DD151575A3

DD151575A3 - PROCESS FOR OBTAINING BIOMASS

Info

Publication number: DD151575A3
Application number: DD21416879A
Authority: DD
Inventors: Michael Tschernick; Stanislav V Kan; Gennadij I Mescankin; Klaus Richter; Evgenija Zdannikova; Lidija I Kozlova; Franz Glombitza; Radij V Katrus; Jurij E Kazancev; Henning Pickert; Manfred Ringpfeil; Evamaria Stichel; Walter Zirkler
Original assignee: Akad Wissenschaften Ddr; Vsesojusnyj Nii Biosinteza Bel
Priority date: 1979-07-06
Filing date: 1979-07-06
Publication date: 1981-10-28

Abstract

Die Erfindung betrifft ein verbessertes Verfahren zur Gewinnung von Biomasse durch Kultivierung von Mikroorganismen auf fluessigen Kohlenwasserstoffen. D. Erfindung verfolgt das Ziel, nachteilige Faktoren, wie oekonomische Belastung des Gesamtverfahrens durch die Hilfsmittelkosten und die notwendigerweise vorzunehmende Erwaermung des Produktes und besonders d. Belastg. d. End- u. Nebenprodukte des Gesamtverfahrens mit systemfremden Hilfsmitteln, auszuschliessen. Erfindungsgemaess wird die Aufgabe dadurch geloest, dass dem Fermentationsprozess ein grenzflaechenaktiv wirkender Stoff, der auch im Prozess selbst gebildet werden kann, zugefuehrt wird. Solche Stoffe sind insbesondere Phosphatide. Solche Phosphatide sind u.a. auch in dem bei der Mikroorganismenreinigung anfallenden Lipid-Kohlenwasserstoffextrakt enthalten. Dabei ist die Erreichung maximaler Stoffuebergangsraten und damit maximaler Ausbeuten in der Fermentation und die problemlose Primaertrennung bei Fermentationstemperatur durch einmalige Zugabe eines systemeigenen grenzflaechenaktiven Stoffes in Form reiner Phosphatide bzw. Lipid-Kohlenwasserstoffextrakte bzw. der daraus ausgefaellten Phosphatide zum Fermentationsprozess gewaehrleistet. Dabei stechen die Vorteile des grenzflaechenaktiven Stoffes, wie staendige Wieder- bzw. Neugewinnung des systemeigenen grenzflaechenaktiv wirkenden Stoffes, Nichtbelastung der waessrigen Prozeszstroeme und die toxikologische und physiologische Unbedenklichkeit hervor.The invention relates to an improved process for the production of biomass by culturing microorganisms on liquid hydrocarbons. D. The invention pursues the objective of disadvantageous factors, such as economic burden of the overall process by the aid costs and the necessary to be carried out warming of the product and especially d. Belastg. d. End u. By-products of the overall process with non-systemic aids to exclude. According to the invention, the object is achieved by feeding to the fermentation process a substance having a surface-active action, which can also be formed in the process itself. Such substances are in particular phosphatides. Such phosphatides are i.a. also contained in the resulting in microorganism purification lipid hydrocarbon extract. The achievement of maximum mass transfer rates and thus maximum yields in the fermentation and the problem-free primary separation at fermentation temperature by a single addition of a native surface-active substance in the form of pure phosphatides or lipid hydrocarbon extracts or the precipitated phosphatides from the fermentation process gewaehrleistet. The advantages of the surfactant-active substance stand out, such as continuous recovery or recovery of the native surface-active substance, non-pollution of the aqueous process streams and the toxicological and physiological safety.

Description

21 A 1 6 8 -21 A 1 6 8 -

Titel der^ErfindungTitle of ^ invention

Verfahren zur Gewinnung von BiomasseProcess for the production of biomass

Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention

Die vermutliche Erfindung betrifft ein verbessertes Ver~ fahren zur Gewinnung von Biomasse durch Kultivierung von Mikroorganismen auf flüssigen Kohlenwasserstoffen« Die Erfindung gehört in die IPK C 12 C.The probable invention relates to an improved process for the production of biomass by culturing microorganisms on liquid hydrocarbons. The invention belongs to the IPK C 12 C.

Charakteristik der bekannten technischen LösungenCharacteristic of the known technical solutions

Es sind Verfahren zur Fermentation von Mikroorganismen auf einer sich zum Teil aus geradkettigen Paraffinen des Kettenlängenbereiches C,q bis Cpp zusammensetzenden Kohlenwasserstofffraktion in Gegenwart eines salzhaltigen wäßrigen Nährmediums und eines freien Sauerstoff enthaltenden Gases bekannt. Im Ergebnis dieser Fermentation wird eine die Biomasse enthaltende Öl-Wasser-Dispersion, die sich aus dem nichtutilisierten Kohlenwasserstoffanteil und dem an Mhrsalzen verarmten Prozeßv/asser zusammensetzt, aus dem ^Fermentor abgeführt« Aus diesem Fermentationsmedium werden die Mikroorganismen durch Aufarbeitungsverfahren abgetrennt, einem Trocknungsprozeß unterworfen und durch Lösungsmittelextraktion von den Kohlenwasserstoffanteilen gereinigt«Processes are known for fermenting microorganisms on a hydrocarbon fraction composed partly of straight-chain paraffins of the chain length range C, q to Cpp in the presence of a salt-containing aqueous nutrient medium and a gas containing free oxygen. As a result of this fermentation, an oil-water dispersion containing the biomass, which is composed of the unutilized hydrocarbon fraction and the process vaporizer depleted of mineral salts, is discharged from the fermentor. From this fermentation medium, the microorganisms are separated by a working-up process, subjected to a drying process and purified by solvent extraction from the hydrocarbons

