Способ получения биомассы кормовых дрожжей при комплексной переработке мелассы

 

Изобретение относится к микробиологической и пищевой промышленности, а именно к способам получения биомассы кормовых дрожжей, и может быть использовано при комплексной переработке мелассы с уменьшенной выработкой спирта Целью изобретения является повышение выработки биомассы кормовых дрожжей при уменьшении выработки спирта Осуществляют сбраживание мелассы с образованием спирта, зрелую спиртовую бражку перед перегонкой разделяют на две части и направляют на выращивание биомассы и на вьщеление спирта, после выделения спирта барду охлаждают и добавляют к ней используемую для выращивания биомассы зрелую бражку, вводят источники азота и фосфора и выращивают смешанную культуру дрожжей, содержащую штамм Candida utilis Л-35, Trichosporon cutaneum Т-51 и впервые использованные новые штаммы Candida krusei ВКПМ У-761 и ВКПМ У-762. 1 табло с Ј К5

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

f10 ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4439994/13 (22) 10. 06.88 (46) 15.01.91. Бюл. II 2 (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт новых видов пищевых продуктов и добавок и Институт микробиологии и вирусологии им, К.Д. Заболотного (72) А.И. Осовик, Л.Е. Гридина, С.Т. Опийничук, А.Д. Коваленко, В.В. Герасименко, С.Ф. Гончар, А.Н. Котляр и С.С. Нагорная (53) 663. 14(088.8) (56) Крумпханзел В. и др. Культивирование кормовых дрожжей на смешанном субстрате древесных гидролизатов и этилового спирта. — Гидролизная и лесохимическая прои-ть. 1978, 9 6 с. 28.

Переработка мелассы на спирт и другие продукты по безотходной технологии/Под ред. Рудницкого П.В., N.:

Агропромиздат, 1985, с. 56-64, 98, 137, 151-154.

Изобретение относится к микробиологической и пищевой промьпппенности, а именно к способам получения биомассы кормовых дрожжей, и может быть использовано при комплексной переработке мелассы с уменьшенной выработкой спирта.

„„Я0„„1620478 А 1 (51)5 С 12 N 1/16(С 12 N 1/16, С 12 R 1:72) 2 (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ БИОИАССЫ КОРМОВЫХ ДРОЖИНОЙ ПРИ КОМПЛЕКСНОЙ ПЕРЕРАБОТКЕ МЕЛАССЫ (57) Изобретение относится к микробиологической и пищевой промьшцтенностп, а именно к способам получения биомассы кормовых дрожжей, и может быть использовано при комплексной переработке мелассы с уменьшенной выработкой спирта. Целью изобретения является повышение выработки биомассы кормовых дрожжей при уменьшении выработки спирта. Осуществляют сбраживание мелассы с образованием спирта, зрелую спиртовую бражку перед перегонкой разделяют на две части и направляют на выращивание биомассы и на выделение спирта, после выделения спирта барду охлаждают и добавляют. к ней используемую для выращивания биомассы зрелую бражку, вводят источники азота и фосфора и выращивают смешанную культуру дрожжей, содержащую штамм Candida

utilis Л-35, Trichosporon cutaneum

T-51 и впервые использованные новые штаммы Candida krusei ВКПИ У-761 и

ВКПМ У-?62. 1 табл.

Цель изобретения — повышение выработки биомассы кормовых дрожжей при уменьшении выработки спирта.

Способ получения биомассы кормовых дрожжей при комплексной переработке мелассы осуществляют следующим образом.

1620478

Сбраживанне мелассы на спирт с получением зрелой бражки осуществляют по технологии производства спирта из сахаросодержащего сырья.

Полученную сбраживанием мелассного сусла зрелую спиртовую бражку, содержащую 5-10 об. спирта, разделяют на две части в соотношении преимущественно 1:1-2 и соответственно направляют 10 на выращивание биомассы кормовых дрожжей и на выделение спирта. После выделения спирта образовавшуюся барду охлаждают и добавляют к ней используемую для выращивания биомассы зре- 15 лую бражку. Концентрация спирта в общем объеме питательной среды (барда и зрелая бражка) составляет 1,75,0 об.Х. К смеси барды с бражкой добавляют в качестве азотного и фос- 20 форного питания соответственно 2,5—

10 г/л карбамида и 1,0-3,8 г/л ортофосфорной кислоты (70 .-ной).

