Спосіб одержання біомаси кормових дріжджів

СОЮЗ СОВЕТСКИХ СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ РЄСПУБЛИН ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ ПРИ ГКНТ СССР (19) SUfl!,i643 (51)5 С 12 N 1/16 (С 12 N 1 / 1 6 , С 12 К 1 : 7 2 ) И АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 1 (21) 4445108/13 (22) 2 0 . 0 6 . 8 8 (46) 2 3 . 0 4 . 9 U Бкш. № 15 (71) Всесоюзный научно-иссяедова— тельскии институт новых видов пище" вых продуктов и добавок (72) А.Н.Осовик, Э.С.Адаменко, Л.Е.Гридина, П.С.Кудырко, Д.М.Коломиец, А.Н.Кривчун, В.К.Соколовский и С.С.Нагорная (53) 663.14(088.8) (56) Забродский А.Г. Технология и контроль производства кормовых дрожжей на меласснои барде. — М.: Пищевая промышленность, 1980, с . 28—31. Исайкина Б„И. и др. Получение кормовых дрожжей ич свекловичной мелассы. — Сб. научных трудов ВНИИгидролиз. - Л . , 1982, с . 5Ь~62* (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИИ БИОМАССЫ КОРМ БЫХ ДРО/іОКЕИ О Изобретение относится к микроб и о л о г и ч е с к о й и пищевой промышленн о с т и , а именно к способу получения биомассы, и может быть и с п о л ь з о в а н о при п р о и з в о д с т в е кормовых дрожжей из с в е к л о в и ч н о й м е л а с с ы . Целью и з о б р е т е н и я я в л я е т с я повышение выхода биомассы и снижение р а с " хода м е л а с с ы . Способ з а к л ю ч а е т с я в т о м , что при получении б и о м а с с ы , в у с л о в и я х н е п р е р ы в н о - п р о т о ч н о г о выращивания дрожжеподобных г р и б о в на п и т а т е л ь н о й с р е д е и з м е л а с с ы , обогащенной и с т о ч (57) Изобретение относится к микроб и о л о г и ч е с к о й и пищевой промышленное* 4 ти» а именно к с п о с о б у получения б и о м а с с ы , и может быть и с п о л ь з о в а н о при п р о и з в о д с т в е кормовых дрожжей и з с в е к л о в и ч н о й м е л а с с ы . Целью и з о б р е т е н и я я в л я е т с я у в е л и ч е н и е выхода б и о массы и снижение р а с х о д а мелассы, Способ з а к л ю ч а е т с я в т о м , ч т о в н е прерывно-проточных у с л о в и я х выуащива— ¥JV ассоциацию дрожжеподобных г р и б о в C a n d i d a t r o p i c a l i s ВИЇМ У-764 и C a n dida u t i l i s на питательной среде, сод ерж ащей мел ас су, и сточники аз ота и фосфора* Культуральную жидкость рециркулируют в процессе выращивания, добавляя ее к питательной среде в соотношении питательная среда: культуральная жидкость 1 :(2-3,5) . Приведена характеристика нового ытамма С . t r o p i c a l i s В П У-764. 1 з . п . фг-лы, КМ 1 табл. никами азота и фосфора,при рециркуляции культуральнои жидкости выращивают ассоциацию дрожжеподобных грив ,бов, содержащую Candida t r o p i c a l i s Б И У-764 и Candida u t i l i s Jl-35. КМ Предпочтительно соотношение объемов питательной среды и рециркулируемой культуральнои жидкости, соответст" венно, равное 1 : ( 2 ' 3 , 5 ) . Новый штамм дрожжей С . t r o p i c a l i s ВИШ У-764 обладает способностью с высокой экономичностью интенсивно усваивать сахара мелассы и устойчиво размножаться в ассоциации с и з мят © 1643606 вестным штаммом C . u t i l i s Л 3 при ™5 непрерывно-"^оточном куяьтивирова— ний. В монокультуре штамм C . t r o p i c a l i s В П У~764 имеет низкую скоКМ рость роста на мелассной среде, что обусловлено неспособностью его ин— тенснвно размножаться на среде без витаминов группы В» Дрожжи C . u t i l i s синтезируют витамины группы В, в ко— торых нуждается штамм С. t r o p i c a l i s . Кроме того, штамм C . u t i l i s J>-35 ело— собен глубоко усваивать из питатель" ной среды несахара мелассы, что повышает экономичность процесса в це*" лом и в расчете на сахар мелассы* Чем выше концентрация несахаров мелассы в среде, тем в большей степени они усваиваются дрожжами* Применен ние рециркуляции