DD209945A3 - PROCESS FOR SEMICONDUCTORAL BIOMASS RECOVERY - Google Patents

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DD209945A3
DD209945A3 DD23330581A DD23330581A DD209945A3 DD 209945 A3 DD209945 A3 DD 209945A3 DD 23330581 A DD23330581 A DD 23330581A DD 23330581 A DD23330581 A DD 23330581A DD 209945 A3 DD209945 A3 DD 209945A3
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DD
German Democratic Republic
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carbon
microorganisms
fermentation
fermentation medium
hts
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DD23330581A
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German (de)
Inventor
Brigitte Heinritz
Thomas Bley
Franz Glombitza
Evamaria Stichel
Gerlind Rogge
Original Assignee
Akad Wissenschaften Ddr
Vnii Biosinteza Belkovych Vesc
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  • Preparation Of Compounds By Using Micro-Organisms (AREA)
  • Micro-Organisms Or Cultivation Processes Thereof (AREA)
  • Apparatus Associated With Microorganisms And Enzymes (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Zuechtung von Mikroorganismen, um Biomasse bei hohen Produktivitaeten zu gewinnen, niedrige spezifische Stoffverbraeuche und/oder hohe Nutzungsgrade des Kohlenstoffsubstrates zu realisieren.Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zu entwickeln, das es auf dem Weg ueber die Kontrolle der Nutzung der Energie- und Kohlenstoffquelle durch die Mikroorganismen ermoeglicht, das Ziel, hohe Ausbeuten und niedrige Betriebskosten, zu erreichen. Die Aufgabe wird erfindungsgemaess durch eine Steuerung des Austausches von Fermentationsmedium bei der semikontinuierlichen Zellenzuechtung nach dem Zustand der Mikroorganismen erreicht. Der Zustand der Mikroorganismen kann durch das Verfolgen des Anteiles wachsender Zellen, wie z.B. sprossender Hefezellen, an der Gesamtpopulation aus dem mikroskopischen Bild ermittelt werden. Der Austausch vorzugsweise der Haelfte des Fermentationsmediums gegen ein Naehrmedium, das vorzugsweise fuer eine Verdopplung der Zellzahl und -masse bilanziert wurde, erfolgt am Ende der Wachstumsphase.The invention relates to a process for growing microorganisms in order to obtain biomass at high productivity, to realize low specific substance uses and / or high utilization rates of the carbon substrate. The object of the invention is to develop a process which is more efficient than control the use of the source of energy and carbon by the microorganisms, to achieve the goal of high yields and low operating costs. The object is achieved according to the invention by controlling the exchange of fermentation medium in the semicontinuous Zellenzichting after the state of the microorganisms. The state of the microorganisms can be monitored by monitoring the proportion of growing cells, e.g. budding yeast cells, to the total population are determined from the microscopic image. The replacement of preferably half of the fermentation medium against a nutrient medium, which was preferably balanced for a doubling of the cell count and mass, takes place at the end of the growth phase.

Description

Titeltitle

Verfahren zur Züchtung von Mikroorganismen.Method of growing microorganisms.

Anwendungsgebiet der Erfindung;Field of application of the invention;

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur semikontinuierliehen Züchtung von Mikroorganismen zur Biomasseproduktion Die Erfindung ist in die IPK C 12 IT einzuordnen..The invention relates to a method for the semicontinuous cultivation of microorganisms for biomass production. The invention is classified in the IPK C 12 IT.

Charakteristik der bekannten technischen LösungenCharacteristic of the known technical solutions

Aus der Patentliteratur ist ein seinikontinuierliches Zulaufverfahren zur Herstellung von Eiweiß- und Backhefe in einem belüfteten Permenter bekannt, wobei nach einer Zeit Λ tp ein Gewicht Δ g an Hefesuspension geerntet wird und ein Quotient Δ g/ Δ t„ so groß gewählt wird, . daß Δ t2>0 wird (DE-OS 27 52485 32), Die Hefekultur wird in zwei sich wechselseitig ablösenden Phasen gezüchtet. In der Phase I der Dauer Δ t.From the patent literature a seinikontinuierliches feed process for the preparation of protein and yeast is i n known a ventilated Permenter, wherein after a period Λ tp a weight Δ g is harvested to yeast slurry and a quotient Δ g / Δ t "is chosen so large. that Δt 2 > 0 (DE-OS 27 52 485 32), The yeast culture is grown in two mutually peeling phases. In phase I of duration Δ t.

wird dem Reaktor iiährmedium, das Kohlenhydrate, Ammonium-Iactat und/oder Milchsäure enthalten kann, zugeführt. In der Phase II wird dem Permentor kein llährmedium zugeführt. Die Kultivierung wird bis zur Auszehrung der Kohlen stoff- und Energiequellen und der Stoffwechselprodukte geführt und danach dem Permentor ein Gewicht Δ g an Hefesusoension entnommen*is supplied to the reactor nutrient medium, which may contain carbohydrates, ammonium lactate and / or lactic acid. In phase II, no medium is supplied to the per- mentor. Cultivation is carried out until the exhaustion of carbon and energy sources and the metabolites and then the per-mentor a weight Δ g of Hefesusoension taken *

