Спосіб одержання біомаси

ОПУЬЛЛНОВАИО и И Jit to СОЮЗ СОВЕТСНИХ СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ РЕСПУБЛИН ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИИ ,0,SU,,,, 803472 *§(5D. С 12 N 1/16; (С 12 N 1/16; С 12 R 1/OO) ОПИСАНИЕ. ИЗОБРЕТЕНИЯ 000209 К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 2 8 2 8 3 8 8 / 2 8 - 1 3 (22) 16.10.79 (72) Ю.М. Кравец, В.А. Витковская, Т.И. Шматко, Ю.А. Каранов, МЛ. Лагутенко, М.И. Кошель и Ф.А. Аникин (71) Украинский научно—исследовательский институт спиртовой и ликеро-воаочной промышленности (53) 663.14 (088.8) ( 5 6 ) 1 . Жарова Т.В., Зырянова А.Г. и Новоселова Н.И. Очистка последрожжевой бражки плесневыми грибами, "Гидролизная и лесохимическая промышленность", № 5, 1977, стр. 4. 2, Авторское свидетельство СССР по заявке N° 2075801/28, кл. С 12D 13/06, 1976 (прототип). (54)(57) 1. СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ БИОМАССЫ путем вырашивания смеси микроорганизмов на питательной среде, содержащей органические и минеральные компоненты и ростовые вещества, с добавлением дополнительных источников азота и фосфора в виде минеральных солей при аэрации среды с возвратом части биомассы на стадию выращивания, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью удешевления способа, а также снижения загрязненности сточных вод, в качестве питательной среды используют после дрожжевую (вторичную) барду, а в качестве смеси микроорганизмов - виды Trichosporon marqaritiferum, Trichosporon sericeurn, Trichosporon cutaneum, Torulopsis Candida, Candida curvata, Cryptococcus t e r r e u s , Сryptococcus l u t e o l u s , Penicillium c i t rinum, Penicillium glaucum в соотношении 13:10:17:15:12:6:12:7:8. 2. Способ по п. 1, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что на стадию выращивания возвращают 30-50°/ биомассы,вьщрляемой из культуральной жидкости. (Ґ) 00 ГО 1 803742 Поставленная цель достигается тем, ' Изобретение относится к микробиолочто, при вырашивании смеси микрооргагической промышленности, а именно, низмов на питательной среде, содержак способу получения биомассы, на предщей органические и минеральные компоприятиях спиртовой промышленности, пененты и ростовые вещества, с добавлерерабатывающих свеклосахарную мелассу нием дополнительных источников азота на спирт и кормовые дрожжи. и фосфора в виде мине]ральных солей Известен способ получения микробпри аэрации среды с возвратом части ной биомассы, образующейся при очистбиомассы на стадию выращивания, предуске промышленных сточных вод, например гидролизно-дрожжевого производства, to матривается использование в качестве питательной среды после дрожжевой (втоактивным илом ІД 1 . ричной) барды,'а в качестве смеси микроНедостатком способа является недосорганизмов - видов таточно высокий выход биомассы микроTrichosporon margarltfferum, организмов. Trichosporon sericeum* Trichosporon Ближайшим техническим решением по cutabeum, Torulopsis Candida, Candida технической сущности и достигаемому curvata, Cryptococcus terreus, Crypэффекту является способ получения биоtococcus 1uteolus, Pen ici11iunr с І t массы путем выращивания смеси микроорrtnum, P e n i c i l l i u m glaucum, ганизмов на питательной среде, содержав соотношении 13:10:17:15:12:6:12: щей брганические и минеральные компо 20 :7:S,. При этом на стадию выращивания ненты и ростовые вещества, с добавлевозвращают 30-50% биом&ххы, выделяением дополнительных источников азота мой из культуральной жидкости. и фосфора в виде минеральных солей при Сущность предлагаемого способа зааэреиии среды [23 . Согласно предложенному способу смесь л ключается в том, что смесь микроорганизмов выращивают на после дрожжевой {втоштаммов Pseudomonas f r a g i AK-40, ричной) барде, которая Pseudononas fluorescens КС-30, - содержит 3,0-5,2% сухих веществ, Pseudononas 1 іquefaciens CP-19 в том числе 1,5-3,0% органических и и Chro'nobacterium aurantiacum KP-17 І з о 1,5 - 2,2% минеральных, - характеризуется высоким осмотичесвыращивают на отходах производства хлеким давлением, бопекарных