Способ получения биомассы дрожжей

ИСАН ЗОБРЕТ акае раче ав(56) 1 кл. 36 54) (57) СПОСОБ ОЖЖЕЙ, предусм ЛУЧЕНрив акаси ИОМАССЫ измельГОСУДЮфСТВЕННЫЙ НОМИЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОУНРЫТИЙ Н В ТОРСНОВУ СаиЦВтввств(53) 663.14(088.8) Патент Японии Р 44-6293,2)В 12, опублик. 1969.2. Семушина Г.Н., Монахова Н.И., Глущенко Н,В. Культивирование флотирующихся форм дрожжей на гидролизатах хвойной и лиственной древесины с повышенной концентрацией сахаров. -. фГидролнзная и лесохимическая промышленности", 1981, В 4, с. 26-28.БО. 1022987 АбВ С 12 Ю 1 22 чение растительного сырья, его кислотный гидролиз, разделение прогидролизованной массы на гидролизат илигнин фильтрованием, выращиваниедрожжей на питательной среде, содержащей гидролиэат в качестве источника углерода, источники азота,фосфора и минеральные соли, при перемешивании и аэрации среды, выделение полученной биомассы, ее выпаркуи сушку, отли 4 ающийс я тем, что, с целью повышениявыхода биомассы после разделенияпрогидролизованной массы на гидролиэат и лигнин фильтрованиемосуществляют отстаивание гидролизата.в гндродинамическом режиме с числом Рейнольдса 1,0-500,0, а выращивание дрожжей проводят при интенсивности перемешивания, характеризуемой скоростным градиентом, равным 1200-9000 с10 Изобретение относится к микробио логической промышленности, в част ности к способам получения дрожже вой биомассы.Известен способ получения биомассы микроорганизмов, предусматриваю щий двухстадийное выращивание с использованием на второй стадии продуктов,метаболизма - дрожжи с дополнительным введением гидролизатов растительного сырья 13.Недостатком способа является относительно низкий выход биомассы .Наиболее близким к предлагаемому является способ получения биомассы дрожжей, предусматривающий измельчение растительного сырья, его кис" лотный гидролизразделение прогидро лиэованной массы на гидролизат и лигнин фильтрованием, выращивание дрожжей на питательной среде, содер" 20 жащей гидролизат в качестве источника углерода, источники азота, Фосфора и минеральные соли при переме 7шивании и аэрации среды, выделение полученной биомассы, ее выпарку и сушку. Согласно известному способу дрожжи культивируют в периодических и непрерывных условиях с управляемой подачей среды и периодическим или непрерывным отбором. рН среды поддерживают равным 4,4-4,6, температуру 38-39 С, Воздух подают в количестве от 1,0 до 1,5 м /мин на 1 м ферментационной среды. В качестве питательного субстрата иопольэуют гидролизат, полученный при вар- З 5 . ке хвойной и лиственной древесины, Для предварительного облагораживания гидролизных сред и удаления инги. бирующих примесей применяют методы аэрации и продувки паров с последую щими отстоем и Фильтрацией сусла. Гидролиэат нейтрализуют известью и аммиачной водой, питательные соли РО и КС 2) задают из расчета .60-його выхода абсолютно сухих дрож-.45 жей от редуцирующих веществ РВ).В сусло вносят 0,5 нормы азота с учетом постоянной донейтрализации среды 5-ным раствором аммиака в процессе .выращивания. Выделение и обез" воживание биомассы проводят известными методами 2.Недостатком известного способа является низкий выход биомассы, а также потери при ее выделении.Цель изобретения .- повышение выхода биомассы.Поставленная цель достигается тем, что согласно способу получения биомассы дрожжей, предусматривающему измельчение растительного сырья, 60его кислотный.гидролиз, разделение прогидролизованной массы на гидролиэат и лигнин фильтрованием, выращивание дрожжей на питательной сре,де, содержащей гидролиэат в качест ве источника углерода, источникиазота, .