BR112017027311B1 - Método para propagar um microrganismo e sistema para propagar o dito microrganismo - Google Patents

Método para propagar um microrganismo e sistema para propagar o dito microrganismo Download PDF

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Abstract

microorganismos de propagação e métodos relacionados e sistemas. divulgados são métodos e sistemas para microorganismos de propagação tais como levedura usando uma fonte de carbono que inclui glicerol e uma fonte de nutriente que inclui um componente de mosto.

Description

Referência Cruzada aos Pedidos Relacionados & Reivindicação de Prioridade
[001]Este pedido reivindica prioridade ao Pedido Provisório dos EUA No 62/180.892 depositado em 17 de junho de 2015, que é aqui incorporado por referência em sua totalidade.
Fundamentos
[002]Microrganismos de propagação, isto é, para aumentar a quantidade dos microrganismos, podem ser desejáveis quando o microrganismo particular é caro ou quando o microrganismo pode ser usado como alimentação ou suplementos alimentares. Propagação, particularmente propagação de levedura, pode ser desafiante. Por exemplo, alguns microrganismos tais como Saccharomyces cerevisiae podem ser suscetíveis ao “Efeito Crabtree” bem conhecido quando cultivados em glicose, mesmo sob condições suficientemente aeradas, se a concentração de glicose no meio for alta (por exemplo, excede 5 gramas por litro). Em níveis de glicose altos, a levedura pode começar para fabricar etanol através de uma via fermentativa ao invés de produzir mais levedura através de uma via de respiração (isto é, supressão da respiração por níveis de glicose altos). Para reduzir ou impedir o Efeito Crabtree, fabricantes de levedura frequentemente cultivam levedura por intermédio de um processo por batelada alimentada ou de alimentação lenta, onde a fonte de carbono (glicose) para produzir biomassa de levedura é introduzida em uma taxa que evita a produção de etanol indevida. Entretanto, sistemas de batelada alimentada podem ser relativamente caros e desafiantes para fabricantes de etanol para controlar e manejar.
[003]Existe um desejo para desenvolver métodos de microrganismos de propagação tais como levedura usando protocolos de processo por batelada ao invés de protocolos de processo por batelada alimentada porque processos por batelada podem ser mais simples para controlar e mais tolerantes à variação em parâmetros de processo (por exemplo, com respeito a níveis variados de uma fonte de carbono e ao Efeito Crabtree).
[004]Além disso, existe um desejo de usar componentes alternativos, mais acessíveis, e/ou mais econômicos usados em um meio de propagação (por exemplo, fonte de carbono, fonte de nutriente e semelhantes).
Sumário
[005]A divulgado são métodos e sistemas de propagar um microrganismo que usa glicerol como uma fonte de carbono e um componente de vinhaça como uma fonte de nutriente. Para microrganismos que podem usar glicerol ao invés de glicose ou além da mesma para a propagação, o uso de glicerol pode evitar o Efeito Crabtree observado com o uso de glicose. Por exemplo, o nível de glicerol pode variar em uma faixa ampla (por exemplo, incluindo um nível correspondendo ao nível de glicose que induziria o Efeito Crabtree), ainda propagação por intermédio da via respiratória aeróbica continua sem trocar para uma via fermentativa anaeróbica para produzir etanol a um grau indevido. Porque o Efeito Crabtree pode ser evitado usando glicerol, a propagação pode ser realizada usando um processo por batelada.
[006]Usando pelo menos uma porção do componente de vinhaça como parte de (ou todo de) uma fonte de nutriente de um meio de propagação pode fornecer resultados tão bons quanto, ou melhores do que aqueles comparados a uma fonte de nutriente convencional tal como extrato de levedura. Também, usando pelo menos uma porção de um componente de vinhaça na porção de nutriente de um meio de propagação permite o uso de um subproduto a partir de um processo de milho-para-etanol.
[007]Quantidades mais baixas de massa celular inicial também podem ser usadas na propagação de um microrganismo tal como levedura (por exemplo, tão baixas quanto 1,0 grama de levedura por litro de meio, tão baixas quanto 0,02 gramas de levedura por litro de meio, ou ainda mais baixas).
[008]Microrganismos que podem usar glicerol para propagar ou fermentar incluem algumas leveduras geneticamente modificadas. Vantajosamente, o uso de glicerol pode impedir que a levedura “contaminante” (tal como Saccharomyces cerevisiae que não prefere crescer em glicerol como a fonte de carbono) compita com o microrganismo que é alvejado para propagação.
[009]De acordo com um aspecto da invenção é divulgado um método de propagar um microrganismo, o método compreendendo: cultivar uma primeira massa celular do microrganismo em uma composição, a composição compreende uma fonte de carbono e uma fonte de nutriente, em que a fonte de carbono compreende glicerol e a fonte de nutriente compreende um componente de vinhaça para propagar a primeira massa celular do microrganismo para formar uma segunda massa celular do microrganismo.
[0010]Em um outro aspecto da invenção é divulgado um método de propagar um microrganismo compreendendo: (a) combinar uma composição com uma primeira massa celular de um microrganismo, a composição compreendendo: (i) uma fonte de carbono compreendendo glicerol; e (ii) uma fonte de nutriente compreendendo um componente de vinhaça; e (b) cultivar na composição a primeira massa celular do microrganismo por um período de tempo para formar uma segunda massa celular do microrganismo.
[0011]Ainda em um outro aspecto da invenção é divulgado um sistema para propagar um microrganismo compreendendo: (a) um vaso de reator de propagação, em que o vaso de reator de propagação contém uma composição compreendendo: (i) uma fonte de carbono compreendendo glicerol; (ii) uma fonte de nutriente compreendendo um componente de vinhaça; e (iii) uma primeira massa celular de microrganismo; em que o microrganismo pode usar a composição como uma fonte de alimentação e em que o vaso de reator de propagação é configurado para o cultivo da primeira massa celular de microrganismo para formar uma segunda massa celular de microrganismo; e (b) um aerador acoplado ao vaso de reator de propagação.
Breve Descrição dos Desenhos
[0012]A FIG. 1 mostra um fluxograma de um sistema de propagação de acordo com uma forma de realização da invenção.
[0013]A FIG. 2 mostra um fluxograma de um sistema de propagação de acordo com uma forma de realização da invenção.
[0014]A FIG. 3A mostra o crescimento de célula de levedura aeróbica (em g/L) em glicerol e vinhaça fina de acordo com uma forma de realização relatada no Exemplo 1.
[0015]A FIG. 3B mostra o crescimento de célula de levedura aeróbica (em g/L) em glicerol e vinhaça fina de acordo com uma forma de realização relatada no Exemplo 1.
[0016]A FIG. 4A mostra o crescimento de célula de levedura aeróbica (em g/L) em glicerol e vinhaça fina de acordo com uma forma de realização relatada no Exemplo 2.
