CS232830B1 - Způsob výrcby kvasnic s vyšším obsahem bílkovin - Google Patents

Abstract

Při používaných výrobních postupech dochází v kultivačním médium k nabr mědění dusíkatých imetabohtů kvasinek, zejména při nepřetržité aerobní kultivaci spojené s vracením odsepanované zápasy zpět do média. Zvýšená kencentrace metabolitů v médiu nepříznivě ovlivňuje biosyntézu bílkovin v buňkách kvasinek. Postupně se zhoršuje využívání všech surovin, energie a kapacity zařízení. Obsah dusíkatých látek v sušině kvasinek či/nl 49—53 °/o. Použitím vynálezu se potlačuje nepříznivé působení metabolitů kvasinek na· biioisyntézu bílkovin. Eio média se přidává v průběhu kultivace miinerální neasimilovatelná kyselina nebo její anipnt spolu s přebytkem kysličníku fosforečného v takovém množství, aby celkový obsah rozpustných minerálních pelasimiiloivatelnýoh aniontů v médiu byl neustále ekvivalentní 8—12 % celkového množství Vneseného dusíku a dodávané množství kysličníku fosforečného činilo 4,8—5,5 % vznikající sušiny biomasy. Z uváděných dvou příkladů je zřejmé, že využitím vynálezu dojde ke zvýšení obsahu dusíkatých látek v sušině biomasy až pa 62 proč. a zlepší sle využití surovin, energie i technologického zařízení.

Description

Autor vynálezu ŠMIDRKAL MIROSLAV ing., PRAHA (54) Způsob výrcby kvasnic s vyšším obsahem bílkovin

2

Při používaných výrobních postupech dochází v kultivačním médium k nabr mědění dusíkatých imetabohtů kvasinek, zejména při nepřetržité aerobní kultivaci spojené s vracením odsepanované zápasy zpět do média. Zvýšená kencentrace metabolitů v médiu nepříznivě ovlivňuje biosyntézu bílkovin v buňkách kvasinek. Postupně se zhoršuje využívání všech surovin, energie a kapacity zařízení. Obsah dusíkatých látek v sušině kvasinek či/nl 49—53 °/o.

Použitím vynálezu se potlačuje nepříznivé působení metabolitů kvasinek na· biioisyntézu bílkovin. Eio média se přidává v průběhu kultivace miinerální neasimilovatelná kyselina nebo její anipnt spolu s přebytkem kysličníku fosforečného v takovém množství, aby celkový obsah rozpustných minerálních pelasimiiloivatelnýoh aniontů v médiu byl neustále ekvivalentní 8—12 % celkového množství Vneseného dusíku a dodávané množství kysličníku fosforečného činilo 4,8—5,5 % vznikající sušiny biomasy.

Z uváděných dvou příkladů je zřejmé, že využitím vynálezu dojde ke zvýšení obsahu dusíkatých látek v sušině biomasy až pa 62 proč. a zlepší sle využití surovin, energie i technologického zařízení.

Vynález se týká způsobu výroby kvasnic s vyšším obsahem bílkovin, jejich nepřetržitou aerobní kultivaci v médiu, obsahujícím etaimol, jako zdnoj uhlíku.

V posledních letech byla vypracována řada technologických řešení a postupů, která využívají etanolu jako zdroje uhlíku v médiu při mikrobiální syntéze bílkovin, probíhající v kvasničných buňkách při jejich aerobní kultivaci.

Využívá se adaptace kvasinek Candida utilis Tcrulopsis ethánoilitelerians, pro jejich kultivaci v médiích obsahujících buď čistý (rafinovaný) etanol, nebo surový syntetický etanol. Získané produkty se využívají pro jejich obsah bílkovin a dalších nutričně významných látek, buď k výrobě přípravků pro lidskou výživu, nebo přímo jako důležitá siožkia k přípravě krmných směsí.

