Способ выделения выращенных клеток микроорганизмов из питательного бульона

союз сОВетсихсОциАлистических 18 СПУВЛИК 51)5 С 12 й 1/02 ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОВЕДОМСТВО СССР(71) Вестфалия Сепаратор АГ ифюр Биотехнологише форшунг(72) Хайнрих Хустер, Харальд ШДитер Ортс, Хельмут Хуштедт иКронер (ОЕ)(54) СПОСОБ ВЫДЕЛЕНИЯНЫХ КЛЕТОК МИКРООРГАНПИТАТЕЛЬНОГО БУЛЬОНА Изобретение относится к способу выделения выращенных клеток микроорганизмов из питательного бульона, предусматривающий подкисление питательного бульона с последующим его предварительным концентрированием в тарельчатом сепараторе.Биомасса возникает в результате ферментации различных микроорганизмов на различных питательных средах, например, использующие метан или метанол бактерии или использующие сахар дрожжи. Ферментация протекает обычно в питательном бульоне, в котором микроорганизмы содержатся в незначительных концентрация(0,5- 3,0 мас, 06 сухой субстанции).Размеры этих микроорганизмов от 0,1 до 10 мкм. Питательный бульон содержит(57) Изобретение относится к биотехнологии и касается способа вцделения выращенных клеток микроорганизмов иэ питательного бульона, Питательный бульон подкисляют, концентрируют в тарельчатом сепараторе, рН бульона, выходящего иэ тарельчатого сепаратора, снижают до 3,5 - 4,0 добавлением серной или соляной кислоты, затем бульон нагревают до 80 - 90 С в теплообменнике, в который на первую ступень подают питательный бульон, а на вторую ступень - горячую воду или пар, при укаэанноймпературе выдерживают 10-15 мин. и азделяют бульон на жидкую и твердую фазы с помощью шнековой центрифуги. Процесс осуществляют непрерывно, 5 э. и, ф-лы, 1 ил. кроме того питательные соли, которые еще не используются микроорганизмами. Выделение клеточной массь 1 иэ питательного бульона является одним из этапов переработки.Целью этого этапа является повышение концентрации клеток и при этом лишь незначительное повреждение, чтобы избежать перехода протеина иэ содержимого клетки в суспензию и таким образом потери протеина,С целью использования массы, например, при производстве одноклеточного протеина, необходимо обеспечить, чтобы она оставалась пригодной для использования в питании людей или животных, т.е., чтобы она могла биологически превращаться в этих организмах. Кроме того, целью можетбыть самое значительное сохранение биологической активности микроорганизмов,чтобы тем самым можно было обеспечитьиспользование в качестве биологически активных начальных бульонов, при использовании которых получаются биологическиактивные, белковые компоненты, например,энзимы,С технологической точки зрения переработка питательных булвонов в большинстве случаев оказывается сложной, так какразмеры клеток очень невелики и концентрация твердого вещества в Ферментномбульоне низка. Так как в большинстве случаев в качестве Ферментного бульона служат водные растворы солей, различие вплотности микроорганизмов в большинствеслучаев очень невелико.Известный уровень техники предусматривает предварительное концентрирование 20бульона. Например, с помощью тарельчатых сепараторов. При этом предварительная концентрация достигается в 2-20 разбольше, т,е. содержание сухой субстанциивыходящей из сепаратора, предварительно 25концентрированной суспенэии находится в .пределах от 5 до 20 сухой субстанции, Вэтой связи под сухой субстанцией понимается доля биологической сухой массы вграммах на 100 мл осадка, 30Осветленный глютеновый сход (супернатант) такого сепаратора содержит обычноменее 0,1 биологической сухой субстанции, причем речь прежде всего идет о неотделяемых растворенных веществах. В 35настоящее время, например, при полученииодноклеточного протеина, содержащаятвердое вещество Фаэг обезвоживаетсядальше с помощью второго каскада распылительного сепаратора или, если допускает 40микроорганизм, в камерном Фильтр-прессе,прежде чем полученная такйм образом суспензия при получении Одноклеточного протеина или при получении начальных культурбудет подана в сушилку, 45Задачей настоящего изобретения является создание Такого способа упомянутоговначале типа, чтобы при центробежном повышении концентрации достигалось значительное увеличение достигнутых до сих пор 50значений сухой субстанции.