CS199950B1 - Způsob výroby kvasničné biomasy - Google Patents
Způsob výroby kvasničné biomasy Download PDFInfo
- Publication number
- CS199950B1 CS199950B1 CS182278A CS182278A CS199950B1 CS 199950 B1 CS199950 B1 CS 199950B1 CS 182278 A CS182278 A CS 182278A CS 182278 A CS182278 A CS 182278A CS 199950 B1 CS199950 B1 CS 199950B1
- Authority
- CS
- Czechoslovakia
- Prior art keywords
- ethanol
- biomass
- carbon
- concentration
- substrates
- Prior art date
Links
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 8
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 166
- 239000002028 Biomass Substances 0.000 claims description 37
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 35
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims description 30
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 29
- 240000004808 Saccharomyces cerevisiae Species 0.000 claims description 16
- 239000002253 acid Substances 0.000 claims description 12
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 10
- 241000235646 Cyberlindnera jadinii Species 0.000 claims description 5
- 239000001963 growth medium Substances 0.000 claims description 5
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 5
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 claims description 4
- LSNNMFCWUKXFEE-UHFFFAOYSA-L sulfite Chemical compound [O-]S([O-])=O LSNNMFCWUKXFEE-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 4
- 239000002023 wood Substances 0.000 claims description 4
- 150000007513 acids Chemical class 0.000 claims description 3
- 150000007524 organic acids Chemical class 0.000 claims description 3
- 235000005985 organic acids Nutrition 0.000 claims description 3
- 150000001720 carbohydrates Chemical class 0.000 claims description 2
- 235000014633 carbohydrates Nutrition 0.000 claims description 2
- 235000013379 molasses Nutrition 0.000 claims description 2
- 241000222178 Candida tropicalis Species 0.000 claims 1
- 230000035800 maturation Effects 0.000 claims 1
- 239000010902 straw Substances 0.000 claims 1
- QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N Acetic acid Chemical compound CC(O)=O QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 36
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 22
- SRBFZHDQGSBBOR-IOVATXLUSA-N D-xylopyranose Chemical compound O[C@@H]1COC(O)[C@H](O)[C@H]1O SRBFZHDQGSBBOR-IOVATXLUSA-N 0.000 description 20
- 239000002609 medium Substances 0.000 description 16
- PYMYPHUHKUWMLA-UHFFFAOYSA-N arabinose Natural products OCC(O)C(O)C(O)C=O PYMYPHUHKUWMLA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- SRBFZHDQGSBBOR-UHFFFAOYSA-N beta-D-Pyranose-Lyxose Natural products OC1COC(O)C(O)C1O SRBFZHDQGSBBOR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 11
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 238000000855 fermentation Methods 0.000 description 9
- 230000004151 fermentation Effects 0.000 description 9
- 244000005700 microbiome Species 0.000 description 9
- JVTAAEKCZFNVCJ-UHFFFAOYSA-N lactic acid Chemical compound CC(O)C(O)=O JVTAAEKCZFNVCJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 150000002772 monosaccharides Chemical class 0.000 description 7
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 7
- 230000012010 growth Effects 0.000 description 6
- 235000015097 nutrients Nutrition 0.000 description 5
- 241000222120 Candida <Saccharomycetales> Species 0.000 description 4
- WQZGKKKJIJFFOK-GASJEMHNSA-N Glucose Natural products OC[C@H]1OC(O)[C@H](O)[C@@H](O)[C@@H]1O WQZGKKKJIJFFOK-GASJEMHNSA-N 0.000 description 4
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000008103 glucose Substances 0.000 description 4
- 239000004310 lactic acid Substances 0.000 description 4
- 235000014655 lactic acid Nutrition 0.000 description 4
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 4
- 108090000623 proteins and genes Proteins 0.000 description 4
- 102000004169 proteins and genes Human genes 0.000 description 4
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 4
