Способ концентрирования бактериальной биомассы

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИН 1 А 69 (И) 4(5 ИЗОБРЕТЕН И ПИСА ТЕЛЬСТ СВ ВТОР в,каяи орде.химио ССС т л и- дорастолучаю из укта, котоГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТЮ(2). 3545597/23-26 (22) 01.02.83 (46) 23О.85. Бюл. УЗ (72) И.А. Крылов, В.И. Панфнло М.Н. Манаков и Е.А. Черноверхс (71 7 Московский ордена Левина на Трудового Красного Знамени ко-технологический институт им. Д.И. Менделеева (53) 66.065.8(088.8) (56) 1. Авторское свидетельств В 358361, кл. С 12 Н 1/20, 1972. Патент Японии 1 54-1066 кл. 91 с, 1979.3. Патент США В кл. 426"656, 1978 (54)(57) 1 . СПОСОБ БАКТЕРИАЛЬНОЙ БИО кулянтом при опреде/ 4105804, (прототип), КОНЦЕНТРИРОВАНИЯМАССЫ белковым флоленных рН и темпе. ратуре, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью упрощения техноло" гического процесса и уменьшения его длительности, в качестве флокулянта используют предварительно эте". рифицированкую низшими одноатомньви спиртами водорастворимую белковую фракцию биомассы микроорганизмов и процесс проводят при 15-40"С и рН 3-7.2. Способ по и.1, о т л и ч а ю- щ и й с я тем, что концентрация флокулянта в суспенэии составляет 0,01-0,5 Х мас.3. Способ по пп.1 и 2, о ч а ю щ и й с я тем, что воворимую белковую фракцию ичасти того ше кормового продрый подвергают концентрированию.1 113548уйобретение относится к технологии микробиологических производств, преимущественно к технологиии выделения кормовой бактериальной биомассы.Высокая седиментационная устойчи" вость водной суспензии бактериальной биомассы сильно затрудняет процесс получения кормовой биомассы и приводит к усложнению технологических схем стадии концентрирования водной О суспензии, содержащей бактериальные клетки.Известен способ концентрирования бактериальной биомассы добавлением к водной суспензии полиэлектролита 15 ВАдо концентрации 0,1-0,15 и порошкообразного перлита до концентрации 1 1 11Однако при этом способе целевым продуктом является нативный раствор, 20 а отделенная биомасса не используется в качестве кормовой добавки так, как наличие в ней синтетического флокулянта ВА.(поли-винил-Б-бензилтриметиламмонийхлорид) и порош кообраэного перлита ухудшает кормовые достоинства бактериальной биомассы и требует,дополнительных медико-биологических исследований.)Водорастворимую белковую фракцию получают из 10-15 мас. -ной суспензии биомассы микроорганизмов в О,З И водном растворе НаС 2 или КС 2 ,при рН 4,5-4,6 и с = 40-45 фС, Процесс протекает нри непрерывном перемешивании в течение 30 мин при й = 40- 45 С. Последующее отделение клеточных оболочек проводят на центрифуге при и = 6000 об/мин. Полученную водо- растворимую белковую фракцию подвергают этерификации низшими спирта ми (от С до С) в присутствии сер 30Известен также способ выделения бактериальной биомассы, полученной на метаноле, с помощью добавления полиакрилата На, снижения рН ниже 3,5 с последующим нагреванием суспензии выше 50 ОС 1 23 . В получен-.- .35 ной с помощью этого способа биомассе содержится синтетический полимер (полиакрилат Ба), а снижение рН ниже 3 5 с последующим нагревом .о 40 суспейзии выше 50 ф С может при-. вести к частичной девитаминизации и снижению качества готовой кормовой биомассы. 45Наиболее близким по техническойсущности и достигаемому результатук предлагаемому является способ выделения бактериальных клеток из суспензии, когда в качестве фпокулянта ис 50пользуют казеин соевых бобов или казеин молока животных, или щелочнорастворимый белок соевых бобов,Флокуляцию бактериальной биомассыпроводят при 1 =60 С и непрерывномперемешивании суспензии, содержащей55О,З - 3,5 г/л флокулянта, в течение1 ч. При флокуляции казенном соевыхбобов оптимальная величина рН 2,5,для казеина животного молока рН 4,7 33 .Однако при известном способе выделения бактериальной.,биомассы расходуют значительные количества дефицитного растительного и животногосырья. Проведение процесса флокуляции при1 =60 С в течение 1 ч предопределяет наличие дополнительного подогревателя для всего значительного потока суспензии микроорганизмов, а длительность температурного воздей-. ствия может привести к частичной девитаминизации и снижению качества получаемого продукта. Зависимость оптимальной величины кислотности среды от используемого флокулянта создает определенные технологические трудности.Целью изобретения является упрощение технологического процесса и уменьшение его длительности.Поставленная цель достигается тем, что при способе концентрирования бактериальной биомассы белковым фло. кулянтом, в качестве последнего используют предварительно этерифицированную низшими одноатомными спиртами водорастворимую белковую фракцию биомассы микроорганизмов и процесс проводят при 15-40 С и рН 3-7.При этом концентрация флокулянта в суспензии составляет 0,01-0,5 мас.Ж. Водорастворимую белковую фракцию получают из части того же кормового продукта, который подвергают концентрированию.