Способ выращивания микроорганизмов

(19) (И) ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕ МИТЕТ СССР Й И ОТНРЫТИ ни 21) 2 22) 2 М 29В.В. Лало ле р е ен ой 72(5 б) с следов атеза белконическийиологии (ГДР во СССР 77, Я ИИКРОсвидетельс2 В 1/08, 1 аюферСАНИЕ ИЗОБ 05913/28-13.08.83, БюлА. Шмушкин,Григорянесоюзный научной институт биосеств и Научно-технической микр3.1(088.8)Авторскоеб, кл, С 1 54) (57) 1. СПОСОБ ВЬРАЦ 1 ИВАН РГАНИЗМОВ в аэробных услови тательной среде, содержащей источ ки азота, Фосфора, калия, магния микроэлементов в присутствии угле водородов в качестве источника уг рода при повышенном давлении в фе ментере с последующим сбором сусп зии микроорганизмов в накопительн емкости при атмосферном давлении, о т л и ч а ю щ н й с я тем, что с целью увеличения выхода биомасс образующуюся в процессе культивирования газовую Фазу возвращают в ферментер в количестве, обеспечив щем заданную разность рН среды в ментере и в накопительной емкости0,015 0,100 0,150 1,060 траций в среде культивирования, вдиапазоне, дающем максимальную скорость роста 0,1 - 0,2 ч . Кроме тогоферментер 1 оборудован теплообменнымустройством (на чертеже не показано)для поддержания постоянной температуры, выбираемой в пределах 30-45 С.Оптимальное значение рН среды культивирования в ферментере 1, выбираемое в зависимости от вида микроорганизмов в пределах 5-7, поддерживают контуром регулирования, включающим датчик 5, регулятор 6 и клапан7, управляющий подачей титрующегоагента, например 10-ного раствораедкого натра, или аммиачной воды.Процесс выращивания микроорганизмовосуществляют при рабочем давлениив Ферментере от 5 до 50 кг/см, за-.данное значение которого поддерживаютпостоянным контуром регулирования(на чертеже не показан). Суспензиюмикроорганизмов непрерывно отводятиэ ферментера 1 в количестве, обеспечивающем поддержание постояннойконцентрации биомассы в среде культивирования 30-50 г ЛСВ/л, Послеонижения давления в дроссельномвентиле 8 суспензию микроорганизмовсобирают в емкости 9, сообщенной сатмосФерой.В емкости 9 установлен датчик 30рН 10, сигнал которого подается врегулятор 11, где сравнивается ссигналом датчика рН 5, установленного в ферментере 1 при рабочем даВлении. управляющий сигнал регулятора 11, пропорциональный разностирН культуральной жидкости в ферменгере 1 при рабочем давлении и суспензии микроорганизмов в емкости9 при атмосферном давлении, зависящей от концентрации СО, поступает в узел 2, устанавливая потокнеутилизированнойгазовой фазы,рециркулируемйй в Ферментере 1,В том случае, когда разностьзначений рН презышает заданную величину, пропорциональную предельно допустимой неингибирующей концентрации растворенного углекислогогаза, управляющий сигнал регулятора11 уменьшает долю рециркулируемой 50неутилизированной газовой фазы. Этоприводит к уменьшению объемной долиуглекислого газа в газовой фазе процесса и уменьшению концентрации растворенной углекислоты. . 55П р и м е р 1. Процесс выоащивания метанокисляющих микроорганизмовМеСЬу 1 ососсцв сарвц 1.а 1 ця осуществляли на водной питательной среде,содержащей в расчете на 1 л следующие количества минеральных источни;нов питания, г:Ортофосфорнаякислота (88) 2,5 млСернокислыймагний65 Хлористыйкалий 1,250СернокислыйцинкСернокислыймарганец 0,050СернокислаямедьБорнаякислота 0,030СернокислоежелезоМолибденокислыйнатрий 0,0022Сернокислый.кобальт 0,0024Культивирование осуществляли при давлении 9 кг/си и температуре 38-40 С. Свежее газовое питание в виде смеси природного газа и кислорода в соотношении 1:2 и рециркулируемую газовую среду подавали в количестве 3; нм/ч на 1 м среды культивирования в ферментереОбразовавшуюся в количестве 542 нм/ч отработанную газовую смесь подавали в узел 2, откуда 99,5 Ъ этой смеси (или 541,0 нм 9/ч) направляли в узел 3 для очистки последней от углекислого газа промывкой раствором поташа. Остальное количест" во отработанной газовой смеси сжигали для получения тепла, используемого при обезвоживании биомассы. После поглощения в узле 3 