- WQZGKKKJIJFFOK-VFUOTHLCSA-N beta-D-glucose Chemical compound OC[C@H]1O[C@@H](O)[C@H](O)[C@@H](O)[C@@H]1O WQZGKKKJIJFFOK-VFUOTHLCSA-N 0.000 description 3
- 238000010790 dilution Methods 0.000 description 3
- 239000012895 dilution Substances 0.000 description 3
- -1 gluconic Chemical class 0.000 description 3
- HVFSJXUIRWUHRG-UHFFFAOYSA-N oic acid Natural products C1CC2C3CC=C4CC(OC5C(C(O)C(O)C(CO)O5)O)CC(O)C4(C)C3CCC2(C)C1C(C)C(O)CC(C)=C(C)C(=O)OC1OC(COC(C)=O)C(O)C(O)C1OC(C(C1O)O)OC(COC(C)=O)C1OC1OC(CO)C(O)C(O)C1O HVFSJXUIRWUHRG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- WQZGKKKJIJFFOK-QTVWNMPRSA-N D-mannopyranose Chemical compound OC[C@H]1OC(O)[C@@H](O)[C@@H](O)[C@@H]1O WQZGKKKJIJFFOK-QTVWNMPRSA-N 0.000 description 2
- 108010009736 Protein Hydrolysates Proteins 0.000 description 2
- 230000006978 adaptation Effects 0.000 description 2
- 238000005273 aeration Methods 0.000 description 2
- WQZGKKKJIJFFOK-PHYPRBDBSA-N alpha-D-galactose Chemical compound OC[C@H]1O[C@H](O)[C@H](O)[C@@H](O)[C@H]1O WQZGKKKJIJFFOK-PHYPRBDBSA-N 0.000 description 2
- HVYWMOMLDIMFJA-DPAQBDIFSA-N cholesterol Chemical compound C1C=C2C[C@@H](O)CC[C@]2(C)[C@@H]2[C@@H]1[C@@H]1CC[C@H]([C@H](C)CCCC(C)C)[C@@]1(C)CC2 HVYWMOMLDIMFJA-DPAQBDIFSA-N 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 239000000284 extract Substances 0.000 description 2
- 229930182830 galactose Natural products 0.000 description 2
- 230000000813 microbial effect Effects 0.000 description 2
- 239000007003 mineral medium Substances 0.000 description 2
- JOAQINSXLLMRCV-UHFFFAOYSA-N 4-{[(2-amino-4-hydroxypteridin-6-yl)methyl]amino}benzoic acid Chemical compound C1=NC2=NC(N)=NC(O)=C2N=C1CNC1=CC=C(C(O)=O)C=C1 JOAQINSXLLMRCV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- HBZVNWNSRNTWPS-UHFFFAOYSA-N 6-amino-4-hydroxynaphthalene-2-sulfonic acid Chemical compound C1=C(S(O)(=O)=O)C=C(O)C2=CC(N)=CC=C21 HBZVNWNSRNTWPS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229930091371 Fructose Natural products 0.000 description 1
- 239000005715 Fructose Substances 0.000 description 1
- RFSUNEUAIZKAJO-ARQDHWQXSA-N Fructose Chemical compound OC[C@H]1O[C@](O)(CO)[C@@H](O)[C@@H]1O RFSUNEUAIZKAJO-ARQDHWQXSA-N 0.000 description 1
- LRHPLDYGYMQRHN-UHFFFAOYSA-N N-Butanol Chemical class CCCCO LRHPLDYGYMQRHN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- CZMRCDWAGMRECN-UGDNZRGBSA-N Sucrose Chemical compound O[C@H]1[C@H](O)[C@@H](CO)O[C@@]1(CO)O[C@@H]1[C@H](O)[C@@H](O)[C@H](O)[C@@H](CO)O1 CZMRCDWAGMRECN-UGDNZRGBSA-N 0.000 description 1
- 229930006000 Sucrose Natural products 0.000 description 1
- LSNNMFCWUKXFEE-UHFFFAOYSA-N Sulfurous acid Chemical compound OS(O)=O LSNNMFCWUKXFEE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000032683 aging Effects 0.000 description 1
- 150000001298 alcohols Chemical class 0.000 description 1
- GZCGUPFRVQAUEE-KCDKBNATSA-N aldehydo-D-galactose Chemical compound OC[C@@H](O)[C@H](O)[C@H](O)[C@@H](O)C=O GZCGUPFRVQAUEE-KCDKBNATSA-N 0.000 description 1
- GZCGUPFRVQAUEE-SLPGGIOYSA-N aldehydo-D-glucose Chemical compound OC[C@@H](O)[C@@H](O)[C@H](O)[C@@H](O)C=O GZCGUPFRVQAUEE-SLPGGIOYSA-N 0.000 description 1
- PYMYPHUHKUWMLA-VPENINKCSA-N aldehydo-D-xylose Chemical compound OC[C@@H](O)[C@H](O)[C@@H](O)C=O PYMYPHUHKUWMLA-VPENINKCSA-N 0.000 description 1
- PYMYPHUHKUWMLA-WDCZJNDASA-N arabinose Chemical compound OC[C@@H](O)[C@@H](O)[C@H](O)C=O PYMYPHUHKUWMLA-WDCZJNDASA-N 0.000 description 1
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 1
- 230000003851 biochemical process Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 159000000007 calcium salts Chemical class 0.000 description 1
- 230000010261 cell growth Effects 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 230000000295 complement effect Effects 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 230000001143 conditioned effect Effects 0.000 description 1
- 239000000498 cooling water Substances 0.000 description 1
- 230000007812 deficiency Effects 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 150000002402 hexoses Chemical class 0.000 description 1
