Способ отделения биомассы от культуральной жидкости

 

(72) Авторы изобретения

Л.И. Орещенко, Л.И. Голгер, Э.A. йиыкова, С».

И.Н. Горенкова, А.С. Тевлина и Н.И.С и

/3",:;-"

Всесоюзный научно-исследовательский био ическйй. институт (7l) Заявнтель (54) СПОСОБ ОТДЕЛЕНИЯ БИОИАССЫ

ОТ КУЛЬТУРАЛЬНОЙ ЖИДКОСТИ

Изобретение относится к ферментной отрасли микробиологической промышленности и может быть использовано для получения очищенных ферментных препаратов, Известен способ флокуляционной очистки белковых суспенэий, заключающийся в обработке флокулянтом с последующим намагничиванием и укрупнением сгустков в магнитном поле f 1).

Однако этот способ является до" ,статочно сложным.

Известен способ отделения биомассы от культуральной жидкости путем добавления в нее фильтроперлита, подщелачивания до рН 8,0-8,6, внесения коагулянта, перемешиванил и фильтрации (при том же рН). S качестве коагулянта используют СаМ Количество вносимого фильтроперлита обычно 2,5Р $2).

Недостатками способа являются не" удовлетворительное качество фильтра! та, который содержит значительное копичество примесей, что затрудняет проведение дальнейшей операции, например ультраконцентрирования на селективных мембранах -а также длительность подготовительной операции коагуляции биомассы. Введение в культуральную жидкость хлористого кальция в количестве 0,8-23 по объему резко увеличивает содержание свободных ионов Се .в среде, что вызывает коррозию металла оборудования. Поэтому ведение этого процесса требует применения оборудования из высоколегированной стали. Кроме того, образование геля фосфата кальция происходит при рН 8,08,6, что не позволяет использовать известный способ для ферментов, у которых зона устойчивости находится

zo ниже рН 8,0.

Целью изобретения является интен сификация процессов отделения био массы и других сопутствующих приме97579 сей, в том числе пигмента иэ культу" ральной жидкости бактериальных куль- тур, улучшение качества отфильтрованной культуральной жидкости.

Поставленная цель достигается способом отделения биомассы от культу" ральной жидкости, заключающимся во внесении в нее фильтроперлита (обычно в количестве 4 ), подщелачивании смеси и внесении коагулянта с после- 1е дующим перемеииванием смеси и фильтрацией, причем подщелачивание смеси перед внесением коагулянта осуществляют до рН 7,0-7,5, в качестве коагулянта используют четвертичную соль и аммонийного основания на основе полистирола в количестве 0,05-0,24, а

Фильтрацию осуществляют при рй б,57,0.

26

В качестве указанного коагулянта обычно используется флокулирующий агент BA-2.

С целью сохранения ферментативной активности, рН культуральной жидкости предварительно устанавливается в пределах 7,0-7,5, так как последующее добавление Флокулирующего агента снижает рН. Для улучшения структуры образовавшегося осадка в смесь вводится фильтроперлит марки ВТУ-79-68 в коли" честве 4 . В процессе фильтрации рН смеси поддерживается в пределах 7,56,8.

Процесс отделения образовавшегося осадка осуществляется любым известным З способом, например фильтрованием под вакуумом, под давлением или сепарированием. Осуществление предлагаемого способа позволяет увеличить скорость Фильтрации в 1,5-2 раза, а

<о коэффициент осветления -. на 20-30ь.

Содержание сухих веществ в фильтрате снижается на 23-273 °

Результаты, полученные при отделении биомассы и сопустствующих веществ от культуральных жидкостей, содержащих щелочную и нейтральную протеазы, предлагаемым способом, приведены в табл. 1 и 2.

