CS210225B1 - Způsob aerobní kultivace kvasinek na etanolu - Google Patents

Abstract

Vynález se týká způsobu aerobní kultivace kvasinek na etanolu vedená za upravování pH kultivačního média na zvolenou hodnotu a při udržováni koncentrace etanolu v médiu v předepsaném rozmezí s použitím močoviny jako zdroje dusíku a roztoku hydroxydu draselného jako zdroje draslíku přičemž zdroj dusíku, fosforu, hořičíku a mikrobiogenních prvků se přidává do médis ve formé směsného roztoku.

Description

Vynález ae týká způsobu aerobní kultivace kvasinek na etanolu a upravuje především složení roztoku zdrojů prvků, metodu jeho dávkování do média a postup při úpravě pH.

Postup používaný při kultivaci kvasinek na syntetickém etanolu má některé charakteristické rysy, kterými se odlišuje od kultivačních postupů na jiných surovinách. Kultivace je vedena na principu nutristatu, což znamená, že koncentrace zdroje uhlíků i zdrojů jiných makro- a mikrobiogenních prvků v médiu se udržují v rozmezí hodnot, při kterých ještě není růst kvasinek významněji brzděn. Kultivace, při níž není růst kvasinek limitován zdroji biogenních prvků, ae rychle dostává do limitu kyslíku, který je jednou z podmínek pro dosažení vysoké výtěžnosti. Množství odpadních vod z kultivačního procesu se omezuje téměřťplnou recirkulací odstředěného média a tento postup si vynucuje takovou skladbu živin, při které zůstává v prokvašeném médiu jen minimální množství nevyužitelných iontů. Tyto požadavky se splňují tím, že se jako zdroj draslíku a fosforu používá kyselý fosforečnan draselný nebo ekvivalentní množství hydroxidu draselného a kyseliny fosforečné. Možnost úpravy pH a dávkování zdroje dusíku se zajišíuje tak, Že se ve fermentůjícím médiu udržuje určitá minimální koncentrace síranu amonného. Rostouoí kvasinky spotřebovávají amonný iont, do média se uvolňuje kyselina sírová a pokles pH se vyrovnává přídavkem amoniaku, který je současně rozhodujícím zdrojem dusíku při kultivaci. Udržování potřebné koncentrace zdroje uhlíku a případně i jiných biogenních prvků je předmětem celé řady československých autorských osvědčení (AO o. 158 954, 158 991, 164 315, 182 649, 179 554, 192 622).

Realizovatelnost popsaného poetupu je do značné míry závislá na možnosti použít jako zdroj dusíku amoniak nebo čpavkovou vodu. Při nutnosti náhrady amoniaku jiným zdrojem dusíku se komplikuje regulace pH při kultivaci a omezuje se možnost vracení odstředěného média do fermentoru. Další nevýhodou postupu je to, že ze solí potřebných makro- a mikrobiogenníoh prvků nelze připravit jediný čirý roztok.

Tyto nevýhody odstraňuje aerobní kultivace kvasinek na etanolu podle vynálezu, vedená za upravování pH kultivačního média na zvolenou hodnotu a při udržování koncentrace etanolu v médiu v předepsaném rozmezí měřeným přídavkem etanolu, při níž se zdroj dusíku, fosforu, hořčíku a mikrobiogenních prvků dávkuje do média ve formě směsného vodního roztoku, obsahujícího močovinu, kyselinu fosforečnou, hořečnatou sůl a soli mikrobiogenních prvků, přičemž množství tohoto roztoku se řídí podle přídavku etanolu, a že se pH média udržuje v určeném rozmezí přidáváním roztoku hydroxidu draselného sloužícího zároveň jako zdroj draslíku.

Litr roztoku postačujícího pro přírůstek 1 kg kvasničné sušiny obsahuje například 210 g močoviny, 40 g kyseliny fosforečné 85 % hmotnostníoh, 32 g MgSO^ . 7 HgO, 0,5 g ZnSO^.

. 7 H₂0, 3,1 g CaCl . 2 HgO, 1,2 g NaCl, 1,0 g FeCl^ . 6 HgO, 0,02 g CuSO^ . 5 H₂0, 0,01 g MnCl₂ · 4 H₂0 a dávkuje se do média při přídavku 1,3 až 1,4 kg abolutního etanolu.

Roztok živin může mít i jinou koncentraei a podlemístníeh podmínek může obsahovat větší nebo menší počet mikrobiogenních prvků a to ve formě různýoh rozpustných solí. Důležité je, aby poměr složek roztoku živin odpovídal poměru, v jakém jsou živiny potřebné pro tvorbu biomasy. Objem živného roztoku v litrech 7, odpovídající přídavku 1 kg absolutního etanolu, se vypočte ze vzorce y_X/e

V --B kde y_xy_B je předpokládaný výtěžnostní koeficient (g kvasničné sušiny vytvořené z 1 g etanolu) a B je množství biomasy v kg, které může vzniknout z 1 litru roztoku živin.