Процесс выращивания биомассы осуществляют в ферментере объемом 10 л 25 (вместимостью 5 л среды) непрерывнопроточным способом с рециркуляцией культуральной жидкости в ферментер.

Перед началом непрерывного процесса наращивают биомассу дрожжей в перио- 30 дическом процессе на питательной среде из мелассы: концентрация сухих веществ (СВ) 3,0-3,5, карбамида и ортофосфорной кислоты соответственно

1,6-1,9 и 0,75-0,85 г/л, начальное значение рН 4,5-5 0. В процессе роста дрожжей поддерживают температуру

34-36 С, рН среды добавлением минеральной кислоты 4,0-4,5. Питательной средой заполняют ферментер и вносят 4 в нее посевные дрожжи, размноженные из чистой кулвтуры (смешанная культура Candida krusei il67, Як-2, Candida

uti1is Л-35, Trichosporon cutaneum

Т-51) в количестве 1,5-2,0 г АСД/л.

Штаммы С. krusei 167 и ЯК-2 являются новыми и депонированы во Всесоюзной коллекции промьпппенных микроорганизмов "ВНИИгенетика" под номерами ВКПМ

У-761 и ВКПМ У-762.

Штамм дрожжей Candida krusei ВКПИ

У-761 имеет следующие морфологическую и физиологическую характеристики.

Величина клеток трехсуточной культуры на сусло«агаре при 25ОC — (3-5)х х(6х20) мкм. Клетки цилиндрические и овальные. Размножаются почкованием.

На среде Городковой, ацетатном агаре, гипсовых блоках споры не образуются.

В жидкой среде через месяц образуется тонкая припудренная пленка. Колонии на сусло-arape через 3 сут круглые, поверхность беловато-серая порошковидная, матовая с выпуклым центром, по краю образуется псевдомицелий. Диаметр колоний 0,5-0,8 см.

Штрих — культура через месяц серовато-! желтая, тусклая, морщинистая, с ярко выраженным псевдомицелием.

Сбраживает только глюкозу.

Ассимилирует глюкозу.

Не ассимилирует: галактозу, 1-сорбозу, сахарозу, мальтозу, целлобиозу, трегалозу, лактозу, рафинозу, инулин, растворимый крахмал, d-ксилозу, 1-арабинозу, d-арабинозу, d-рибозу, 1-рамнозу, Я-метил-D-глюкозид, салицин.

Ассимилирует этанол, глицерин.

Не ассимилирует: маннит, сорбит, дульпит, рибит, инозит.

Ассимилирует молочную, янтарную кислоты.

Не ассимилирует лимонную кислоту.

Нитраты не усваивает. Хорошо растет на среде без витаминов.

Штамм дрожжей Candida krusei ВКПБ

У-762 имеет следующие морфологическую и физиологическую характеристики.

Величина клеток трехсуточной культуры на сусло-агаре при 25 C (3-5)х

0 х(6-20) мкм. Клетки штамма цилиндрические и овальные. Размножаются почкованием. На среде Городковой, ацетатном агаре, гипсовых блоках споры не образуются. В жидкой среде через месяц образуется порошковидная пленка.

Колонии на сусло-агape через 3 сут круглые, поверхность колонии сероватобелая, гладкая, с приподнятым центром, по краю образуется псевдомицелий. Диаметр колоний 0,5-0,8 см.Штрихкультура через месяц серовато-желтая, тусклая, морщинистая, с .ярко выраЖенным псевдомицелием.

Сбраживает только глюкозу.

Ассимилирует глюкозу, Не ассимилирует: галактозу, 1-сорбозу, сахарозу, мальтозу, целлобиазу, трегалозу, лактозу, рафинозу, инулин, растворимый крахмал, d-ксилозу, 1-арабинозу, d-арабинозу, d-рибозу, 1-рамнозу, 0 -метил-Э-глюкозид, салицин.