культуральной жидкости, позволяющее уменьшить расход воды на разбавление мелассы и обес" печивающее повышение концентрации несахаров мелассы в среде, также способствует повышению экономичности синтеза биомассы заявляемой ассоциацией дрожжей» Рециркуляция куль" туральной жидкости после ее кислот" ного антисептирования предлагается в соотношении объемов мелассного сусла (питательной среды) и культу" ральной жидкости соответственно 1:(2~3,5)« При введении большего количества подкисленной до рН 2,0—2,7 культуральной жидкости понижается значение рН культурельной среды в дрожжерастительном аппарате (ферментере) ниже допустимого для данной ассоциации дрожжей значения рН 3,33,5. При этом снижается скорость роста дрожжей и экономичность синтеза биомассы. При меньшем количестве ре— циркулируемой культуральной жидкости уменьшается концентрация сухих веществ (СВ) мелассы, в том числе усвояемых дрожжами несахаров мелассы, что приводит к снижению экономичное" ти синтеза биомассы за счет уменьшения степени их использования. Кроме того, увеличивается объем производственных стоков и потребление воды для приготовления мелассного сусла» ток - почкованием* На среде Городковой, ацетатном агаре, гипсовых блоках* споры не образуются,, На жидком сусле через 1 мес образуется кольцо и осадок. Колонии на сусло—агаре через 3 сут круглые, беловато—кремовые, складчатые» на поверхности образуется мнцепнй, края неровные, складча10 тые. Диаметр колоний 0,5—0,8 см. Штрих-культура беловато-кремовая, сухая , складчатая, образуется мицелий и псевдомицелий. Сбраживает глюкозу, галактозу, сахарозу, мальтозу. Не сбраживает лак" тозу и рафинозу. Ассимилирует глюкозу, галактозу, сахарозу, мальтозу, целлобиозу, растворимый крахмал (слабо), d-ксилозу, салицин,Об "метил и 20 D-глюкозид* Не ассимилирует 1-сОрбо— зу, лактозу, рафинозу, инулин, 1-арабинозу, d-арабинозу, d-рибозу и d~рамнозу. Ї5 25 30 35 40 50 Характеристика штамма Candida t r o p i c a l i s В П У-764. КМ Морфологические и физиологические 55 характеристики. Величина клеток трехсуточной культуры на сусло—агаре при 25**С (4x8) -(5x11) мкм* Клетки овальные , почти круглые. Размножение кле— Ассимилирует этанол, маннит и сорбит» Не ассимилирует глицерин и инозит. Ассимилирует янтарную и лимонную кислоты. Не ассимилирует молочную кислоту. Нитраты не усваивает. В среде без витаминов растет слабо. Растет при 37 и 42ОС» Не патогенен* Штамм хранится в В П К М ВНШгенети— ки под номером У-764, и в коллекции В И П Д под номером К-2. Н И П Дрожжи выращивают на питательной среде и.3 свекловичной мелассы, полученной разбавлением ее до концентрации 6-9% сахара (9-15% С мелассы) В и добавлении источников азота и фосфора в количестве 175 кг карбамида и 75 кг ортофосфорной кислоты (70%— ной) из расчета на 1000 кг сухих дрожжей. Выращивание осуществляют в непрерывно—проточном процессе при рециркуляции в ферментер культураль— ной жидкости после кислотного антисептирования (добавление соляной кислоты до рН 2,0-2,7, время выдерживания 1,5-2,0 ч) в соотношении объемов питательной среды (мелзесно— го сусла) и рециркулируемой культу— ральной жидкости соответственно I;(2-3,5). Процесс культивирования осуществляют в ферментере объемом 10 л (вместимостью 5,0 л) при скорости разбавления среды О,18*-О,22 ч~ , температуре 35—38 С, рН культураль— 164J606 нои среды 3,J—ч,и, расходе воздуха на аэрацию 400 л/мин и скорости вращения мешалки в ферментере 15 с или в дрожжерастильном аппарате ДАУ—600 (вместимостью 170 м^ жидкости) при скорости разбавления среды { 0 , 2 0 - 0 , 1 8 ч " , температуре 36-39°С, рН культуральной среды 3 , 3 - 3 , 5 , р а с ходе воздуха на аэрацию при перемешивании культуральной среды 70— 3 3 100 м / м ч . Перед началом непрерывного п р о цесса в ферментер набирают 5 л п