.-CMflHOD-i ,. <Λ ίί O <) .-CMflHOD-i. <Λ ίί O <)

214 16214 16

Zur Verbesserung der sov/ohl im Fermentationsprozeß zu erzielenden Stoffaustauschraten als Voraussetzung für die kontinuierliche und ausreichende Versorgung der Mikroorganismen mit den notwendigen Nährstoffkomponenten als auch der nach erfolgter Fermentation durchzuführenden Trennung der die Biomasse enthaltenden, aus Erdöldestillat und Prozeßwasser bestehenden Dispersionen werden ober- bzw· grenzflächenaktive Substanzen, im weiteren als Fermentations- bzw· Trennhilfsmittel bezeichnet, zugegeben·In order to improve the mass transfer rates to be achieved in the fermentation process as a prerequisite for the continuous and adequate supply of the necessary nutrient components to the microorganisms as well as the separation of the biomass-containing dispersions consisting of petroleum distillate and process water after the fermentation takes place Substances, hereinafter referred to as fermentation or separation aids, are added.

Es sind eine Anzahl von Verfahren bekannt, bei denen als Fermentationshilfsmittel nichtionogene oder ionogene und davon sov/ohl anionen- als auch kationenaktive Substanzen zur Anwendung kommen (DD-PS 96727, DD-PS 105827, DD-PS 104099, FR-PS 1445857).A number of processes are known in which nonionic or ionogenic and anionic as well as cationic substances are used as fermentation aids (DD-PS 96727, DD-PS 105827, DD-PS 104099, FR-PS 1445857). ,

Für die sich anschließende Trennung, meist eine ein- bzw· mehrstufige in der Regel kontinuierliche Zentrifugation, werden der Öl-V/asser-Emulsion ebenfalls nichtionogene und ionogene Hilfsmittel zugesetzt· Bei einigen Verfahren erfolgt eine Erwärmung des aus dem Fermentor abgeführten Mediums vor bzw· nach der Hilfsmittelzugabe sowie eine Trennung bei erhöhter Temperatur· Die verwendeten Fermentations- und Trennhilfsmittel stellen dabei in der Regel ober- bzw· grenzflächenaktive Substanzen dar, wodurch ungünstige Beeinflussungen der Verfahren resultieren, zum einen durch eine Belastung der Ökonomie und zum anderen durch negative Auswirkungen auf die Prozeßführung und die Qualität der End- und nebenprodukte· Es wurde bereits ein verbessertes Verfahren vorgeschlagen (WP C 12 C/181 849), bei dem nur ein Hilfsmittel, sowohl für die Fermentation als auch für die Trennung, eingesetzt wird« Es handelt sich bei diesem Hilfsmittel um ein Polymerisationsprodukt aus Athylenoxid und Propylenoxid mit einem mittleren Molekulargewicht von 1750 bis 2250 (Ferman)·For the subsequent separation, usually a single or multi-stage usually continuous centrifugation, the nonionic and ionogenic auxiliaries are likewise added to the oil / water emulsion. In some processes, the medium discharged from the fermenter is heated or after the addition of adjuvant as well as a separation at elevated temperature. The fermentation and separation aids used generally represent surface or surface-active substances, which results in unfavorable effects on the processes, on the one hand by a burden on the economy and on the other hand by negative effects the process control and the quality of the end products and by-products · An improved process has already been proposed (WP C 12 C / 181 849) in which only one auxiliary agent is used, both for the fermentation and for the separation " in this aid to a polymerization of Athyleno xid and propylene oxide having an average molecular weight of 1750 to 2250 (Ferman)