Nevýhodou známých a využívaných postupů mikrobiální výroby kvasnic z etanolu je skutečnost, že nevyužívají v plné míře schopnosti používaných typů kvasinek vytvářet ve svých buňkách při aerobní kultivaci maximální obsah bílkovin. Obsah dusíkatých látek (resp. hrubého proteinu) činí pouze 49—53 % v sušině získávané hiomasy. Příčinou ije nahromadění dusíkatých metabolitů kvasinek v kultivačním, médiu, k němuž dochází zejména při uejčastějí používaných postupech nepřetržité aerobní kultivace spojených a recirkulací odseparované zápary.

Při vracení oidseparováné zápary zpět do média v průběhu kultivace může dosáhnout zvýšená koncentrace dusíkatých metaboiitů v médiu až desetinásobku množství vznikajícího při normálním způsobech kultivace, tj. bez recirkuiace odseparoVané zápary. Zvýe íá kionicenitnace metaboiitů ovlivňuje velmi nepříznivě proces biosyntézy bílkovin probíhající v buňkách kvasinek. Se zvyšující se koncentrací metaboiitů se postupně zhoršuje využívání etanolu, dusíkatých i fosforečných živin, zhoršuje se i využití technologického zařízení a zvyšuje se spotřeba elektrické energie. Obsah dusíkatých látek v sušině biomasy vyrobených kvasnic dosahuje v nejpříznivě jším případě 50—5)3 %.

Uvedené (nedostatky odstraňuje způsob výroby kvasnic is vyšším obsahem bílkovin jejich aerobní kultivací v živném médiu obsahujícím etaniol pudle vynálezu, jehož podstatou je, že se k živnému médiu přidává v průběhu kultivace kyselina sírová, nebo její amonná, hořečnatá či draselná sůl, v takovém množství, aby celkové množství rozpustného síranového aniontu v živném, médiu bylo neustále ekvivalentní 8—13 % z celkového množství dusíku vnášeného do procesu kultivace. Současně se přidává postupně do živného média v přebytku kyselina fosforečná, nebo sekundární fosforečnan amojnmý, v množství odpovídajícím 48— —55 kg kysličíku fosforečného na 1000 kg vzniklé íkvasničiné sušiny a síran horečnatý v množství, které odpovídá 6—8 kg MgO na 1000 kg vzniklé kvasničné sušiny.

Přídavek kyseliny sírové, nebo její amonné, bořečnsté či draselné soli do živného média, spolu s přebytečným množstvím kysličníku fosforečného', váže v médiu prostřednictvím uvolněných anientů většinu dusíkatých metaboiitů, které jcíou zásadité povahy a snižuje tak jejich retardační účinek na vznik aminokyselin a bio,syntézu bílkovin v kvasničných buňkách.

Uvedený přídavek kyseliny sírové, nebo, její amonné ia horečnaté soli zajišťuje v průběhu kultivace postupné zvyšování kcncentrace amoniakálního dusíku v médiu až na konečných 0,7-1,2 g dusíku/l média. Zvýšená koncentrace amoniakálního dusíku podporuje tvorbu bílkovin v kvasničných buňkách i při vyšší koncentraci metaboiitů v kultivačním médiu. Přídavek kyseliny sírové, nebo síranu amonného, hořečnatého či draselného lze nahr adit ekvivalentními množstvím kyseliny [chlorovodíkové nebo příslušných chloridů.

V tomto případě se však docílí nižšího výsledného efektu.

Použití vynálezu a výhody plynoucí z jeho použití jsou blíže objasněny na dviou příkladech výroby kvasnic jejich nepřetržitou aerobní kultivací v živném médiu, obsahujícím isuirový syntetický alkohol. V obou příkladech je používána recirkuiace, cdsepariova|né zápary.

Příklad 1

Kultivace byla prováděna v mechanicky míchaném provozním fermentoru s užitečným plněním 80 m³ média, V průběhu kultivace byla médium provětrávámo vzduchem v množství 6500 m³/hod.

