8,4.

Из аппарата культуральная жидкость с биомассой непрерывно поступала в отстойник, где отстаивалась 2 ч. Осаждающаяся биомасса отбиралась из осадочной камеры отстойника непрерывно. Часть осадков в количестве 30% возвращалась в ферментер, а остальное количество биомассы поступало на сепарацию, плазмолиз и высушивание.

Осветвленная после отстаивания жидкость и отток после сепарации биомассы, содержащие 2,8% сухих веществ, из них 0,9% органических, что соответствует ХПК 7900 мг/л и БПКп 6000 мг/л, сбрасывались в канализацию.

В процессе выращивания органические вещества последрожжевой барды использовались на 70% (100 ). Выход биомассы составлял 12 кг/м³ (по абсолютно сухой биомассе).

Получаемая по предлагаемому способу биомасса имеет весь комплекс незаменимых аминокислот и витаминов группы В. Содержание витаминов группы В следующие: В₁ 2,2 γ /г; В₂ до 30 γ /г; В₃ до 24 γ /г; В₅ около 150 γ /г; В₁₂ 40 мкг/г.

Предложенный способ получения биомассы одновременно может быть использован и для предочистки жидких отходов мелассно-спиртовых заводов, так как при этом загрязненность стоков уменьшается по БПКп с 14000-30000 мг/л до 2800-6000 мг/л, т.е. на 80%

1. СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ БИОМАССЫ путем выращивания смеси микроорганизмов на питательной среде, содержащей органические и минеральные компоненты и ростовые вещества, с добавлением дополнительных источников азота и фосфора в виде минеральных солей при аэрации среды с возвратом части биомассы на стадию выращивания, отличающийся тем, что, с целью удешевления способа, а также снижения загрязенности сточных вод, в качестве питательной среды используют последрожжевую (второичную) барду, а в качестве смеси микроорганизмов виды Tricyhosporon margaritiferum, Trichosporon sericeum, Trichosporon cutaneum, Torulopsis candida, Candida curvata, Cryptococcus terreus, Cryptococcus luteolus, Penicillium citrinum, Penicillium glaucum в соотношении 13 10 17 15 12 6 12 7 8. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что на стадию выращивания возвращают 30 50% биомассы, выделяемой из культурной жидкости.