Hierbei wird im Fermentationsprozeß mit einer Hilfsmittelkonzentration von 0,02 bis 0,15 Gewichtprozent gearbeitet und vor der Trennung die noch für die Phasentrennung notwendige zusätzliche Hilfsmittelmenge dem aus dem Permentor abgeführten Produkt zugesetzt· Dieses wird dann auf vorzugsweise 80 bis 85⁰C erwärmt, da das Hilfsmittel erst in diesem Temperaturbereich eine für die Trennung genügend hohe grenzflächenaktive Wirkung hat« Dieses Verfahren weist eine Reihe nachteiliger Paktoren aufβ Zum einen ist das die ökonomische Belastung des Gesamtverfahrens durch die Hilfsmittelkosten, da selbst bei Rückführung von Prozeßwasseranteilen mit den darin enthaltenen Hilfsmittelmengen in die Fermentation ein erheblicher Anteil des Hilfsmittels mit den aus dem Gesamtprozeß abgeführten Prozeßströmen verlorengeht* Zum anderen resultiert eine Belastung der Ökonomie des Gesamtverfahrens durch die bei Einsatz des erfindungsgemäß beschriebenen Fermentations- und Trennhilfsmittels notwendigerweise vorzunehmende Erwärmung des Produktes und die damit verbundenen Energieaufwendungen.In this case, in the fermentation process with an auxiliary concentration of 0.02 to 0.15 weight percent worked and before the separation necessary for the phase separation additional auxiliary amount added to the product discharged from the permentor · This is then heated to preferably 80 to 85 ⁰ C, since This method has a number of disadvantageous factors on the one hand, this is the economic burden of the overall process by the resource costs, since even when recycling process water components with the amounts of aid contained therein in the Fermentation a significant proportion of the aid lost with the discharged from the overall process streams * On the other hand results in a burden on the economy of the overall process by the use of the present invention described fermentation and Trennhilfsmitt els necessary to be heated product and the associated energy costs.

Y/eit wichtiger sind die Nachteile des Verfahrens, die in der Belastung der End- und Nebenprodukte des Gesamtverfahrens mit Hilfsmittelanteilen bestehen* Zusätzliche Aufwendungen in den Reinigungs- und Regenerierungsstufen und eine aufwendige Hilfsmittelkontrolle zur Einstellung der jeweils erforderlichen bzw« zuzusetzenden Hilfsstoffkonzentration in den Verfahrensstufen Fermentation und Primärtrennung zur Gewährleistung der Prozeßstabilität resultieren daraus«More important are the disadvantages of the process, which consist in the loading of the end products and by-products of the overall process with auxiliaries * Additional expenses in the purification and regeneration stages and a complex aid control to adjust the respectively required or zuzusetzenden excipient concentration in the process steps fermentation and primary separation to ensure process stability result from this «

Ziel der ErfindungObject of the invention

Die Erfindung verfolgt das Ziel, die aufgeführten Nachteile unter der Zielstellung der Verbesserung der Ökonomie und der Qualität der End- und Nebenprodukte auszuschließen«The object of the invention is to exclude the disadvantages listed under the aim of improving the economy and the quality of the end products and by-products. "

- 4 - d> 1 *» ϊ ο ο- 4 - d> 1 * »ϊ ο ο

Essence of the invention

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu entwickeln, das unter Berücksichtigung der Problematik der Rückführung der fluiden Phasen den Einsatz einer grenzflächenaktiven Substanz sowohl als Fermentations- al3 auch als Trennhilfsmittel möglich macht und diese keine der o_eg· nachteiligen Beeinflussungen bewirkt«The invention is based on the object of developing a process that makes taking into account the problem of recirculation of the fluid phases the use of a surface-active substance both as fermentation al3 as release aids possible and that none of the o _e effected g · adverse influences "

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß man dem Fermentationsprozeß einen grenzflächenaktiv wirkenden Stoff, der auch im Prozeß selbst gebildet v/erden kann, zuführt· Solche Stoffe sind insbesondere Phosphate der allgemeinen Formel:According to the invention, the object is achieved by feeding to the fermentation process a surface-active substance which can also be formed in the process itself. Such substances are in particular phosphates of the general formula:

CH₀-CO-X₁ X₁ a -0Ε_ο^,_Λ CH ₀ -CO-X ₁ X ₁ a -0Ε _ο ^, _Λ

CHO-CO-X₂ ""^Cn^H2n-1CHO-CO-X ₂ "" ^C n ^H 2n-1

~^CmH2m-1~ ^CmH 2m-1

"^Cm^H2rn-3 X₃ = -CH₂-Ch₂-K(CH₃)₃-0H" ^C m ^H 2rn-3 X ₃ = -CH ₂ -Ch ₂ -K (CH ₃ ) ₃ -OH

"CH₂-CH₂-IiH₂ "CH ₂ -CH ₂ -IiH ₂

lipid-Kohlenwasserstoffextrakte, die bei der extraktiven Reinigung von auf flüssigen KY/ kultivierten Mikroorganismen erhalten \vurden und die als eine Komponente Phosphatide, entsprechend der oben angegebenen allgemeinen Formel, enthalten, können als Ganzes bzw· die daraus isolierten Phosphatide die Aufgabe lösen· Die Lipid-KW-Extrakt-Zusammensetzung variiert je nach der angewendeten Extraktionsvariante in folgenden Grenzen: KW 30 bis 55 % Phosphatide 10 bis 45 % Glyceride 10 bis 30 % Fettsäuren 5 bis 15 % sowie. Sterine und Vitaminelipid-hydrocarbon extracts which have been obtained in the extractive purification of liquid KY / cultured microorganisms and which contain as a component phosphatides corresponding to the general formula given above, as a whole or the phosphatides isolated therefrom, can achieve the object The lipid -KW extract composition varies depending on the extraction variant used within the following limits: CW 30 to 55 % phosphatides 10 to 45 % glycerides 10 to 30 % fatty acids 5 to 15% as well. Sterols and vitamins

