Способ подготовки к экстракции биомассы микроорганизмов

Сова Советских ИС ИЕ 784338 Сокиелистических Ресеублик(23) Приоритет -ствеииый комитет СССР по лелем изобретеи и открытий 1.82; Бюллетень3(088.8) 45) Дата опубликования описания 23.01.8 2) Авторыизобретевияычев, Вадим учко Хайнце Гюнтер дт, Бидерманнельмут ганг научно-исследовате ств и Институт те(54) СПОСОБ ПОДГОТОВКИ К ЭКСТРАКЦИИ БИОМАССЫ МИКРООРГАНИЗМОВ 1 2Изобретение относится к микробиологической промышленности, а именно к способу подготовки к экстракции биомассымикроорганизмов, выращенных на углеводородах нефти.Известен способ подготовки к экстракции биомассы микроорганизмов; выращенных на углеродах нефти, предусматривающий суспендиров ание биомассы в смесирастворителей и воды 111.Недостатком известного способа является невысокая степень очистки биомассы,обусловленная неравномерностью увлажнения подготавливаемой к экстракции биомассы.Цель изобретення - повышение степени очистки биомассы.Цель достигается тем, что по предлагаемому способу суспензию биомассы подвергают гомогенизации при режнмаж, обеспечивающих сохранение целостности клеток,Способ осуществляют, используя в качестве исходной как сухую порошкообразную биомассу (влажность 5 - 10%), так ибиомассу в виде суспензии или пасты (ссодержанием сухих веществ .10 - 50%).В случае использования сухой порошкообразной биомассы ее смешивают с увлажняющей смесью, Используют как од) Заявители Всесоюзный белковых вещльский институт биосинтеза хнической химии АН ГДР нофазную, так и двухфазную увлажняющую смесь, состоящую из смеси полярного, неполярного органических растворителей и воды (например, гексан - изопро панол - вода, бензин - ацетон - вода,бензин - этанол - вода и т. д.).Содержание воды в увлажняющей смеси 1 - 20%, неполярного растворителя 40 - 80%, а весовое соотношение фаз увлаж атяющая смесь - био 1 масса от 2: 1 до 4: 1.При необходимости сухую порошкообразную биомассу увлажняют путем добавления воды в предварительно приготовленную суспензию, состоящую из биомассы и 5 смесеи ратворителей указанного состава(или отдельных компонентов этих сМесей), Время суспендирования 10 - 20 мин.Сырую биомассу обрабатывают полярным растворителем (этанолом, изопропа иолом, ацетоном и т, п.) для получениябиомассы, содержащей .15 - 20% воды. Количество ступеней обработки и соотношение растворитель - биомасса зависят от содержания воды в исхедной биомассе, 25 Полученную таким образом суспензиюподвергают гомогенизации, которую осу ществляют путем тонкого диспергировання, например, в аппарате типа коллоидной мельницы, которое состоит в выдавливании сус пензии через узкий зазор между вращающимся с большой скоростью и неподвижным роторами либо через щели во вращающемся и неподвижном роторах, Затрачиваемая энергия при этом зависит в основномот концентрации суспензии и составляет от5 до 30 кВтч на м суспензии, Скоростьвращения ротора от 1000 до 20 000 общин,Величина зазора определяется размерамичастиц и составляет 0,3 - 2,0 мм,Г омогенизацию проводят также при перемешивании суспензии турбиной с вращающимися соплами, В этом случае гомогенизацня происходит при истечении суспенаки через вращающиеся сопла, Скоростьтвращения турбин 1000 - 3000 об/мин, 3 раты энергии при этом равны 10 -- н, а 20 кВт ч на м суспензии.Для гомогенизации можно использоватьи ультразвуковой генератор,Время гомогенизации зависит от концентрации биомассы в суспензии, исходного содержания экстрагируемых веществ, а также от состава увлажняющей смеси и составляет 0,5 - 10 мин.П осле гомогенизации биомассу подвергают экстракционной очистке органическими растворителями или смесями растворителей любыми известными способами.омогенизация обеспечивает эффективную подготовку биомассы за счет болееравномерного контакта диспергируемыхкапель водной фазы и биомассы. Интенсивное механическое воздействие, осуществляемое при гомогенизации суспенизи, вызывает деформацию твердых частиц биомассы, что способствует образованию пористой структуры части биомассй и продит к бблее высокой степени извлеченияэкстрагируемых веществ (углеводородов илипидов) из биомассы при последующейэкстр акции.Пористая структура создается за счетмикротрещин, которые образуются в частицах биомассы в результате деформации.Пример 1. 100 г сухих порошкообразных дрожжей Сапйда цв(111 егпюпсИ свлажностью 8%, выращенных на нефтяных дистиллятах (размеры частиц 70 -200 мкм), с исходным содержанием суммыэкстрактивных веществ (углеводородов илипидов) 18,8% и углеводородов 7,7% обрабатывали смесью, %; бензин 43,5; ацетон 43,5; вода 13, при соотношении смесьрастворителей - биомасса, равном 2: 1,Образовавшуюся суспензию подвергалигомогенизации в аппарате объемом 250 млс щелевым диспергатором. Диаметр ротора 45 мм, Скорость вращения ротора10000 об,мин. Вовремя обработки 10 мин.Полученную в результате обработкибиомассу экстратировали смесью бензин50%, ацетон 50% в перекрестном токе.