Sachteil dieses Verfahrens ist die hohe Aufenthaltszeit der Hefezellen im Reaktor (bis zu 30 Stunden) sowie die Möglichkeit der Aufnahme überschüssiger Bestandteile der Nährlösung durch die Mikroorganismen in dieser Zeitspanne« 5' Das kann zu hohen spezifischen Materialverbräuchen und Kühlkosten des Verfahrens führen (Heinritz, B., Dissertation A, Leipzig 1978).Part of this procedure is the high residence time of the yeast cells in the reactor (up to 30 hours) and the possibility of uptake of excess nutrient components by the microorganisms during this period "5 'This can lead to high specific material consumption and cooling costs of the process (Heinritz, B ., Dissertation A, Leipzig 1978).

In der Patentliteratur sind weiterhin zweistufige kontinuierliche Verfahren bekannt, die neben der Biomassege-* winnung eine erhöhte Nutzung der Kohlenstoff- und Energiequellen, z»B» eine hohe Ausnutzung der Paraffine des Erdöldestillats bei dessen Verhefung zum Ziel haben (DD-TO 105 825).The patent literature further discloses two-stage continuous processes which, in addition to the biomass production, aim at an increased use of the carbon and energy sources, eg "high utilization of the paraffins of the petroleum distillate in the course of its production" (DD-TO 105 825). ,

Bei einer Verweilzeit von 10 Stunden und einem Srdöldestillatanteil von 10 Ma,% mit einem Paraffingehalt von 38 Ma„% wurden eine Produktivität von 2,6 g HTS/kg h und ein spezifischer Paraffinverbrauch von 1,3 s/g HTS erreicht. Nach einer Aufenthaltszeit der Mikroorganismen in den beiden Fermentationsstufen der Srdöldestiilatkonvertierung von 10 Stunden wurde lediglich ein Stockpunkt des Dieselkraftstoffes von - 300C erzielt.With a residence time of 10 hours and a gas oil distillate content of 10 Ma, % with a paraffin content of 38 Ma "%, a productivity of 2.6 g HTS / kg h and a specific paraffin consumption of 1.3 s / g HTS were achieved. After a residence time of the microorganisms in the two fermentation stages of the Srdöldestiilatkonvertierung of 10 hours, only one pour point of the diesel fuel was - 30 0 C achieved.

Nachteil dieses Verfahrens- ist die hohe Aufenthaltszeit der Mikroorganismen in den beiden Fermentationsstufen, die zu hohen spezifischen Stoffverbräuchen und Wärmebildüngen sowie zur Speicherung von Reservestoffen, wie Lipiden oder Kohlenhydraten, in den Zellen führen kann·Disadvantage of this process is the high residence time of the microorganisms in the two fermentation stages, which can lead to high specific substance consumption and thermal fertilization and to the storage of reserve substances, such as lipids or carbohydrates, in the cells.

Ziel der Erfindung;Aim of the invention;

Ziel der Erfindung ist die Senkung der spezifischen Stoffverbräuche, die Erhöhung der Biomassebildungsraten und/ oder hohe Nutzungsgrade der Nährstoffe, insbesondere eine hohe Ausnutzung des Kohlenstoffsubstrates bei der Biomasse Or ο duk ti on .The aim of the invention is the reduction of the specific substance consumption, the increase of the biomass formation rates and / or high utilization levels of the nutrients, in particular a high utilization of the carbon substrate in the biomass orogenesis.

Darlegung; des Wesens der Erfindung;presentation; the essence of the invention;

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zu entwickeln, das es auf dem Weg über die Kontrolle der Nutzung der Energie- und Kohlenstoffquelle durch die Mikroorganismen ermöglicht, .das Ziel, hohe Ausbeuten und niedrige Betriebskosten, zu erreichen.The object of the invention is to develop a method which makes it possible on the way to control the use of the source of energy and carbon by the microorganisms, .das goal to achieve high yields and low operating costs.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch Steuerung des Austausches von Fermentationsmedium bei der semikontnuierlichen Zellenzüchtung nach dem Zustand der MikroorganismenThe object is achieved by controlling the exchange of fermentation medium in semikontnuierlichen cell culture according to the state of the microorganisms

TO erreicht.TO reached.

Die erfindungsgemäße Lösung sieht den Austausch des Fermentationsmediums am Ende der Wachstumsphase der Mikroorganismen vor, Das Ende der Wachstumsphase kann zuverlässig durch . das Verfolgen der Zellenzahl und/oder durch Ermittlung des Anteils sich vermehrender Zellen,z,B* des Anteils sprossender Zellen an der G-esamtpopulation aus dem mikroskopischen Bild ermittelt werden*The solution according to the invention provides for the replacement of the fermentation medium at the end of the growth phase of the microorganisms, the end of the growth phase can reliably through. tracking the number of cells and / or determining the proportion of proliferating cells, z, B * of the proportion of budding cells in the total population from the microscopic image *