[0017]A FIG. 4B mostra o crescimento de célula de levedura aeróbica (em g/L) em glicerol e vinhaça fina de acordo com uma forma de realização relatado no Exemplo 2.
Descrição Detalhada
[0018]Divulgados são métodos e sistemas para propagar um microrganismo tal como levedura. Por exemplo, a propagação pode ser usada para reproduzir uma população inicial (por exemplo, “iniciador”) de um microrganismo de modo a gerar uma população maior do microrganismo que é suficiente para o uso na fermentação e para fabricar um produto de fermentação. Um fluxograma de processo exemplar é ilustrado na FIGURA 1. Os métodos e sistemas divulgados também podem ser usados para gerar ou aumentar a quantidade da população de microrganismo, que pode ser coletada e seca para o uso como um suplemento nutricional ou alimentar ou para outros propósitos.
[0019]Como mostrado na FIGURA 1, uma primeira massa celular do microrganismo 100, uma fonte de carbono 105 e uma fonte de nutriente 110 são combinadas em um sistema de propagação 115 de modo que a primeira massa celular 100 possa reproduzir e formar uma segunda massa celular 120. A segunda massa celular 120 depois pode ser usada em um sistema de fermentação 125 para converter um ou mais monossacarídeos (por exemplo, de uma biomassa lignocelulósica pré-tratada) 130 em um produto de fermentação 135 que inclui um produto bioquímico tal como um biocombustível (por exemplo, etanol, butanol e semelhantes).
[0020]Microrganismos que podem converter um ou mais monossacarídeos em um produto bioquímico são bem conhecidos e incluem, por exemplo, bactérias e/ou fungos tais como levedura. Os produtos bioquímicos podem variar dependendo das condições que são fornecidas. Em muitas formas de realização, os produtos bioquímicos incluem biocombustíveis tais como etanol, butanol e semelhantes. Em algumas formas de realização, o microrganismo inclui um ou mais microrganismos etanologênicos referidos como “etanologenes”. Como usados aqui, um “etanologene” refere-se a um microrganismo que pode converter um ou mais monossacarídeos (por exemplo, glicose e semelhantes) em pelo menos etanol.
[0021]O microrganismo a ser propagado pode ser microrganismos procarióticos (por exemplo, bactérias) e eucarióticos (por exemplo, levedura, fungos e algas). Microrganismos bacterianos exemplares incluem os gêneros Escherichia, Bacillus, Klebsiella, Lactobacillus, Lactococcus e semelhantes. Algas exemplares incluem os gêneros Chlorella, Thraustochytriu, Schizochytrium, Crypthecodinium e semelhantes. Em algumas formas de realização, as algas são algas heterotróficas.
[0022]Levedura e fungo exemplares incluem o gênero de Aspergillus, Candida, Pichia, (Hansenula), Phanerochaete, Kloeckera (Hanseniaspora), Kluyveromyces, Rhodotorula, Torulopsis, Zygosaccharomyces, Yarrowia e Saccharomyces.
[0023]Em algumas formas de realização, os microrganismos incluem Escherichia coli, Klebsiella oxitoca, Zymomonas mobilis, Clostridium thermocellum, Pichia pastoris, Pichia stipites, Candida albicans, Saccharomyces cerevisiae, Phanerochaete chrysosporium Schizosaccharomyces pombe, e/ou Yarrowia lipolitica.
[0024]Em algumas formas de realização, o microrganismo a ser propagado inclui levedura geneticamente modificada tal como Saccharomyces cerevisiae geneticamente modificada. De acordo com uma forma de realização, a levedura é uma cepa de levedura Saccharomyces cerevisiae. Em algumas formas de realização, a levedura é uma cepa de Saccharomyces cerevisiae capaz de crescer em glicerol. Em outras formas de realização, a levedura é uma cepa geneticamente modificada de levedura Saccharomyces cerevisiae capaz de crescer em glicerol. Ainda em outras formas de realização, a cepa de levedura é uma cepa não geneticamente modificada (por exemplo, Saccharomyces cerevisiae).
[0025] Como usados aqui, uma “fonte de carbono” refere-se a um ou mais compostos que incluem pelo menos um átomo de carbono e podem ser usados por um microrganismo tal como levedura para crescer e/ou reproduzir para criar biomassa adicional. Fontes de carbono exemplares incluem monossacarídeos tais como glicose, frutose, galactose, manose, xilose e semelhantes; dissacarídeos tais como lactose, maltose, sacarose, celobiose e semelhantes; oligossacarídeos; polissacarídeos tais como celulose, hemiceluloses, amido, xilano e semelhantes; substratos de carbono únicos incluindo apenas um átomo de carbono tal como metanol; e polióis tais como glicerol, mas não limitados a estes.
[0026]Em algumas formas de realização, a fonte de carbono pode ser glicerol. Glicerol pode ser obtido de muitas fontes diferentes tais como de uma indústria de biodiesel e de uma indústria de processo de produção de etanol. O glicerol pode ser glicerol bruto. Com base no tipo de glicerol bruto usado, tanto as porcentagens quanto os tipos de contaminante podem diferir e podem incluir por exemplo ácido cítrico, ácido sulfúrico, metanol, ácido graxo, cinza, acetato de sódio, sabões e sais derivados de processos de trans-esterificação e semelhantes. Glicerol bruto pode incluir várias purezas de glicerol dependendo do processo usado para a produção de biodiesel. O glicerol pode ser de 55 a 99 % puro, de 75 a 90 % puro. Fontes comerciais exemplares de glicerol podem ser obtidas de REG™ tais como REG Glycerin-98 ou REG Glycerin 80.
[0027]Em algumas formas de realização, o glicerol (por exemplo, glicerol bruto) pode ser fornecido como parte ou toda a fonte de carbono em uma quantidade de modo a ajudar a reproduzir (propagar) uma população desejada de um microrganismo (por exemplo, etanologene) dentro de uma quantidade de tempo desejada. Em algumas formas de realização, a fonte de carbono consiste essencialmente em glicerol. Em algumas formas de realização, a fonte de carbono consiste essencialmente em glicerol bruto. Em outras formas de realização, a fonte de carbono consiste em glicerol. Em outras formas de realização, a fonte de carbono consiste em glicerol bruto. Em algumas formas de realização, o glicerol (por exemplo, glicerol bruto) é a fonte de carbono inteira, sem nenhuma outra fonte de carbono tal como glicose. Em algumas formas de realização, se uma fonte de carbono exceto glicerol está presente (por exemplo, glicose), ela está presente em uma quantidade que não resulta no Efeito Crabtree. Em algumas formas de realização, a quantidade de fonte de carbono que não glicerol (por exemplo, glicose) que pode estar presente não excede 5 gramas por litro. Em outras formas de realização, a quantidade de fonte de carbono que não glicerol (por exemplo, glicose) que pode estar presente é 1 grama por litro ou menos, 0,5 gramas por litro ou menos ou 0,25 gramas por litro ou menos. Em algumas formas de realização, a fonte que não glicerol é glicose e se presente, pode não exceder 5 gramas por litro, ou pode ser 1 grama por litro ou menos, 0,5 gramas por litro ou menos ou 0,25 gramas por litro ou menos.
