Способ получения биомассы дрожжей

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 717628 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИПРИ ЕКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ЕЛЬСТВУ АВТОРСКОМУ СВ(57) Изобретгической прпользовандрожжей. Ц Б ПОЛУЧЕНИ БИОМАССЫ микробиоложет быть исбиомассы является по тся к иим ченй ения ние относи ышленност для полу ью изобрет Изобретение относится к микробиологической промышленности, к способам получения биомассы дрожжей.Цель изобретения - повышение выхода биомассы и предотвращение загрязнения атмосферного воздуха.На чертеже изображена установка для реализации предлагаемого способа.Установка для реализации способа содержит пленочный, трубчатый аппарат 1, предназначенный для насыщения воды кислородом из воздуха, емкость 2 для дегаэации. кислорода, ферментер 3 для культивирования дрожжей, абсорбер 4 для очистки отработанного газа от продуктов метаболизма и дрожжей, фильтр 5, нагнетательное устройство - компрессор 6 для осуЯ)5 С 12 й 1/16//(С 12 й 1/16, й 1:72) вышение выхода биомассы и предотвращение загрязнения атмосферного воздуха, Способ заключается в том, что после насыщения воды воздухом из нее осуществляют дегазацию кислорода в среде азота, выделенный кислород совместно с азотом направляют на стадию культивирования, при этом парциальное давление азота при дегаэации кислорода поддерживают равным парциальному давлению при насыщении воды воздухом, а отработанный газ после культивирования возвращают на стадиюдегазации, предварительно очищая его от продуктов метаболизма и дрожжей. При этом в воду при насыщении ее воздухом вводят бензин в качестве переносчика кислорода, а после дегазации воду отделяют и проводят повторную дегазацию. 1 ил. ществления подвода кислорода из стадии дегазации в стадию культивирования, дополнительную емкость 7 для получения концентрированной азотной смеси. насосы для перекачивания воды 8 и культуральной жидкости 9. Для измерения расходов жидкости и газа в линиях установлены расходомеры 10, а для регулирования этих расходов смонтированы вентили 11,Пленочный аппарат состоит иэ камеры 12, в которой установлен штуцер 13 для подачи воды и штуцер 14 для подачи воздуха, Кроме того, аппарат 1 снабжен цилиндрическими контактными трубами 15, в верхней части которых коаксиально установлены газовые патрубки 16, образующие с трубами зазор 17, В нижней части аппарата 1 разме 1717628щена приемная камера 18, имеющая штуцер 19 для вывода воздуха и штуцер 20 для выхода насыщенной води.Емкость 2 состоит иэ горизонтальной перегородки 21, котбрая делит полость емкости на секцию 22 для ввода насыщенной воздухом воды и секцию 23 для проведения дегаэации, в которой установлены пластины 24, верхние концы которых входят с зазором в прорези 25; выполненные в перегородке 21, Кроме того, на корпусе емкости 2 установлены штуцер 26 для ввода воды, штуцер 27 для вывода продегазированной воды, штуцер 28 для вывода кислорода и штуцер 29 для ввода очищенного отработанного газа.Ферментер 3, предназначенный для проведения стадии культивирования, состоит из камеры 30 для ввода культуральной жидкости, камеры 31 для ввода кислородно- азотной смеси, камеры 32 для ввода теплоносителя и камеры 33 для осуществления непосредственного вьращивания. Внутри ферментера 3 установлены контактные трубы 34, в верхней части которых размещены газов, патрубки 35. Кроме того, ферментер 3 набжен штуцерами для ввода питательного сусла 36, вывода готового продукта 37, а также штуцерами для ввода кислородно-азотной смеси 38 и вывода отработанного газа 39.Установка для получения биамассь 1 .дрожжей работает следующим образом.Вода из емкости 7 насосам 8 подается в камеру 12 пленочного трубчатого аппарата 1, куда также подается атмосферный воздух через штуцер 14. Затем вода поступает в зазор 17, формируется там в виде жидкостного кольца, после чего стекает по внутренней поверхности труб 15 в виде перемешиваемай жидкостной пленки, интенсивно при этом насыщаясь кислородом из воздуха, поступающего внутрь цилиндрических труб 15 через газовые патрубки 16.Насыщенная кислородом вода из труб 15 поступает в приемную камеру 18, а затем через штуцер 20 и 26 сливается в секцию емкости 2, при этом атмосферный воздух через штуцер 19 выводится в атмосферу.