Фосфора и минеральные соли,при перемешивании и аэрации среды,выделение полученной биомассы, еевыпарку и сушку, после разделенияпрогидролизованной массы на гидролизат и лигнин фильтрованием осуществляют отстаивание гидролизатав гидродинамическом режиме с числомРейнольдса 1,0-500,0, а выращиваниедрожжей проводят при интенсивностиперемешивания, характеризуемой окоростным градиентом, равным 12009000 с 1. Сущность способа состоит в следующем,Выращивание микроорганизмов проводят на питательном субстрате иэ рас.сительного сырья, например из хвойной и лиственной древесины, путем предварительного измельчения исхе: ного материала с последующим кислотным гидролиэом с содержанием изб.дточной минеральной, например се иой,кислоты до 0,1-1 под избыточным давлением 8-15 атм и повышенной температуре 160-240 С. Прогидролиэованнуюмассу разделяют Фильтрованием нагидролизат и вигнин.Гидролизат со стадии получениягидролизата методом периодическогоили непрерывного гидролиэата подаютв нейтралиэатор. Температура поступающего гидролизата 95-98 С,Нейтрализацию осуществляют в двеступени. На первой ступени - известковым молоком с направленной кристаллизацией гипса до активной кислотности 3,5-3,7. рН нейтрализатарегулируют подачей известкового молока в головной нейтрализатор. Нейтрализат из головного нейтрализаторапоступает в хвостовой, где происходит рост кристаллов гипса. Времявыдерживания 60 мин.Вторая ступень нефтрализации проводится аммиачной водой. Подачааммиачной воды регулируется порН 4,2-4,4 и подается на всос насоса, подающего нейтрализат на "горя- .чий отстой.Нейтрализат из хвостового нейтрализатора насосом подается на "горячий" отстой. Отстой осуществляют вотстойниках непрерывного действия.Время отстоя 2-3 ч. Степень осветления от взвешенных веществ составляет 90,Шлам влажностью 60 из отстойников выводится 3-4 раза в сутки вшламомешалку, откуда насосом подается для сгущения на фильтрование.Влажность шлама после фильтрованиясоставляет 35. Фильтрат возвращается в основной поток нейтралиэата.Пары самоиспарения с нейтрализаторов и отстойников через конденсаторнаправляются в сборник фурфуролсодержащего конденсата и далее на ста,дию получения фурфурол-сырца изфурфуролсодержащего конденсата паров самоиспарения.Охлажденный нейтрализат откачивают в аэратор, где осуществляют продувку воздухом для окисления лигногуминовых веществ. Расход воздухасоставляет 40-50 м на 1 ьР нейтралиэата, время аэрации 1 ч,Температура аэрации составляет42-48. Лэрированный нейтрализатперекачивается на "холодный" отстой,Отстой осуществляется на отстойниках, время отстоя 3-4 ч, при степени осветления 60.Осветленное сусло после "холодного" отстоя через пластинчатые теплообменники направляется на стадиювыращивания и сгущения биомассы,Выращивание дрожжей проводят врежиме с интенсивностью uеремешивания, характеризуемой скоростнымградиентом, равным 1200-9000 С-",При таких значениях скоростного градиента достигается полное разруше,ние агрегатов, состоящих из дрожже .вых клеток и коилоидных частиц лиг,нина, замедляющих процессы массообмена на границе дрожжевая клеткакультуральная среда. При значенияхскоростного градиента ниже 1200 С 4не происходит полного разрушениятаких агрегатов, а при значенияхвыше 9000 С наблюдается гидродииамическое разрушение оболочек клеток.дрожжей.Прн скоростных градиентах пвремешивания на стадии выращивания впределах от 1200 до 9000 Сдостигается перемешивание питательныхэлементов в ферментационной средена микроуровне.Проведение режима выращиванияв таксоюинтенсивном режиме предполагает подачу питательной среды,очищенной от примесей лигнина, Йначе затрудняется доставка питательных веществ к клеткам микроорганизмов, что приводит к понижению технологических показателей процессавыращивания, в частности к уменьшению выхода биомассы микроорганизмов.