- 239000003112 inhibitor Substances 0.000 description 1
- 230000002401 inhibitory effect Effects 0.000 description 1
- 238000011081 inoculation Methods 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 230000002503 metabolic effect Effects 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 1
- 230000037361 pathway Effects 0.000 description 1
- 150000002972 pentoses Chemical class 0.000 description 1
- BDERNNFJNOPAEC-UHFFFAOYSA-N propan-1-ol Chemical class CCCO BDERNNFJNOPAEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000001243 protein synthesis Methods 0.000 description 1
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 1
- 239000005720 sucrose Substances 0.000 description 1
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 1
- 230000014616 translation Effects 0.000 description 1
- 239000002351 wastewater Substances 0.000 description 1
- 239000002916 wood waste Substances 0.000 description 1
Landscapes
- Preparation Of Compounds By Using Micro-Organisms (AREA)
- Micro-Organisms Or Cultivation Processes Thereof (AREA)
Description
(54) Způsob výroby kvasničné biomasy
Vynález se týká zvýáení výtěžnosti kvasničné biomasy z některých surovin obsahujících monosacharidy nebo některé organické kyseliny (ootová, mléčná, aldonové kyseliny jako glukonová, manonová, xylonová a galaktonová) přídavkem optimálních dávek syntetického etanolu při kontinuální kultivaci kvasinek, např. na sulfitových výluzích různého původu, hydrolyzátech dřeva a jinýoh oelulozových odpadeoh.
Je obecně známo, že mikrobiální syntéza proteinů, např. pomooi kvasinek Candida, Torulopsis, Cryptocoocus, Hansenula aj, jjp založena na využívání vhodného zdroje uhlíku v kultivačním prostředí. K tomu účelu se používají nejrůznějši kultivační media s obsahem sacharidů (např. glukosy, sacharosy, manosy, galaktosy, xylosy), některých organických kyselin (např. kyseliny octové, mléčné), nižšíoh alkoholů (methanol, ethanol, propanoly, butanoly aj.) a n-alkanů.
Růst mikroorganismů a tedy i tvorba bílkovin závisí na mnoha faktorech vnitřních (geneticky podminěnýoh) a vnějšíoh jako jsou např. vliv teploty, pH, konoentrace rozpuštěného kyslíku v mediu, konoentraoe a charakter vlastního substrátu či směsi vice substrátů, přítomnost něktorýoh inhibitorů, jejiohž účinek se může projevit velmi komplexně (od inhibitorů transportu substrátu až po různá odpřahovadla oxidativni fosforylaoe).
V průmyslové praxi přichází pro výrobu bílkovin z jednobuněčných mikroorganismů - SCP (Single Cell Proteine) především v úvahu využití dvou typů surovin: odpadních, chemicky obtížně definovatelných surovin a srurovin netradičnioh, např. petrochemického původu, které lze snadněji charakterizovat i po chemické stránce. V prvním případě, kdy jsou používány k mikrobiální syntéze proteinů např, sulfitové výluhy, hydrolyzáty dřeva a dřevných odpadů, melasa a odpady po jejím zpracováni, máme v připravených kultivačních mediích směs utilizovatelnýoh látek, jejiohž biologické využití je nutno optimalizovat a řídit na základě jejich charakteru, množství, výtěžnosti produkované biomasy a produktivity procesu. Ve druhém případě, kdy jsou používány vice či méně definované suroviny, jako např. syntetický ethanol, n-alkany, methanol aj., jo možno fermentační proces vypracovat a navrhovat tak, aby
199 950 poskytoval maximální výtěžnost a produktivitu z dané základní suroviny.
V komplexnioh mediích (obsahujících různé druhy uhlíkatých C-zdrojů o různém zastoupení), jako jsou např. sulfitovó výluhy nebo hydrolyzáty dřeva, se ukázalo, že uhlíkaté substráty se utilizujl kvasinkami v pořadí: glukosa, fruktosa, galaktosa, kyselina octová (v závislosti na pH), manosa, xylosa a arabinosa. (např. Málek I. a spol.: Folia Biol. 4, 27, 1958). Utilizace kyseliny ootové závisí na její konoentraol, na dieociaěnim stupni, který je určen hodnotou pH, Uvádí se, že koncentrace kyseliny ootové pod 0,2 % se neprojeví inhibičně (Pohland D. a spol.: Zeitsohr, Allg. Mikrobiol, 6/5, 387/1966).