Из секции 22 насыщенная кислородом вода через прорези 25, выполненные в перегородке 21 поступает на поверхность пластин 24 и в виде тонкого жидкостного слоя стекает по ним, при этом из воды выделяется кислород, который через штуцер 28 посредством компрессора 6 совместно с очищенным отработанным газом азотом) попадает в ферментер 3 через камеру 31.15 20 25 30 35 40 45 50 55 Обескислороженная вода через штуцер27 поступает в дополнительную емкость 27,где происходит дегазация иэ нее азота. Азотно-кислородная смесь из камеры31 поступает в полость газовых патрубков35, а оттуда - в контактные трубы 34, где контактирует с культуральной жидкостью, которая насосом 9 из камеры 33 подается в верхнюю часть ферментера 3, в камеру 30, а затем, пройдя кольцевой зазор, образованный внутренней поверхностью контактнойтрубы 34 и наружной поверхностью газовога патрубка 35, формируется в виде жидкостной пленки и стекает затем по поверхности контактных труб, интенсивно насыщаясь кислородом.Выделившийся углекислый газ, а также отработанная азотно-кислородная смесь, компрессором 6 через штуцер 39 подается в абсорбер 4 и фильтр 5, где осуществляется удаление углекислого газа и микроорганизмов. Очищенный отработанный газ через штуцер 29 вновь поступает в емкость 2, при этом заданное парциальнае давление азота в емкости 2 и в аппарате 1 поддерживается компрессором 6 и вентилем 11, установленным эа штуцером 28.Рабочая температура в ферментере 3 поддерживается теплоносителем, поступающим в камеру 32. Подвод питательного сусла осуществляется через штуцер 36, а отвод продукта - через штуцер 37,Предотвращение загрязнения атмосферного воздуха продуктами метаболизма и микроорганизмами обусловлено тем, что полностью устраняется контакт атмосферного воздуха с культуральной жидкостью.Повышение производительности обусловлена увеличением интенсивности подвода кислорода к микроорганизмам, быстрым отводом продуктов метаболизма и тепла, отсутствием "дикой" культуры, заносимой атмосферным воздухом,Дегазация кислорода из насыщенной воздухом воды в среде азота предотвращает контакт воды с культуральной жидкостью, позволяет получать кислород и направлять ега с азотом на стадию культивирования, что предотвращает загрязнение воды продуктами метаболизма и микроорганизмами, обеспечивает ведение процесса экологически чистым способом, при этом не требуется разделять воду и культуральную жидкость после стадии культивирования.Поддержание одинакового парциального давления азота на стадии дегазации кислорода из воды и на стадии ее насыщения позволяет устранить накопление азота на стадии культивирования, обеспечивает .выделение из воды только кислорода, азот вэтом случае не дегазируется, согласно закону Генри, Устранение накопления азота позволяет получить высококонцейтрированный кислородом газ, предотвращает контакт газа, находящийся на стадии культивирования, с атмосферным воздухом.В случае, когда парциальное давление азота на стадии дегазации поддерживается меньше, чем на стадии насыщения воды,рацию кислорода в газе и снижает производительность, загрязняет атмосферный воздух.Обеспечение парциального давления 15 азота на стадии дегазации, большего по величине; чем на стадии насыщения. так же не эффективно, так как повышаются. энерго- затраты на обеспечение давления, при этом 20 увеличение концентрации кислорода на стадии культивирования не осуществляется.Возвращение отработанного газа из стадии культивирования на стадию дегаэации и очистка его от продуктов метаболизма и дрожжей позволяет подводить к микроорганизмам кислород, что обеспечивает высокую прбизводительность, а главное делает процесс экологически чистым, так как в этом случае устраняется контакт микроорганиэмов с атмосферным воздухом. Очистка отработанного газа (азота) от продуктов метаболизма позволяет снизить их отрицательное воздействие на рост микроорганизмов в зоне культивирования. что приводит к увеличению производительности,Введение в воду бензина позволяетувеличить количество кислорода в воде, а затем после стадии дегазации увеличить количество кислорода в зоне культивирования, что позволяет перерабатывать высококонцентрированное сусло и, тем самым, увеличить производительность. Изоляция воды. после стадии дегазации, а затем повторная ее дегазация позволяет выделить из воды кон 40 центрированную азотную смесь, что ведет к 45 получению дополнительного продукта и снижению себестоимости получения бйомассы дрожжей.Параметры экспериментальной установки, на которой был реализован способ 50 следующие: рабочая емкость ферментера 50 л; число контактных труб 50 штдлина й диаметр контактных труб 4 и 51 мм; производительность насосов 80 мз/ч; абсорбер 55 представляет собой барботажную колонну диаметром и высотой 0,6 и 2 м; мощность компрессора 6 кВт; число контактных труб 15 в аппарате 1 6 штдлина и диаметр контактных труб 15 4 м и 51 мм; количество осуществляется накопление азота на стадии культивирования, что снижает концент- . пластин 24 в аппарате 2 15 шт высота пластин 1 м.