и тательной среды, полученной р а з б а в лением мелассы водой до 3,5% СВ (2% с а х а р а ) . В питательную среду добавляют карбамид и ортофосфорную кислоту соответственно 1,8 и 0 , 8 г / л , начальное значение рН 4,5—5,0. Затем задают посевные дрожжи, размноженные из чистой культуры С . t r o p i c a l i s В П У-764 и Candida u t i l i s Л-35, в КМ количестве 1,5-2,0 г АСД/л и ведут периодический процесс накопления биомассы в течение 5—6 ч» В процессе роста дрожжей поддерживают заданное значение рН 4,5—5,0 добавлением раствора соляной кислоты. Перед началом непрерывного процесса понижают рН культуральной среды до 3 , 5 " 4 , 0 и начинают непрерывной о т бор е е из ферментера и непрерывную подачу в него питательной среды, приготовленной для непрерывно—проточного процесса (6—9% с а х а р а ) . Из отбираемой среды выделяют центрифугированием биомассу дрожжей* Полученную культуральную жидкость р а з д е ляют на д в е части, одну из которых после кислотного антисептирования рециркулируют в ферментер в задавг* ном соотношении с питательной средой, а другую выводят из п р о ц е с с а . В дрожжерастильном аппарате (вместимость 170 м 3 среды) периодический процесс наращивания биомассы осуществляют на питательной среде указанного с о с т а в а . Для этого в аппарат набирают 20-30 м 3 питательной среды, подают воздух для аэрации ее и начинают непрерывную подачу п о с е в ных дрожжей из аппарата объемом 100 м (вместимость 30 м * среды) в количестве 40-50 кг АСД/ч и одновременно н е прерывно подают питательную среду указанного состава в количестве 2 5 м 30 м3/ч„ 10 15 " 30 35 40 45 50 55 . * \ 1 После ЗЗПОЛНЄЇШЯ аппарата (І 70 м- ) продолжают периодический процесс наращивания биомассы до полного ис— г пользования сахара в среде и затем начинают непрерывный отбор из него культуральной среда и непрерывную подачу питательной среды» Отбираемую культуральную среду подвергают деэмульгированию по схеме с р а з д е лительным насосом с использованием эмульсии соапстока и подают на села-* • рирование для выделения и концентрирования биомассы дрожжей. Концентрат г биомассы дрожжей направляют на т е р молиз и высушивание на распылитель— , ной сушилке» Культуральную жидкость (сепарационные оттоки) разделяют в процессе сепарирования на две части. Рециркупируемую культуральную жид** ' кость подвергают кислотному антисеп— тированигс (добавлением соляной и Ортофосфорной кислоты) и непрерывно подают в заданном соотношении с ли— тательной средой (6—9% сахара) в дрожжерастильный аппарат. Общий объем питательной среды и рециркулируемой культуральиой жидкости, подаваемых в дрожжерастильный аппарат., состав— л я е т 30-35 м 3 / ч . П р и м е р К Питательную среду для выращивания биомассы дрожжей г о товят разбавлением водой мелассы (1,23 кг),•содержащей 78,1% СВ, в . том числе 48,8% сахара, до объема *А^> 7,4 л * В приготовленном мелассном сусле содержится 8,01% сахара, концентрация сухих веществ равна 12,8%. В качестве источников азота и фосфора в сусло добавляют соответственно 9,0 г/л карбамида и 3,5 г/л ортофосфорной кислоты (70%—ной)» При этом концентрация СВ в питательной среде составляет 13,5%. Перед началом непрерывно—проточтного выращивания биомассы дрожжей в течение 5 ч ведут периодический процесс ее накопления на питательной среде из мелассы (2,0% сахара, 1,9 г/л карбамида, 0,85 г/л ортофосфорной кислоты, рН 5 , 0 , 3,5% СБ) при 36°С, расходе воздуха на аэрацию среда 400 л / ч , скорости вращения мешалки в ферментере 15 с~1 Для этого у к а занноЙ питательной средой наполняют ферментер и засевают ее чистой культурой дрожжей, входящих в ассоциацию С . t r o p i c a l i s BKIIM У-764 и С . u t i l i s 7 1643606 ? в количестве 2 г ACJlfn* В про™ цессе накопления биомассы в культу-4 ральной среде поддерживают значение рН 4,5 добавлением раствора соляной кислоты» Через 5 ч культивирования снижают рН культуральной среды до 4,0 и начинают непрерывный отбор культуральной среды из ферментера и непрерывную подачу в него питательной среды» В непрерывно—проточном процессе (.