дрожжей - бражке после 1 - биохимическая потребность в кислои 2 ступеней сепарации дрожжей и фильт*роде (БПКп) составляет 14000 рате с вакуум-фильтров с добавлением минеральных солей в качестве фосфорно- 35 3 0 0 0 0 мг/л, - содержит трудноусвояемые микроорго питания. При этом часть выделенной ганизмами органические вещества, биомассы направляли в стабилизатор для - активная реакция среды в среднем аэрации в течение 3-5 ч, а затем в ферсоответствует рН 4,2 - 4,5, ментер в качестве посевного материала, К недостаткам способа относятся ._ I . большие затраты на производство микробСодержание органических и минеральной биомассы. ных веществ после дрожжевой барды, заЦелью предложенного способа является висящее ог ее качества сырья, поступаудешевление способа, а также снижение ющего на производстве, приведено в загрязненности сточных вод. .табл. 1, 45 Таблица 1 Содержание органических и минеральных веществ в последрожжевой барде Показатели л Органические вещества Углеводы Глицерин Молочная кислота Летучие кислоты Содержание, % на СВ 2 46-67 1,95-6,20 0,65-5,80 О -2,00 О -0,50 803472 Продолжение табпииы Глутаминовая кислота в гидролизованной барде Бетаин Азот: амииный аммонийный белковый Жироподобные вещества Зольность (сернокислая) Посевную культуру микроорганизмов 15 получают обычным путем, принятым в микробиологической промышленности, последовательно размножают из пробирок по стадиям: в колбах на качалках, в ияокуляторах, посевных аппаратах, ферментах. Плотность засева питательной среды посевной культурой, содержащей 4 г/л обсолютно сухой биомассы, составляет 20% от объема среды. В зависимости от исходного состава питательной среды параметры выращива- 25 ния микроорганизмов следующие; удельный расход воздуха на аэрацию 2608 4 0 м /м среды .температура в ферменте 2 0 - 3 5 С, продолжительность процесса 6-18 ч, что соответствует скорости разбавления среды 0,056-0,166 ч^, концентрация абсолютно сухой биомассы в культуральной среде поддерживается в пределах'8-12 кг/м 3 . Предлагаемая ассоциативная смесь 35 микроорганизмов обладает свойством саморегулирования активной реакции среды от рН 4,2-4,5 до рН 7,6-8,4. Непрерывно отбираемая из ферментера биомасса отделяется от культуральной 40 среды одним из известных способов (отстаивание , сепарация центрифугирование и др.). Часть биомассы возвращается в ферментер на стадию выращивания, а остальная часть - на сгущение, плазмо- 45 лиз и высушивание. Количество возвращаемой в фермент биомассы зависит от концентрации ее в культуральной среде и составляет 3050% биомассы, выделяемой из культур 50 ральной жидкости. Выход биомассы составляет 6-12 кг/м (по абсолютно сухому веществу), с содержанием азота белка 8,5-9,3% (по абсолютно сухому веществу), фосфора - 55 0,3% при зольности 12 - 20%. Способ поясняется следующими примерами. 0,41-9,82 8,12-20,86 0,20-0,39 0,06-0,78 0,58-1,31 0,09-4,0036,23-53^45 П р и м е р 1. Получаемую при комплексной переработке свеклосахарной мелассы на спирт и кормовые дрожжи последдрожжевую (вторичную) барду, содержащую 3,5% сухих веществ, в том числе 2% органических, и характеризующихся ХПК 1 8 0 0 0 мг/л и БПКп 1 4 0 0 0 мг/л направляли в сборник, куда добавляли 0,389 кг/м"" карбамида и 0,402 кг/м 3ортофосфорноЙ кислоты в качестве источника аэота и фосфора. Приготовленную таким образом питательную среду подавали в аппарат с пневматической аэрацией и засевали посевной культурой ассоциативной смеси микроорганизмов, преимущественно следующих видов Trichosporon margar і t іferum, Trichosporon serІ ceum, Trichosporon cutaneum, Torulopsis Candida, Candida curvata, Cryptococfcus t e r r e u s , Cryptococcus l u t e o l u s , PenicMlium citrinum, Penlci Ilium glaucum взятых в соотношении 13:10:17:15:12: { :6:12:7:8. І Посевную культуру получали в ""количестве 20% к объему --репы при содержании биомассы 4 г/л (по"абсолютной сухой биомассе), последовательно выращивая ее из пробирок с агаром в колбах на качалках, в инокуляторах, посевных аппаратах, ферментерах. В качестве среды для приготовления посевной культуры использовали после дрожжевую барду с добавлением минеральных солей в качестве источников азота и фосфора в количествах соответственно 0,9 и 0,45% к имеющимся в среде органическим веществам. Выращивание указанной выше смеси микроорганизмов в аппаратах с пневматической аэрадией осуществляли при температуре 25°С и удельном расходе воздуха 4 5 0 м vMfao достижения концентрации биомассы в культуральной среде 8 кг/м*(по абсолютно гухой биомассе). 