Способ выращивания микроорганизмов

 

Изобретение относится к микробиологической промышленности. Цель изобретения - увеличение выхода биомассы. Способ предусматривает непрерывную аэрацию культуральной жидкости сжатым газом и мембранное отделение от культуральной жидкости метаболитов с последующим возвратом культуральной жидкости на выращивание. Культуральную жидкость перед отделением от метаболитов нагревают до 35-45°С, а воздух, подаваемый на аэрацию, разделяют в вихревой трубе на два потока, один из которых с температурой 15-20°С используют для аэрации, а другой - для нагрева культуральной жидкости. 2 табл., 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛ ЬСТВУ (21) 4624557/30-13 (22) 22.12.88 (46) 07,09.90. Бюл, М 33 (71) Всесоюзный научно-исследовательский проектно-конструкторский институт прикладной биохимии (72) Ю.В. Агафонов. Н.Н. Сидоров. А.Ф. Зябрев и Ю,Б. Игонин (53) 663.15.32(088,8) (56) 8iotechnoiogy Leners", 1986, ч. 8, hb 4, р. 253-256. (54) СПОСОБ ВЫРАЩИВАНИЯ МИКРООР- .

ГАНИЗМОВВ. Изобретение относится к микробиологической промышленности, к способам выращивания микроорганизмов с использованием мембранного отделения метаболито"в.

Целью изобретения является увеличение выхода биомассы.

На чертеже приведена технологическая схема осуществления способа, Способ выращивания микроорганизмов предусматривает непрерывную аэрацию культуральной жидкости в фементере 1 сжатым газом, который подают по трубопроводу 2 в аэратор 3 и мембранное отделение от культуральной жидкости метаболитов в разделительном блоке 4 с последующим возвратом культуральной жидкости на выращивание в ферментер 1. Культуральную жидкость перед отделением от метаболитов нагревают до 35-45 С в теплообменнике 5, а воздух, подаваемый на аэрацию, разделяют в вихревой трубе 6 на два потока, один из которых с температурой

„„5U„„1590479 А1 (5!)5 С 12 N 1/26, С 12 М 1/00 (57) Изобретение относится к микробиологической промышленности. Цель изобретения — увеличение выхода биомассы. Способ предусматривает непрерывную аэрэцию культуральной жидкости сжатым газом и мембранное отделение от культуральной жидкости метаболитов с последующим возвратом культуральной жидкости на выращивание. Культуральную жидкость перед отделением от метаболитов нагревают до

35 — 45 С, а воздух, подаваемый на аэрацию, разделяют в вихревой трубе на два потока, один- из которых с температурой 15 — 20 С используют для аэрации, а другой — для нагрева культурэльной жидкости. 1 ил „2 табл, 15-20 С используют для аэрации и подают его в трубопровод 2 и аэратор 3, а другой используют для нагрева культуральной жидкости и подают его в теплообменник 5 по трубопроводу 7. Способ предусматривает ъ также пополнение объема культуральной у жидкости в процессе выращивания в ферментере 1 из емкости 8, перемешивание среды мешалкой 9 и сбор отделенных метаболитов в бачок 10. Разделение потока сжатого газа в вихревой трубе 6 на два потока осуществляют путем тангенциальной под- 0 эчи в нее сжатого газа по пэтрубку 11, а степень разделения потоков по температуре регулируют в трубе 6 конической заслонкой 12 с осевым перемещением, Пример 1. В ферментере объемом

3 л при температуре культуральной жидкости 28 С и расходе газа на азрацию 3 л/мин осуществляют выращивание культуры

Pseudomanas putida — продуцента а-2-интерферона. Процесс культивирования длится 10-12 ч, при этом, начиная с 4-5-го часа

1590479 роста и до конца процесса, осуществляют проточное разделение культуральной >кидкости в мембранном блоке из полых волокон (с внутренним диаметром полых волокон 1,1 мм и размером пор 0,005 мкм) с площадью фильтрующей поверхности

0,45 м при расходе культуральной жидкости через блок 5 л/мин, В результате фильтрации сконцентрированная культуральная жидкость с клетками микроорганизмов возвращается в ферментер на дальнейшее выращивание, а пермиат с низкомолекулярными продуктами >кизнедеятельности (метаболизма) микроорганизмов отводится в приемный бачок.