Эта задача решается с помощью признаков пункт 1 Формулы изобретения,Предпочтительные усовершенствования изобретения указаны в дополнительных 55пунктах изобретения,Сказалось, что с помощью способа всоответствии с изобретением достигаешьсяне только улучшенное осаждение, но и значительно более высокое повышение концентрации биомассы, а также что помимо этого клетки биомассы не освобождают содержащиеся в них вещества. При этом способ неожиданно может применяться как на бактериях, так и на дрожжах,В способе в соответствии с изобретением водородный показатель используется в качестве переменного, определяющего производительность коэффициента. Лишь комбинация влияющих величин, как, например, водородный показатель, температура и время обработки, допускает оптимальное приспособление к проблеме отделения, При этом параметры могут выбираться таким образом, что обработка осуществляется при значительном сохранении биологической активности биомассы (например, активностей ферментов),Теперь способ в соответствии с изобретением приводит к улучшенной сепарируемости, не оказывая отрицательного воздействия на преимущества улучшенного обезвоживания, и впервые .позволяет осуществлять отделение с помощью шнековых центрифуг со сплошной оболочкой.Способ в соответствии с изобретением логично приводит к агломерации или флокуляции сжатых клеток, Благодаря этому происходит ускоренное осаждение, которое приводит к быстрому компактированию в зоне обезвоживания шнековой центрифуги. Степень обезвоживания прессованием. В противоположность прочим способам агломерации или флокуляции предотвращается воздействие воды, Это среди прочего определяется выбором надлежащей кислоты, например, соляной или серной,П редложенное двухступенчатое повышение концентрации, т,е, обработка выращенных клеток в высокопроизводительной центрифуге и последующее повышение концентрации после соответствующей предварительной обработки в шнековой центрифуге, дает, в частности, большие преимущества тогда, когда концентрация клеток в Ферментаторе сравнительно низка (10 и менее), как это, например, имеет место при многих бактериальных ферментациях, Таким образом, производительность отделения и степень повышения концентрации могу оптимизировать независимо друг от друга при использовании машинно-технических особенностей, Помимо этого эко-. номичнее производить предварительную обработку с уменьшенными объемами.Способ в соответствии с изобретением может осуществляться непрерывно, С помощью нескольких примеров, результаты которых воспроизведены ниже, Однозначно подтверждается предпочтительность пред 1836420П р и м е р 2. Ресуспендированные водой пекарные дрожжи (22 объемных процента осаждаемых долей), с помощью которых должен был моделироваться ферментативный бульон. без обработки подавался в шнековую центрифугу, Максимально достижимое повышение концентрации составило 24 осухой субстанции.После температурно-кислотной обработки этих ресуспендированных пекарных дрожжей с помощью шнековой центрифуги удалось добиться величин до 36 , Это означает увеличение содержания сухой субстанции на 50 , Центрифугированная проба обработанных ресуспендированных пекдрных дрожжей показала, что первоналагаемого способа по сравнению со способами без температурно-кислотной обработки. При повышении концентрации были достигнуты такие значения которые отчасти более чем на 50% были выше значения, полученного традиционным способом.