Способ выращивания микроорганизмов

 

Изобретение относится к микробиологической промышленности* в частности кспособам выращивания микроорганизмов. Целью изобретения является увеличение выхода биомассы. При попадании суспензии микроорганизмов из ферментера, где она находится под избыточным давлением, в накопительную емкость происходит удаление значительной части растворенных газов из суспензии, что приводит к снижении^ в ней концентрации растворенного газа и изменению рН среды, после возвращения суспензии микроорганизмов в ферментер она снижает концентрацию углекислого газа, а это позволяет увеличить количество возвращаемой в ферментер газовой фазы и выход биомассы. 1 ил.••^ВИзобретение относится к микробиологической промышленности, а именно к способам выращивания микроорганизмов на углеводородном субстрате.Известен способ выращивания микроорганизмов на питательной среде, содё|^жа^ щей источники азота, фосфора, калия, магния и микроэлементов в присутствии углеводородов в качестве источника углерода, при повышенном давлении в ферментере с последующим сбором суспензии микроорганизмов в накопительной емкости при атмосферном давлении.Недостаток способа - низкий выход бй* омассы по субстрату, так как не обеепечива-, ется высокая полнота использования газовой фазы, содержащей углеводороды.Наиболее близок к предлагаемому способ выращивания микроорганизмов в аэробных условиях на питательной среде, содержащей источники азота, фосфора, калия, магния и микроэлементов в присутствии углеводородов в качестве источника углерода, при. повышенном давлении в ферментере с последующим сбором суспензии микроорганизмов в накопительной емкости при атмосферном давлении, согласно которому образующуюся в Процессе культивирования газовую фазу возвращают в ферментер в количестве, обеспечивающем заданную разность рН среды в ферментере и в накопительной емкости и изменение подачи титрующего агента в зависимости от рН среды в ферментере.Недостатком известного способа является низкий выход биомассы J1O субстрату, так как количество возвращаемой в ферментер газовой фазы зависит от насыщения суспензии микроорганизмов углекислым газом.Цель изобретения - увеличение выхода биомассы.hO 4ь. Ю О

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 С 12 Q 3/00, С 12 и 1/26

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ 4

ЬЭ фь

К3

C) К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4757499/13 (22) 09.11.89 (46) 15.02,92. Бюл. N 6 (71) Грозненское научно-производственное объединение "Промавтоматика" . (72) А.Г.Григорьев и B,В,Старицкий (53) 663.1 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

N705796,,кл, С 12 Q 3/00, 1977.

Авторское свидетельство СССР

М 811846, кл. С 12 N 1/26, 1979. (54) СПОСОБ ВЫРАЩИВАНИЯ МИКРООРГАНИЗМОВ (57) Изобретение относится к микробиологической промышленности, в частности к

Изобретение относится к микробиологической промышленности, а именно к способам выращивания микроорганизмов на углеводородном субстрате.

Известен способ выращивания микроорганизмов на питательной среде, содержащей источники азота, фосфора, калия, магния и микроэлементов в присутствии углеводородов в качестве источника углерода; при повышенном давлении в ферментере с последующим сбором суспензии микроорганизмов в накопительной емкости при атмосферном давлении.

Недостаток способа — низкий выход би-", омассы по субстрату, так как не обеспечива-, ется высокая полнота использования газовой фазы, содержащей углеводороды.

Наиболее близок к предлагаемому способ выращивания микроорганизмов в аэробных условиях на,питательной среде, содержащей источники азота, фосфора, ка4

„„5U ÄÄ 1712420 А1 способам выращивания микроорганизмов, Целью изобретения является увеличение выхода. биомассы, При попадании суспензии микроорганизмов из ферментера, где она находится под избыточным давлением, в накопительную емкость происходит удаление значительной части растворенных газов из суспензии, что приводит к снижению в ней концентрации растворенного газа и изменению рН среды, после возвращения суспензии микроорганизмов в ферментер она снижает концентрацию углекислого газа, а это позволяет увеличить количество возвращаемой в ферментер газовой фазы и выход биомассы. 1 ил. лия, магния и микроэлементов в присутствии углеводородов в качестве источника уг- лерода, при повышенном давлении в ферментере с последующим сбором суспензии микроорганизмов в накопительной емкости при атмосферном давлении, согласно которому образующуюся в процессе культивирования газовую фазу возвращают в ферментер в количестве, обеспечивающем заданную разность рН среды в ферментере и в накопительной емкости и изменение подачи титрующего агента в зависимости от рН среды в ферментере.

Недостатком известного способа является низкий выход биомассы.по субстрату, так как количество возвращаемой в ферментер газовой фазы зависит от насыщения суспензии микроорганизмов углекислым газом.

Цель изобретения — увеличение выхода биомассы.