В коническую вихревую трубу с внутренним диамером в плоскости входного тангенциэльного патрубка 00 = 52 мм с углом конусности 2О и длиной 700 мм, исходя из термодинамических характеристик трубы и требуемого на аэрацлю расхода охлажденного газа, подается сжатый гаэ с расходом 7 л/мин под давлением 2,5 кг/см при 22-23ОС. Поскольку нэ аэрацию культуральной жидкости требуется поток газа с расходом 3 л/мин, то пу ем перераспределения при помощи заслонки потоков газа внутри вихревой трубы с "холодного" конца трубы отводится поток (3 л/мин) охлажденного газа на аэрацию в ферментер, а с "горячего" конца трубы поток (4 л/мин) нагретого газа подается в теплообменник, где он нагревает циркулирующую культуральную жидкость перед мембранным блоком.

В результате разделения потоков газа в вихревой трубе в зависимости от регулирования температура охлажденного потока составляет 16-,18 С, э нагретого 39 — 53 С.

Интервал температур осуществления способа по примеру 1 и данные по массопереносу кислорода в культуральную жидкость и изменению концентрации микроорганизмов в зависимости от температуры нагрева культуральной жидкости перед мембранным блоком (перед отделением от метаболитов) при малоиэменяющейся температуре охлажденного газа на аэрацию для серии операций выращивания культуры Pseudomonas putida приведены в табл. 1.

Пример 2. В ферментере обьемом

3 л при температуре кугьтуральной жидкости 35 С и расходе газа Ng 0,5 л/мин осуществляют непрерывное выращивание культуры Clostridium acetabutylicum — продуцента ацетон — бутанола. В первые 50 ч процесса осуществляют рециркулирование культуральной жидкости через мембранный блок, содержащий 250 полых волокон длиной 22 см с внутренним диаметром 0,1 мм и площадью фильтрации 550 см, обеспечива2 ющий задержку частиц с молекулярной массой более 100 000 дальтон, При помощи перистальтического насоса поддер>кивают скорость циркуляции через мембранный блок 0,18 м/с при перепаде давления на мембране 1,7 кг/см . В результате фильтрации сконцентрированная культуральная жидкость с клетками микроорганизмов возвращается в ферментер на дальнейшее выращивание, а пермиат с ниэкомолекулярными продуктами жизнедеятельности микроорганизмов (метаболиты) отводятся в приемный бачок.

В коническую вихревую трубу, описанную в примере 1, подается сжатый газ Nz c расходом 1,8л/мин под давлением 2,5 кгjсм при 31 — 32 С. Поскольку на аэрацию кульгуральной жидкости требуется поток газа

0,5 n/Mèí, то путем перераспределения при помощи заслонки потоков газа внутри вихревой трубы с "холодного" конца трубы отводится поток (0,5 л/мин) охлажденного газа на аэрацию в ферментер, а с "горячего" конца трубы поток (1,2 л/мин) нагретого газа подается в теплообменник, где он нагревает циркулирующую культуральную жидкость перед мембранным блоком. Тем.пературу охлажденного воздуха в данном примере изменяют в интервале от 14 до

21 С, а температуру нагретого потока от 39 до 56 С.

Интервалы указанных температур и данные по изменению концентрации микроорганизмов продуцентов и производительности по целевому продукту к 50-му часу роста, когда происходит стабилизация роста, в зависимости от температуры охлажденного потока газа нэ аэрэцию и неизменной температуре нагрева культуральной жидкости перед отделением метаболитов приведены в табл, 2.

Из приведенных в табл, 1 и 2 данных видно, что максимальный выход биомассы обеспечивается при нагреве культуральной жидкости перед отделением от метаболитов в интервале от 35 до 45 С и температуре потока газа, подаваемого на аэрацию, 15—

20 С.

Осуществление способа выращивания микроорганизмов предлагаемым способом обеспечивает увеличение газожидкостного массообмена и поддержание на неизменном уровне производительности мембран, ного разделения, в результате чего повышается выход конечного целевого продукта.

Формула изобретения

Способ выращивания микроорганизмов, предусматривающий непрерывную

Таблица1

Таблица2

1О аэрацию культуральной жидкости сжатым газом и мембранное отделение от культуральной жидкости метаболитов с последующим возвратом культуральной жидкости на выращивание, о т л и v а ю шийся тем, что, с целью увеличения выхода биомассы, культурэльную жидкость перед отделением от метаболитов нагревают до 35 — 45 С, а воздух, подаваемый на азрациа, разделяют в вихревой трубе на два потока, один из которых с температурой 15 — 20 С использу5 ют для азрации, а другой — для нагрева культуральной жидкости перед отделением от нее метаболитов.

1590479

Составитель Н.Осипов

Редактор l4.Äåðáàê Техред M. Моргентал Корректор И,Муска

Заказ 2613 Тираж 499 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

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