Способ выделения биомассы

Сотоз Советских Социалистических РеспубликОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕН ИЯН ПАУЕН 7 У и 902673ата опублнкова Иностранцы Михаэль МитцлафФ, .Мерте(72) Авторы изобретения еФ --- . -.Феу11 РЛЕИ 1:ЧчТЕХ ОИф 11.: нгманн и Ув Иностранная фирма "Хехст, АГ" (фРГ)(71) Заявитель ВЯМ)Т . . 54) С 110 СОБ В 1 ДЕЛЕНИЯ БИОМЛССЬ Изобретение отнобиологической промь сится к микроаиленности, в ча стности к выделению биомассы микроорганизмов из культуральной жидкости,Известен способ выделения биомассы микроорганизмов из культуральной жидкости путем добавки электролитов Щ .Однако этот способ является до, вольно трудоемким, так как вводимые добавки являются нежелательными на последующих стадиях обработки и поэтому должны удаляться из последующей обработки с большими затраЬтами. Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту является способ выделения биомассы микроорганизмов из культуральной жнд кости путем обработки ее электрическим током, в котором разбавленную суспензиюосветляют, пропуская твердые частицы через электрическое поле постоянного напряжения величи" ной 100-500 В и вызывая перемещение отдельных частиц в этом попе 21.К недостаткам этого способа относится неполное выделение биомассыиз культуральной жидкости, а такжето, что способ, эффективен толькодля водных растворов с очень малымсодержанием твердых веществ.Цель изобретения - более полное10 выделение биомассы и упрощение способа.Поставленная цель достигаетсятем, что в способе выделения биомас-сы микроорганизмов из культураль 15 ной ищкости.путем обработки ееэлектрическим током обработку культуральной жидкости электрическим то-.ком ведут при плотности тока от0,093 до 9,3 мА/см и частоте 020 2000 Гц при 20-85 С,При этом выделение микроорганиз .мов из культуральной жидкости осуществляют непрерывно или периодически, предп 1 чтительно при ее пере- И мешив анни.3 90267Сущность предлагаемого способа заключается в том, что частота тока 0-2000 Гц подразумевает использование как постоянного, так н переменного тока. Коагулируеиые частицы реагируют друг с другом при приложении тока независимо от электролитического выделения газа на электродах и особенно в области токнапряжение, где еще не появилось вы деление газа.Суспензию помещают в соответствующий реакционный аппарат, устанавливают необходимую температуру и затем пропускают необходимый ток. Количест во электричества, необходимое для коагуляцни, зависит от типа и концентрации культуральной жидкости. Выделение предлагаемой биомассы можно осуществлять как периодически, так и непрерывно. Реакционный аппарат, пригодный для периодического осуществления способа, представляет собой, например, бачок.На фиг. 1-3 схематически изображен р 5 аппарат для осуществления способа.В бачке (фиг. ) камераснабжена плотно закрывающейся крышкой 2, через которую осуществляют подачу электроэнергии для электродов 30 3 и 4 и,в которой находятся отверстия 5 для впуска суспензии и Ь - для отвода газов, Отверстие для отвода газов может быть снабжено обратным холодильником (не изображен), в котором могут конденсироваться испаряющиеся компоненты культуральной жидкости, Бачок снабжен рубашкой и через впускной 7 и выпускной 8 патрубки может быть подсоединен к цир" куляционному контуру с горячей или холодной жидкостью. Температуру культуральной жидкости контролируют с помощью термометра 9 или термопары. Два электрода - анод 3 и катод 4 расположены друг от друга на расстоянии 0,5-50 мм, предпочтитель" но 1-5 мм. В качестве материала электродов применяют, например, сетки или металлические сита из палладия или плати" ны, а также покрытые слоем благородного металла металлические электроды, предпочтительно тивановые электроды, покрытые слоем окислов металлические электроды (в качестве анодов), предпочтительно титановые аноды или также снабженные прорезями или без 3 4прорезей пластины из