Спосіб виділення вирощених клітин мікроорганізмів з поживного бульйону

Изобретение относится к способу выделения биомассы и выращенных клеток из питательных бульонов, причем питательный бульон с целью повышения концентрации биомассы подается в тарельчатые сепараторы. 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 концентрациях (0,5 - 3,0вес.% сухой субстанции). Размеры этих микроорганизмов от 0,1 до 10мкм. Питательный бульон содержит, кроме того, питательные соли, которые еще не используются микроорганизмами. Выделение клеточной массы из питательного бульона является одним из этапов переработки. Целью этого этапа является повышение концентрации клеток и при этом лишь незначительное повреждение, чтобы избежать перехода протеина из 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 может быть самое значительное сохранение биологической активности микроорганизмов, чтобы тем самым можно было обеспечить использование в качестве биологически активных начальных культур. То же самое касается выделения клеток из питательных бульонов, при использовании которых получаются биологически активные белковые компоненты, например, энзимы. С технологической точки зрения переработка питательных бульонов в большинстве случаев оказывается сложной, так как размеры клеток очень невелики и концентрация твердого вещества в ферментном бульоне низка. Так как в большинстве случаев в качестве ферментного бульона служат водные растворы солей, различие в плотности микроорганизмов в большинстве случаев очень невелико. Известен способ выделения выращенных клеток микроорганизмов из питательного бульона (Патент ГДР №212388, кл. C12N1/02, 1984), включающий подкисление питательного бульона с последующим его предварительно концентрированием в тарельчатом сепараторе. При этом предварительная концентрация достигается в 2 - 20 раз больше, т.е. содержание сухой субстанции выходящей из сепаратора, предварительно концентрированной суспензии находится в пределах от 5 до 20% сухой субстанции. В этой связи под сухой субстанцией понимается доля биологической сухой массы в граммах на 100мл осадка. Осветленный глютеновый сход (супернатант) такого сепаратора содержит обычно менее 0,1% биологической сухой субстанции, причем речь прежде всего идет о неотделяемых растворенных вещества х. В настоящее время, например, при получении одноклеточного протеина, содержащая твердое вещество фаза обезвоживается дальше с помощью второго каскада распылительного сепаратора или, если допускает микроорганизм, в камерном фильтрпрессе, прежде чем полученная таким образом суспензия при получении одноклеточного протеина или при получении начальных культур будет подана в сушилку. Задачей настоящего изобретения является создание такого способа выделения выращенных клеток микроорганизмов из питательного бульона, который предотвратил бы разрушение клеток и чтобы при центробежном повышении концентрации обеспечивалось бы значительное увеличение достигнуты х до си х пор значений сухой субстанции. Поставленная задача решается за счет того, что предлагаемый способ выделения выращенных клеток микроорганизмов из питательного бульона, включающий подкисление питательного бульона с последующим его предварительным концентрированием в тарельчатом сепараторе, в соответствии с изобретением pH бульона, выходящего из тарельчатого сепаратора, снижает до 3,5 - 4,0 добавление кислоты, затем бульон нагревают до 80 - 90°C, выдерживают при указанной температуре в течение 10 - 15мин и разделяют с помощью шнековой центрифуги. Предпочтительные усовершенствования изобретения указаны в дополнительных пунктах формулы изобретения. Оказалось, что с помощью способа в соответствии с изобретением достигается не 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 значительно увеличивается при использовании обезвоживания прессованием. В противоположность прочим способам агломерации или флокуляции предотвращается воздействие воды. Это среди прочего определяется выбором надлежащей кислоты, например, соляной или серной. Предложенное 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 могут оптимизировать независимо друг от друга при использовании машинно-технических особенностей. Помимо этого, экономичнее 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 предлагаемого способа по сравнению со способами без температурнокислотной обработки. При повышении концентрации были достигнуты такие значения, которые отчасти более чем на 50% были выше значения, полученного традиционным способом. Пример 1а. Предварительно концентрированная с помощью распылительного сепаратора бактериальная суспензия (метиломон М15), которая содержит 20 - 25вес.% осаждаемых ве ществ (7-8% сухой субстанции), была доведена до водородного показателя 4 и затем осторожно нагрета до температуры 84°C. После тепловой выдержки примерно в течение 10мин 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 10мг/л растворенного протеина. Это значение, которое имело место также при использовании известных способов, и таким образом это доказывает, что не произошло никакого характерного повреждения клеток. Пример 1б. Обработанная, как в опыте 1а, биомасса центрифугировалась в очень быстро вращающейся охлаждаемой ковшовой центрифуге (10000, 30мин). При этом было достигнуто повышение концентрации до 39% сухой субстанции. Без предварительной обработки в соответствии с изобретением при тех же условиях удалось добиться повышения концентрации только до 27% сухой субстанции. По этим результатам можно убедиться, что возможность концентрации биомассы значительно улучшалась благодаря температурно-кислотной обработке. Пример 2. Ресуспендированные водой пекарные дрожжи (22 объемных процента осаждаемых долей), с помощью которых должен был моделироваться ферментативный бульон, без обработки подавались в шнековую центрифугу. Максимально достижимое повышение концентрации составило 24% сухой 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 пекарных дрожжей показала, что первоначальное значение в 22 объемных процента, было понижено до 12 объемных процентов. Пример 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 (фиг.) и ниже поясняется более подробно. Позицией 1 на чертеже обозначен ферментатор, в котором находится содержащий биомассу питательный бульон. С целью предварительной концентрации биомасса подается в распылительный сепаратор 2. Выходящий из распылительного сепаратора 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°C. За теплообменником 4 следует участок 5 тепловой выдержки, в котором предварительно концентрированная биомасса выдерживается в течение 10 - 15мин до вышеупомянутой температуры, прежде чем она будет подана в шнековую центрифугу со сплошной оболочкой 6. Глютеновый сход шнековой центрифуги 6 возвращается к первой ступени теплообменника 4 и там направляется для первого повышения температуры проходящей через теплообменник биомассы. Во второй ступени теплообменника 4 осуществляется дальнейшее повышение температуры с помощью горячей воды 8 или пара. Таким образом, осуществляется особенно осторожное нагревание биомассы, которое исключает освобождение содержащихся в клетках ве ществ. С целью центрифугирования 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 скатического смесителя.