[0028]O glicerol fornecido pode depender de fatores tais como o tipo e quantidade de outras fontes de carbono presentes, o tipo e quantidade da fonte de nutriente presente, pH, temperatura, período de tempo desejado para propagação e semelhantes. Em algumas formas de realização, o glicerol é fornecido em uma quantidade menor do que ou igual a 5 % p/v na composição (por exemplo, meio com um carbono e uma fonte de nutriente). Em algumas formas de realização, o glicerol está entre 0,1 a 2 % p/v da composição. Ainda em outras formas de realização, o glicerol pode ser tão baixo quanto 0,2 % p/v da composição. Em outras formas de realização, o glicerol é glicerol bruto que é um subproduto de uma produção de biodiesel e pode ser fornecido em uma quantidade menor do que ou igual a 5 % p/v na composição. Em algumas formas de realização, o glicerol é fornecido em uma quantidade menor do que ou igual a 10 % p/v na composição (por exemplo, meio com um carbono e uma fonte de nutriente).
[0029]Em algumas formas de realização o glicerol fornecido é maior do que 5 gramas por litro. Em algumas formas de realização o glicerol fornecido é 3 a 100 g/L, ou 5 a 100 g/L, ou 5 a 50 gramas por litro ou 15 a 25 gramas por litro. Em algumas formas de realização o glicerol é pelo menos 5 g/L. Em outras formas de realização, o glicerol é pelo menos 3 g/L.
[0030] Além de uma fonte de carbono, uma fonte de nutriente também é incluída para ajudar a propagar microrganismos tais como etanologenes. Como usados aqui, uma “fonte de nutriente” refere-se a um ou mais materiais que podem ser usados por um microrganismo para crescer e/ou reproduzir para criar microrganismos adicionais e é diferente de uma fonte de carbono.
[0031]A fonte de nutriente usada inclui um componente de vinhaça (por exemplo, vinhaça integral, vinhaça fina e/ou xarope). Vinhaça integral é bem conhecido e é um subproduto da destilação de um produto de fermentação. Por exemplo, um processo bem conhecido para fabricar vinhaça integral é um processo de grão de milho-para-etanol e será explicado com respeito à FIGURA 2. Como mostrado na FIGURA 2, grão tal como milho, cevada, trigo, e/ou sorgo 200 é preparado no sistema 205 de modo que ele possa ser fermentado no sistema 210 em um produto de fermentação que inclui um ou mais produtos bioquímicos tais como etanol. O grão integral pode ser usado ou apenas uma ou mais porções do grão podem ser usadas. Por exemplo, o sistema 205 pode moer grãos integrais para fermentação ou fracionar os grãos em uma ou mais porções separadas antes da moagem. Depois da moagem, o material de grão moído pode ser processado ainda para quebrar polissacarídeos e/ou oligossacarídeos em um ou mais monossacarídeos tais como glicose que pode ser fermentada, por exemplo, por levedura. Métodos de quebrar polissacarídeos tais como amido em glicose são bem conhecidos e incluem por exemplo, água quente, tal como água quente que inclui um ácido adicionado tal como ácido sulfúrico, e/ou pré-tratamento enzimático. Depois da fermentação 210, o produto de fermentação é destilado no sistema 215, onde o etanol 220 é removido da massa fermentada em uma coluna de destilação. Depois que o etanol 220 é removido, o resíduo remanescente é removido como resíduo de vinhaça 230. O resíduo de vinhaça 230 é conhecido como “vinhaça integral”. A vinhaça integral 230 pode ser opcionalmente processada ainda por intermédio de um ou mais sistemas 240 para purificar ou separar ainda a vinhaça integral antes de ser liberada ao sistema de propagação 115. Por exemplo, a vinhaça integral 230 pode ser submetida a um processo de separação sólido-líquido para produzir uma corrente sólida de resíduo, também conhecida como torta úmida e uma corrente líquida de resíduo, também referida como mosto fino. A vinhaça fino pode ser processada ainda para aumentar a concentração de sólidos por evaporação resultando em solúveis de destiladores condensados ou xarope. Tipicamente o xarope é misturado novamente com a corrente sólida ou torta úmida separada e alimentado a um secador de tambor rotativo para remover a umidade remanescente. Os sólidos secos resultantes são referidos como Grãos e Solúveis de Destiladores Secos ou “DDGS” e podem ser vendidos como alimentação para animais.
[0032]Tal componente de vinhaça do processo de produção de grão-para- etanol, incluindo a vinhaça integral, torta úmida, vinhaça fina, e/ou xarope pode ser usado como pelo menos parte da fonte de nutriente para microrganismos de propagação tais como levedura. Usar pelo menos uma porção da vinhaça integral fornece uma fonte de nutriente alternativa ou adicional quando comparado a, por exemplo, extrato de levedura. Usar vinhaça integral (por exemplo, vinhaça fina) como a quantidade inteira de nutrientes ou parte dos nutrientes pode propagar a levedura igualmente, ou melhor do que, outras fontes de nutriente tais como extrato de levedura.
[0033]Em algumas formas de realização, a fonte de nutriente inclui um componente de vinhaça tal como vinhaça fina, torta úmida, xarope e qualquer combinação destes. A fonte de nutriente pode incluir xarope derivado de vinhaça fina, vinhaça fina, ou combinações destes.
[0034]O componente de vinhaça pode ser fornecido em qualquer quantidade de modo a ajudar a reproduzir (propagar) e gerar uma população desejada de microrganismo (por exemplo, etanologene) dentro de uma quantidade de tempo dada. A quantidade de componente de vinhaça fornecida pode depender de fatores tais como o tipo e a quantidade de outras fontes de nutriente presentes, o tipo e a quantidade de fontes de carbono presentes, pH, temperatura, período de tempo desejado para propagação e semelhantes. Em algumas formas de realização, a fonte de nutriente é fornecida apenas como um componente de vinhaça tal como vinhaça fina.
[0035]Em algumas formas de realização, a fonte de nutriente inclui um componente de vinhaça derivado de grão de milho integral em uma quantidade na faixa de 5 a 35 gramas de sólidos por litro da composição (por exemplo, meio que inclui um carbono e uma fonte de nutriente). Em outras formas de realização, a fonte de nutriente inclui vinhaça fina derivado de grão de milho integral em uma quantidade na faixa de 5 a 35 gramas de sólidos por litro da composição. Em algumas formas de realização, o componente de vinhaça (por exemplo, vinhaça fina) contém menos do que 5000 mg/L de ácido acético, menos do que 8000 mg/L de ácido láctico ou ambos. Em outras formas de realização, a fonte de nutriente inclui vinhaça fina, mas nenhum extrato de levedura, ureia ou ambos. Em algumas formas de realização, a fonte de nutriente é principalmente vinhaça fina e se outras fontes de nutriente tais como extrato de levedura ou ureia são incluídas, as outras fontes de nutriente não excedem 0,3 g/L.