графита. Вер" тикальное расположение электродов можно также заменить горизонтальным расположениеи. Можно также устанавливать несколько пар электродов, которые оправдали себя прежде всего в блочной комбинации изогнутых под углом или неизогнутых капиллярных щелевых электродов с вибрацией электродов или беэ вибрации последних. Во время пропускания тока культуральную жидкость можно перемешивать, предпочтительно с помощью мешалки, например, магнитной мешалки О, или перекачкои, прежде всего, в блочных комбинациях. Если способ осуществляют непрерывно, то в крышке 2 электролитической камеры 1 предусматривают дополнительное отверстие для непрерывной пере" качки культуральной жидкости.Из перекачиваемой в контуре культуральной жидкости часть ее при необходимости отбирают для дальнейшей обработки и добавляют соответствующее количество свежей культуральной жидкостиДругой реакционный аппарат, пригодный, в частности, для непрерывно" го осуществления способа, представляет собой проточную камеру. Особенно пригодными являются каеры с галетными элементами (фиг. 2),. В корпусе камеры нз пластиассы или стали с прямоугольным сечениемнаходятся два пластинчатых электрода простейшей конструкции - анод 12 и катод 13 на расстоянии друг от друга от 1 до 60 мм. Культуральную жидкость, соответственно темперированную, подают через впускное отверстие 14 и отбирают у выпускного отверстия 15. При этомнаряду с разовым пропусканием ее, возможно также многократное пропускание. Другая удобная проточная камера содержит трубчатые элементы (фиг. 3). В корпусе камеры из пластмассы или стапи 16 находятся два концентрических электрода " анод 17 и катод 18, которые имеют расстояние друг от друга от 1 до 60 ми. Соответственно темперированную культуральную жидкость подают через вход 19 и отбирают на выходе 20, При этом, наряду с однократным пропусканием культурапьной жидкости, возможно также многократное пропускание ее.90267 Таблица 1Степень выделения биомассы в зависимости от параметров обработкикультуральиой жидкости е нзмер. 0,0 0,001 Не изме 1,67 2 79 8 Не измер 41114 1,67 0,180,51,0 онтр П р и м е ч а н и е: О) - частота 20 Гц, 9- эффективное знач, С) - частота 200 Гц, С 0- частота 2000 Гц 5Как правило, способ осуществляют при нормальном давлении. Однако можно работать также и при повышенном давлении.Под биомассой следует понимать 3 массу микроорганизмов, которая при процессах ферментации содержится в ферментационной жидкости в виде твердого вещества, состоящего из отдельных частичек. Обычно в качестве О микроорганизмов применяют бактерии, дрожжи и грибы. Примерами таких микроорганизмов являются использующие метанол бактерии семейства МеЬу 1 опюпаз 1 например МейЬу 1 опюпаз с 1 ага АТСС 31.266, дрожжи Сапд 1 да 11 ро 1 уС 1 са АТСС 20.383, которые можно получать культивированием на н-парафинах в присутствии водной питательной среды, или грибы, которые аиро ко применяют при известном получении антибиотиков, например, Реп 1 с 1" 111 на сЬгузодепнв.П р и м е р 1. Ие 1 Ьу 1 опюпаз с 1 ага АТСС 31.266 культивируют в питательном растворе, содержащем метанол в качестве источника углерода, аммиак в качестве источника азота, фосфат, а также соли железа, магнйя и другие обычные микроэлементы, Куль- З 0 тиви 1 ование осуществляют в аэробных условиях. 500 мл полученной таким способом культуральной жидкости с содержанием твердого вещества 1,1 вес.% заливают в бачок (фиг. 1),3 6В нее погружают два концентричнорасположенных платиновых сеточныхцилиндра с 225 отв,/см" диаметром24 и 36 мм и высотой 95 мм. Наружный электрод служит в качестве анода.