выращивание дрожжей осуществляют при подаче мелассной питательной среды (8,01% сахара) и рециркуляции в ферментер культуральной жидкости после кислотного антисептирования в соотношении 1:3* Процесс проводят в ферментере объемом 10 л (вместимость 5,0 л среды). Образующуюся в среде при аэрации ее воздухом пену разрушают добавлением пеногасителя "Пропи— нол В-400". В процессе выращивания поддерживают скорость разбавления среды 0,18 ч~'» температуру 36 С, рН культуральной среды 3,5, расход в о з духа на аэрацию 400 л / ч при скорости вращения мешалки в ферментере 15 с . Культуральную среду центрифугируют для выделения биомассы, а получаемую культуральную жидкость разделяют на две части: рециркулируемую в фермен— тер и выводимую из процесса. Рециркулируемую культуральную жидкость перед подачей в ферментер подкисляют соляной кислотой до рН 2,5 и выдерживают 2,0 ч , В установившемся непрерывно—проточном процессе концентрация биомассы в культуральной среде составляет 12,8 г АСД/л, что соответствует накоплению в 1 л исходной питательной среды 51,2 г АСД и выходу биомассы 63,9% от сахара мелассы» Концентрация сахара в культуральной жидкости составляет 0,06%. Расход мелассы (46% сахара) на 1 т АСД с о с тавляет 3,5 т . 10 15 20 25 30 35 40 45 П р и м е р 2 . Выращивание биомассы дрожжей осуществляют в дрожже— растильном аппарате ДАУ—600 (вмести" 50 мость 170 м 3 ) о Для наращивания биомассы в периодическом процессе в дрожжерастильный аппарат набирают 25 м питательной среда» приготовлен" ной нз мелассы разбавлением водой 55 (2,0% сахара, 1,7 г/л карбамида, 0,8 г/л ортофосфорной кислоты, при начальном значении рН 4 , 5 , концентра— 8 цин СВ 3,5%) и подают воздух для а э р а ции и перемешивания. Затем непрерывно подают посевные дрожжи из дрожжегене— рагора (ферментер объемом 100 м ' , вместимостью 30 м ' ) в количестве 50 кг АСД/ч и одновременно подают питательную среду указанного состава в количестве 25 м э / ч . Для получения посевных дрожжей их размножают из чистой культуры ( С о t r o p i c a l i s В П К М У-764 и C . u t i l i s Л-35) последовательно в колбах на качалке, ферментерах объемом 1,0 м , 8 м у и в дрожжегенераторе 100 м * После заполнения аппарата (170 м э с р е д ы ) продолжают наращивание биомассы до содержания с а х а ра в культуральной среде 0,1% и н а чинают непрерывный отбор из него культуральной среды и непрерывную подачу питательной среды из мелассы (9% сахара, 14,4% СВ), содержащей в качестве источников азота и фосфора соответственно карбамид и ортофосфорную кислоту из расчета соответственно 175 и 75 кг на 1 т товарных сухих кормовых дрожжей» Непрерывно-проточный процесс выращивания биомассы осуществляют при соотношении объемов питательной с р е ды и рециркулируемой культуральной жидкости соответственно 1 : 3 , 5 . При этом скорость разбавления среды в а п парате 0,18 ч " * , температура 38°С, рН культуральной среды 3,4, расход воздуха на аэрацию и перемешивание среды 90 м'/м.