DD149872A3 - Verfahren zur kultivierung von bakterien - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Kultivierung von Mikroorganismen auf Methan/Erdgas unter Zusatz einer weiteren C-Quelle. Die Erfindung betrifft das Gebiet der mikrobiologischen Eiweiszgewinnung und ist in die IPK C 12 B einzuordnen. Die Erfindung verfolgt das Ziel, ein Verfahren zu entwickeln, das eine Steigerung der Produktivitaet des Fermentationsprozesses bewirkt bei gleichzeitiger Gewaehrleistung eines eiweiszreichen Endproduktes. Es wurde gefunden, dasz durch Zusatz einer geeigneten Komponente diese Zielstellung realisiert wird. Die Erhoehung der Konzentration von geloestem CO&ind2! im Kultivierungsmedium bewirkt eine Vergroeszerung der Ausbeutekoeffizienten methanotropher Bakterien. Eine erhoehte Konzentration von geloestem CO&ind2! im Kultivierungsmedium wird erreicht durch: -Zuspeisung von gasfoermigem CO&ind2! zu dem Begasungsgemisch CH&ind4! (Erdgas) / Luft (O&ind2!) - Dosierung einer Carbonat enthaltenden Loesung - Kreislauf des Abgases - erhoehten Systemdruck. Das gewonnene Endprodukt enthaelt bis zu 95% Rohprotein und alle lebenswichtigen Aminosaeuren.
Description
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g?itei
Verfahren zur Kultivierung von Bakterien Anwendungsgebiet der Erfindung
Die Erfindung gehört in das Gebiet der mikrobiologischen Eiweißgewinnung, in die IPK C 12 B.
Die Erfindung kann eingesetzt werden in Anlagen, in denen gasförmige Kohlenwasserstoffe mit Hilfe von Bakterien mikrobiologisch umgesetzt werden»
Es sind bereits Verfahren bekannt zur Kultivierung von Mikroorganismen, insbesondere Bakterien auf der Grundlage gasförmiger Kohlenwasserstoffe, z.B. Methan/Erdgas· Dabei werden Reinkulturen und Mischkulturen eingesetzt, es wird steril oder unter ungeschützten Bedingungen gearbeitet (B.T. SHEEHAN, M.J0 JOHNSON, Appl. Microbiol. 21, £11 - 515 (197D "Production of bacterial cells from methane" DE - OS 2307 692, DE - OS 231.5 177, DE - OS 2241 258). Allen diesen Verfahren ist gemeinsam, daß nur Methan oder Erdgas als C-Quelie eingespeist werden,
Die erreichten Produktivitäten betragen maximal 3>5 g/l · b.« Die Ergebnisse v/erden ohne jegliche Zusatzstoffe zur Fermentation erreicht.
In der DD - PS 104 097 wird mit einer met;hanverwertenden Bakterienmischkultur eine Steigerung der Produktivität des Pro— zesses durch. Zugabe von Oxydationsprodukten des Llethans, wie
Methanol, Formaldehyd oder Ameisensäure erzielt. Möglichkeiten, durch das Endprodukt der MethanOxydation - COp - die Fermentation zu beeinflussen, werden in der Patentliteratur angegeben·
Während in der DE - OS 2461 189 festgestellt wird, daß durch COp-Zusätze die lag-Phase verkürzt wird, übt CO2 nach GB - PS 1320 722 keinen Einfluß auf das Wachstum der Mikroorganismen aus.
Die Erfindung verfolgt das Ziel, ein Verfahren zu entv/ickeln, das eine Steigerung der Produktivität des Fermentationsprozesses bewirkt bei gleichzeitiger Ge währ leistung eines eiweißreichen Endproduktes.
Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, durch Zusatz einer geeigneten Kohlenstoffquelle die Ausbeutekoeffizienten methanotropher Bakterien zu erhöhen»
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß die.Kon zentration von gelöstem CO2 im Kultivierungsmedium erhöht wird, vorzugsweise auf 100 bis 300 mg/1. Dies wird erreicht durch
- Zuspeisung von gasförmigem COp zu dem Begasungsgemisch CH4 (Erdgas)/Luft - (O2)
« Dosierung einer Carbonat enthaltenden !Lösung - Kreislauf des Abgases
- erhöhter Systemdrucke
Zur Kultivierung wird zum Beispiel der Stamm GB 21 - IMET B 385, unter unsterilen· Bedingungen eingesetzte Die Begasung wird durchgeführt mit Methan - Luft - Gemischen im Verhältnis 1 : 3 bis 1 ; 6.
