Способ культивирования биомассы дрожжей

 

Изобретение относится к микробиологической промышленности, к способам культивирования дрожжей. Цель изобретения - сокращение времени культивирования. Способ культивирования биомассы дрожжей предусматривает выращивание дрожжей в емкости на питательной среде, насыщение при избыточном давлении отводимой из емкости культуральной жидкости кислородом воздуха и последующее ее смешивание с ненасыщенной культуральной жидкостью, при этом смешивание указанных жидкостей осуществляют при давлении, равном давлению насыщения газом отводимой из емкости культуральной жидкости, причем полученную смесь рециркулируют в емкость, а количество ненасыщенной жидкости, направляемой на смешивание, определяют по формуле G<SB POS="POST">ненас</SB>=G<SB POS="POST">нас</SB>(Y<SB POS="POST">нас</SB>/Y<SB POS="POST">атм</SB>)<SP POS="POST">.</SP>(P<SB POS="POST">нас</SB>/P<SB POS="POST">атм</SB>), где G<SB POS="POST">ненас</SB> и G<SB POS="POST">нас</SB> - количества ненасыщенной и насыщенной жидкостей соответственно

Y<SB POS="POST">нас</SB> и Y<SB POS="POST">атм</SB> - равновесное содержание газа в жидкости при давлении насыщения и атмосферном давлении, P<SB POS="POST">нас</SB> и P<SB POS="POST">атм</SB> - давление насыщения жидкости и атмосферное давление. Способ обеспечивает быстрое и полное растворение кислорода в среде, способствующее ускорению роста дрожжей. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51) 4 С 12 M 1/04

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н Д BTOPGHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

1 (21) 4057202/31-13 (22) 15. 01.86 (46) 15.09.89. Бюл. - 34 (71) Сибирский технологический институт (72) Н.А.Войнов, Н.A.Íèêîëàåâ, В.А.Марков и Н.M.Êoíoâàëoâ (53) 615.371. 14 (088.8) (56) Патент США ¹ 4041180, кл.426-11, С 12 М 1/00, 1977. (54) СПОСОБ КУЛЬТИВИРОВАНИЯ БИОМАССЫ ДРОЖЖЕЙ (57) Изобретение относится к микробиологической промышленности, к спо.собам культивирования дрожжей. Цель изобретения — сокращение времени культивирования. Способ культивирования биомассы дрожжей предусматривает выращивание дрожжей в емкости на питательной среде, насьпцение при избыточном давлении отводимой из ем.кости культуральной жидкости кислоИзобретение относится к микробиологической промышленности, к способам культивирования дрожжей. . Цель изобретения — сокращение времени культивирования дрожжей.

На фиг.1 изображено устройство для реализации предложенного способа, продольный разрез.

Устройство для реализации способа содержит пленочный аппарат- 1 и емкость 2 для выращивания дрожжей, сообщенную с атмосферой. Пленочный аппарат 1 состоит из корпуса 3, разделенного горизонтальными перегородками

„„Я0„„1507786 А1

2 родом воздуха и последующее ее смешивание с ненасыщенной культуральной жидкостью, при этом смешивание указанных жидкостей осуществляют при давлении, равном давлению насьпцения газом отводимой из емкости культуральной жидкости, причем полученную смесь рециркулируют в емкость, а количество ненасыщенной жидкости, направляемой на смешивание, определяют по формуле С,(р„, =С „„с (У„ /У м )" нс с /Pqтм)т,где G н Рнас и С „ ñ ко личества ненасьпценной и насьпценной жидкостей соответственно; У и,, и

У„ — равновесное содержание rasa a жидкости при давлении насьпцения и атферном давлении; P нас H P астм давление насьпцения жидкости и атмосферное давление. Способ обеспечивает быстрое и полное растворение кислорода в среде, способствующее ускорению роста дрожжей. 1 ил. на секцию 4 для ввода жидкости и секцию 5 для насьпцения жидкости газом.

В секции 5 корпуса 3 установлена трубная насадка 6, имеющая в своей верхней части заглушку 7, отверстия

8 для вывода жидкости и распределитель 9 потока.