Při způsobu kultivace kvasinek na etanolu podle vynálezu se místo amoniaku jako zdroj dusíku používá močovin» při zachování možnosti jednoduché, převážné jednostranné, regulace pH a bez omezení míry recirkulace odstředěného média. Další výhodou nového postupu je to, že lze živiny včetně mikroprvků přidávat do média ve formě jediného čirého roztoku.

Způsob kultivace podle vynálezu je znázorněn následujícím příkladem.

Příklad 1

V laboratorním skleněném fermentoru o obsahu 30 1 a užitečném plnění 15 1 byla provedena jednorázová přítoková kultivace kvasinky Candida utilis OCY 29 38 64· Fermentor je opatřen samonasávacím míchadlem a při vzdušnění 0,73 VVM je dosahovaný přenos kyslíku charakterizován siřičitanovým číslem 200 mmol 0₂ . 1~^ . h*^.

Počáteční koncentrace inokula odpovídala 2 g . I**¹ kvasničné sušiny. V průběhu kultivace se teplota automaticky udržovala na 35 °C a pH se regulačním pH-metrem upravovalo na hodnotu 4,0. Při poklesu pH pod zvolenou hodnotu dávkoval pH-metr do média roztok hydroxidu draselného o koncentraci 300 g . l”¹ KOH, ve výjimečných případech, kdy vystoupilo pH nad Určenou hodnotu přidával přístroj do fermentující tekutiny roztok kyseliny sírové 20 % hmotnostních. Přístrojem Metrex DEL se koncentrace etanolu v médiu udržovala v rozmezí 0,8 až 1,2 g · l“¹. Přístroj ovládal dvojcestné peristaltické čerpadlo, kterým se pro udržení předepsaného rozmezí koncentrace etanolu do média přidával syntetický líh obsahující 90,4 % objemových etanolu, tj. 714 g etanolu v litru. Týmž čerpadlem se současně druhou hadičkou dávkoval do fermentujícího média roztok živin obsahující v litru: 105 g močoviny, 20 g kyseliny fosforečné 85 % hmotnostních, 16 g MgSO^ . 7 HgO, 1,55 g CaClg . 2 HgO, 0,6 g NaCl, 0,25 g ZnS0₄ , 7 HgO, 0,5 g FeCl-j . 6 H₂0, 0,01 g CuSO₄ . 5 HgO, 0,05 g lfaCl₂ . 4 HgO.

Při této koncentraci živin stačí roztok pro produkci 0,5 kg kvasničné sušiny. Poměr přídavku syntetického lihu a dávky roztoku živin 1 s 1 odpovídá předpokladu, že se dosáhne výtěžnostního koeficientu 0,7.

Kultivace trvala 5 hodin a v jejím průběhu se spotřebovalo 520 ml syntetického lihu, což odpovídá 371 g absolutního etanolu a 525 ml roztoku živin, čistý přírůstek kvasničné sušiny byl 269 g a odpovídá výtěžnostnímu koeficientu 0,725. Na úpravu pH se spotřebovalo 30 ml roztoku KOH, což odpovídá spotřebě 33,5 g KOH na 1 kg kvasničné sušiny. Roztoku kyseliny sírové se spotřebovaly jen 3 ml pro úpravu pH média na počátku a na konci kultivace.

Vypěstovaná kvasinky obsahovaly v sušině 8,45 % celkového dusíku tj. 52,8 % dusíkatýoh látek, 6,8 % nukleovýeh kyselin, 46 % čistých bílkovin a 7,2 % popela.

Claims (1)

1. P S E D Μ β Τ VYNÁLEZU

   Způsob aerobní kultivace kvasinek na stanolu vedené za upravování pH kultivačního média na zvolenou hodnotu a při udržováni koncentrace etanolu v médiu v předepsaném rozmezí měřeným přídavkem etanolu, vyznačený tím, že se zdroj dusíku, fosforu, hořčíku a mikrobiogenníoh prvků dávkuje do média ve formě směsného vodního roztoku, obsahujícího močovinu, kyselinu fosforečnou, horečnatou sůl a solí mikrobiogenníoh prvků, přičemž množství tohoto roztoku se řídí podle přídavku stanolu, a že se pH média udržuje v určeném rozmezí přidáváním roztoku hydroxidu draselného sloužícího zároveň jako zdroj draslíku.