Кормовые дрожжи Сапдба зсос 01,штамм Тул, выращивают на гидролизате древесины с концентрацией 1 - 0,9% РВ. Питательные соли добавляют в состав среды в следующих количествах на 1 кг РВ: раствор сульфата аммония из расчета 0,0785 кг азота; водная вытяжка суперфосфата 0,0435 кг Р 205; хлористый калий 0,021 кг. Микроэлементы в состав среды поступают с водой, Температуру питательной среды с микроорганизмами поддерживают равной 38-39 С, рН поддерживают в пределах 4,2 - 4,6 добэвляя аммиачный раствор. Скорость протока устанавливают равной 0,254; Производительность дрожжерастительной установки изменяют путем варьирОвания содержания редуцирующих веществ в питательной среде.П р и м е р 1. Осуществляют насыщениеводы, циркулирующей с расходом 50 м /ч, кислородом из атмосферного воздуха в аппарате 1, после чего проводят дегазацию кислорода в емкости 2 в среде азота, при этом парциальное давление азота в емкости 2 и емкости 1 поддерживают одинаковым.Полученную аэото-кислородную смесьнаправляют на стадию культивирования в ферментер 3, отработанную газовую смесь очищают в абсорбере и фильтре, а затем компрессором 6 вновь возвращают в емкость 2. Скорость протоки поддерживают.равной 0,27 при этом рабочая концентра 1 ация биомассы дрожжей равна 19 кг/м (и рессован ных дрожжей); экономический коэффициент 65%, концентрация кислорода в культуральной жидкости 2 мг/л.Таким образом указана возможность реализации экологически чистого способа получения биомассы дрожжей, при этом предотвращено загрязнение атмосферного воздуха. получена высокая производительность выращивания из-за достижения большой рабочей концентрации биомассы дрожжей и высокого экономического коэффициента.П р и м е р 2. Выращивание биомассы дрожжей осуществляют по примеру 1, но парциальное давление азота на стадии дегазации поддерживают на 20% ниже, чем на стадии насыщения воды. При этом происходит накопление азота в установке, повышение давления на стадии культивирования, что увеличивает количество углекислого газа в культуральной жидкости. В этом случае кон центзоа ци я биомассы дрожжей равна 15 кг/м, а экономический коэффициент равен 48%.П р и м е р 3. Выращивание биомассыдрожжей осуществляют по примеру 1, ноотработанный гаэ после стадии культивирования не подвергвют очистке от продуктовметаболизма. 5При этом снижение рабочей концентрации дрожжей до 14 кг/м, а экономическийкоэффициент равен 450 ,П р и м е р 4. Выращивание биомассыдрожжей осуществляют по примеру 1, но в )Оводу вводят переносчик, кислорода-бензин. При этом получают увеличение концентрации кислорода в культуральнойжидкости, равное 3,2 мг/л, зоабочая конценрация дрожжей 22 кг/м 1,прессованн ых дрожжей), а экономическийкоэффициент 70 что показывает перспективность использования бензина в качестве переносчика кислорода,Л р и м е р 5. Выращивание биомассы 20дрожжей осуществляют по примеру 1. нонейтральную жидкость после стадии дегазации изолируют в емкости, после чего осуществляют повторную дегазацию, При этомполучают концентрированную азотную 25смесь Концентрация биомассы дрожжейравна 15 кг/м, экономический коэффициент 0,5,Таким образом, способ получения биомассы дрожжей позволяет увеличить производител ьность, предотвратить загрязнение атмосферного воздуха, тем самым получаявозможность снизить себестоимость продукта,Формула изобретения 1, Способ получения биомассы дрожжей, предусматривающий насыщение воды воздухом, дегазацию из нее кислорода, подачу его в процесс выращивания дрожжей на питательной среде, содержащей источники углерода, азота, фосфора, о т л и ч а ющ и й. с я тем, что, с целью повышения выхода биомассы и предотвращения загрязнения атмосферного воздуха, дегазацию кислорода осуществляют в среде азота, подачу кислорода в процесс культивирования проводят совместно с азотом, парциальное давление азота при дегазации кислорода поддерживают равным парциальному давлению азота при насыщении воды воздухом, а отработанный газ после культивирования возвращают на стадию дегазации, предварительно очищая его от продуктов метаболизма и дрожжей.2,Способпоп.1, отличающийся тем, что в воду при насыщении ее воздухом вводят бензин в качестве переносчика кислорода.3. Способпоп.1, отличающийся тем, что после дегазации воду отделяют и проводят повторную дегазацию.1717628 ставитель В,Голубехред М;Моргентал Корректор Т.Малец эктор И,Дербак зводственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул,Гагарина. 10 Заказ 853 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ С 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5