Пленочный аппарат 1 имеет также штуцер 10 для подачи насыщенной жидкости и штуцер 11 для подвода ненасыщенной жидкости из емкости 2, штуцер

12 для отвода смеси насьпценной и ненасьпценной жидкостей, снабженный кла-; паном 13, штуцеры 14 и 15 для подвода

3 150778 и отвода воздуха. Кроме того, устройство снабжено ротаметром 16 для измерения расхода жидкости и побудителем расхода 17, Способ культивирования дрожжей осуществляют следующим образом.

Дрожжи выращивают в емкости 2 на жидкой питательной среде, 1 процессе выращивания часть культуральной жидкости постоянно отводится в пленочный аппарат 1, где насьпцается в пленке кислородом воздуха и затем после насыщения смешивается с ненасьпценной жидкостью, также подаваемой в пленочный 15 ,аппарат, при этом смешивание насьпценной и ненасыщенной жидкостей в аппарате осуществляют при давлении, равном давлению насьпцения газом отводимой из емкости 2 культуральной 20 жидкости. Полученную смесь рециркулируют в емкость- 2, а количество ненасыщенной культуральной жидкости, направляемой на смешивание из емкости 2, определяют по формуле 25

У нас Р кс(с

G на а Н " у — G (1) р 1 огм а т.м где G

Иен — количество ненасьпценной культуральнои жидкости;

С„ — количество культуральной 30 жидкости, насьпценной кислородом при избыточном давлении газа;

У„„ — содержание кислорода в воздухе, находящемся в зоне насыщения при избыточном давлении;

У „ - содержание кислорода в воздухе, находящемся в емкости для выращивания 40 дрожжей при атмосферном давлении;

Р„„ — давление в зоне насьпцения жидкости;

Р,„ — атмосферное давление.

Смешивание свежей жидкости с проконтактировавшей до равновесного состояния жидкостью при давлении насыщения позволяет насытить свежую жидкость до равновесного состояния (имеется ввиду атмосферное давление) беэ пропускания ее через насадку н виде жидкостной пленки „,что увеличивает произнодительность процесса, причем с повышением давления количество свежей жидкости для смешивания увеличивается, так как согласно закону Генри r увеличением давления в зоне контакта повьппается количество раст" б 4 варенного газа в жидкости. При этом снижаются энергозатраты за счет того, что свежую жидкость не подают в верхнюю секцию пленочного аппарата для создания жидкостной пленки на поверхности насадки, она насыщается газом вследствие смешения ее с жидкостью, насьпценной газом до равновесного состояния при давлении в зоне контакта выше атмосферного.

Кроме того, смешение свежей жидкости с насьпценной жидкостью до равновесного состояния позволяет устранить потери газа, так как в этом случае при сборе полученной ялдкости из пленочного аппарата, работающего при давлении больше атмосферного, в емкость или водоем, сообщенный с атмосферой, не происходит выделения (вскипания) из жидкости газа в виде пузырьков. Смешение свежей жидкости с жидкостью, которая насыщена не до . равновесного состояния, принодит к снижению производительности, так как при этом необходим меньший расход свежей жидкости иэ-за малого насыщения газом насьпцаемой жидкости.

Подача насыщенной жидкости в емкость, сообщенную с атмосферным давлением, только после смешения ее со свежей жидкостью также обусловлена устранением эффекта вскипания.

Поддержание расхода. свежей жидко— ти в количестве, рассчитанном по фор= муле (1), позволяет подать необходимое и оптимальное количество свежей жидкости, которая полностью насьпцается до равновесного состояния (атмосферное давление).

При преньппении расходом свежей жидкости расчетного, происходит разбавление, т.е. смешанная жидкость не максимально насьпцается газом, что не эффективно.

При снижении расхода свежей жидкости ниже расчетного в смешаннбй жидкости после сброса ее в емкость, сообщенную с атмосферой, происходит вскипание газа и выделение его в виде пузырьков из жидкости, что также не эффективно.