- 5 - 2 1 A 16 8- 5 - 2 1 A 16 8

Me Phosphatidfraktion wird in einer Gesamtmenge von 0,01 bis 1,0 Ma.%, vorzugsweise jedoch zwischen 0,02 bis 0,5 Ma./S, dem Fermentationsprozeß zugeführt; der Lipid-Kohlenwasserstoffextrakt jedoch, entsprechend seines Phosphatidgehaltes, in einer Gesamtmenge von 0,05 bis 3*0 Ma.%, vorzugsweise jedoch zwischen 0,1 bis 1,0 Ma«$, bezogen auf den Fermentorinhalt. Dabei wird der systemeigene grenzflächenaktive Stoff bzw. der Lipid-KW-Extrakt in den angegebenen Mengen in der sich zum Teil aus geradkettigen Paraffinen des Kettenlängenbereiches C.q bis Cp₂ zusammensetzenden KW-Fraktion gelöst und so in den Permentor dosierte Die Konvertierung des Erdöldestillats kann mit Hefen bzw» Bakterien erfolgen. Das Verfahren wird bei einer Temperatur von 29 bis 4O⁰C, vorzugsweise für Hefen bei 32 bis 34⁰C und für Bakterien bei 36 bis 38⁰C, einem pH-Wert von 3,5 bis 7,0 unter Normaldruck durchgeführt«, Als Verweilzeit werden 2 bis 5 Stunden eingestellt. Die Begasung des Permentationsmediums erfolgt mit luft bei bevorzugten spezifischen Belüft,ungsraten von 50 bis 100 1/kg.h. Die Kohlenwasserstoffkonzentration wird vorzugsv/eise auf einen Wert zwischen 10 und 20 Ma.% festgelegt. ' . . Das Fermentationsprodukt wird kontinuierlich aus dem Fermentor abgeführt« In diesem Fermentationsprodukt sind die als Fermentationshilfsmittel zugesetzten Phosphatide, bzw. der die Phosphatide enthaltende Biolipidextrakt, noch in der vollen Konzentration enthalten, da sie im Fermentationsprozeß nicht verbraucht werden und wirken nun gleichzeitig noch als Trennhilfsmittel in den nabhfolgenden Aufarbeitungsstufen.Me Phosphatidfraktion is supplied in a total amount of 0.01 to 1.0 Ma.%, Preferably, however, 0.02 to 0.5 Ma./S, the fermentation process; However, the lipid-hydrocarbon extract, according to its phosphatide content, in a total amount of 0.05 to 3 * 0 Ma.%, But preferably between 0.1 to 1.0 Ma «$, based on the fermentor content. In this case, the native surface-active substance or the lipid HC extract is dissolved in the specified amounts in the partly composed of straight-chain paraffins of the chain length range Cq to Cp ₂ KW fraction and so metered into the per- mentor The conversion of petroleum distillate can with yeasts or »bacteria done. The process is carried out at a temperature of 29 to 40 ⁰ C, preferably for yeasts at 32 to 34 ⁰ C and for bacteria at 36 to 38 ⁰ C, a pH of 3.5 to 7.0 under atmospheric pressure, Als Residence time is set for 2 to 5 hours. The gassing of the medium is carried out with air at preferred specific ventilation rates of 50 to 100 l / kg.h. The hydrocarbon concentration is preferably set to a value between 10 and 20% by mass. '. , The fermentation product is continuously removed from the fermentor. In this fermentation product added as fermentation aids phosphatides, or the phosphatides containing Biolipidextrakt still contained in the full concentration because they are not consumed in the fermentation process and now act simultaneously as a separation aid in the Subsequent processing steps.

Zunächst wird das Fermentationsprodukt einer Aufrahmung unterzogen, wobei bis zu 80% der wäßrigen Phase abgetrennt und in den Fermentationsprozeß zurückgeführt wird.First, the fermentation product is subjected to creaming, wherein up to 80% of the aqueous phase is separated and recycled to the fermentation process.

Von der so erhaltenen leichten Phase wird anschließend bei Uormaltemperatur in mehreren Separationsstufen das nicht utilisierte Erdöldestillat und weitere Teile der wäßrigen Phase abgetrennteFrom the light phase thus obtained, the unused petroleum distillate and further parts of the aqueous phase are then separated at Uormaltemperatur in several separation stages

.6 - 214 16.6 - 214 16

Die anfallende Biomassesuspension wird danach nach bekannten Verfahren getrocknet.The resulting biomass suspension is then dried by known methods.