Режим отстаивания прогидролизованиой массы в этом случае следует проводить при числах Рейнольдса, равных от 1,0 до 500,0. При числах Рейнольдса меньше 1,0 расход подавае- .мой на отстаивание суспензии уменьшается без существенного измененияэффекта отделения .лигнина от гидролизата, а при числах Рейнольдсавыше 500,0 заметно ухудшается оъделение лигнина от гидролизата.Режим выращивания и состав минеральной среды такой же, как и визвестных способах. Выделение биомассы осуществляют сепарацией, аокончательное обезвоживание сушкой.Питательная среда с рН 4,2-4,4для выращивания гидролизных дрожжейсодержит РВ от 1,5 до 4,4, органи 5 ческих кислот в пересчете на уксусную кислоту от 0,2 до 05, азотаот 2000 до 2100 мг/л, Р О от 1000до 1100 мг/л, фурфурола от 0,007до 0 01.5,10 Расход воздуха .составляет от 1,0до 6,0 мэ воздуха иа 1 мз ферментационной среды.Выделение дрожжей проводят флотацией, например напорной, с расходомвоздуха от 0,8 до 3,0 м /мин на 1 мсуспензии дрожжей при времени флотации 3-6 мин со степенью сгущения3-4. После этого суспензию сгущаютсепарацией. Дальнейшее обезвоживание суспензии проводят на выпарке исушке. При этом Kолучают готовыйпродукт -.дрожжи гидролизные с влажностью 3-8,П р и м е р 1. Биомассу дрожжейполучают на питательном субстратеиз древесины (смесь березы и осины ввесовом соотношении 11) путем егопредварительного измельчения до20"30 мм и последующего кислотногогидролиза, который. проводят приЗО температуре 170 С, давлении 8,5 атм,в присутствии .0,5-ного растворасерной кислоты. Прогидролизованнуюмассу охлаждают и разделяют фильтрованием и отстаиванием при числе35 Рейнояьдса равном 1,0 на гидролиэати лигион. После этого гидролизатнаправляют иа стадию выращиваниядрожжейеДрожжи Сапйхйа зсойй 1 КСВыращ кивают на питательной среде, содержащей РВ 2,1, органические кислотыв пересчете на уксусную кислоту 0,4,азот - 2100 мг/л; РО 1050 мг/л,Фурфурол 0,01, рн 4,Раход Воздуха прй выращивании41 м на 1 м ферментационной средыеИнтенсивность перемешивания фермеитационной среды 1200 С 4 . Темпе 50 ратура ФРинтационноя ср ды 38 СУдельная скорость роста 0,3 ч "Со стадии выращивания дрожжевуюсуспензию направляют на стадию сгущения и обезвоживания, последовательно осуществляя флотацию дрожжей,55 сгущение дрожжевой биомассы сепарацией и дальнейшее обезвоживание навыпарке и сушке.При этом выход биомассы от субстрата (РВ) составляет 38,8,60 П р и м е р 2. Биомассу дрожжейСйпй 1 йа зсо 1 И КСполучают аналогично примеру 1, за исключением того, что отстаивание прогидролизованной массы осуществляют при числе65 Рейнольдса равном 250,5 и выращн1022987 Составитель В. ГолембетРедактор Л, Авраменко Техред А.Ач Корректор С. Шекмар,.Заказ 4155/16 Тираж 523 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5,ванне дрожжей проводят при интенсив+ йости перемешивания 5100 С.При-.этом выход биомассы от субстрата (РВ) составляет 46,1.П р и м е р 3. Биомассу дрожжей Сапйхйа зсоШ КСполучают аналогично 1 за исключением того, что отстайвание прогидролизованной мас сы осуществляют при числе Рейнольдса равном 500,0 и выращивание дрожжей проводят при интенсивности перемешивания 9000 С-. При этом выход биомассы от субстрата (РВ) составляет 41,2,. П р и м е р 4, Биомассу дрожжей СапйИа зсойС 1 КСполучаюттакже аналогично примеру 1, за исключением того, что не осуществляютдополнительного разделения прогид ролизованной массы на гидролизати лигнин, а выращивание осуществляют при ийтенсивности перемешивания900 С " .При этом выход биомассы от суб страта (РВ), составляет 33,7.Таким образом, предлагаемый способ позволяет увеличить выход биомассы на 6-10 по сравнению с извесьным.