Число ступеней экстрзеции 3, Соотношение экстрагент - биомасса 2: 1, Температуоа экстракции 40 С. Содержание экстрагируемых веществ в биомассе после экстракпии составило 0,16%, а углеводородов0,025%, В контрольном образце биомассы,5не подвергнутом гомогенизации содержа 7ние суммы экстрагируемых веществ послеэкстраицио 1 нной очистки составило 0,21%,а углеводородов 0,08%.П ример 2. 500 г биомассы СапйЫаоп 1111 еппопс 111, вращенной на нефтяных1 О дистиллятах, с содержанием сухих веществ 30% (после центрифугирования)при исходном содержании суммы экстрагируемых веществ в биомассе 38%, а углев 1 одородов 28,8% обрабатывалп смесью15 80% бензина и 20% этанола. Соотношениесмесь растворителей - биомасса 2: 1, По лученную суспензию подвергали томогеннзации в аппарате емкостью 1,5 л с щелевым диспергатором.20 Диаметр ротора 45 мм. Скорость вращенияротора 10 000 об/мин, Врвмя обработки 10 мин. После гомогенизации биомассу отделяли путем центрвфупированиян экстрагировали в перекрестном токе25 чистым растворителем (80% бензина и,20%этанола), Число ступеней экстракции 4.Температура процесса 40 С,После экстракции содержание суммыэкстрагируемых веществ в биомассе 1,4%,30 а углеводородов 0,09%, В контрольном образце, не подвергнутом гомогенизации, содержание суммы экстрагируемых веществ1,9%, а углеводородов 0,25%.П р и м е р 3. 1000 т сухих порошкооб 35 разных дрожжей СапоЫа цш 1 ИегтопИ свлажностью 8,6% обрабатывали смесью50% петролейного эфира и 50% четыреххлористого углерода с введением в суспензию воды из расчета увлажнения,биомас 4 О сы до 20%. Соотношение смесь растворителей - биомасса 3: 1, Образовавшуюсясуспензию подвергали гомогенизации в аппарате с вращающимися соплами объемом10 л. Время обработки 10 мин, Удельная45 мощность гомогенизации 10 кВт ч/мз,Полученную суспензию экстрагировалисмесью 50% петролейного эфира и 50%четыреххлористого углерода в непрерывном перекрестном токе, Расход экстраген 5 О та 3 л/ч, Исходное содержание углеводородов в биомассе 7,0%. После 5-часовойэкстр, акции содержание остаточных углеводородов в биомассесоставило. 0,07%.В контрольном образце биомассы, не прошедшем гомогенизацию, содержание углеводородов 0,18%.Пример 4. Биомассу дрожжей Сапйда цшШеггпопдй, выращенных на нефтяных дистиллятах с содержанием 170 г/л(17%) сухих веществ обрабатывали смесью 50% гексана и 50% Спирта при соотношении растворитель - биомасса, равном 3: 1, Суспензия подвергалась гомогенизации наложением ультразувукового55 поля в течение 20 мин при частоте 18 кГц784338 Формула изобретения Корректор И, Осииовская Техред Л. Куклина Редактор О. Юркова Заказ 29/37 Изд.103 Тираж 504 НоддисиееНПО сПоиск Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Тип. Харьк. фил. пред. Патент(от ультразвукового генератора 4 ГЗ -10 м). После гомогенизации производилосьрасслаивание суспензии на три слоя: верхний - гексан с растворенным в нем дизтолливом, средний - спирто-,водный с раствореняым 1 н в нем линидами я углеводородами, нижний слой - биомасса 70 - ,80% -ной влажности.Затем проводилась последующая экстракция выделенной бирмассы смесью 10спирт - тексан в соотношении 3: 1 к биомассе в течение 20 мин при температуре60 С,После экстракции содержание углеводородов в биомассе составило 0,04%. На 15юятрольном образце, не подвергнутомультразвуковой томогенизации, содержание углеводородов после экстракции составило 0,64%,20 П р и м е р 5. Биомассу сухого порошкообразного триба В 1. 1 г 1 эрою с влажностью 5,0% и содержанием экстрактивных веществ 18% обрабатывали смесью 50% петролейного эфвра,и 50% изовропанола с введением в суспензию воды из расчета увлажнения биомассы до 18%.Соотношение растворитель - биомасса 3;1.Образовавшуюся суспензию подверга ли гомогенизации в аппарате с вращающимися соплами объемом 10 л. Время обработки 10 мин. Удельная мощность гомогенизации 10 кВтч/м. Подготовленную биомассу экстрагировали смесью 50% пет ролейного эфира и 50% изопропанола в непрерывнодействующем экстракте типа омеоитель.отстойник, Про изводителыность установки по твердой фазе 500 г/ч. Соотношение экстрагент - биомасса 4; 1. Температура экстракции 40 - 45 С. Время экстракции 4 ч.После экстракции содержание экстрактивных веществ в биомассе составило 6,0%, В контрольном образце биомассы, не прошедшем томогенизацию, содержание экстр активных,веществ составило 9,1%,Таким образом, описанный способ подготовки к экстракции биомассы микроорга- низмов, выращенных на углеводородах нефтипозволяет повысить степень очистки биомассы от углеводородов и липидов. Способ подготовки к экстракции биомассы микроорганизмов, выращенных на .углеводородах нефти, предусматривающий суспендирование биомассы в смеси растворителей и воды, отлич а ющийс я тем, что, с целью повышения степени очистки биомассы, суспензию биомассы подвергают гомогенизации при режимах, обеспечивающих сохранение целостности клеток. Источник информации, принятый во внимание при экспертизе:1. Авторское свидетельство СССР591501, кл. С 12 С 11/26, 1977,