Die Versorgung der Mikroorganismen mit Nährsalzen erfolgt durch eine Nährlösung folgender Zusammensetzung (berechnet für 1 g/l Biomassetrockensubstanz;:
| H3PO4 | 7 | н2о | н2о | 0,037 | ml/1 | |
| 5 | KH2PO4 | н2о | 35 | ml/1 | ||
| Mgso4 о | 5 | н2о | 12,5 | ml/1 | ||
| KCl | 4 | н2о | н2о | 19 | mg/1 | |
| CuSO4 о | 4 | н2о | 0,785 | mg/1 | ||
| IvInSO4 · | 1,825 | mg/1 | ||||
| 10 | PeCl2 . | 7 | н2о | 1,201 | mg/1 | |
| ZnCl2 | 7 | н2о | 0,322 | mg/1 | ||
| CoSO4 о | h | 0,360 | mg/1 | |||
| NiSO4 · | Ca(NOo)2 | 0,109 | mg/1 | |||
| Al2(SO4 | Na2MoO4 | 0,186 | mg/1 | |||
| 15 | H3BO3 | 0,883 | mg/1 | |||
| 3 | 0,041 | mg/1 | ||||
| 1,286 | mg/1 | |||||
| 0,077 | mg/1 | |||||
| » 18 H2O | ||||||
| о 4 | ||||||
| • 2 | ||||||
| • 6 |
Die Nährlösung wird mit Leitungswasser angesetzt und durch die zugesetzte HoPO4 auf einen pH-Wert - 3 eingestellt.
Die Konzentration der Nährlösungsbestandteile wird so gewählt, daß das Nährsalzangebot stets der aktuellen Biomassekonzontration entspricht bzwo nur gering darüber liegt. Die Regulierung des pH-Wertes wird bevorzugt mit Ammoniak vorgenommen, dadurch werden die Mikroorganismen zugleich mit Stickstoff versorgte
Das Endprodukt des Prozesses ist eine Trockensubstanz, die bis zu 75 % Rohprotein enthält und alle lebenswichtigen Aminosäuren aufweist»
ЗО In nachfolgenden Beispielen wird die Erfindung näher erläutert:
In einen Kührfermentor werden 5 kg vorgezüchtetes Impfmaterial der Kultur GB 21 IMET B 385 mit einer Konzentration von 3-4· g/l eingesetzt.
Die Temperatur wird auf 38° C der pH-Wert auf 5,7 und die Verweilzeit auf 8 h eingestellt. Das Medium wird mit 15 l/kg · h Methan und 60 l/kg » h Luft begast. Die Regelung das pH-Wertes erfolgt mit einer 2 %igen Ammoniaklösung»
Die Nährlösung wird zunächst für eine Bakterienkonzentration von 10 g/l bilanziert«
Nachdem die Biomasse auf eine Konzentration von 10 g/l angewachsen ist, wird die Verweilzeit auf 6 h herabgesetzt und die Nährlösung für eine Bakterienkonzentration von 13 g/l bilanziert*
Die Ammoniumstickstoffkonzentration des Mediums wird zwischen 50 und 200 mg/1 gehalten.
Nachdem sich ein stabiler Prozeß eingestellt hat, v/erden 15 % COp zu dem Begasungsgemisch zugespeist, wobei die Begasungsintensität und das Verhältnis Op/CIL· konstant gehalten werden. Unter diesen Bedingungen werden im stabilen kontinuierlichen Prozeß Ausbeutekoeffizienten von
YCH4 =0,91 g.BTo/g CH4 und Y02 = 0,31 g BTS/g O2 erreichte Der Eohproteingehalt der Biomasse beträgt 75 %, Ohne Zuspeisung von CO3 werden nur Ausbeutekoeffizienten von
C.
YCH4 r= 0,74 g BTS/g CH4 und Y02 a 0,24 g BTS/g O2 erzielt,
In einem Rührfermentor werden 5 kg vorgezüchtetes Impfmaterial der Kultur I/70 B (Möthylococcus capsulatus) mit einer Konzentration von 5 g/l eingesetzt.
*"* V
Die Temperatm? wird auf 42° C, der pH-Wert auf 5,0 und die Verweilzeit auf 8 h eingestellt. Das Medium wird mit 15 i/kg.h Methan und 60 jykg.h Luft begast«.
Die Regelung des pH-Wertes.erfolgt mit einer 2 folgen Ammoniaklösung.
Die Nährlösung wird zunächst für eine Bakterienkonzentration von 10 g/l bilanziert« Nachdem die Biomasse auf eine Konzentration von 10 g/l angewachsen ist, wird die Verweilzeit auf 6. h herabgesetzt und die Nährlösung für eine Bakterienkonzentration von 13 g/l bilanziert.
Die Amaoniumstickstoffkonzentration des Mediums wird zwischen 50 und 100 mg/1 gehalten»
Nachdem sich ein stabiler Prozeß eingestellt hat, werden ml/kg.h einer Lösung von 5 g/l (NH4)2C0o und 5 g/l NaHCO3 den ITermentor dosiert, wobei die Verweilzeit konstant =: 6 h gehalten wird«.
Unter diesen Bedingungen werden im stabilen kontinuierlichen Prozeß Ausbeutekoeffizienten von
YCH4 = 0,79 S BTS/g CH4 und Y02 = 0,2? g BTS/g O2
erreicht. Der Rohproteingehalt der Biomasse beträgt 75 %· Ohne Carbonatdosierung werden nur Ausbeutekoeffizienten von
YCH4 = 0,71 g BTS/g CH4 und Y02 = 0,24 g BTS/g O2 erzielt,
In einem Rührfermentor mit einem Arbeitsvolumen von 100 1 wird vorgezüchtetes Impfmaterial der Kultur GB 21 - IUEfSi B 385 mit einer Konzentration von 5 g/l eingesetzt.