V souvislosti s nutností zpraoovávat komplexní media se naskýtá nová možnost lepšího využiti stávajících asimilovatelných látek přidáním látky další o optimální konoentraol a za vhodných fyzikálně-ohemiokých podmínek tak, aby obě látky se navzájem doplňovaly co se týče metabollokých drah, přip. zlepšeni využití energie makroergiokýoh vazeb. Předmět tohoto vynálezu je proto rozdílný od předmětu vynálezu AO č. 174 431 ze dnei5.lO.i978, kdy ethanol jako druhý substrát byl přidáván z důvodu zvýšeni produktivity systému, tj. i dosažení provozního maxima fermentačního, resp. aeračniho systému.
V patentu DD č. 82318 (5.6.1971) se popisuje vliv přídavků malého množství ve vodě rozpustné asimilovatelné látky, např. kyseliny octové nebo cukru do kultivačního media obsahujícího parafinloké uhlíkaté substráty, čímž se dooiluje zvýšeni růstové rýohlosti kvasinek nebo jiných mikroorganismů.
Dále je také známo, že v případě kombinace glukosy a kyselinou mléčnou se zvýši výtěžnost na druhou komponentu z 34 až 37 % (v případě samotné kyseliny) na 47,7 $· Obdobně v případě kombinace glukosy a kyseliny ootové bylo docíleno zvýšeni výtěžnosti z 35,3 až 38,5 1 na 50,9 % (Fink, Kubs, Biochem. Zeit. 300, 59, 1938/39).
Pro porovnáni jednotlivýoh substrátů při růstu mikroorganismů slouží různá výtěžnostní kriteria, jako např. Υχ/g (g biomasy získané z 1 gramu utllizovaného substrátu), Υθ/χ (gramy spotřebovaného kyslíku jednim gramem narostlé biomasy), resp, Υχ/θ (gramy narostlé biomasy spotřebujioi 1 gram kyslíku s ΐ/Υθ/χ), (gramy biomasy získané z 1 gramu spotřebovaného uhlíku substrátu), γθηβΓΚ (množství biomasy produkované z 1 kJ uvolněné metabolické energie) /Bell G,H.: Procese Biochem. 7/4/, 21, 1972/. Některé literární (průměrné) údaje shrnuje následující tabulka (použitými mikroorganismy jsou kvasinky).
| Substrát | Yx/s | Yo/x | Yx/o | Yuhlik | Y energ |
| glukosa | 0,51 | 0,68 | 1,47 | 1,2£ | 0,52 |
| kyselina mléčná | 0,37 | - | - | 0,93 | - |
| kyselina ootová | 0,36 | 1,64 | 0,61 | 0,90 | 0,59 |
| ethanol | 0,68 | 1,62 | 0,61 | 1,27 | 0,53 |
| methanol | 0,40 | 2,3 | 0,44 | 1,25 | 0,12 |
| n-alkaný | 1,03 | 5,0 | 0,2 | 1,04 | 0,50 |
Výroba krmných bílkovin z odpadních materiálů, např. ze sulfitovýoh výluhů, jé limitována nízkým a přitom kolísavým množstvím asimilovatelnýoh látek a tim i množstvím produkované biomasy. Tento nedostatek řeší např. vynález AO 174 431 (ČSSR), kde se přídavkem syntetiokého ethanolu zvýši koncentrace aslmilovatelného uhlíku. Tímto způsobem: lze maximálně využit fermentační kapaoitu a zároveň stabilizovat proces. Podle typu fermentačního, resp. aeračniho systému lze produktivitu výroby biomasy až zdvojnásobit. Obecně lze prooes použít všude tam, kde v původní surovině je nízký obsah asimilovatelných látek, při čemž se současně řeší i likvidace odpadnioh vod.
Nový navrhovaný způsob, na rozdíl od předcházejícího, řeší zvýšeni výtěžnosti, tj. stupně konverze substrátu na biomasu, optimalizaci přídavku ethanolu. Podle vynálezu tímto způsobem lze zvýšit výtěžnost biomasy vztažené na oukry, kyselinu octovou, mléčnou a aldonové kyseliny až o 10,0 % podle druhu substrátu, Obráoeně lze vyjádřit vzrůst v produkoi
199 959 biomasy zvýšením výtěžnosti ethanolu až na 80 %, tj. zvýšením v průměru o 17 %. V případě kombinace substrátů je směrodatná hodnota (výtěžnostní koeficient vztažený na asimilovatelný uhlík substrátu), která se tak značně zvyšuje kultivaci na jediném substrátu, a to od 5 do 98 % podle druhu substrátu.