[0036]Em algumas formas de realização, a fonte de nutriente consiste essencialmente em vinhaça fina, em outras formas de realização, a fonte de nutriente consiste em vinhaça fina. Em algumas formas de realização, o componente de vinhaça compreende, consiste em ou consiste essencialmente em xarope.
[0037]A propagação de um microrganismo que pode converter um ou mais monossacarídeos em um produto bioquímico será descrita abaixo por referência a um etanologene tal como uma levedura geneticamente modificada para fabricar etanol. A presente divulgação, entretanto, não é limitada a propagar apenas tal levedura e deve ser entendido que propagar qualquer outro microrganismo (por exemplo, geneticamente modificado ou não geneticamente modificado) é considerado.
[0038]Como mostrado na FIGURA 1, propagar um etanologene inclui combinar pelo menos a fonte de carbono 105 e a fonte de nutriente 110 para formar um meio para facilitar o cultivo de uma quantidade suficiente de etanologene (isto é, massa celular de etanologene) para inoculação (isto é, inóculo de etanologene a ser fornecido) a um sistema de fermentação 125. A primeira massa celular do microrganismo (por exemplo, etanologene) 100 pode ser incluída enquanto o meio está sendo formado, depois que o meio é formado, ou ambos.
[0039]De acordo com uma forma de realização exemplar o meio de cultivo para o sistema de propagação 115 inclui água, uma fonte de nutriente 110 tendo vinhaça integral (por exemplo, vinhaça fina) como toda ou parte de uma fonte de nutriente, uma fonte de carbono 105 incluindo glicerol, e, opcionalmente, um ou mais agentes adicionais (não mostrados).
[0040]Agentes adicionais opcionais para propagar levedura são bem conhecidos e incluem, por exemplo, agentes fornecidos com um etanologene tais como antibióticos, enzimas suplementares ou acessórias, materiais para ajustar e manter o pH, nutrientes ou outros componentes que fornecem benefícios nutricionais ou outros ao microrganismo. Nutrientes adicionais opcionais incluem, por exemplo, extrato de levedura, ureia, fosfato de diamônio, sulfato de magnésio, sulfato de zinco ou outros sais e semelhantes.
[0041]A razão da fonte de nutriente para fonte de carbono é selecionada para cultivar uma massa celular desejada de microrganismo tal como uma massa celular de tamanho suficiente de levedura para fermentação em um processo de etanol celulósico. Fatores em selecionar a razão da fonte de nutriente para fonte de carbono incluem o(s) tipo(s) e quantidade(s) de fontes de nutriente, o(s) tipo(s) e quantidade(s) de fontes de carbono, tipos e quantidades de agente(s) de meio de cultivo adicional(is), os tipos e quantidades iniciais de microrganismos, o período de tempo alvejado para cultivar o microrganismo, pH, temperatura e semelhantes. Considerações adicionais incluem se é desejado condicionar os microrganismos durante a propagação ao ambiente esperado durante a fermentação. O condicionamento de microrganismos ao ambiente de fermentação pode ajudar vantajosamente os microrganismos a operar (por exemplo, converter açúcar a etanol) mais eficazmente.
[0042]Em formas de realização exemplares, o componente de vinhaça inclui vinhaça fina e a razão em peso de glicerol para sólidos de vinhaça fina está na faixa de 0,05 a 20, de 0,1 a 10, de 0,2 a 5 e de 0,5 a 2,5.
[0043]A propagação do microrganismo pode começar quando o microrganismo está presente no meio de cultivo e condições desejadas estão presentes. Condições a considerar para a propagação de um microrganismo incluem, por exemplo, quantidade de ingredientes, pH, período de tempo para o cultivo do microrganismo, velocidade de agitação (se agitação estiver presente), exposição a oxigênio, temperatura e semelhantes.
[0044]Em algumas formas de realização, a primeira massa celular (por exemplo, massa celular inicial) do microrganismo está presente em uma quantidade menor do que 5 gramas de etanologenes por litro de meio, menor do que 2 gramas de etanologenes por litro de meio, ou menor do que 0,5 gramas de microrganismo por litro de meio. Em algumas formas de realização, a primeira massa celular do microrganismo é de 0,5 a 1 gramas de microrganismo por litro de meio.
[0045]A massa celular pode ser propagada, dependendo das condições, por um tempo para produzir uma massa celular desejada. Tipicamente, a massa celular desejada é um de tamanho suficiente para fermentar o açúcar em um álcool (por exemplo, etanol) dentro de um período de tempo economicamente desejável. Períodos de tempo exemplares incluem de 12 a 80 horas, 24 a 48 ou 48 a 80 horas. Em formas de realização exemplares, a massa celular desejada (por exemplo, segunda ou final) do microrganismo (por exemplo, levedura) está presente em uma quantidade na faixa de 10 a 30 gramas de microrganismo por litro de meio. Em algumas formas de realização a segunda massa celular do microrganismo está em uma quantidade na faixa de 10 a 30 gramas de microrganismo por litro de meio dentro de um período de tempo na faixa de 8 a 80 horas, em que o período de tempo começa quando a primeira massa celular do microrganismo é combinada com a fonte de carbono e a fonte de nutriente para propagar a primeira massa celular do microrganismo. A massa celular desejada (por exemplo, segunda ou final) do microrganismo está presente em uma quantidade na faixa de 1 a 20 gramas de microrganismo por litro de meio dentro de um período de tempo na faixa de 12 a 48 horas, em que o período de tempo começa quando a primeira massa celular do microrganismo é combinada com a fonte de carbono e a fonte de nutriente para propagar a primeira massa celular do microrganismo.
[0046]Quando cultivado em glicerol e componente de vinhaça, o rendimento de células de levedura pode variar de 0,5 gramas a 30 gramas por litro durante um período de tempo de 8 a 80 horas. Em algumas formas de realização, a taxa de crescimento da levedura (produtividade de massa celular de levedura) pode variar de 0,1 grama/litro/hora a 0,5 grama/litro/hora ou 0,2 grama/litro/hora a 0,4 grama/litro/hora.