1712420

Согласно способу выращивания микро- ее отводится на утилизацию, например, в организмов в аэробных условиях на пита- топку сушилки, а остальное количество подтельно среде, содерж н и с е е, содержащей источники ают в узел 3 очистки, в котором углекислый, ф фора, калия магния и микроэле- газ поглощается любым известным спосоментов в присутствии углеводородов в каче- 5 бом. Очищенный от углекислого газа поток стве источника углерода, при повышенном неутилизированного газа направляют в давлении в ферментере, предусматриваю- компрессор 4 для компенсации потерь давщему сбор суспензии микроорганизмов в ления, а затем вновь подают в ферментер 1. накопительной емкости при атмосферном Для создания благоприятных для роста микдавлении и возврат образующейся газовой 10 роорганизмов условий в ферментер 1 под- фазы в ферментер, поддержание заданной ают раствор минеральных компонентов разности рН среды в ферментере и в нако- питания в количестве, обеспечивающем пительной емкости, изменение подачи тит- максимальную скоростью роста. Кроме торуемого агента в зависимости от рН среды го, ферментер 1 оборудован теплообменв ферментере, поддержание заданной раз- 15 ным устройством (не показан} для ности рН среды в ферментере и в накопи- поддержания постоянной температуры тельной емкости осуществляют путем жидкойфазывпределахдо45 С.Оптимальвозврата из накопительной емкостисуспен- ное значение рН среды культивирования в зии микроорганизмов в ферментер. ферментере 1, выбираемое в зависимости

При попадании суспензии микроорга- 20 от вида микроорганизмов в пределах 5 — 7, низмов из ферментера, где она находится поддерживают контуром регулирования, под значительным избыточным давлением, включающим датчик 5 рН среды в ферменв накопительную емкость происходит уда- тере, первый выход которого соединен с ление большей части растворенных газов из входом регулятора б, в котором измеренное суспензии, что приводит к снижению в ней 25 значение рН сравнивают с заданием, в законцентрации раство е растворенного углекислого висимости от отклонения вырабатывается газа и изменению рН среды. После возвра- управляющий сигнал, который с выхода рещения суспензии микроорганизмов в фер- гулятора6подаютна клапан7, изменяющий ментер она снижает концентрацию подачу титрующего агента, например, 10 углекислого газа, что позволяет увеличить 30 раствора едкого натра или аммиачной воды, количество возвращаемой в ферментер га- Процесс выращивания микроорганизмов осуществляют при рабочем давлении в фер-На чертеже изображена принципиаль- ментере 1 от 5 до 50 атм, заданное значение ная схема процесса выращивания микроор- которого поддерживают на постоянном выганизмов. 35 бранном уровне контуром регулирования

Схема содержит ферментер 1, узел 2 (не показан). Суспензию микроорганизмов разделения, узел 3 очистки, компрессор 4, непрерывно отводят иэ ферментера 1 в кодатчик 5 рН среды в ферментере, регулятор личестве, обеспечивающем поддержание

6 и клапан 7 на линии подачи титрующего постоянной концентрации биомассы в среагента, дроссельный вентиль 8, накопитель- 40 де культивирования. После снижениядавленую емкость 9; датчик 10 рН среды в нако- ния в дроссельном вентиле 8 суспензию пительной емкости, регулятор 11 и клапан микроорганизмов собирают в накопитель12 на потоке возвращаемой суспензии мик- ной емкости 9, сообщенной с атмосферой, роорганизмов, а также насос 13. В накопительной емкости 9 установлен

Способ выращивания микроорганиз- 45 датчик 10 рН среды, выход которого соедимов осуществляют следующим образом; нен с первым входом регулятора, торой

11, В

Процесс аэробного выращивания мик- вход регулятора 11 соединен с вторым выхороорганизмов осуществляют в ферментере - дом датчика 5 рН среды в ферментере. В

1 на водной питательной среде, содержа- регуляторе 11 содержатся блок вычитания, щей источники азота, фосфора, калия, маг- 50 в котором из величины рН, измеренной датния .и микроэлементов. Свежее газовое чиком 5 вферментеое, вычитается величина питание, а именно источник свободного рН, измеренная датчиком 10 в накопителькислорода и углеводорода, являющегося ис- ной емкости 9, а также блок сравнения, в точником углерода, непрерывно подают в котором полученная разность сравнивается ф р 1. После прохождения через 55 с заданием. Управляющий сигнал с выхода

12к - слой культуральной жидкости, в котором регулятора 11. поступает на клапан, ко о- происходит раство н астворение части газовых ком- . рый в зависимости от величины разности рН понентов питания и их потребление микро- среды культуральной жидкости в ферментеорганизмами, неутилизированную часть ре1 при рабочем давлении и суспенэии мик- гаэа подают в узел р зел 2 разделения, где часть роорганиэмов в накопительной емкости 9

1712420 при атмосферном давлении, зависящей от концентрации углекислого газа, растворенного в культуральной жидкости, изменяет поток возвращаемой в ферментер 1 суспен. зии микроорганизмов из накопительной ем- 5 кости 9, Для компенсации потерь давления суспензия из накопительной емкости 9 направляется в насос 13 и далее в ферментер 1.