Přídavek syntetického ethanolu (nebo některého jiného druhu ethanolu) podle vynálezu musí být zajištěn tak, aby poměr mezi uhlíkem hlavního substrátu a uhlíkem ethanolu nepřesáhl rozmezí 1:1 až 25:1 podle druhu substrátu. Největšího efektu se dosahuje u látek vyššího oxidačního stupně než ethanol, které při biochemickém procesu neposkytují dostatečné množství energie potřebné pro růst buněk. Naopak při samotné utilizaci ethanolu je velká část energie zmařena a musí se odvést v chladicí vodě. V navrhovaném vynálezu se dodává jen tolik ethanolu, kolik je třeba energie na krytí biologických potřeb buňky, čímž se docílí maximálního využití substrátů. Proces proto nevyžaduje k vyrovnání této bilance velké množství ethanolu. Přitom je důležité, aby použité mikroorganismy byly adaptovány na pentosy, některé hexosy, na kyselinu octovou, mléčnou, aldonové kyseliny, ethanol aj. V případě kyseliny ootové stačí pouze adaptace na ethanol, neboť vznikající malá množství kyseliny octové přispívají k adaptaci na tuto látku lépe než dodávaná kyselina octová, u které se mohou vyskytnout určité transportní zábrany. Využitím uvedeného postupu se zvýši produktivita systému až o 100 podle použitého substrátu.
Způsob podle vynálezu je vysvětlen na několika příkladech provedení:
Příklad 1.
a) Kvasinky Candida utilis byly kultivovány v laboratorním, mechanicky míchaném fermentoru, a automatickou regulací teploty a pH, v objemu kapalné fáze 1 litr. Minerální medium obsahovalo xylosu a na předpokládaný přírůstek 10 g sušiny biomasy se dávkovalo:
4,0 g /nhu/2so4
0,3 g MgSO^.7 h2o 0,3 ml Η^ΡΟ^ 85 %ní
0,7 er K2S04 mg FeSO^.7 HgO 5 mg ZnSO^.7 Η,,Ο 1 mg MnSO^.7 H.,0
V průběhu kontinuální fermentaoe byla teplota udržována na 30 °C a pH 4,5, Vstupní konoentraoe xylosy byla 19,75 g/1. Při zřeáovaci rychlosti D s 0,2 h“1 bylo v ustáleném stavu dosaženo následujíoieh hodnot:
koncentrace sušiny biomasy: 10,41 g/1 zbytková konoentrace xylosy: 0,02 g/l YX/S * °»52 Yuhlík 8 1,3 produktivita: 2,08 g suš.biom./l.h
b) K mediu podle bodu a) byl přidán ethanol a živiny podle předpokládaného přírůstku biomasy. Na 2 díly hmot, xylosy bylo přidáno 0,2 díly hmot. ethanolu, tzn. že poměr uhlíku v xyloae a ethanolu byl 7,9:1. Vstupní koncentrace xylosy byla 19,75 g/1 a ethanolu 2,09 g a.a./l. Při zřeůovaoí rýohlosti D s 0,2 h~^ bylo v ustáleném stavu dosaženo následujioich hodnot:
konoentrace sušiny biomasy : zbytková konoentrace xylosy : zbyková koneentraoe ethanolu: YX/S (vzta^eno “a součet obou utilizovanýoh substrátů): Yxylesa 8 θ’33 Yuhlík 8 ^38 produktivita: 2,48 g/l.h
12,41 g/1 0,00 g/1 0,00 g/1
0,568
198 850
Z porovnání mezi a) a b) vyplývá zvýšeni výtěžnosti na asimilovatelné substráty Υχ/δ o 9,2 %. Pro výpočet TJyleu byla uvažována výtěžnost na ethanol Yx/S 0,70. Za tohoto předpokladu je v případě b) dosaženo zvýšení výtěžnosti na xylosu 6,5 % a zvýáenl na asimilovaný uhlík 6,1 #.
Příklad 2.
a) Za podmínek uvedených v příkladu 1 byla provedena kontinuální kultivaoe kvasinky Candida utilis (adaptované na dané monosaoharidy) na minerálním mediu, obsahujíoím směs monosacharidů t
6o i d-manosa 15 % d-glukosa 20 Í> d-galaktosa 20 % d-xylosa 15 1> 1-arabinosa a potřebné živiny podle příkladu 1.