[0047]De acordo com formas de realização onde o microrganismo inclui levedura, o sistema de propagação prepara-se para o crescimento seletivo da levedura que pode usar glicerol como uma fonte de carbono (por exemplo, levedura propagará em um meio que inclui glicerol) mesmo se outra levedura estiver presente (por exemplo, como um contaminante); em um meio que fornece glicerol como uma única fonte de carbono (por exemplo, um meio que não contêm quantidades substanciais de glicose ou outras fontes de carbono), leveduras que são capazes de propagar usando glicerol como uma fonte de carbono propagarão e outra levedura/levedura contaminante que pode não ser tão capaz de propagar usando glicerol como uma fonte de carbono (tais como as formas mais comuns de levedura que tipicamente propagam em um meio contendo glicose) não propagará na mesma taxa (ou de modo algum).
[0048]O pH do meio de cultivo pode estar em um pH que ajuda a reproduzir (propagar) e gerar uma população desejada de microrganismo (por exemplo, etanologene) dentro de uma quantidade de tempo desejada. Em algumas formas de realização, o pH está entre 4 e 8, preferivelmente entre 5 e 7 e ainda mais preferivelmente entre 4,5 e 6. Técnicas para ajustar e manter o pH de um meio de cultivo para microrganismos de propagação tais como um etanologene são bem conhecidas e incluem, por exemplo, adicionar um ou mais materiais ácidos e/ou adicionar um ou mais materiais básicos.
[0049]A temperatura do meio de cultivo pode estar em uma temperatura que ajuda a reproduzir (propagar) e gerar uma população desejada de microrganismo (por exemplo, etanologene) dentro de uma quantidade de tempo desejada. Em algumas formas de realização, a temperatura está em uma temperatura na faixa de 15 °C a 50 °C, preferivelmente de 20 °C a 40 °C e ainda mais preferivelmente de 25 °C a 40 °C.
[0050]A propagação de um microrganismo pode ser realizada de acordo com um processo contínuo, processo por batelada alimentada, um processo por batelada, ou combinações destes. Preferivelmente, o processo por batelada tem certos benefícios associados com este. Em algumas formas de realização, glicerol é fornecido em uma quantidade como a fonte de carbono tal que o “Efeito Crabtree” bem conhecido não é uma preocupação de modo que um processo por batelada pode ser realizado sem produzir uma quantidade indevida de etanol. Isto é, em algumas formas de realização níveis relativamente altos de glicerol, diferente de glicose, não fazem com que o processo de propagação troque de uma via respiratória para uma via anaeróbica de modo a gerar etanol ao invés de reproduzir mais microrganismos. Um processo por batelada pode ser altamente desejável visto que ele pode ser relativamente mais fácil de manejar e controlar quando comparado a um processo contínuo ou por batelada alimentada.
[0051]Em algumas formas de realização, o meio de cultivo é agitado para pelo menos uma porção do processo de propagação de modo a fornecer níveis de oxigênio suficientes por todo o meio de modo a promover respiração aeróbica e, portanto, reprodução ao microrganismo ao invés de, por exemplo, produção de fermentação anaeróbica do etanol. Em algumas formas de realização, se oxigênio suficiente não for fornecido ao meio de propagação, o processo pode trocar para uma via anaeróbica e promover a fermentação de modo a produzir álcool a um grau indevido.
[0052]De acordo com formas de realização exemplares onde o microrganismo inclui levedura, para cultivar (inocular) a levedura no sistema de propagação a temperatura pode ser mantida em uma faixa de cerca de 28 a 32 graus Celsius e o pH está em uma faixa de cerca de 5,2 a 5,8 por um tempo de pelo menos 12 horas. Por exemplo, o inóculo de levedura pode ser incubado sob condições incluindo uma temperatura de cerca de 30 graus Celsius e um pH de cerca de 5,5 por cerca de 17 horas.
[0053]Também divulgado é um sistema de propagação em que a propagação pode ser realizada em um ou mais estágios. Por exemplo, onde a levedura é o microrganismo a ser propagado, o sistema de propagação pode incluir pelo menos dois estágios. Em um primeiro estágio, uma cultura de levedura pode ser cultivada em um inóculo de levedura inicial. No primeiro estágio de propagação, o inóculo de levedura inicial é introduzido em um vaso e diluído (por exemplo, por 250x). No vaso, o inóculo de levedura inicial e uma porção da fonte de carbono (por exemplo, glicerol), uma porção da fonte de nutriente (por exemplo, vinhaça fina) e água pode ser fornecida junto com agentes adicionais opcionais (debatidos acima). De acordo com formas de realização exemplares, a temperatura pode ser mantida em uma faixa de cerca de 26 a 37 graus Celsius e o pH em uma faixa de cerca de 3,5 a 6,5 por um tempo de pelo menos 24 horas. Por exemplo, a levedura pode ser cultivada no primeiro estágio de propagação sob condições incluindo uma temperatura de cerca de 30 graus Celsius e um pH de cerca de 5,5 por cerca de 24 horas.
[0054]No segundo estágio de propagação, o inóculo de levedura do primeiro estágio de propagação é diluído (por exemplo, por 10x), tipicamente depois de ser transferido para um outro vaso. No vaso, o inóculo de levedura do primeiro estágio de propagação e uma porção da fonte de carbono (por exemplo, componente líquido incluindo glicerol e/ou outros açúcares), uma porção da fonte de nutriente (por exemplo, vinhaça fina) e água podem ser fornecidos junto com agentes adicionais opcionais (debatidos acima). De acordo com formas de realização exemplares, a temperatura pode ser mantida em uma faixa de cerca de 26 a 37 graus Celsius e o pH em uma faixa de cerca de 3,5 a 6,5 por um tempo de pelo menos 24 horas. Por exemplo, a levedura pode ser cultivada no segundo estágio de propagação sob condições compreendendo uma temperatura de cerca de 30 Celsius e um pH de cerca de 4,5 a cerca de 5,5 por cerca de 24 horas.
[0055]De acordo com uma forma de realização, a massa celular de levedura crescerá por cerca de 200 a 500 vezes no primeiro estágio e cerca de 20 a 40 vezes no segundo estágio.
[0056]Depois da propagação, a massa celular de microrganismo é fornecida a um sistema de fermentação tal como o sistema 125 de modo a fermentar uma biomassa tal como material lignocelulósico pré-tratado e produzir etanol.