ч» При аэрации и п е р е мешивании среды в аппарате воздухом она вспенивается» Выращивание дрожжей Бедут без разрушения пены при одинаковом газосодержании в среде во всем объеме е е . В установившемся процессе концентрация биомассы в культураль— ной среде равна 11 г АСД/л (45 г/л биомассы 75%—ной влажности), концентрация сахара 0,03%. Отбираемую из а п парата вспененную культуральную среду деэмульгируют по схеме с разделительным насосом с использованием в качест"* ве пеногасителя эмульсии соалстока и направляют на сепарацию (3 ступени сепараторов) для выделения и концентрирования биомассы дрожжей. Концентрат биомассы дрожжей (550-600 г/л 75%—ной влажности) подвергают термолизу и высушивают на распылительной • сушилке* Культуральную жидкость (се— І парационные оттоки) разделяют в про— '• A * •*, і 0 1643606 тельной среды и культуральной жидкосцессе сепарации на две части* На ти соответственно 1:1,5 увеличивает" рециркуляцию в дрожжерастнльные аппася количество воды, расходуемой на раты направляют в полном объеме куль— приготовление питательной среды, и ( туральную жидкость от сепараторов I I 5 уменьшается экономический коэффии I I I ступеней, а от I ступени сепа— ' циент синтеза биомассы до 58^ в рации рециркулируют только часть ее м расчете на сахар мелассы, что соот объема,, Оставшуюся часть культураль— ветствует расходу мелассы (46% саханой жидкости от I ступени сепараторов выводят из процесса. Перед подачей в 10 ра) на ! т дрожжей 3,75 т . Данные приведены в таблице* . дрожжерастильнын аппарат рециркулируе— Таким образом, применение предламую жидкость подвергают кислотному гаемого способа получения биомассы антисептированию, добавляя соляную и кормовых дрожжей позволяет увеличить ортофосфорную кислоты до значения рН 2,5 и выдерживая ее в течение 2 ч» 15 выработку сухих кормовых дрожжей из свекловичной мелассы и снизить себе— АнтисептирОванную культуральную жидстоимость товарного продукта* кость и питательную среду (9& сахара) в заданном соотношении (при общем объеме 31 м З/ч) непрерывно подают в Формула и з о б р е т е н и я 20 дрожжерастильный аппарат* Выработка 1. Способ получения биомассы кортоварных кормовых дрожжей составляет мовых дрожжей, предусматривающей 10 т/сут при расходе 3,35 т мелассы культивирование дрожжеподобных гри(46% сахара) на 1 т сухих кормовых бов в непрерывно—проточных условиях дрожжей» 25 на питательной среде, содержащей меУвеличение объема рециркулируе— лассу в качестве источника углерода, мой культуральной жидкости после источники азота и фосфора, при р е кислотного антисептирования при рН циркуляции культуральной жидкости* 2,3 до соотношения объемов мелассно— и введение ее в питательную среду, го сусла (питательной среды) и куль— туральной жидкости соответственно 30 о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, 1:4 приводят к снижению значения рН с целью увеличения выхода биомассы культуральной среды до 2,8» При этом и снижения расхода мелассы, из дрожэкономический коэффициент синтеза жеподобных грибов используют ассобиомассы в расчете на сахар мелассы циацию штаммов Candida t r o p i c a l is снижается до 48%, что соответствует В П У-764 и Candida u t i l i s Л-35* КМ 35 расходу мелассы (46% сахара) на ї, т 2» Способ по п . ! , о т л и ч а кг биомассы дрожжей 4,5 3 т„ щ и й с я тем, что рециркулируемуго культуральную жидкость вводят в пиПри уменьшении объема рециркули— тательную среду в соотношении пита— руемой культуральной жидкости после кислотного антисептирования при 40 тельная среда:культуральная жидкость, рН 2,0 до соотношения объемов пита— равном 1:(2,0-3,5), Показатели Количество перерабо—* танной мелассы (46% сахара), т Ь>1работано кормовых дрожжей, т Расход мелассы (46% сахара) на 1 т товарных сухих кормовых дрожжей Известный способ (базовый объект) Предлагаемый способ при соотношении пита— тельной среды и культуральной жидкости . 1:(2-3,5) • • • • ' 100 26,7 100 29,85 • ,:4 100 100 1:1,5 22,0 25..0 • 4,0 3,35-3,5 3,75 4,5 1643606 Редактор Н.Рогулич Составитель В*Голимбет Техред М.Моргентал Корректор О.Кравцова Заказ 1221 Тираж 384 Подписное ВНИИПИ Государствечного комитета по изобретениям и открытиям при ҐКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская н а б . , д . 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г . Ужгород, ул. Гагарина, 101