Vstupní konoentraoe monosacharidů činila 19,0 g/l, Při zřeSovaoi ryohlosti D = 0,2 h“1 bylo dosaženo těohto parametrů:
koncentrace sušiny biomasy: 9,46 g/l zbytková konoentraoe monosacharidů: 0,3 g/l YX/S 0,50 Yuhlik ^26 produktivita 1,9 g/l.h
b) K mediu podle bodu a) byl přidán ethanol v množství 2,1 g a.a./l a potřebné živiny Vstupní konoentraoe monosaoharidů byla 18,5 g/l, poměr uhlíku monosacharidů a ethanolu činil přibližně 6,8 : 1. Při zřeňovací ryohlosti D = 0,2 h“·*· bylo v ustáleném stavu dosaženo následujících hodnot:
konoentraoe suěiny biomasy:
zbytková konoentraoe monosacharidů: zbytková koncentrace ethanolu:
YX/S (vzta^eno na součet utilizovanýoh substrátů) :
Y { monosach, Yuhlík * produktivita :
11,4ο g/l 0,16 g/l 0,00 g/1
0,55
0,53
1,34
2,28 g/l.h
Výtěžnost na asimilované substráty se při využívání směsi substrátů zvýšila o 11,4 %. Při výpočtu byla uvažována výtěžnost na ethanol Yethanol a 0,?° a za tolloto předpokladu bylo v případě b) dosaženo zvýšení výtěžnosti na monosaoharidy 7,2 $ a zvýšení na asimilovaný uhlík 6,3 %·
Přiklad 3.
a) V laboratorním skleněném fermentoru obsahu 5 litrů s užitečným obsahem 2 litry, me ohanioky míchaném, byly provedeny kontinuální kultivační pokusy na mediu s přiživenými sul fitovými výluhy. Vstupní konoentraoe redukujících látek činila 22,0 g/l, pH media 5,5 a. teplota 33 °C, Na předpokládaný přírůstek 10 g sušiny biomasy bylo do výluhů dávkováno:
4,0 g (NH4)2S0^
0,3 β MgSO^.7 H20 0,3 ml H3POu 85 %ni 0,7 g k2sou
Při zřeáovaoi ryohlosti D = 0,2 h”3, byly s kvasinkou Cryptooooous diffluens zjištěny v ustáleném stavu následující hodnoty:
koncentrace biomasy:
zbytková koncentrace red, látek: YX/S» výtěžnost biomasy na utilizovaný substrát: produktivita:
8,64 g/1 7,4 g/1
0,59
1,7 g/l.h
b) K mediu podle bodu a) bylo přidáno 1,85 g a.a./l, tzn. že na 14,6 dílů utilizovaných redukujioíoh látek bylo dávkováno 1,85 dílů ethánolu, oož odpovídá poměru uhlíku v re dukujíoloh látkách a v ethánolu 6,0 : 1. ZřeSovaci rychlost D byly stanoveny následující hodnoty:
konoentraoe kvasničné biomasy: zbytková koncentrace red. látek: zbytková konoentraoe ethánolu:
0,2 h“\ V ustáleném stavu Ix/s* ethanol produktivita vztaženo na součet obou utilizovaných substrátů:
:
10,07 g/1 7,4 g/1 0,04 g a.a./l
0,61
0,79
2,0 g/l.h
Ze srovnání výsledků a) a b) vyplývá zvýšeni výtěžnosti na ethanol o 13 fi. Pro výpočet ^ethanol by^a uvažována výtěžnost na redukujioi látky stanovena v a) 0,59. Zvýšeni výtěžnosti na asimilované látky činí 3,9 fi, zvýšení produktivity činí 17 fi.
Příklad 4.
a) Poloprovozní fermentor o objemu 200 1 byl využit pro kontinuální výrobu biomasy (Candida utilis, Candida tropioalis). Medium bylo tvořeno upravenými a přiživenými sulfitovýrai výluhy o pH 4,5 a o vstupní koncentraci redukujících látek 34,5 g/l. Teplota fermen taoe byla udržována na 30 °C. Při zřectovaoi rychlosti D s 0,24 li1 (poměr průtoku media - l/h - k objemu kapalné fáze v reaktoru - litry) bylo dosaženo v ustáleném stavu následujících hodnot:
konoentraoe kvasničné biomasy zbytková konoentraoe reduk. látek Y0/X* sP°třeba kyslíku při nárůstu ' 1 g biomasy YX/S* vÝtéžnost biomasy na utilizovaný substrát produktivita
13,7 g/1 9,2 g/l 1,1 g 02
0,54
3,29 g biomasy/l.h
21,6 g/1
4,8 g/1
0,08 g/1 1,13
0,6l (vztaženo na součet obou utilizovaných substrátů)
0,586
7,13 g biomasy/l.h
b) Medium odpovídajíoí bodu a) bylo přiživeno podle přidávaného ethánolu tak, aby živiny odpovídaly požadovanému přírůstku kvasničné kultury. Na 3,5 dílů hmot. utilizovaných redukujioíoh látek byl přidán 1 díl hmot, syntetického ethánolu, tzn. že poměr uhlíku v re dukujících látkách a v ethánolu byl 2,9 : 1, Zřeáovaci rychlost byla 0,33 h”1. Koncentrace redukujioíoh látek v přítoku byla 32,8 g/1 a ethánolu 7,5 g/1. V ustáleném stavu bylo dosa· ženo následujíoíoh hodnot:
konoentraoe kvasničné biomasy zbytková koncentrace reduk. látek zbytková konoentraoe ethánolu Y0/X Yx/s YX/red.lát, produktivita systému
Ze srovnání a) a b) vyplývá zvýšení výtěžnosti na redukující látky o 8,5 fi. V případě b) byla pro výpočet uvažována výtěžnost na ethanol 0,70.