Exemplo 1 Propagação aeróbica da levedura, Saccharomyces cerevisiae, o uso de glicerol
[0057]A cepa de levedura Saccharomyces cerevisiae capaz de crescer em glicerol foi usada. O meio de cultivo usado incluiu glicerol, o subproduto do processo de fabricação de biodiesel, purificado a um grau técnico, ~95 % de pureza e vinhaça fina purificada, um subproduto do amido da biorrefinaria de etanol. A porção líquida da vinhaça fina em que a maioria dos sólidos colocados em suspensão é removida por centrifugação é denominada vinhaça fina purificada. O meio (1,5 L) foi preparado nos reatores de 5 L do Bioflo310. Vinhaça fina purificada (CTS) foi adicionada ao reator com base nos sólidos totais no CTS. Sólidos alvos do CTS foram 20 g/L. O glicerol de grau técnico da produção de biodiesel foi adicionado para ter até 1,5 % p/v de glicerol na mistura final. Ureia foi adicionado em 0,24 g/L como uma fonte adicional de nitrogênio. LACTOSIDE247™ foi adicionado em concentração final de 5 ppm no meio de 1,5 L para impedir qualquer contaminação bacteriana. Dois reatores foram preparados com meios exatamente idênticos em cada. Mas, glicose foi adicionada a um dos reatores a uma concentração inicial de alvo de 0,25 % p/v. Embora o glicerol fosse alvejado em 1,5 % p/v, a mistura final acabou em 1,9 % p/v de glicerol. Isto pode ter sido provavelmente devido a algum glicerol contribuído pela vinhaça fina. Também, a glicose adicionada a um dos reatores acabou estando em uma concentração de 0,3 % p/v. Os vasos foram conectados às unidades Bioflo310 respectivas. O pH do meio em ambos os reatores foi ajustado para 4,5 usando ácido sulfúrico. Levedura, na forma seca ativa (ADY) foi usada para inocular cada reator em uma dose de 1 g/L. A agitação foi ajustada para 750 rpm e a aeração foi ajustada para 1,5 SLPM (litros padrão por minuto) que será equivalente a 1 vvm (volume de ar por volume de meio por min). A temperatura foi ajustada para 31,1 °C (88 °F) durante a duração inteira da propagação. Amostras foram retiradas em intervalos regulares e analisadas por HPLC quanto ao glicerol, glicose, ácidos orgânicos e etanol e peso seco da célula. Os resultados de glicerol, glicose, etanol e peso seco da célula são mostrados na FIG. 3A (com glicose adicional) & 3B (sem glicose adicional).
[0058]Estes resultados sugerem que a cepa de levedura usada cresceu bem aerobicamente em glicerol como a principal fonte de carbono. Suplementação com glicose adicional não foi necessária. A massa celular produzida no final da propagação foi 15,8 g/L e 17,8 g/L no meio com e sem suplementação de glicose adicional, respectivamente. O rendimento celular no meio com nenhuma glicose adicionada acabou em 0,9 g por g de glicerol. A massa e o rendimento celulares produzidos sem a adição de glicose foram melhores do que o meio suplementado com glicose. Em ambos os casos, nenhuma produção de etanol foi observada. Existe Efeito Crabtree reduzido ou nenhum Efeito Crabtree ocorrendo quando o glicerol é usado como a maioria da fonte de carbono. Durante o crescimento aeróbico, a levedura também consumiu mais do que 90 % dos ácidos láctico (0,6 g/L de ácido láctico de partida) e acético por exemplo, 0,4 g/L de ácido acético de partida) conduzidos no meio pela vinhaça fina purificada.
Exemplo 2
[0059]Cepa de Saccharomyces cerevisiae capaz de crescer em glicerol foi usada. O meio de cultivo neste estudo compreendeu de glicerol bruto, o subproduto do processo de fabricação de biodiesel, ~80 % de pureza e vinhaça fina, um subproduto do amido da biorrefinaria de etanol. O meio (2,0 L) foi preparado nos reatores de 5 L do Bioflo310. Vinhaça fina (TS) foi adicionada ao reator com base nos sólidos totais na vinhaça. Sólidos alvos do TS foram de 20 g/L. O glicerol bruto da produção de biodiesel foi adicionado para ter até 1,5 % p/v de glicerol na mistura final. Ureia foi adicionada em 0,24 g/L como uma fonte adicional de nitrogênio. Lactoside247 foi adicionado em concentração final de 5 ppm no meio de 2,0 L para impedir qualquer contaminação bacteriana. Dois reatores foram preparados com meios exatamente idênticos em cada. Mas, glicose foi adicionada a um dos reatores a uma concentração inicial de alvo de 0,25 % p/v. Embora o glicerol fosse alvejado em 1,5 % p/v, a mistura final acabou em 1,7 % p/v de glicerol. Isto pode ter sido provavelmente devido a algum glicerol contribuído pela vinhaça fina. Também, a glicose adicionada a um dos reatores acabou estando em uma concentração de 0,3 % p/v. Os vasos foram conectados às unidades de Bioflo310 respectivas. O pH do meio em ambos os reatores foi ajustado para 4,5 usando ácido sulfúrico. Levedura, na forma seca ativa (ADY) foi usada para inocular cada reator em uma dose de 1 g/L. A agitação foi ajustada para 750 rpm e a aeração foi ajustada para 2,0 SLPM (litros padrão por minuto) que será equivalente a 1 vvm (volume de ar por volume de meio por min). A temperatura foi ajustada para 31,1 °C (88 °F) durante a duração inteira da propagação. Amostras foram retiradas em intervalos regulares e analisadas quanto a glicerol, glicose, ácidos orgânicos e etanol e peso seco da célula. Os resultados de glicerol, glicose, etanol e peso seco da célula são mostrados na FIG. 4A (com glicose adicional) & 4B (sem glicose).
[0060]Estes resultados sugerem que a cepa de levedura usada cresceu bem aerobicamente em glicerol como a principal fonte de carbono, mesmo se o glicerol da fabricação de biodiesel estivesse em sua forma bruta antes da purificação. Suplementação com glicose adicional não foi necessária mesmo quando o glicerol bruto foi usado. A massa e o rendimento celulares produzidos sem a adição de glicose foram melhores do que o meio suplementado com glicose. A massa celular produzida no final da propagação foi 12,1 g/L no meio sem suplementação de glicose adicional. O rendimento celular neste meio acabou em 0,7 g por g de glicerol. Nenhuma produção de etanol foi observada em ambos os casos. Durante o crescimento aeróbico a levedura também consumiu mais do que 90 % dos ácidos láctico e acético conduzidos ao meio pela vinhaça fina.