Ассимилирует зтанол, глицерин.

Не ассимилирует: маннит, сорбит, дульцит, рибит, инозит.

Ассимилирует молочную, янтарную кислоты.

5 162047

Не ассимилирует молочную кислоту.

Нитраты не усваивает. Хорошо растет на среде без витаминов.

В процессе роста дрожжей поддержи5 вают температуру 34-36ОС, рН среды

4,0-4,5 поддерживают добавлением минеральной кислоты.

Смешанную культуру выращивают в течение 5-6 ч (после накопления 3035 г/л биомассы 75%-ной влажности), после чего начинают непрерывный отбор культуральной среды из ферментера и непрерывную подачу в него питательной среды (барда и зрелая бражка).

Из отбираемой культуральной среды выделяют центрифугированием биомассу. Полученную культуральную жидкость разделяют на две части, одну из которых рециркулируют в ферментер в заданном соотношении к объему питательной среды. Другую часть выво, дят из процесса. Перед подачей в ферментер культуральную жидкость подвергают кислотному антисептированию 25 добавлением минеральной кислоты до рН

1,5-2,0 и выдерживанием в течение

1-1,5 ч.

Непрерывный процесс выращивания .дрожжей осуществляют при следующих 30 параметрах: скорость разбавления среды Д = 0,125-0,200 ч, рН 3,5-4,0, температура 34-36 С, концентрация биомассы 7-10 г/л в пересчете на абсолютно сухие дрожжи (АСД), соотношение объемов питательной среды и рециркулируемой культуральной жидкости соответственно 1:0,5-4.

Пример 1. Зрелую спиртовую

,бражку получают путем сбраживания 40 мелассного сусла концентрацией 16%

СВ на спирт с внесением регламентируемого количества засевных дрожжей

S. cerevisiae N-5, источников азотного и фосфорного питания.

Концентрация этилового спирта в зрелой бражке после выделения дрожжей спиртового брожения центрифугированием равна 5,1 об.% концентрация сухих веществ (видимая) 6,5%. Перед выделением спирта из зрелой бражки перегонкой 1-азделяют весь объем ее на две части в соотношении 1:2, соответственно используемых для выращивания биомассы кормовых дрожжей и для выделения спирта.

Питательную среду для выращивания биомассы готовят путем смешивания

1 ч. зрелой бражки и 2 ч. образовав8 б шейся послеспиртовой барды. В общем объеме среды концентрация спирта составляет 1,7 об.%, концентрация сухих веществ равна 6,5%. На 1 л среды добавляют карбампд и ортофосфорную кислоту (70%-ную) соответственно 4,5 г и 2,0 г. Процесс выращивания дрожжей осуществляют в ферментере объемом 10 л (вместимость среды 5 л).

Перед началом непрерывного процесса в течение 5 ч ведут периодический процесс накопления биомассы на питательной среде из мелассы (3,5%

СВ, 1,9 г/л карбамида, 0,8 г/л ортофосфорной кислоты, рН 5,0), при 36 С, расходе воздуха на аэрацню 400 л/ч, скорости вращения мешалки 15 с .Для этого мелассной питательной средой наполняют ферментер и вносят в нее посевные дрожжи (смешавная культура

С. krusei ВКПИ У-761 и ВКПИ У-762, I

С. utilis Л-35, Т. cutaneut> T-51) в количестве 2,0 r АСД/л.В культураль". ной среде поддерживают в процессе роста рН 4,5 добавлением раствора соляной кислоты. Через 5 ч устанавливают рН среды 4,0 и начинают непрерывный отбор культуральной среды из ферментера и непрерывную подачу в него питательной Среды (барда и бражка) и рециркулируемых оттоков (культуральной жидкости).