Во время электролиза температуруподдерживают при 35 С. После включения постоянного тока его сила впервом опыте составляет 0,1 А. Этотток обеспечивает среднюю плотностьтока относительно поверхности анода,она составляет 0,93 мА/см,Через 15 мин ток отключают. Среднее расчетное напряжение на ячейкесоставляет 1,8 В. Затем содержимоекамеры выливают в седиментационныйсосуд,Прозрачную надосадочную жидкость сливают, а осадок подают на дальнейшую обработку. Опыты 2-5 проводят таким же образом, как и опыт 1. Однако в опытах 3-5 вместо постоянного тока применяют переменный ток частотами 20 Гц опыт 3), 200 Гц (опыт 4) и 2000 Гц (опыт 5). Соответствующие величины тока и напряжения представляют собой величины эффективного значения.,В табл, 1 результаты опытов сопоставлены с соответствующим контрольным опытом. В опытах 3-5 приведены эффективные значения тока и напряжения. 35 -1- 50 5085 - 45 ,50Колен. -"- Не измер, Не измер;0,1 5,0 10,0 Контр. Из табл, 2 видно, что количество полученной биомассы проб, обработан" ных электрическим током, значительно больше по сравнению с необработанной пробой.П р и м е р 3. Репс 111 це сйгузо 9 епца АТСС 10.238 обычным способом культивируют в аэробных условиях в питательной среде, содержащей лактоэу, жидкий Согпзсеер, досфат, карбонат и сульфат магния, С применением описанных в примере фф 1(опыт 1) электродов на определенное время подводят постоянный ток и измеряют фильтруемость суспензиизамерами объема фильтрата относительно времени.Опыт 1. 500 мл мицелиальной суспензии с содержанием 10 вес.Х твер"дого вещества в течение 15 мин под"О вергают электролизу током 0,005 Апри 20 С. Затем суспензию фильтруют на нутч-фильтре (диаметр 1 см,бумага, вакуум 5 Тор.) и через1 мин замеряют объем фильтрата,Результаты опытов 1-5 примера 3сведены в табл. 3 и сопоставленыс соответствующим контрольным опытом.Таблиц а 3 Влияние обработки электрическим током на выходбиомассы 0,005 0,046 0,0 0,093 5 7 902673 8Иэ табл. 1 видно хорошую, до (фиг. 1) и обрабатывают, как опи" очень хорошей, седиментацию обре- сано в примере 1. ботанных электрическим током проб Надосадочную жидкость сливают, по сравнению с необработанной пробой, осадок просушивают и взвешивают.П р и м е р 2. Штамм дрожжей ю Вес сухого вещества полученной Сапд 1 да 1 ро 1 уй 1 са АТСС 20.383, ис- биомассы, отнесенный к клеточной маспользующий углеводороды, культиви- се, содержащейся в суспензии, являруют на Н -парафинах в водной пита- ется мерой хорошей флокуляции. тельной среде и кислородосодержа- В табл. 2 представлены количестщего газа, 500 мл этой культураль ва полученной биомассы для пяти опыной жидкости (содержание твердого тов в зависимости от силы тока, навещества 2 вес.7) выливают в бачок нряжения, плотности тока и времени.Таблиц а 2Влияние параметров обработки на выход биомассы,93 0,93 0 нтр. ормула изобрете 3 0,05 0,465 Из табл. 3 четко виден больший объем ильтрата проб, обработанных электрическим током, по сравнению с необработанной пробой.Таким образом, предлагаемый способ является более простым по срав нению с известным, а также позволя ет на 50-70 Х эффективнее выделять биомассу из культуральной жидкости Степень выделения может достигать 883 от исходного количества. 1. Способ выделения биомассы микроорганизмов кз культуральной жидкости путем обработки ее электрическим током, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью более пол 20 ного выделения биомассы и упрощения способа, обработку культурапьной жидкости электрическим током ведут при плотности тока от 0,093 до 9,3 мА/см и частоте 0-2000 Гц 23 при 20-85 фС.2. Способ по п. 1, о т л и "ч а ю щ и й с я тем, что выделе" ние микроорганизмов из культуральной жидкости осуществляют непрерыв но или периодически, предпочтитель"но при ее перемешивании. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе. Яе 1 д 1 1, Е 1 е 1 сйгоО пей 1 сЬе СгепдйасЬеп чогдапде, Чег 1 ад СЬее 1 е,Чеп Ье 1 а, 1977, 5. 88. 2. Авторское свидетельство СССР В 523713, кл. В 03 С 5/00, 972,. ПРОектная, 4 Ужгор ал П 1 П 1 "Патен Составитель В. Голимбетедактор П.Макаревич Техред А,Бакинец 7 76 Тираж 504 ВНИИПИ Государственно по делам иэобретени 113035, Москва, Ж, комитета СССРи открытийаущская наб., д. рректор М,Демчикдписное