Anschließend wird die Biomasse-Trockensubstanz extrahiert. Dabei werden 25% Biolipidextrakt, bezogen auf in der Extraktion eingesetzte Biomasse-Trockensubstanz, gewonnen, der wiederum erfindungsgemäß als Fermentations- und Trennhilfsmittel eingesetzt werden kannSubsequently, the biomass dry substance is extracted. This 25% biolipid extract, based on biomass dry substance used in the extraction, recovered, which in turn can be used according to the invention as a fermentation and separation aids

Dieses Verfahren bietet dabei: This procedure offers:

1. den Vorteil, daß gegenüber den bisher bekannten Verfahren bei vergleichbaren maximalen StoffÜbergangsraten und damit maximalen Ausbeuten in der Fermentation die Notwendigkeit der Verwendung systemfremder Hilfsmittel, die in der Regel zudem Beeinträchtigungen der Qualitätskennziffern zur Folge haben, entfällt.1. the advantage that compared to the previously known methods at comparable maximum mass transfer rates and thus maximum yields in the fermentation, the need for the use of non-system adjuncts, which usually also have impairments of the quality indexes eliminated.

2. den Vorteil, daß bei Nutzung des gleichen oberflächenaktiven Stoffes in der Fermentation und Primärtrennung die Zugabe des grenzflächenaktiven Stoffes ausschließlich in den Fermentor ausreicht, die auch eine qualitätsgerechte Primärtrennung ermöglicht.2. the advantage that when using the same surfactant in the fermentation and primary separation, the addition of the surfactant is sufficient only in the fermentor, which also allows a quality-based primary separation.

3· den Vorteil, daß keine Erwärmung des Produktes vor der Aufarbeitung notwendig ist, da die optimale Wirkung des erfindungsgemäßen Hilfsmittels bereits im Temperaturbereich ab 20⁰C voll entwickelt wird.3 · the advantage that no heating of the product before work-up is necessary, since the optimum effect of the aid according to the invention is already fully developed in the temperature range from 20 ^° C.

4* den Vorteil der ständigen Wieder- bzw« Heugewinnung des eingesetzten grenzflächenaktiv wirkenden Stoffes. 5· den Vorteil der Nichtbelastung der wäßrigen Prozeßströme mit systemfremden Hilfsstoffen.4 * the advantage of continual recovery or hay recovery of the surface active substance used. 5 · the advantage of not loading the aqueous process streams with non-system auxiliaries.

6. den Vorteil der toxikologischen und physiologischen Unbedenklichkeit des verwendeten systemeigenen Stoffes und damit der Vermeidung negativer Auswirkungen auf die Qualität und Applikation der erzeugten Biomasse, zumal die erfindungsgemäß verwendete Substanz durch den Extraktionsprozeß ohnehin von der Biomasse entfernt wird, und 7» den Vorteil einer verbesserten Ökonomie infolge der Einsparung gesonderter Hilfskosten und thermischer Energie.6. the advantage of the toxicological and physiological harmlessness of the native substance used and thus the avoidance of negative effects on the quality and application of the biomass produced, especially as the substance used in the invention is removed by the extraction process anyway from the biomass, and 7 »the advantage of improved Economy as a result of the saving of separate auxiliary costs and thermal energy.

- 7 - 2 1 A 1 6 8- 7 - 2 1 A 1 6 8

8_e den Vorteil einer verbesserten Stabilität der Aufarbeitung der Fermentationsinedien durch deren, gegenüber Produkten bekannter Verfahren, günstigeren Systemeigenschaften«.8 _e the advantage of improved stability of the processing of fermentation by their, compared to known processes, more favorable system properties «.

Me erfindungsgemäße Lösung der Aufgabe wird in den folgenden Beispielen näher erläutert»Me inventive solution of the problem is explained in more detail in the following examples »

Example 1:

In einem 500 1 Rührkesselferraentor mit einem Arbeitsvolumen von 200 kg wird ein kontinuierlicher Fermentationsprozeß mit der Kultur Candida guilliermondii D BIET H 128 bei einem spezifischen Leistungseintrag des Rührers von 3,9 kW/t und einer spezifischen Belüftungsrate von 60Nnr/th durchgeführt. Die Kultivierung erfolgt bei einer Permentationstemperatur von 33⁰C und einem pH-Y/ert von 4,2 sowie einer Verweilzeit von 5 h* Ein limitationsfreies Wachstum der Mikroorganismen wird durch die Dosierung einer Nährlösung, durch die pro Stunde dem Permentor 66,1 g Η-,ΡΟ-(74,5%~ig), 43,2 g KCl, 15,8 g MgSO₄^H₂O, 0,1 g 0,09 g PeCl₃ (45%-ig), 0,8 g ZnSO₄^H₂O, 0,6 g und 83 g Stickstoff zugeführt werden, gewährleistete Als C-Quelle dienen 20 Ma*% Erdöldestillat, bezogen auf den Permentorinhalt, vom Siedebereich 240 bis 36O⁰C mit einem n-Alkangehalt von 17 bis 19 Ma«%· In diesem Erdöldestillat werden als kombiniertes Fermentations·*- und Trennhilfsmittel 5 kg Phosphatide/t gelöst· Unter diesen Fermentationsbedingungen wird eine Produktivität von 3,6 kg HTS/th bei einem spezifischen Sauerstoffverbrauch von 2,45 kg O₂/kg HTS und einem spezifischen n-Alkanverbrauch von 1,18 kg n-Alkan/kg HTS erreicht»In a 500 liter stirred tank fermentor with a working volume of 200 kg, a continuous fermentation process with the culture Candida guilliermondii D BIET H 128 is carried out at a specific power input of the stirrer of 3.9 kW / t and a specific aeration rate of 60Nnr / th. The cultivation is carried out at a perforation temperature of 33 ⁰ C and a pH Y / ert of 4.2 and a residence time of 5 h * A disease-free growth of the microorganisms by the dosage of a nutrient solution, per hour per mentor 66.1 g Η-, ΡΟ- (74.5%), 43.2 g KCl, 15.8 g MgSO ₄ → H ₂ O, 0.1 g of 0.09 g PeCl ₃ (45% strength), O, 8 g of ZnSO ₄ .H ₂ O, 0.6 g and 83 g of nitrogen are supplied, guaranteed As a C source are 20 Ma *% of petroleum distillate, based on the Permentorinhalt, from boiling range 240 to 36O ⁰ C with an n-alkane content of 17 to 19% by mass. In this petroleum distillate 5 kg phosphatides / t are dissolved as combined fermentation and separation aids. Under these fermentation conditions, a productivity of 3.6 kg HTS / th at a specific oxygen consumption of 2.45 kg O is obtained ₂ / kg HTS and a specific n-alkane consumption of 1.18 kg n-alkane / kg HTS achieved »