Выращивание биомассы дрожжей непрерывно-проточным способом на среде, состоящей из мелассноспиртовой бражки и барды, проводят при рециркуляции культуральной жидкости в ферментер в, соотношении объемов питательной среды и культуральной жидкости соответственно 1:2. При этом отбираемую из ферментера культуральную среду центрифугируют для выделения биомассы, культуральную жидкость разделяют на две части — рециркулируемую и ферментер и выводимую из процесса. Рециркулируемую часть культуральной жидкости подкисляют добавлением раствора соляной кислоты до рН 2,0 и выдерживают в течение 1 ч. В процессе выращивания поддерживают скорость разбавления среды на уровне Д = 0 170 ч 1, темперао

Э туру 36 С, рН культуральной среды

4,0, расход воздуха на аэрацню 400 л/ч, скорость вращения мешалки 15 с- .В установившемся процессе концентрация биомассы в культуральной среде составляет 8,1 r АСД/л, что соответству16204 78 зт накоплению в 1 л исходной питательной среды 24,3 г АСД. Экономический коэффициент синтеза биомассы из спирта равен 75 -. Содержание протеина в

АСД равно 61,5 . В смешанной культурен дрожжей было 55 клеток С.krusei

33 . С. utilis, T. cutaneum 12 .

Пример 2. Процесс осуществляют, как в примере 1. При этом объем 10 зрелой бражки разделяют перед выделением спирта на две части в соотношении 1:1

Питательную среду для выращивания биомас ы готовят смешиванием i ч. зре" 15 лой бражки и 1 ч, образовавшейся послеспиртовой барды. В общем объеме среды концентрация спирта составляет

2,6 об. .

На 1 л смеси бражки и барды добав- 20 ляют карбамид ч ортофэсфорную кислоту (70 -ную) в количестве соответственно 5,2-2,3 r.

Посевные дрожжи (смешанная культура Candida krusei ВКПМ У-761 и BIGIN

У-762, С. utilis Л-35, Т. cutaneum

Т-51} вносят в питательную среду, как в примере 1.

Соотношение объемов питательной среды и репиркулируемой в ферментер 3о культуральной жидкости равно соответственно 1:2. Концентрация биомассы в культуральной среде составляет 9,6 г

АСД/л, что соответствует концентрации, ее в исходной. питательной среде

28,8 г АСД/л.

Содержание протеина в АСД равно

59,2 .

B смешанной культуре дрожжей было

61 клеток С. krusei, 31 С. utilis, ° ° 40

8 Т. cutaneum.

Выработка биомассы дрожжей в зависимо ти от условий процесса выращивания r.ðåäcòàâëåíà в таблице.

Таким образом, использование предлагаемого способа получения биомассы кормовых дрожжей позволяет увеличить их выработку при уменьшении выработки спирта и открывает возможность организации более гибкой, т.е. более приспособленной к конъю ктуре, комплексной переработки мелассы с получеьием необходимых народному хозяйству жидкой двуокиси углерода.из газов брожения, хлебопекарных дрожжей, выделяемых из зрелой бражки, этилового спирта и кормовых дрожжей.

Формула изобретения

Способ

Показатели

Предлагаемый звест

ый

Соотношение объемов зрелой бражки после разделения ее соответственно для использования на выращивание биомассы дрожже." и для выделения спирта

Выработано этилового спирта тыс.дал/сут

Накопление био1:2 1:1

3,0 2,0 1,з

100 67 50 массы кормовых дрожжей в 1 м питательной среды кг АСД

14 0 24,3 28,8

100 173 205

Способ получения биомассы кормовых дрожжей при комплексной переработке мелассы, предусматривающий сбраживание мелассы, перегонку зрелой бражки, введение в послеспиртовую барду источников азота и фосфора, непрерывнопроточное выращивание в аэробных условиях на послеспиртовой барде смешанной культуры дрожжей, включающей виды

Candida utilis H Trichosporon cutaneum, рециркуляцию отработанной культуральной жидкости, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью увеличения выработки биомассы кормовых дрожжей при уменьшении выработки спирта, зрелую бражку перед перегонкой разделяют на две части, одну из которых направляют на перегонку, другую добавляют ,:в послеспиртовую барду, а в смешанную культуру дрожжей вводят этанолусваиваищие штаммы Candida krusei ВКПМ У-761 и ВКПИ У-762.