/
199 950
Přiklad 5,
O/X řX/S
a) Medium obsahující kyselinu octovou bylo.připraveno podle příkladu 1, pH media bylo 4,5 (optimum pro utilizaoi kyseliny octové používanými kvasinkami) a teplota fermentaoe °C. Použitý mikroorganismus kvasinky Candida utilis (adaptované na ethanol), Fermentaoe provedena kontinuálně v laboratorním fermentoru o objemu kapalné fáze 1,7 1« Zřeáovací ryoh lost 0,25 fa“1· Vstupní koncentrace kyseliny octové byla udržována na 3,1 g/l. V ustáleném stavu kontinuální kultivace byly dosaženy následujíc! hodnoty:
koncentrace kvaeničné biomasy 1,21 g/1 zbytková konoentraoe kyseliny octové 0,0it5 g/l
ΥΛ/ν 2,0
0,396 YX/uhlík °’99 produktivita systému 0,30 gramů biomasy/l.h
b) Medium obsahujíc! 8,51 g kyseliny octové a 0,3 syntetického ethanolu v 1 litru media bylo po přiživeni (podle příkladu 1), úpravě pH na 4,5, kontinuálně čerpáno do laboratorního fermentoru o objemu 1,7 litru, kde došlo po zaočkováni, větráni a mícháni kapaliny k růstu kvasinek. ZřeSovaci rychlost byla 0,29 h-i. Po dosaženi ustáleného stavu byly analyticky zjiětěny následujioi hodnoty:
konoentraoe biomasy 5,38 g/1 zbytková koncentrace ethanolu 0,00 g/l zbytková konoentraoe kyseliny ootové 0,18 g/1 YX/S (s a součet utilizovaného substrátu) 0,625 Ykys octová (pro tento pMpnd byla uvažována 0,62 výtěžnost na ethanol 70 %) Yuhlik produktivita systému
1.54
1.56 g/l.h
Poměr uhlíku v kyselině ootové a uhlíku v ethanolu byl 22 : 1. Výtěžnost na kyselinu ootovou se přídavkem ethanolu zvýěila e 58 jí, výtěžnost na asimilovaný uhlík se zvýšila o 55 %·
Přiklad 6.
a) Medium obsahuje kyselinu manonovou (ve formě vápenaté soli) v množství 3 g/l. Ostat ni živiny byly dodány podle přikladu 1, pH media bylo upraveno na 6,5 (optimum pro asimilaci). Jako mikroorganismu bylo použito kvasinky Candida tropioalis. Kontinuální fermentaoe byly prováděny při zřeSovaoi rychlosti D = 0,15 h“1 ve fermentoru o účinném objemu 1,7 1.
V ustáleném stavu kontinuální kultivace byly zjiětěny následujíc! hodnoty:
konoentraoe biomasy 0,71 g/1 zbytková konoentraoe kyseliny' 0,1 g/1 Y0/X Yx/s °»24 Yuhlík 0,65 produktivita systému* 0,11 g/l.h
b) Medium obsahuje kromě kyseliny manonové v množství 3 g/l ještě 0,3 g syntetického ethanolu/l, oož zajišťuje poměr mezi uhlíkem neethanolického substrátu a uhlíkem ethanolu 8:1, pH media, mikroorganismus, zřeSovaoi rychlost a objem kapalné fáze fermentoru jsou udržovány podle bodu a). V ustáleném stavu kontinuální kultivaoe byly zjištěny následujioi hodnoty:
konoentraoe biomasy 1,6 g/l zbytková konoentraoe kyseliny 0,04 g/1 zbytková konoentraoe ethanolu 0,00 g/l Y0/X
1.1
Υχ/3 (celková výtěžnost a součtu obou utllizovanýoh substrátů)
O,b9
Y kys,manonová (za předpokladu, že Yfithann1 je rovno 0,7)
0,47 ethanol
189850 Yuhlik produktivita systému
1,28
0,24 g/l.h
Po odečteni biomasy vzniklé z ethanolu by byla produktivita 0,21 g/l.h, což odpovídá zvýšeni produktivity o 91,-
Claims (3)
- PŘEDMĚT VYNALEZU1. Způsob výroby kvasničné biomasy z medií, obsahujících jako zdroj uhlíku mono- a disaoharidy anebo organloké kyseliny, reprezentovaných všemi typy sulfitových výluhů, hydrolyzátů dřevné hmoty, slámy, melasou a lihovarskými výpalky, za přítomnosti ethanolu, za použití asporogenních kvasinek jako Candida utilis, Candida tropicalis, Cryptooocous diffluens nebo jejioh smésí, adaptovaných na uvedené substráty a ethanol, vyznačený tim, že se ke kultivačnímu mediu přidá ethanol v takovém množství, aby poměr asimilovatelného uhlíku v saoharidickém nebo nesacharidiokém substrátu a v ethanolu byl v rozsahu 1 t 1 až 2J i 1, při koncentraci samotných sacharidů do 7 % hmotnostních, nebo při koneentraoi samotných organických kyselin do 2 % hmotnostních, přičemž hodnoty pH jsou v rozmezí 3,5 až 6,5 a teplota v rozmezí 30 až 36 °C, přičemž množství vzduohu přiváděného do fermentoru za minutu činí až dvojnásobek objemu kapalné fáze, při zřeáovací rychlosti do 0,4 h**^.