Das Permentationsprodukt wird kontinuierlich in einer Menge von 40 kg/h aus dem Permentor abgeführt« Durch an- . schließende Aufrahmung werden 20 kg wäßrige Phase abgetrennt und in den Fermentationsprozeß zurückgeführt» Von der erhaltenen leichten Phase wird das nichtutilisierte Erdöldestillat, das mit 0,2% HTS und 2,0% Wasser verunreinigt ist, mit Hilfe eines selbstreinigenden Laborsepa-The per- mentation product is discharged continuously from the per- mentor in an amount of 40 kg / h. 20 kg of aqueous phase are separated off and returned to the fermentation process. From the light phase obtained, the unutilized petroleum distillate contaminated with 0.2% HTS and 2.0% water is removed with the aid of a self-cleaning laboratory tube.

rators abgetrennt· Die dabei anfallende wäßrige Phase enthält 5,7% HTS und 1,3% ED, Die Abtrennung eines weiteren Teils wäßriger Phase erfolgt mit Hilfe eines Labordüsentellerseparators«The aqueous phase obtained contains 5.7% HTS and 1.3% ED. The separation of another part of the aqueous phase is carried out with the aid of a laboratory nozzle plate separator.

Die anfallende Biomassesuspension wird in einem Zerstäubungstrockner getrocknet·The resulting biomass suspension is dried in a spray dryer ·

Anschließend wird die HTS mit einem Lösungsmittelgemisch . Benzin/Äthanol/Wasser (80/19/1) extrahiert· Dabei werden 25% Lipid-Kohlenwasserstoff, bezogen auf in der Extraktion eingesetzte HTS, gewonnen. Der wasser- und lösungsmittelfreie Extrakt enthält:Subsequently, the HTS is mixed with a solvent. Gasoline / ethanol / water (80/19/1) extracted · This 25% lipid hydrocarbon, based on used in the extraction HTS won. The water- and solvent-free extract contains:

47% Kohlenwasserstoffe47% hydrocarbons

24,7% Phosphatide24.7% phosphatides

19,3% Glyceride -19.3% glycerides -

8,2% Fettsäuren8.2% fatty acids

0,8% Sterine, Vitamine u.a·0.8% sterols, vitamins and the like

Die erfindungsgemäß im Fermentationsprozeß eingesetzten Phosphatide können auch durch Acetonfällung aus dem bei der Extraktion der erzeugten Biomasse anfallenden Extrakt gewonnen werden«The phosphatides used in the fermentation process according to the invention can also be obtained by acetone precipitation from the extract obtained during the extraction of the biomass produced. "

Example 2:

Der Prozeß der Biomassegewinnung wird analog Beispiel 1 geführt« Als wirksame grenzflächenaktive Substanz v/erden die durch Acetonfällung aus dem Extrakt gewonnenen prozeßeigenen Phosphatide eingesetzt. Im Erdöldestillat werden 7»5 kg prozeßeigene Phosphatide/t gelöst« Unter diesen Fermentationsbedingungen wird eine Produktivität von 3,92 kg HTS/th bei einem spezifischen Sauerstoffverbrauch von 2,51 kg ©₂/kg HTS und einem spezifischen n~Alkanver-The process of biomass recovery is carried out analogously to Example 1. "The active surface-active substance used is the process-specific phosphatides obtained by acetone precipitation from the extract. In the petroleum distillate, 7 »5 kg of phosphatides per tonne of product are dissolved. Under these fermentation conditions, a productivity of 3.92 kg HTS / th at a specific oxygen consumption of 2.51 kg © ₂ / kg HTS and a specific n-alkane conversion is obtained.

brauch von 1,21 kg n~Alkan/kg HTS erreicht· Die nach der Abtrennung des nichtutilisierten Erdöldestillats anfallende wäßrige Phase enthält 6,12% HTS und 1,2% ED_e The aqueous phase obtained after the separation of the unutilized petroleum distillate contains 6.12% HTS and 1.2% ED _e

21 A 1 6821 A 1 68

Example 3?