[0061]Algumas formas de realização não limitantes adicionais são fornecidas abaixo para exemplificar ainda mais a presente divulgação: 1. Um método de propagar um organismo, o método compreendendo: cultivar uma primeira massa celular do microrganismo em uma composição, a composição compreende uma fonte de carbono e uma fonte de nutriente, em que a fonte de carbono compreende glicerol e a fonte de nutriente compreende um componente de vinhaça para propagar a primeira massa celular do microrganismo para formar uma segunda massa celular do microrganismo. 2. Um método de propagar um microrganismo compreendendo: (a) combinar uma composição com uma primeira massa celular de um microrganismo, a composição compreendendo: (i) uma fonte de carbono compreendendo glicerol; e (ii) uma fonte de nutriente compreendendo um componente de vinhaça; e (b) cultivar na composição a primeira massa celular do microrganismo por um período de tempo para formar uma segunda massa celular do microrganismo. 3. Um sistema para propagar um microrganismo compreendendo: (a) um vaso de reator de propagação, em que o vaso de reator de propagação contém uma composição compreendendo: (i) uma fonte de carbono compreendendo glicerol; (ii) uma fonte de nutriente compreendendo um componente de vinhaça; e (iii) uma primeira massa celular de microrganismo; em que o microrganismo pode usar a composição como uma fonte de alimentação e em que o vaso de reator de propagação é configurado para o cultivo da primeira massa celular de microrganismo para formar uma segunda massa celular de microrganismo; e (b) um aerador acoplado ao vaso de reator de propagação. 4. O método ou sistema como em qualquer uma das formas de realização precedentes, em que a fonte de carbono consiste essencialmente em glicerol e a fonte de nutriente consiste essencialmente em vinhaça. 5. O método ou sistema como em qualquer uma das formas de realização precedentes, em que a fonte de carbono consiste em glicerol e a fonte de nutriente consiste em vinhaça. 6. O método ou sistema como em qualquer uma das formas de realização precedentes, em que a fonte de carbono consiste essencialmente em glicerol. 7. O método ou sistema como em qualquer uma das formas de realização precedentes, em que a fonte de carbono consiste em glicerol. 8. O método ou sistema como em qualquer uma das formas de realização precedentes, em que a fonte de nutriente consiste essencialmente em um componente de vinhaça. 9. O método ou sistema como em qualquer uma das formas de realização precedentes, em que a fonte de nutriente consiste em um componente de vinhaça. 10. O método ou sistema como em qualquer uma das formas de realização precedentes, em que o glicerol é glicerol bruto de um processo de produção de biodiesel. 11. O método ou sistema como em qualquer uma das formas de realização precedentes, em que o glicerol bruto é 75 a 90 % puro. 12. O método ou sistema como em qualquer uma das formas de realização precedentes, em que o glicerol é menos do que 5 por cento p/v da composição. 13. O método ou sistema como em qualquer uma das formas de realização precedentes, em que o glicerol é maior do que 5 g/L da composição. 14. O método ou sistema como em qualquer uma das formas de realização precedentes, em que o componente de vinhaça compreende um subproduto da fermentação de um material de grão. 15. O método ou sistema como em qualquer uma das formas de realização precedentes, em que o material de grão compreende pelo menos uma porção de material de semente de milho integral. 16. O método ou sistema como em qualquer uma das formas de realização precedentes, em que o componente de vinhaça é fornecido em uma quantidade na faixa de 5 a 35 gramas de sólidos por litro do meio. 17. O método ou sistema como em qualquer uma das formas de realização precedentes, em que o componente de vinhaça contém menos do que 5000 mg/L de ácido acético. 18. O método ou sistema como em qualquer uma das formas de realização precedentes, em que o componente de vinhaça contém menos do que 8000 mg/L de ácido láctico. 19. O método ou sistema como em qualquer uma das formas de realização precedentes, em que o componente de vinhaça é vinhaça fina. 20. O método ou sistema como em qualquer uma das formas de realização precedentes, em que a vinhaça fino contém menos do que 5000 mg/L de ácido acético. 21. O método ou sistema como em qualquer uma das formas de realização precedentes, em que a vinhaça fina contém menos do que 8000 mg/L de ácido láctico. 22. O método ou sistema como em qualquer uma das formas de realização precedentes, em que a primeira massa celular do microrganismo está presente em uma quantidade menos do que 5 gramas por litro de meio. 23. O método ou sistema como em qualquer uma das formas de realização precedentes, em que a segunda massa celular do microrganismo está presente em uma quantidade na faixa de 10 a 30 gramas por litro de meio. 24. O método ou sistema da forma de realização 1, em que o crescimento é realizado por um período de tempo na faixa de 12 a 24 horas. 25. O método ou sistema como em qualquer uma das formas de realização precedentes, em que o crescimento é um processo por batelada ou contínuo. 26. O método ou sistema como em qualquer uma das formas de realização precedentes, em que a primeira massa celular do microrganismo é exposta a condições aeróbicas durante pelo menos uma porção do período de tempo. 27. O método ou sistema como em qualquer uma das reivindicações precedentes, em que substancialmente nenhum etanol é produzido pela primeira massa celular do microrganismo ou segunda massa celular do microrganismo durante o período de tempo de crescimento inteiro. 28. O método ou sistema como em qualquer uma das formas de realização precedentes, em que a primeira massa celular do microrganismo compreende um ou mais etanologenes. 29. O método ou sistema como em qualquer uma das formas de realização precedentes, em que a primeira massa celular do microrganismo compreende levedura. 30. O método ou sistema como em qualquer uma das formas de realização precedentes, em que a levedura compreende levedura geneticamente modificada. 31. O método ou sistema como em qualquer uma das formas de realização precedentes, em que a levedura é selecionada do grupo consistindo no gênero, Candida, Pichia, (Hansenula), Kloeckera (Hanseniaspora), Kluyveromyces, Rhodotorula, Torulopsis, Zygosaccharomyces, Yarrowia e Saccharomyces. 32. O método ou sistema como em qualquer uma das formas de realização precedentes, em que a levedura é a espécie Saccharomyces cerevisiae. 33. O método ou sistema como em qualquer uma das formas de realização precedentes, em que a primeira massa celular do microrganismo compreende algas. 34. O método ou sistema como em qualquer uma das formas de realização precedentes, em que as algas compreendem o gênero Chlorella, Thraustochytriu, Schizochytrium ou Crypthecodinium.

Claims (13)

1. Método de propagar um microrganismo CARACTERIZADO pelo fato de que o método compreende: (a) formar um meio de propagação, em que a formação compreende combinar uma fonte de glicerol e uma fonte de componente de vinhaça, em que a fonte de glicerol é glicerol de 0,5 a 5 por cento (p/v) do meio de propagação, a fonte do componente de vinhaça é vinhaça inteira, vinhaça fina, bolo úmido ou combinações dos mesmos, e em que o meio de propagação compreende glicose de 0 a 0,5 por cento (p/v); (b) cultivar uma primeira massa celular do microrganismo em um meio de propagação para propagar a primeira massa celular do microrganismo para formar uma segunda massa celular do microrganismo.
2. Método, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o glicerol compreende glicerol bruto de um processo de produção de biodiesel.
3. Método, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o glicerol compreende 75 a 90% de glicerol puro.
4. Método, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que a fonte do componente de vinhaça compreende um subproduto da fermentação de um material de grão.
5. Método, de acordo com a reivindicação 4, CARACTERIZADO pelo fato de que o material de grão compreende pelo menos uma porção de material de semente de milho integral.
6. Método, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que a fonte do componente de vinhaça compreende uma quantidade de 5 a 35 gramas de sólidos por litro do meio de propagação.
7. Método, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que a fonte do componente de vinhaça é vinhaça fina.
8. Método, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que a razão em peso de glicerol para sólidos de vinhaça fina está na faixa de 0,05 a 20.