Пример 1. Проведено выращивание кормовых дрожжей рассы Тулунская-6/,на гидролиэате древесины, содержащем источники азота, углерода, других питательных солей, при этом кислород в культуральную жидкость подводили из воздуха. Дрожжи культиви5 150778 ровали при 38-40 С, рН 4,4-4,6, редуцирующих веществ 72Х. Насыщение кислородом иэ воздуха дрожжей осуществляли путем пропускания культураль5 ной жидкости в виде жидкостной пленки по наружной поверхности труб, уста— новленных в пленочном аппарате.

В пленочном аппарате устанавливали три цилиндрические трубки диаметром

30

8 м/с. Определение концентрации дрожжей в культуральной жидкости осуществлялось весовым методом. Содержание сахаров определяли титрованием.

При выращивании скорость потока через емкость объемом 20 л поддерживали равной 0,4 л/ч.Культуральную жидкость после прохождения ее в виде 20 жидкостной пленки в количестве 0,5 м /ч по наружной поверхности труб и насыщения ее кислородом из воздуха под давлением 3 атм смешивали с ненасьнценной жидкостью в количестве 25

1,5 м /ч (что соответствует расчетному расходу) непосредственно в нижней части, пленочного аппарата, т.е. при давлении, равном давлению насьпцения газом отводимой из емкости жидкости. После этого смесь рециркулировали в емкость 2..

Согласно проведенным исследованиям .скорость роста дрожжей составила

2,5 ч, концентрация дрожжей 22 г/л (прессованных), экономический коэффициент 0,8.

Пример 2. Выращивание осуществляли аналогично примеру 1, однако при этом расход ненасыщенной жид.кости был меньше расчетного и составлял 0,9-1 м /ч. Установлено, что время роста дрожжей составило 3,5 ч, концентрация дрожжей 19 г/л (прессованных), экономический коэффициент

0,73.

Пример 3. Культивирование дрожжей осуществляли аналогично примеру 1, однако насьпценную культуральную жидкость в пленочном аппарате при давлении 3 атм смешивали с ненасьпцен50 ной жидкостью непосредственно в емкости 2 при атмосферном давлении. Как показали исследования, наблюдалось интенсивное выделение газовых пузырь" ков.

Время роста дрожжей составило 5 ч, концентрация биомассы 11 г/л (прес6 6 саванных дрожжей), экономический коэффициент 0,5 1.

Формула и э о б р е т е н и я

Способ культивирования биомассы дрожжей, предусматривающий их выращивание в емкость на питательной среде, насыщение при избыточном давлении отводимой из емкости культуральной жидкости кислородом воздуха и последующее ее смешивание с ненасьпценной культуральной жидкостью, о т л и— ч а ю шийся тем, что, с целью сокращения времени культивирования, смешивание указанных жидкостей осу-. ществляют при давлении, равном давлению насыщения газом отводимой из емкости культуральной жидкости, при этом полученную смесь рециркулируют в емкость, а количество ненасыщенной культуральной жидкости, направляемой на смешивание, определяют по формуле

Укос Рныс

С вЂ” Gныс > количество ненасьпценной культуральной жидкости; количества культуральной жидкости, Hpсьпценной кислородом при избыточном давлении; содержание кислорода в воздухе, находящемся в зоне насьш|ения при избыточном давлении; содержание кислорода в воздухе, находящемся в емкости для выращивания дрожжей при атмосферном давлении; давление в зоне насьпцения жидкости атмасферпае давление. де Gí „, но т иыс уотм нас

Рытм

Таким образом, согласно экспериментальным данным только в случае смешения насыщенной культуральной жидкости с ненасыщенной, расход которой рассчитывается по формуле (!), при давлении, равном давлению насыщения газом отводимой иэ емкости культуральной жидкости и рециркуляции полу" ченной смеси в емкость, достигается малое время роста, высокая концентрация дрожжей и большой экономический коэффициент.

1507786

Составитель Н.Осипов

Техред М.Моргентал Корректор Т.Палий

Редактор Л.Пчолинская

Заказ 5516/29 Тираж 501 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101