Der Prozeß der Biomassegewinnung wird analog Beispiel 1 geführ.t. Auch hier werden die im Beispiel 2 angeführten ' prozeßeigenen Phosphatide als grenzflächenaktive Substanzen genutzt· Auf ihre Abtrennung aus dem Lipid-Kohlenwasserstoffextrakt wird jedoch verzichtet. Im Erdöldestillat werden 30 kg/t wasser- und lösungsmittelfreier Extrakt gelöst, der die prozeßeigenen Phosphatide enthält· Unter diesen Permentationsbedingungen wird eine Produktivität von 3»88 kg/th bei einem spezifischen Sauerstoffverbrauch von 2,47 kg/ O_?/kg HTS und einem spezifischen n-Alkanverbrauch von 1,15 kg n-Alkan/kg HTS erreicht· Die nach der Abtrennung des Erdöldestillats anfallende wäßrige Phase enthält 6,06% HTS und 1,12% ED.The process of biomass recovery is carried out analogously to Example 1. Again, the listed in Example 2 'process own phosphatides are used as surfactants · On their removal from the lipid hydrocarbon extract but should exclude. In the petroleum distillate, 30 kg / t of water- and solvent-free extract containing the process-specific phosphatides are dissolved. Under these conditions of fermentation, a productivity of 3.88 kg / th at a specific oxygen consumption of 2.47 kg / O _? / kg HTS and a specific n-alkane consumption of 1.15 kg n-alkane / kg HTS achieved. The aqueous phase obtained after the separation of the petroleum distillate contains 6.06% HTS and 1.12% ED.

Example 4:

Bakterien der Art Mycoccocus lactis wurden in einem Fermentor mit einem Volumen von 30 1 (Betriebsfüllung 12 kg), der mit einem Schaufelrührwerk ausgerüstet ist, kontinuierlich gezüchtet· Die Drehzahl betrug 100 U/min, die Luftzufuhr 2,5 bis 3,0 1/1 min· Als Kohlenstoffquelle wurde Erdöldestillat verwendet, das im Bereich von 240 bis 36O⁰C siedet und 16 Gew.% n-Alkane enthält» Die Konzentration des Erdöldestillates im Medium betrug 25% oder auf n-Alkane bezogen 4,0 Gew«%« Der kontinuierliche Prozeß wurde bei einer Verweilzeit von 3 Stunden, bei einer Temperatur von 36 bis 38 C und bei einem pH-Wert des Mediums von 6,0 bis 6,5 durchgeführt» Die Uährsalzlösung wurde kontinuierlich dem Permentor zugeführt· Sie wurde für 1 g BTS wie folgt bilanziert:Bacteria of the species Mycoccocus lactis were grown continuously in a fermenter with a volume of 30 l (operating charge 12 kg) equipped with a paddle stirrer · The speed was 100 rpm, the air supply 2.5 to 3.0 l / 1 min · Petroleum distillate boiling in the range from 240 to 36O ⁰ C and containing 16 wt.% Of n-alkanes was used as the carbon source. The concentration of the petroleum distillate in the medium was 25% or, based on n-alkanes, 4.0% by weight. The continuous process was carried out at a residence time of 3 hours, at a temperature of 36 to 38 C and at a pH of the medium of 6.0 to 6.5. The urea solution was continuously fed to the per- mentor g BTS is accounted for as follows:

Ortho-Phosphorsäure 91 mgOrtho-phosphoric acid 91 mg

Kaliumchlorid 68 mgPotassium chloride 68 mg

Magnesiumsulfat 18 mgMagnesium sulfate 18 mg

Eisensulfat 14 mgIron sulfate 14 mg

Mangansulfat · 8 mgManganese sulfate · 8 mg

Zinksulfat 9 mgZinc sulfate 9 mg

Kupfersulfat 0,4 mgCopper sulfate 0.4 mg

- 10 - ^ I ti DO- 10 - ^ i ti DO

Als Stickstoffquelle wurde eine dreiprozentige Ammoniaklösung zugegeben· Durch diese Lösung wird gleichzeitig der pH-Wert des Mediums im vorgegebenen Bereich konstant gehalten. Der nach der Extraktion .der Biomasse erhaltene Lipid-Kohlenwasserstoff-Extrakt wurde dem Permentor in einer Menge von 0,8 Gew.%, bezogen auf den Fernientorinhalt, zugegeben· Unter diesen Bedingungen betrug die Produktivität des Permentors 8,8 g/kgh· Aus dem Permentor wurden kontinuierlich 4,0 kg/h Medium entnommen· Nach der Aufrahmung wurden 1,6 kg der wäßrigen Phase (schwere Phase) pro Stunde in den Permentor zurückgeführt· Der pH-Wert der leichten Phase, in der das Erdöldestillat, die Bakterien und das restliche Wasser enthalten waren, wurde mit Phosphorsäure auf einen pH-Wert von 2,5 bis 3,0 eingestellt· Das erhaltene Gemisch wurde dem Laborseparator S AON zwecks Trennung zugeführt· In der abgetrennten leichten Fraktion war das Erdöldestillat enthalten. Die Konzentration der Bakterien in diesem Destillat betrug bis 0,4% und die des Wassers bis 5,0%. Die v/eitere Reinigung des Destillates erfolgte im gleichen Separator. Die abgetrennte schwere Phase, die aus Bakterien, Wasser und einer Restmenge von Erdölde stillat bestand, wurde in einem Labor-Düsenseparator der Fa· Alfa-Laval aufkonzentriert. Die eingedickte Suspension mit einem Trockensubstanzgehalt bis 8,0% und einem Restöldestillatgehalt bis 1% wurde in einem Sprühtrockner getrocknet, Die getrocknete Bakterienbiomasse wurde mit einem Alkohol-Wasser-Gemisch (60 : 40) behandelt und mit einem Lösungsmittelgemisch Benzin-Alkohol-Y/asser im Verhältnis 80 : 19 : 1 extrahiert. Der nach der Bakterienextraktion erhaltene Lipid-Kohlenwasserstoff-Extrakt enthielt bis 35% unverseifbare Substanzen, 25 bis 30% Phospholipide, 10 bis 15% freie Fettsäuren, 15 bis 20% Triglyzeride.As nitrogen source, a three percent ammonia solution was added. This solution simultaneously keeps the pH of the medium constant in the predetermined range. The lipid-hydrocarbon extract obtained after extraction of the biomass was added to the per-mentor in an amount of 0.8% by weight based on the remote orifice content. Under these conditions, the productivity of the per-mentor was 8.8 g / kg · h After the creaming, 1.6 kg of the aqueous phase (heavy phase) were recycled per hour into the per- mentor. The pH of the light phase, in which the petroleum distillate, the bacteria and the residual water was contained was adjusted to a pH of 2.5 to 3.0 with phosphoric acid. The obtained mixture was supplied to the laboratory separator S AON for separation. The separated light fraction contained the petroleum distillate. The concentration of bacteria in this distillate was up to 0.4% and that of water up to 5.0%. The further purification of the distillate took place in the same separator. The separated heavy phase, which consisted of bacteria, water and a residual amount of petroleum ether, was concentrated in a laboratory nozzle separator Fa · Alfa-Laval. The thickened suspension having a dry matter content of up to 8.0% and a residual oil distillate content of up to 1% was dried in a spray drier. The dried bacterial biomass was treated with an alcohol-water mixture (60:40) and mixed with a gasoline alcohol Y / solvent mixture. extracted in the ratio 80: 19: 1. The lipid-hydrocarbon extract obtained after bacterial extraction contained up to 35% unsaponifiable substances, 25 to 30% phospholipids, 10 to 15% free fatty acids, 15 to 20% triglycerides.

Aus den aufgeführten Ergebnissen ist ersichtlich, daß die . auf der Grundlage des erfindungsgemäß beschriebenen Gesamt-Verfahrens erreichten Leistungskennziffern den in den bisher bekannten Verfahren erzielten Werten entsprechen und somit die in der Verfahrensbeschreibung dargestellten Vorteile, der Erfindung wirksam werden.From the results listed it can be seen that the. On the basis of the overall method described according to the invention, the performance characteristics achieved correspond to the values achieved in the previously known methods and thus the advantages of the invention described in the description of the method become effective.

Claims

-ΛΑ invention

Process for the production of biomass by culturing microorganisms on liquid carbon monoxide • in the presence of a free oxygen-containing gas and a Uährsalzmediums and their subsequent separation from the Permentationsmedium using surfactants, in particular phosphatides as separation aids, characterized in that the said phosphatides of the general formula

"• L / U-X .. X. * ss * ™ v

CHO-CO-X ₂

CHg-O-P-O-Xj

^{0H X} 2 - ^C m ^H _{2m +} 1

-v "

CH ₂ -CH ₂ -ITH ₂

at the same time as a fermentation aid in a concentration of 0.01 to 1.0 Ma *%, preferably, 0.02 to 0.5 Ma "%, based on the perforation medium, at a temperature of 29 to 40 ⁰ C, preferably for yeasts of 32 to 34 ⁰ C and for bacteria from 36 to 38 ° C, the fermentation process be supplied «

_ ₁₂ - 2 1 4 1 b ö

A method according to item 1, characterized in that the phosphatides in the form of lipid-hydrocarbon extract in a concentration of 0.05 to 3 _t 0 ¥ &.%, Preferably 0.1 to 1.0 Ma '%, based on the Permentati onsmedium to be submitted to the Pennentation process «