Die Temperatur wird auf 38° C und die Verweilzeit auf 8 h
eingestellte ЗО Die Begasung des Permentationsmediums erfolgt mit 20 1/kg.h
Methan und 80 1/kg.h Luft, Durch Zugabe von 3 %igem Ammoniak wird der pH-Y/ert auf 5i5 reguliert, gleichzeitig werden die •Organismen mit Stickstoff versorgt.
Die für das Y/achstum notwendigen Nährsalze werden als einheitliche Nährlösung in den Permentor'dosiert. Die Nährlösung wird zunächst für eine Bakterienkonzentration von 12 g/l bilanziert. Nachdem die Biomasse im kontinuierlichen Prozeß bei einer Verweilzeit von 8 h auf 12 g/l angewachsen ist, wird die Verweilzeit auf б h herabgesetzt und die Nährlösung für 16 g/l Biomasse bilanziert.
Unter diesen Bedingungen werden im stabilen kontinuierlichen Prozeß bei einem Reaktordruck von 2 at Bakterienkonzentration von 14,4 g/l erreicht.
Die Ausbeutekoeffizienten betragen YCH4 = 0,81 g BTS/g CH4 und X02 = 0,30 g BTS/g O2,
Unter den gleichen Bedingungen wie im Beispiel 3> aber bei einem Reaktordruck von 5 at v/erden nach Umstellung der Verv/eilzeit von 8 h auf б h und Nährlösungsdosierung für 30 g/l Biomasse, eine Bakterienkonzentration von 25»7 g/l und Ausbeutekoeffizienten von
YCH4 = 0,92 g BTS/g CH4 und Y02 = 0,31 g BTS/g O2
erreicht, Beispiel 5
In einem Rührfermentor mit einem Arbeitsvolumen von 100 1 wird vorgezüchtetes Impfmaterial der Kultur GB 21 mit einer Konzentration von 5 g/1 eingesetzt»
Die Temperatur wird auf 38° C und die Verweilzeit auf 8 h ЗО eingestellt. Das Medium wird unter Normaldruck mit 20 l/kg h
Methan und 80 1/fcg h Luft bei Gasrückführung begast. Durch Zugabe von 3 %igem Ammoniak wird der pH-Wert auf 5,5 reguliert, gleichzeitig werden die Organismen mit Stickstoff versorgt· Die für das Wachstum notwendigen Nährsalze werden als einheitliche Nährlösung in den Fermentor dosiert. Nachdem die Biomasse im stabilen kontinuierlichen Prozeß bei 8 h Verweilzeit auf 8 g/l angewachsen ist, wird die Verweilzeit auf б h herabgesetzt und die Nährlösung für I5 g/l -Biomasse bilanziert. Unter diesen Bedingungen werden Ausbeutekoeffizienten von YCH4 = 0,83 S BTS/g CH4 und Y02 =0,29 g BTS/g Op· erreicht. Wird das Verfahren aber ohne Gasrückführung betrieben, ergeben sich die Ausbeutekoeffizienten von YCH4 = 0,74 g BTS/g CH4 und Y02 = 0,2 leg BTS/g O2.
Claims (2)
- -s-Patentanspruch1. Verfahren zur Kultivierung von Bakterien auf Methan bzw. Erdgas in Gegenwart einer wäßrigen Mineralsalzlösung und eines freien Sauerstoff enthaltenden Gases, dadurch gekennzeichnet, daß die Kultivierung in Anwesenheit von CO2 als zusätzliche Kohlenstoffquelle durchgeführt wird.Verfahren nach Punkt 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das CO2 zusätzlich in den Fermentor eingespeist wird,
- 3. Verfahren nach Punkt 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das CO2 in Form eines löslichen Carbonate in das Kultivierungsmedium dosiert wird«»Verfahren nach Punkt 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein erhöhter Gehalt an gelöstem CO2 im Kultivier ungsinedium durch einen Gaskreislauf erreicht wird»5· Verfahren nach Punkt 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein erhöhter Gehalt an gelöstem CO2 im Kultivierungsmedium durch einen erhöhten Systemdruck während der Fermentation erreicht wird·
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DD21416979A DD149872A3 (de) | 1979-07-06 | 1979-07-06 | Verfahren zur kultivierung von bakterien |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DD21416979A DD149872A3 (de) | 1979-07-06 | 1979-07-06 | Verfahren zur kultivierung von bakterien |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DD149872A3 true DD149872A3 (de) | 1981-08-05 |
Family
ID=5519102
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DD21416979A DD149872A3 (de) | 1979-07-06 | 1979-07-06 | Verfahren zur kultivierung von bakterien |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DD (1) | DD149872A3 (de) |
-
1979
- 1979-07-06 DD DD21416979A patent/DD149872A3/de not_active IP Right Cessation
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