П р и и е р 1. К 100 мл культуральной жидкости, содериацей щелочную протеазу, добавляют 4 г фильтроперлита, смесь перемешивают, рН смеси доводят до величины 7,0 256-ным раствором едкого натра. После этого И вводят 0,05 г Флокулянта BA-2. Смесь тщательно перемешивают 5 мин, после чего р1(доводят до 6,5 ?52-ным раст4 4 вором Na0H и направляют на фильтрацию; Длительность Фильтрации через

40 см - фильтрующей поверхности 100 мл культуральной жидкости составляет

9,0 с. Коэффициент осветления 7Q.

Содержание сухих веществ в фильтрате уменьшается на 25 ь по сравнению с известным способом.

Пример 2. К 100 мл культурально" жидкости, содержащей щелочную протеазу, добавляют 4 г фильтроперлита, смесь перемешивают, рН смеси доводят 254-ным растрором NaOH до 7,3.

К смеси при тщательном перемешивании добавляют 0,1 г флокулянта ВА-2. Перемешивание продолжают 7 мин, после чего рН доводят до 6,5 254-ным раствором НаОН и направляют на фильтра.цию. Время Фильтрации составляет 7 с, Коэффициент осветления 823. Содержание сухих веществ уменьшается на 274 по сравнению с известным способом.

Пример 3. К 100 мл культуральной жидкости, содержащей щелочную протеаэу, добавляют 4 г фильтроперлита, смесь перемешивают, рН смеси доводят до 7,5 233-ным раствором

Na0H и вносят 0,2 г флокУлянта ВА-2.

Смесь перемешивают 10 мин и после до" ведения рН до 6,5 253-ным раствором

Na0H направляют на фильтрацию. Время фильтрации составляет 8,3 с. Коэффщиент осветления 784. Содержание сухих веществ уменьшается на 25,6> по сравнению с известным способом.

Пример 4. К 100 мл культуральной жидкости, содержащей нейтральную протеазу, добавляют 4 г фильтроперлита, смесь перемешивают. рН смеси доводят до 7,5 едким натром

25l-ной концентрации. Вносят 0,2 г флокулянта ВА-2. Смесь перемешивают

5 мин и после доведения рН до 7,0

25/-ным раствором аммиака направляют на фильтрацию. Время фильтрации составляет 10 с. Коэффициент осветле-. ния 843. Содержание сухих веществ уменьшается на 23,34 по сравнению с известным способом.

Пример 5. К 100 л культуральной жидкости, содержащей нейтральную протеазу, добавляют 4 кг фильтроперлита марки ВГЦ-79-68 и смесь перемешивают. Затем прибавляют 300 мл 25>-ного раствора елк натра для создания рН 7,5 и вне, 975794

200 r флокулянта ВА-2. Смесь перемешивают 15 мин. Затем добавляют

150 мл 253-ного раствора едкого натра до создания рН 7,0. После перемешивания смесь фильтруют. Длительность фильтрации через 1 м фильтрующей поверхности 100 л культуральной жидкости составляет 2 мин. Коэффи-. циент осветления 823, Таким образом, предлагаемый способ флокуляционной очистки бактериальных культуральных жидкостей позволяет значительно увеличить ско- рость фильтрации, коэффициент осеет" пения и снизить содержание сухих ве" ществ в фильтрате, т.е. улучаить качество получаемой культуральной жидкости и интенсифицировать процесс.

975794

1

I ю о

1 Э

) БГ

z и 3f

1- Z о z

Э ЭЗР ф л> л ю r z о о

Х С!О х о

XYO

I о

Cl

C 3

6) 341 л

Ln л м л с

1О о о с

1

) I

1 1! >X

z х э э о

z о

2 х о

Э

z е

М

З

>z m

1 л

С3

0О

СЭ л го л

1Ч л м

СО о е

Z Э .0 I с о е Q, a f= э

Э ч о (.Э

l о о

1

1 z

" !

>Х

О

z e

>л м л м

Х ЗР

I >

00 л

М! о к r э

1» о

«Ф м

1 м

1 4J

I X

I Х е

1 % а

1 Э л

Iо

Э

Э

OO м л м

C) л м м (Ч м

Ln л

М!

I Ct о

1z

Э

1.

l

I

t.