Při uvedených podmínkách činila rychlost rozpouštění kyslíku v médiu 170 mmioil O₂.H^-1 hold.^-1. Celková doba trvání nepřetržité kultivace činidla 50 hod. Z této doby trvalo 6 hod. rozkvašení média, včetně jeho doplnění technologickou vodou na celkový objem 80 im³. Dalších 44 hodin probíhala separace média, při níž byly oddělovány vyrobené kvasnice ve formě kvasničnébo mléka,. Odseparo,vlané médium se vracelo, zpět do fermentoru místo technologické vody. Veškeré použité suroviny byly pravidelně dávkovány do .média v průběhu celých 50 hodin kultivace. Surový syntetický alkohol v koncentraci 92 % hmotových byl do média dodáván automatickým dávikovacím zařízením v závislosti na jeho koncentraci v médiu, která byla udržována v rozsahu 0,06—0,15 % hmotových.

Čpavková voda se přidávala do média automatickým dávkovacím zařízením v závislosti na změně pH, které bylo, ud.žiovánio v rozslahu pH 4,3-4,5. Ostatní suroviny byly přidávány do média v průběhu kultivace ve formě společného roztoku v závislosti na spotřebě čpavkové vody. Teplota při kultivaci byla udržována v rozmezí 32—33 °C.

Koncemitrace kvasiničaé sušiny byla u»dtóovánia v rrasahiu 20—25 kg/m³.

Ke kultiiviaci byla použita kvasinka Torulopsis ethiaimoiMtiOileirainis. Jako inokula bylo pouižiitoi 4 m³ kvaisničniéhio mléka, získaného z předcházející kultivace. Toto kvasničné mléko obsahovalo 155 kg kvasaičné sušiny/m³. Před použitím bylo· aktivováno kyselou prepiarační fáraní po dobu 1 hod. při ,pH 2,1.

Celková spotřeba surovin v průběhu kultivace:

614 kg absolutního etanolu 5 090 kg čpavklové vody, 25 % NH₃ kg kyseliny sírové, 96 % H₂SO₄ 75 k)g síranu amonného

525 kg kysličníku fosforečného (ve formě kyseliny — 75% H₃PO₄)

300 kg heptaihydrátu síranu horečnatého

300 kg hydroxidu draselného 3 000 kg zahuštěných lihovarských melasovýich výpalků, 78 % sušiny

Kromě uvedených surovin byly do média přidávány potřebná mikrobiogsnní prvky ve foirlmiě síranů: iželezmatého, zinečnatého, mamganiatéhbí a měďnatého.

V průběhu kultivace· a při jejím ukončení bylo získáno ve formě kvasničného mléka celkem 13 120 kg sušiny biomasy. Po o dečtu 620 kg sušiny biomasy, obsažené v násadiním kvašniičném mléce, činí výtěžek kultivace 12 500 kg sušiny biomasy, tj. 63,7 % sušiny bioimasy ina zpracovaný absolutní etaniol. Pirůmiěrná hodinová produkce fenmentoru činila 250 kg sušiny biomasy.

V získané sušině biomasy bylo obsaženo v průměru 50,5 % dusíkatých látek. Průměrný obsah tzv. čistých bílkovin, obsažených v sušině biomasy činil 43,9 %. Ze ICO kilogramů absolutního etanolu byla získáno 32,2 kg dusíkatých látek, reap. 28 kg tzv. čisté bílkoviny. Konečná koncentrace amoniakálního dusíku v médiu byla 0,2 g/1. Konepiné celkové množství síranového· an&ci ítu z vnesené kyseliny sírové a síranů amonného a hořečnatého v 80 m³ média bylo 259 kilogramů. Toto množství síranového anioinitu je ekvivalentní 75 kg N, tj. 6,8 % z celkového množství dusíku vzneseného do kultivace. Při kultivaci bylo spotřebováno k výrobě 1 t sušiny biomasy, 42 kg kysličníku fosforečného a 4 kg kysličníku hořečmaitíéhio.