- 2. Způsob podle bodu 1 vyznačený tim, že se kultivace za použiti kyseliny ootovó provádí s výhodou při pH v rozmezí 4,0 až 4,5,
- 3. Způsob podle bodu 1 vyznačený tím, že se kultivace saoharidickýoh substrátů ve směsi s ethanolem provádí adaptovaným kmenem Cryptooocous diffluens při pH v rozmezí 5,5 až
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CS182278A CS199950B1 (cs) | 1978-03-22 | 1978-03-22 | Způsob výroby kvasničné biomasy |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CS182278A CS199950B1 (cs) | 1978-03-22 | 1978-03-22 | Způsob výroby kvasničné biomasy |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CS199950B1 true CS199950B1 (cs) | 1980-08-29 |
Family
ID=5353552
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CS182278A CS199950B1 (cs) | 1978-03-22 | 1978-03-22 | Způsob výroby kvasničné biomasy |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CS (1) | CS199950B1 (cs) |
-
1978
- 1978-03-22 CS CS182278A patent/CS199950B1/cs unknown
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Raimbault et al. | Culture method to study fungal growth in solid fermentation | |
| Nigam | Cultivation of Candida langeronii in sugar cane bagasse hemicellulosic hydrolyzate for the production of single cell protein | |
| Reczey et al. | Cellulase production by T. reesei | |
| Boze et al. | Production of food and fodder yeasts | |
| Maurya et al. | Optimization of solid state fermentation conditions for the production of cellulase by Trichoderma reesei | |
| Paik et al. | Propionic acid production by immobilized cells of a propionate-tolerant strain of Propionibacterium acidipropionici | |
| Lemmel et al. | Optimizing the continuous production of Candida utilis and Saccharomycopsis fibuliger on potato processing wastewater | |
| Moo‐Young et al. | Single cell protein from various chemically pretreated wood substrates using Chaetomium cellulolyticum | |
| SE435627B (sv) | Forfarande for framstellning av etanol genom fermentering av en substans, innehallande xylos, med jest av arterna pichia stipitis, p. segobiensis eller candida shehatae | |
| US20010036659A1 (en) | Pentose fermentation of normally toxic lignocellulose prehydrolysate with strain of Pichia stipitis yeast using air | |
| Lu et al. | Citric acid production by Aspergillus niger in solid-substrate fermentation | |
| CA1210716A (en) | Continuous production of ethanol by use of respiration deficient mutant yeast | |
| US3558434A (en) | Stimulation of the growth of microorganisms | |
| Kennedy et al. | The scale up of mycelial shake flask fermentations: A case study of gamma linolenic acid production by Mucor hiemalis IRL 51 | |
| Manilal et al. | Cassava starch effluent treatment with concomitant SCP production | |
| Mudgett et al. | Solid-state fermentation of natural birch lignin by Phanerochaete chrysosporium | |
| US4144132A (en) | Production of single-cell protein from potato processing waste | |
| Watanabe et al. | Citric acid production from cellulose hydrolysate by a 2-deoxyglucose-resistant mutant strain of Aspergillus niger | |
| CS199950B1 (cs) | Způsob výroby kvasničné biomasy | |
| Enayati et al. | Enzymic saccharification of soybean hull-based materials | |
| Yang | Protein enrichment of sweet potato residue with co-culture of amylolytic fungi by solid-state fermentation | |
| Vinzant et al. | Aerobic and anaerobic digestion of processed municipal solid waste: Effects of retention time on cellulose degradation scientific note | |
| Layokun et al. | Investigation of cashew apple juice as a substrate for single cell protein production | |
| Nigam | Continuous cultivation of the yeast Candida utilis at different dilution rates on pineapple cannery effluent | |
| RU2093578C1 (ru) | Способ получения кормового белкового продукта |