I

I

I

З

Iо а

ОО л

1 3

Ln с

1Э о о

1 с >z е о

Q. Z

C)

1 о о

Ф

1 х е о с о о

°

1ф1>

3 4 с

I е °

Q. c лс

С4

Ln л

СЧ

I ч + Ш î

Ln

+ о л л о

1и 1Ч о

Y «0:

Ч CCI

36 + д Р

CV

+ о .О О

IO cv о t

r cC

Ч 111

% + оМ

+ м л л о

Iv «ч о

Y cC

Ч Ctt

М + оМ

+ N л .О О

1»

О

О

Y Ч ч со

X + х

Э б. е

o +

1»

0 оР о— л чo

М +

% 1е х

Л Д с э е аx

>,е

1.О о"Р с-

О>

1е х

z c

J) Д с э

% C

C1 N

О> в

1o,1Р с -т

» >

l63 X с с э е а

О> в

1М (М с .;ф

>>

tL Iе х х с а с э

Е L ах в

1оР с

»

У +

К сЖ е х

0 1z

Е 1 а а

Э

1- С

J), св

>>

О> а

X с

О>

L е о

1

1 !

1

1 .I

1

I

I

I

1

t

I

I

t

1

I l

1

1 ч о х

З

1 o о а о

Y (Э

1 К>Х Е о э

I о е

-I Z Э

1- .0 к>х со с-Эеа

t о

tt r >X О 0 э о а.

1- С о! - л э а

z ао

XX а =1Хс>

I

1

1

1

1

1 !

t

I !

1

1

1

t

1

+ I о л с о и о

Y E ч о

X + Х

36 l

l- o

X Э

CtI K C>I

Z Э X

С о о е ас а 1- О1.й с Ц мхе>

:>>

С &ulg ++ о о

Iо о, х ч

X + е

К 1tg X u+ с т» ,й ао

Э

5 L o

Q. N

0> &4М

I» 1 дР Ч с m

>>

Y++

Ln in л

-з.. е

ОО Л м in Ln л

ОО 00 00

CFl 01 О1

975794

l0

Таблица 2

Скорость фильтрации

0,.1 л через

0,004 м ч ° 10

Выход сухих веществ по отношению к полученным известным способом, Коэффициент осветления, Состав Фильтруемой смеси

Для цело ной

flPoT эы

Для нейтральной про теаэы

Для найт- Для церальной лочной протеаэы протеаэы

Культуральная жидкость +

+ BA-2 0,13+23 ф/перлита

62

3,5

Культуральная жидкость +

+ BA-2 0,13+3,53 ф/перлита

78

2,1

Культуральная жидкость +

+ BA-2 О, 14+43 ф/перлита

1,9

73,1

Культуральная жидкость +

+ BA-2 0,14+4,Я ф/перлита

1,85

Культуральная жидкость +

+ ВА-2 0,13+Я Ф/перлита

1,80

82

Формула изобретения

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент Франции И 2094657, кл. В 01 0 21/00, опублик. 1972.

2. Авторское свидетельство СССР

378406, кл. С 12 N I/02, 1971

Составитель О. Скородумова

Редактор Н. Егорова Техред А.Ач Корректор А. Гриценко

Тираж 505 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 8936/43

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4

1. Способ отделения биомассы от культуральной жидкости путем внесения в нее фильтроперлита, подщелачивания смеси и внесения в нее коагулянта с последующим перемешиванием смеси и фильтрацией, отличающийся. тем, что, с целью интенсификации про- 4О цесса и улучшения качества отфильтрованной культуральной жидкости, подще-лачивание смеси перед внесением коагулянта осуществляют до рН 7,0-7,5, в качестве коагулянта используют чет-.

« вертичную соль аммонийного основания на основе полистирола в количестве

0,05-0,23, а фильтрацию осушествляют при рН 6,5-7 0.

2. Способ по и. 1, о т л и ч а ю " шийся тем, что Фильтроперлита вносят 4Ж.