В том случае, когда разность рН среды 10 превышает заданное значение, пропорциональное предельно допустимой неингибирующей концентрации растворенного углекислого газа, управляющий сигнал регулятора 11 увеличивает долю рециркулирую- 15 щей суспензии микроорганизмов. Так как концентрация углекислого газа в суспензии, находящейся в емкости 9, ниже концентрации углекислого газа, растворенного в культуральной жидкости в фер- 20 ментере 1, примерно во столько раз, во сколько раз давление в ферментере 1 выше атмосферного давления, то рецикл суспензии микроорганизмов приводит к снижению концентрации растворенного углекислого, 25 газа. Это позволяет увеличить количество возвращаемой в ферментер газовой фазы и выход биомассы.

Пример. Процесс выращивания метаноокисляющих микроорганизмов 30

METHIL0COCUS C"APSULATUS осуществляют на водной питательной среде, содержащей следующие количества минеральных источников питания, г/м: з.

Ортофосфорная кисло- . 35 та (88 Д) 2,5 л

Сернокислый магний 1060,0:

Хлористый калий f250,0

Сернокислый цинк 15,0

Сернокислый марганец 500 40

Сернокислая медь 100,0

Борная кислота 30,0

Сернокислое железо, 150,0

Молибденокислый натрий 2,2

Сернокислый кобальт 2,4 45

Процесс проводят при давлении 9 атм и температуре 40 — 42 С, соотношение расходов природного газа и кислорода 1:2;

Образующуюся в количестве 542 нм/ч отработанную газовую смесь подают в узел 2 50 разделителя, откуда в количестве 541 нм/ч направляют для промывки раствором патоша в узел 3 очистки„где поглощается при-. мерно 6 нм/ч углекислого газа. Оставшиеся

535 нм/ч газа возвращают в ферментер 1. 55

Отбираемый из ферментера 1 поток суснен.зии пропускают через дроссельный вентиль

8, снижают давление суспензии до атмос-. ферного и собирают в емкости 9, сообщенной с атмосферой. При помощи датчика jpH:

Ф среды определяют рН среды культивирования и обеспечивают подачу титрующего агента, например аммиачной воды, для поддержания в ферментере 1 рН 5,5-5,7, Кроме того, подают сигналы с датчика 5 рН среды в ферментере 1 и датчика 10 рН среды в накопительной емкости 9 на вход регулятора 11, в котором из первого при помощи блока вычитания вычитается второй; полученная разность поступает на блок сравнения сравнивается с величиной задания, которая должна составлять 0,8 — 1,0, Если эта разность превышает величину задания. регулятор 11 при помощи клапана 12 уменьшает расход рециркулирующей суспензии и, наоборот, увеличивает расход суспензии, если эта разность меньше величины задания, При этом стабилизируют подачу рециркулирующего газа.

За.счет такого изменения расхода возвращаемой из накопительной емкости 9 в ферментер 1 суспензии микроорганизмов компенсируется возрастание концентрации углекислого газа в возвращаемом в ферментер 1 отработанном газе без изменения его расхода. В резул ьтате этого умен ьш а ется расход свежих метана и кислорода в ферментер 1. Кроме того, за счет увеличения содержания углекислого газа в газовом потоке, подаваемом на утилизацию в топку сушилки, повышается безопасность ведения процесса.

Таким образом, способ выращивания микроорганизмов с регулируемой по величине разности рН среды в ферментере и накопительной емкости подачей рециркулирующей бактериальной суспензии позволяет повысить по сравнению с прототипом выход биомассы от субстрата за счет более полной его утилизации и предотвращения ингибирования роста микроорганизмов избытком углекислого газа.

Формула изобретения

Способ выращиванйя микроорганизмов в аэробных условиях на питательной среде, содержащей источники азота, фосфора, калия, магния и микроэлементов в присутст; вии углеводородов в качестве источника. углерода, при повышенном давлении в ферментере, предусматривающий сбор суспензии микроорганизмов в накопительной емкости при атмосферном давлении, возвращение в ферментер образующейся в процессе культивирования газовой фазы, поддержание разности рН среды в ферментере и в накопительной емкости и изменение титрующего агента в зависимости от рН среды в ферментере, о тл и ч а ю щи и с я тем, что, с целью увеличения выхода биомассы, поддержание заданной разности рН

1712420 копительной емкости суспензии микроорганизмов в ферментер. среды в ферментере и в накопительной емкости осуществляют путем возврата из наТиюруроцоо

Я4ОВМО ГтРНЫУ /7ОIУ7ОХ

Воз Обими волчок

Составитель А. Григорьев

Редактор Л. Пчолинская Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор С. Шевкун

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

Заказ 510 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР.

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