П р и м е р 1 а. Предварительно концентрированная с помощью распылительного сепаратора бактериальная суспензия (метиломон М 15), которая содержит 20 - 25 мас, осаждаемых веществ (7 - 8 сухой субстанции), была доведена до водородного показателя 4 и затем осторожно нагрета до температуры 84 С. После тепловой выдержки примерно в течение 10 минут удалось повысить концентрацию обработанной таким образом бактериальной суспензии с помощью шнековой центрифуги со сплошной оболочкой до значения 26% сухой субстанции, Глютеновый сход шнекового сепаратора содержит еще 3,4% осаждаемой биологической сухой массы. Кроме того, в глютеновом сходе было установлено лишь 10 мг/л расворенного протеина. Это значение, которое имело место также при использовании известных способов, и таким образом это доказывает, что не произошло никакого характерного повреждения клеток,П р и м е р 1 б. Обработанная как в опыте 1 а биомасса центрифугировалась в очень быстро вращающейся охлаждаемой ковшовой центрифуге (10000 ц, 30 мин), При этом было достигнуто повышение концентрации до 39 осухой субстанции. Без предварительной обработки в соответствии с изобретением при тех же условиях удалось добиться повышения концентрации только до 27 сухой субстанции. Г 1 о этим результатам можно убедиться, что воэможность концентрации биомассы значительно улучшилась благодаря температурно-кислотной обработке,5 10 15 20 25 30У 35 40 45 50 55 чальное значение в 22 объемных процента было понижено до 12 объемных процентов,П р и и е р 3. В лабораторном масштабе удалось подтвердить, что концентрацию кормовых дрожжей, концентрация которых в необработанном виде может быть повышена до 25 сухой субстанции, благодаря температурно-кислотной обработке можно повысить до 34 сухой субстанции,Пример выполнения изобретения представлен на чертеже и ниже поясняется более подробно,Позицией 1 на чертеже обозначен ферментатор, в котором находится содержащий биомассу питательчый бульон. С целью предварительной концентрации биомасса подается в распылительный сепаратор 2, Выходящий из распылительного сепаоатора 2 концентрат с помощью серной кислоты доводится до значения водородного показателя 3,5 - 4,0 и затем нагревается в теплообменнике 4 до температуры 80-90 С.За теплообменником 4 следует участок 5 тепловой выдержки, в котором предварительно концентрированная биомасса выдерживается в течение 10 - 15 минут до вышеупомянутой температуры, прежде чем она будет подана в шнековую центрифугу со сплошной оболочкой 6,Глютеновый сход 7 шнековой центрифуги б возвращается к первой ступени теплообменника 4 и там направляется для первого повышения температуры проходящей через теплообменник биомассы.Во второй ступени теплообменникг 4 осуществляется дальнейшее повышение температуры с помощью горячей воды 8 или пара, Таким образом. осуществляется особенно осторожное нагревание биомассы, которое исключает освобождение содержащихся в клеках веществ,С целью центоифугирования еще имеющейся в глютеновом сходе 7 шнековой центрифуги отделяемой биомассы она может подаваться к дополнительно подключенной очистительной центрифуге 9.Теплообменник может быть выполнен в виде статического смеситсля.Формула изобретения 1. Способ выделения выращенных клеток микроорганизмов из питательного бульона, включающий подкисление питательного бульона с последующим его предварительным концентрированием в тарельчатом сепараторе, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью предотвращения разрушения клеток, рН бульона, выходящего из тарельчатого сепаратора, снижают до 3,5-4,0 добавлением кислоты, затем бульон нагревают до 80 - 90 ОС, выдерживают при указанказ 3007 Тираж ВНИИПИ Государственного комитета по изобретен 113035, Москва, Ж, РаушскаПодписное м и открытиям при ГКНТ Саб., 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина,ной температуре в течение 10-15 мин и разделяют с помощью шнековой центрифуги,2. Способ по и. 1, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что для снижения рН питательного бульона используют серную или соляную кислоту. 3, Способ поп, 1 или 2; отл ича ющи-. й с я тем, что нагревание бульона осуществляют в теплообменнике, в который подают горячую воду или пар. 4. Способ по и. 3, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что используют двуступенчатый теплообменник, на первую ступень которого подают питательный бульон, а на вторую 5 ступень - горячую воду или пар.5. Способ по и. 3, отл и ча ю щийс ятем, что в качестве теплообменника используют статический смеситель.6, Способ по одному из пп. 1-5, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что процесс осуществляют непрерывно,