803472 s Затем выращивание осуществляли непрерывно-проточным методом при скорости 1 разбавления 0,125 ч' , что соответствует времени пребывания среды в аппарате 8 ч. В процессе культивирования происходило саморегулирование активной реакции среды от рН 4,2 до рН 7,6. Иа аппарата культуральная жидкость с биомассой непрерывно поступала в отстойі:ик, где отстаивалась 2 ч. Осаждающа- 10 яся биомасса из осадочной камеры отстойника отбиралась непрерывно. Часть биомассы (50%) возвращалась в ферментер, а другая часть поступала на сепарацшо, плазмолиз и высушивание. Отстоявшаяся жидкость из отстойника и отток после сепарации, характеризуемые показателями" сухих веществ 2,2%, в том числе органических 0,7%, что соответствует 20 ХПК 6 2 0 0 мг/л и БПКп 3 2 0 0 мг/л, сбрасывались в канализацию. В процессе выращивания органические вещества после дрожжевой барды использовались на 65% {100 - _0 1 2_^КЮ_ ) 25 2,0 Выход биомассы составлял 6,0 кг/м^ (по абсолютно сухой биомассе), Л р и м е р 2. После дрожжевую (ато ричнуго) барду, содержащую 5,2% сухих вещее гв, в том числе 3% органических, 30 и характеризующихся ХПК 3 4 2 0 0 мг/л и БПКп 3 0 0 0 0 мг/л, направляли в сборник барды, куда добавляли 0,583 кг/м 3 карбамида и 0„603 кг/м ортофосфорної* кислоты в качестве источников азотисто- 35 го и фосфорного питания,, Приготовленную таким образом питательную среду направляли в аппараты с пневматической аэрацией и засевали посевной культурой ассоциативной смеси микроорганизмов с преимущественным составом, приведенным в примере 1„ Посевную культуру получали так, как описано в примере 1. Выращивание смеси микроорганизмов в аппарате с пневматической аэрацией осуществляли при температуре 32°С и 45 3 Выход биомассы составлял 12 кг/м (по абсолютно сухой биомассе). Получаемая по предлагаемому способу биомасса имеет весь комплекс незаменимых аминокислот и витаминов группы В. Содержание витаминов группы В составляет В^ - 2,2 j /г, В ^ - до 30j/r В 3 до 24 j-/г, В 5 - около 150 -д-/г, В 1 2 - 4 0 мкг/г. Предложенный способ получения биомассы одновременно может быть использован и для предочистки жидких отходов мелассно-спнртовых заводов, так как при этом загрязненность стоков уменьшается по БПКп с 14000-30000 мг/л до 2 8 0 0 - 6 0 0 0 мг/л, т.е. на 80%. Составитель В, Зайцева Редактор И, Кусова Заказ 409/ДСП 3 удельном расходе воздуха 720 м / м до достижения концентрации биомассы ъ в среде 12 кг/м (по абсолютно сухой биомассе). Затем процесс выращивания осуществляли непрерывно-проточным методом при скорости разбавления 0,067 ч"^ что соответствует продолжительности выращивания 15 ч. Концентрацию биомассы 3 в среде поддерживали 12 кг/м (по абсолютно сухой биомассе), В процессе культивирования происходило саморегулирование активной реакции среды от рН 4,5 до рН 8,4 . Из аппарата культурная жидкость с биомассой непрерывно поступала в отстойник, где отстаивалась 2 ч. Осаждающаяся биомасса отбиралась из осадочной камеры отстойника непрерывно. Часть осадков в количестве 30% возвращалась в ферментер, а остальное количество биомассы поступало на сепарацию, плазмолиз и высушивание. Осветленная после отстаивания жидкость и отток после сепарации биомассы, содержащие 2,8% сухих веществ, из них 0,Q% органических, что соответствует ХПК 7 9 0 0 мг/п и БПКп 6 0 0 0 мг/л, сбрасывались в канализацию. В процессе выращивания органические вещества после дрожжевой барды использовались на 70% (100 - 0,9 .100 Техред Ж.Кастелсвич Корректор И. Эрцейи Тираж 444 ' Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„ д. 4/5 Филиал ППП "Патент"' , г, Ужгород, ул. Проектная, 4