примерно 14 углекислого газа (или 6 нм/м ч), содержащегося в обрабатываемом газовом потоке, 535 нм/мч газа возвращали в ферментер. Отбираемый из ферментера 1 поток бактериальной суспензии пропускали через вентиль 8 для снижения давления и собирали в емкости 9, сообщенной с атмосферой. При этом датчик 5 для определения рН среды культивирования, расположенный в ферментере 1, с одной стороны, обеспечивал подачу титрующего агента, например 10-ного раствора едкого натра, для поддержания рН 5,5- 5,7, а с другой - соединялся с регулятором 11, регулирующим поток рециркулируемой отработанной газовой Фазы, к которому подключен датчик 10, измеряющий рН культуральной жидкости в емкости 9 при атмосферном .давлении. указанному режиму Ферментации в части газовых потоков соответствовало показание датчика 10, равное 6,5. Разность показаний датчиков 5 и 10, пропорциональная концентрации растворенной в среде культивирования углекислоты, составляла .рН = 0,8" 1,0 и обеспечивала стабильный процесс выращивания с продуктивностью 7,2 кг АСВ/м ч. При увеличении концентрации углекислого газа в среде811846 1,15 0,17 0,068 Составитель Т. МелентьеваРедактор 3, Бородкина ТехредА.БабинецКорректор О.Билак Заказ 8128/4 Тираж 523 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5филиал ППП фПатент", г. Ужгород,ул. Проектная, 4 культивирования выше заданного уровня рН становилось больше заданного значения, что приводило к выработке сигнала в регуляторе 11, который 1 воздействовал на узел 2 и уменьшал поток рециркулируемого газа. В результате этого уменьшалась концентрация углекислого газа в среде культивирования ферментера 1 и величина рН становилась равной 0,8-1,0 единицы рН, воздействие на узел 2 прекращалось и поток рециркулируемой газовой среды возвращался к исходной величине.П р и м е р 2. Процесс выращивания дрожжей рода Сап 61 а 11 ро 1 ус 1 са осуществляли в ферментере 1 на водной питательной среде, содержащей на 1 л водопроводной воды следующие количества питательных веществ,г:Фосфорнокислый двузамещенныйаммоний 2,00ХлористыйкалийСернокислыймагний 0,65СернокислыйцинкСернокислыймарганец 0,045СернокислоежелезоДрожжевойэкстракт 0,025 В качестве источника углерода использовали парафины нормального строения с длиной цепи 10-14 атомов. Температуру культивирования поддерживали равной 30"32 С подачей охлаждающей воды в рубашку теплообменника а заданное значение рН 5,5 автоматически поддерживали подачей аммиач" ной воды через клапан 7. После лагФазы культуры переходили на потоксо скоростью разбавления 0,10,2 ч , а затем повышал давление соскоростью 0,8 - 1 кг/см .ч. Стабильный непрерывный процесс с рецирку 5 ляцией газовой фазы осуществлялипри рабоче давлении в Фермеитере1 5 кг/см . При этом продуктивностьпроцесса биосинтеэа составляла6,3 кг АСВ/м 9. ч при концентрацииЯ биомассы 2 б г АСВ/л.Дрожжевую суспензию после снижениядавления в вентнле 8 собирали вемкость 9 при атмосферном давлении.Концентрация парафина в подаваемойсреде составляла 36 г/л, а в средекультивирования - 1,9 г/л. Свежеегазовое питание, технологическийкислород, подавали в количестве10 нм 9/м. ч, а на входе в Ферментер1 с учетом рециркулируемой неутилиф зированной газовой среды поток составлял 500 нмэ/м ч.Количество рециркулируемой газовой фазы задавали таким образом,чтобы разность показаний датчика 5,25 установленного в ферментере 1 при рабочем давлении, и датчика 10, измеряющего рН суспензии в емкости 9 приатмосферном давлении, составляла0,5-0,6 единицы рН. При этой разнос 30 ти, установленной экспериментальнов лабораторных условиях, отсутствуетингибирование процесса роста раст-воренным в среде культивирования ферментера углекислым газом,35 Таким образом, способ выращивания микроорганизмов с регулируемойпо величине разности рН среды ферментера и накопительной емкости подачей рециркулируемой газовой Фазыпозволяет повысить выход биомассы отсубстрата как за счет более полнойутилизации субстрата, так и за счетпредотвращения ингибирования ростаизбытком углекислого газа.