9. Método, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que a primeira massa celular do microrganismo compreende uma quantidade de células menor do que 5 gramas por litro do meio de propagação.
10. Método, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que a segunda massa celular do microrganismo compreende uma quantidade de 10 a 30 gramas por litro do meio de propagação.
11. Método, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o cultivo é por um processo por batelada, batelada alimentada ou contínuo.
12. Método, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que tem um efeito Crabtree reduzido ou inexistente pela primeira massa celular do microrganismo ou segunda massa celular do microrganismo durante o período de tempo do cultivo.
13. Sistema para propagar um microrganismo CARACTERIZADO pelo fato de que compreende: (a) um vaso de reator de propagação, em que o vaso de reator de propagação contém um meio de propagação compreendendo: (i) uma fonte de glicerol, em que a fonte de glicerol é glicerol de 0,5 a 5 por cento (p/v) do meio de propagação; (ii) uma fonte de componente de vinhaça, em que a fonte do componente de vinhaça compreende vinhaça inteira, vinhaça fina, bolo úmido ou combinações dos mesmos, e glicose de 0 a 0,5 por cento (p/v); e (iii) uma primeira massa celular de microrganismo; em que o microrganismo pode usar a composição do meio de propagação como uma fonte de alimentação e em que o vaso de reator de propagação é configurado para o cultivo da primeira massa celular do microrganismo para formar uma segunda massa celular do microrganismo; e (b) um aerador acoplado ao vaso de reator de propagação.
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Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10900016B2 (en) * 2015-06-17 2021-01-26 Poet Research, Inc. Method and system for propagating a microorganism
US10731191B2 (en) 2015-11-24 2020-08-04 Poet Research, Inc. Using dissolved oxygen to inhibit lactic acid production during propagation of yeast and/or hydrolysis of lignocellulosic biomass
EP3458596A1 (en) 2016-05-20 2019-03-27 POET Research, Inc. Methods of removing one or more compounds from a lignocellulosic hydrolysate via gas stripping, and related systems
CN109642244A (zh) 2016-06-16 2019-04-16 波特研究公司 基于淀粉的增殖微生物的方法和系统
BR112020004409A2 (pt) 2017-09-05 2020-09-08 Poet Research, Inc. métodos e sistemas para propagação de um micro-organismo usando um subproduto residual de fábrica de celulose e / ou fábrica de papel, e métodos e sistemas relacionados
US11371012B2 (en) 2017-11-16 2022-06-28 Poet Research, Inc. Methods for propagating microorganisms for fermentation and related methods and systems
BR112020011904A2 (pt) 2017-12-14 2020-11-24 Poet Research, Inc. métodos & sistemas para propagar micro-organismos em composições de vinhaça

Family Cites Families (25)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5177008A (en) * 1987-12-22 1993-01-05 Kampen Willem H Process for manufacturing ethanol and for recovering glycerol, succinic acid, lactic acid, betaine, potassium sulfate, and free flowing distiller's dry grain and solubles or a solid fertilizer therefrom
US5503750A (en) * 1993-10-04 1996-04-02 Russo, Jr.; Lawrence J. Membrane-based process for the recovery of lactic acid by fermentation of carbohydrate substrates containing sugars
CA2517920C (en) * 2003-03-10 2012-12-18 Broin And Associates, Inc. Method for producing ethanol using raw starch
CN1544622A (zh) * 2003-11-24 2004-11-10 华东理工大学 以重组甲醇营养型酵母发酵制备植酸酶的方法
EP2018174A4 (en) * 2006-04-13 2010-03-31 Ambrozea Inc COMPOSITIONS AND METHODS FOR PRODUCING FERMENTATION PRODUCTS AND RESIDUES
SG182157A1 (en) * 2007-06-01 2012-07-30 Solazyme Inc Production of oil in microorganisms
US8481295B2 (en) * 2007-06-20 2013-07-09 Johannes van Leeuwen Fungi cultivation on alcohol fermentation stillage for useful products and energy savings
US8183022B2 (en) 2007-11-02 2012-05-22 Archer Daniels Midland Company Use of ethanol plant by-products for yeast propagation
PL215829B1 (pl) 2007-11-05 2014-01-31 Skotan Spolka Akcyjna Nowy szczep Yarrowia lipolytica oraz jego zastosowanie do przemyslowej utylizacji frakcji glicerolowej uzyskiwanej w produkcji biodiesla
CA2797068A1 (en) * 2009-04-29 2010-11-04 Eudes De Crecy Adapting microorganisms for agricultural products
WO2011137401A2 (en) * 2010-04-30 2011-11-03 Qteros, Inc. Redirected bioenergetics in recombinant cellulolytic clostridium microorganisms
US9175315B2 (en) * 2010-06-18 2015-11-03 Butamax Advanced Biofuels Llc Production of alcohol esters and in situ product removal during alcohol fermentation
US8697404B2 (en) * 2010-06-18 2014-04-15 Butamax Advanced Biofuels Llc Enzymatic production of alcohol esters for recovery of diols produced by fermentation
US9040263B2 (en) * 2010-07-28 2015-05-26 Butamax Advanced Biofuels Llc Production of alcohol esters and in situ product removal during alcohol fermentation
US8722383B2 (en) * 2010-11-29 2014-05-13 Micromidas, Inc. PHA-producing bacteria
US20140206058A1 (en) 2011-03-08 2014-07-24 Poet Research, Inc. Systems and methods for improving stillage
US9752164B2 (en) * 2012-06-15 2017-09-05 Microvi Biotech, Inc. Enhanced efficiency ethanol and sugar conversion processes
US8722911B2 (en) * 2012-06-20 2014-05-13 Valicor, Inc. Process and method for improving the water reuse, energy efficiency, fermentation, and products of an ethanol fermentation plant
US20140142352A1 (en) * 2012-11-20 2014-05-22 Butamax Advanced Biofuels Llc Butanol purification
US20140315258A1 (en) * 2013-03-14 2014-10-23 Abengoa Bioenergy New Technologies, Llc Methods for converting cellulosic waste to bioproducts
US9034631B2 (en) * 2013-03-14 2015-05-19 Poet Research, Inc. Systems and methods for yeast propagation
US20160115503A1 (en) * 2013-05-24 2016-04-28 Valicor, Inc. Process and method for improving fermentation by the addition of hydrothermally treated stillage
WO2015086803A1 (en) * 2013-12-13 2015-06-18 Lantmännen Energi Integration of first and second generation bioethanol processes
US10900016B2 (en) * 2015-06-17 2021-01-26 Poet Research, Inc. Method and system for propagating a microorganism
US10662448B2 (en) * 2016-10-17 2020-05-26 Xylome Corporation Compositions and methods for producing lipids and other biomaterials from grain ethanol stillage and stillage derivatives

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