Příklad 2

Kultivace byla prováděna na stejném zařízení a za stejných podmínek jako v příkladě 1 opět po dobu 50 hodin. Alkohol a čpavková voda byly do média dávkovány stejným dávkovacím zařízením jako v příkladě 1. Při přípravě společného roztoku ostatních surovin bylo použito zvýšeného množství kysličníku fosforečného a kysličníku hořečnatého. Tento roztok byl dávkován do média v pravidelných hodinových dávkách. Kromě toho byl do kádě dávkován síran amonný v takovém množství, aby obsah amoniakálního· dusíku v médiu byl udržován v rozsahu 0,6-0,9 g N/l.

K inokulaci bylo použito 4 m³ kvasničného mléka, získaného z předchozí kultivace, které obsahovalo 600 kg sušiny biomasy. Kvasničné mléko bylo aktivováno kyselou preparační lázní jako v příkladu 1.

Celková spotřeba surovin v průběhu kultivace:

076 kg absolutního etanolu

447 kg čpavkové vody, 25 % NH3 40 kg kyseliny sírové, 96 % H2SO4

600 kg síranu amonného

900 kg kysličníku fosforečného (ve formě kyseliny — 75 °/o H3PO4)

635 kg heptahydrátu síranu hořečnatého

400 kg hydroxidu draselného

000 kg zahuštěných lihových melasových výpalků, 78 % sušiny

Kromě těchto surovin bylo do média přidáváno stejné množství biogenních prvků jako v příkladu 1.

V průběhu kultivace a při jejím ukončení bylo získáno ve formě kvasničného mléka celkem 17 250 kg sušiny biomasy. Po odečtu 600 kg sušiny biomasy, obsažené v násadním kvasničném mléce, činí výtěžek kultivace 16 650 kg sušiny biomasy, tj. 79 % na zpracovaný absolutní etanol. Průměrná hodinová produkce fermentoru činila 333 kilogramů sušiny biomasy (tj. o 33 % více než v příkladu 1). Spotřeba elektrické energie při vlastní kultivaci byla na jednotku produkce o cca 25 % nižší než v příkladu 1.

V získané sušině biomasy bylo obsaženo průměrně 61,5 % dusíkatých látek, obsah tzv. čistých bílkovin činil 53,5 %. Ze 100 kg absolutního alkoholu bylo získáno· 48,6 kg dusíkatých látek, resp. 42,3 kg tzv. čistých bílkovin tj. o 50 % více než v příkladu 1. Spotřeba elektrické energie k výrobě 1 t dusíkatých látek, resp. čistých bílkovin je o 33 % nižší než v příkladu 1.

Konečná koncentrace amoniakálního dusíku v médiu byla 0,8 g N/l. Celkové konečné množství síranového aniontu v 80 m³ média bylo 770 kg. Toto množství síranového aniontu je ekvivalentní 225 kg dusíku tj. 11,8 % z celkového množství dusíku vzneseného do kultivace. Při kultivaci bylo spotřebováno na 1 t získané sušiny biomasy 54 kg kysličníku fosforečného a 6 kg kysličníku hořečnatého.

Claims (1)

1. předmEt

   Způsob výroby kvasnic s vyšším obsahem bílkovin jejich aerobní kultivací v živném médiu, obsahujícím etanol, minerální živiny a zřeďovací vodu, vyznačený tím, že se k živnému médiu přidává v průběhu kultivace kyselina sírová, nebo její amonná horečnatá či draselná sůl společně s kyselinou fosforečnou a síranem hořečnatým v takovém množství, aby celkové množství rozvynálezu pustných síranových aniontů v živném médiu bylo neustále ekvivalentní 8—13 % z celkového množství dusíku vneseného do procesu kultivace, množství kysličníku fosforečného odpovídalo¹ 4,8-5,5 % a množství kysličníku hořečnatého odpovídalo 0,6 až 0,9 % z celkového množství sušiny biomasy vznikající v průběhu kultivace.