На фиг, 1 показана зависимость параметров эффективности процесса флокуляции от величины рН суспензии (Сф.0,04=ЗООС) на фиг, 2 - зависимость параметров эффективности процесса флокуляции от температуры ,флокулируемой суспензии (С 0,035рН 4,7).з 11354 ной кислоты (рН 4-4,6) при й = 40-45 С и непрерывном перемешивании в течение 25-30 мин.Полученный таким образом флокулянт добавляют к водной суспензии перед стадией выделения бактериальных клеток в концентрации 0,01-0,5%. Время установления динамического равновесия между осветленным раствором и осадком 15-30 мин. 0Проведение процесса флокуляции при температурах ниже 15 и выше 40 С лриводит к значительному снижению скорости образования и соосаждения флокул, что характеризуется резким возрастанием оптической плотности осветленного слоя и снижением степени полноты, осаждения биомассы.Проведение процесса при значении рН выше 7 приводит к снижению эффективности флокуляции и соосажде- . ния, а снижение рН чиже 3 может привести к частичной денатурации белкаи снижению качества готового продукта. 25Проведение процесса флокуляции при концентрации более 0,5% приводит к стабилизации суспензии бактериальных клеток, а при концентрациях 0,01% флокуляция не происходит.Для обоснования выбранных граничных условий приведены графики зависимости оптической плотности осветленного слоя надосадочной жидкости (Э) иФ отношения высоты осветленного слоя к 35 оптической плотности этого слоя (по(1)1 от температуры и рН процесса флокуляции.Как видно иа фиг. 1 и 2, эффективная флокуляция ( 10 ) 300, Р ( 0,4) 40 достигается только в интервале температур 15-40 С и рН 3-7.П р и м е р, Для получения флокулянта берут 10 г кормовой бактери альной биомассы, полученной на мета- не, смепшвают с 100 мл 0,3 И раствора НаС 1, рН суспензия доводят до величины 4,5-4,6 серной кислотой, проводят перемешивание суспензии с 50 й =60.об/мин при 140 С в течение 30 мин. Отделение клеточных оболочек проводят центрифугированием при ь =6000 об/мин в течение 15 мин. К фугату добавляют 5 мл этилового 55 спирта и проводят этерификацию при перемешивании с и =60 об/мин и 1 =4 ООС в течение 25 мин. 81Флокуляции подвергают водную суспензию бактерий НеСЬу 1 ососсивсарво 1 айов с концентрацией 11 г/л, полученную при глубинном культивировании на метане. В качестве флокулянта добавляют водорастворимую белковую фракцию, полученную: описанным образом в концентрации 0,03%.Эффективность флокуляции оценивают по величинам оптической плотности (3 1 осветленного слоя надосадочной жидкости, относительной высоты осветленного слоя (Ь св % от .общей высоты столба осветленной жидкости и полученного осадка ) и высо-.:ты осадка (Ь ос )Через 15 мин после добавления флокулянта величина Р =0,2, высота осветленного слоя Ъ Осв = 95%, ьв /В=950,2 = 475. Через 30 мин после добавления флокулянта значения парамет-ров составляют Р = 0,197, й =95%,о /О = 483.В таблице приведены данные приразных концентрациях флокулянта,температурах рН,Как видно из примеров 1-5, во всем исследованном диапазоне наблюдается эффективная флокуляция и соосаждение бактериальной биомассы. Значение величины оптической плот- . ности осветленного слоя близко к значениям величины оптической плотности фугата (Э =0,195), полученного центрифугированием бактериальной суспензии при ь = 15000 об/мин в течение ЗОмик, что обеспечивает 99,5%-ную очистку фугата от бактериальных клеток.Изменение температуры выше или ниже предлагаемых пределов резко ухуд- шает процесс соосаждения, и осветленный слой не образуется, повышение рН также ухудшает флокуляцию, высокая концентрация водорастворимой белковой фракции приводит к стабилизации суспензии, а низкая концентрация не вызывает флокуляции.Использование предлагаемого способа концентрирования суспензии бактериальной биомассы флокулянтом, получаемым этерификацией водорастворимой белковой фракциипозволяет отказаться от расхода дефицитного природного сырья, понизить температуру и уменьшить продолжительность процесса выделения кормовой биомассы, в также обеспечить производство фло-,/в ОнтичесПрим Спирт кая плот" ность 0 г,30 4,5 15 5 3,0 300,30 40 5,0 20 0,1 297 Пропанол 0,32 25 7,0 25 35 6,0 20ч0,5 0,26 366 Метанол 0,05 45 У;5 50 О . 7,5 60 9,3 Этанол Этанол 6 0,0057 0,6 8,9 328 60 47 60 0,12 Известный спо- соб кулянта из части получаемого на этом ае предприятии продукта.Озадаемый экономический эффект от внедрения предлагаемого способа концентрирования бактериальной биомас" сы с учетом имевицейся годовой произ- водительности составляет око- ; 1 6ло 50 тыс. руб:в год (выпуск1 О тыс.т/год).Использование предлагаемого спо соба концентрирования позволит упростить технологическую схему вццеле-" ния, уменьюить потери биомассы и повысить качество готового продукта. Время осаадения Фмин35481 и Составитель Г. ЛебедеваЮрковецкая Техред Л.Коцюбняк Корр Шекмар акт Т дарс м ив а, Ж г59 Подписноеенного комитета СССРбретений и открытий