Da die Dauer der Wachstumsphase in einem Fermentationssystem bei semikontinuierlicher Zellenzüchtimg unter gegebenen Fermentationsbedingungen konstant bleibt, sind einmalige mikroskopische Untersuchungen im technischen maßstab ausreichend. Der Austausch des Pensentationsmediuns erfolgt so, daß die Hälfte oder mehr als die Hälfte, vorzugsweise die Hälfte des Fermentationsmediums abgelassen wird* Anschließend wird Nährmedium mit für eine bis drei, vorzugsweise für eine Verdopplung der Zellzahl und -masse ausreichender Sahrstoffmenge zugeführt. Der Wachstumsprozeß ist über die Kohlenstoff- und Energiequelle zu begrenzen, da dies die Bildung von Reservestoffen einschränkt, Ein geringfügiger Überschuß an Sauerstoff sowie den anderen für das mikrobielle Wachstum essentiellen Elementen ist zu empfehlen* Bei der Fermentation sauerstoffreier Kohlenstoffsubstrate ist großer Wert auf die Einhaltung eines geringfügigen Sauerstoffüberschusses zu legen,Since the duration of the growth phase in a fermentation system in semicontinuous Zellenzüchtimg under given fermentation conditions remains constant, one-time microscopic examinations on a technical scale are sufficient. The replacement of the Pensentationsmediuns is such that half or more than half, preferably half of the fermentation medium is discharged * Subsequently, nutrient medium is supplied with sufficient for one to three, preferably for a doubling of the cell count and mass amount of nutrient. The growth process is to be limited by the carbon and energy source, as this restricts the formation of reserve substances. A slight excess of oxygen and the other elements essential for microbial growth is to be recommended * In the fermentation of oxygen-free carbon substrates, great importance is attached to compliance to put excess oxygen,

Dadurch können hohe Biomasseausbeuten, hohe Proteingehalte der Zellsubstanz sowie niedrige Kühlkosten des Verfahrens erzielt werden. Dies gilt auch für die milcrobielle Verwertung mehrerer Kohlenstoff- und Energiequellen bei deren optimalem Kohlenstoff- und Energieverhältnis,As a result, high biomass yields, high protein contents of the cell substance and low cooling costs of the process can be achieved. This also applies to the microbial utilization of several carbon and energy sources at their optimal carbon and energy ratio,

~ * ~ LO O *J w ^ ^~ * ~ LO O * J w ^ ^

Ausführungsbeispiel·Embodiment ·

Die Erfindung wird durch folgende Beispiele erläutert:The invention is illustrated by the following examples:

Beispiel 1example 1

Ziel der semikontinuierlichen Erdöldestillatfermentation ist die Erzielung hoher Paraffinnutzungsgrade und niedriger Stockpunkte des Erdöldestillats nach der Fermentation» Hefen der Art Lodderomyces elongisporus wurden auf Erdöldestillat (ED) als einziger Kohlenstoffquelle semikontinuierlich in einem 10 1 Rührferinentor kultiviert, Die Fermentationsbedingungen waren:The aim of semi-continuous petroleum distillate fermentation is to achieve high paraffin utilization rates and low pour points of the petroleum distillate after fermentation »yeasts of the species Lodderomyces elongisporus were cultured on petroleum distillate (ED) as the only carbon source semicontinuously in a 10 1 Rührferinentor, the fermentation conditions were:

Kohlenstoffangebot (ED-Angebot) 20 Ma,% n-Paraffingehalt im ED 22 Ma,% Carbon supply (ED supply) 20 Ma,% n paraffin content in ED 22 Ma, %

Hährlösungszusammensetzung: 21,1 g (1IH)9SO7, pro Liter 4,0 g KH0PO.,' pro LiterHazardous solution composition: 21.1 g (1 H) 9 SO 7 , 4.0 g KH PO 4 per liter, per liter

1j3 g H^PO^ 85% pro Liter 0,85 g MgSO4. 7 H9O pro Liter pH-Wert: 4,2 (Regelung mit 10% NaOH) Temperatur: 32° C Belüftungsrate: 80 l/kg ~h Fermentorinhalt: 5 kg1j3 g H ^ PO ^ 85% per liter 0.85 g MgSO 4 . 7 H 9 O per liter pH value: 4.2 (control with 10% NaOH) Temperature: 32 ° C Ventilation rate: 80 l / kg ~ h Fermentor content: 5 kg

Zu Beginn v/erden 4 1 ITährlösung und 1,2 1 ED in den Reaktor gefüllt, belüftet, temperiert und mit Hefesuspension beimpft. Die Hefepopulation wurde diskontinuierlich bis zum Ansteigen des pH-Wertes und/oder der Gelöstsauerstoffkonzentration des Fermentationsmediums gezüchtet* Zu diesem Zeitpunkt werden 2,5 kg Fermentationsmedium dem Reaktor entnommen und danach 2 1 nährlösung some 0,6 1 ED dem im Reaktor verbleibenden Fermentationsmedium zugeführt,At the beginning, 4 l of nutrient solution and 1.2 l of ED are filled into the reactor, ventilated, heated and inoculated with yeast suspension. The yeast population was grown intermittently until the pH and / or the dissolved oxygen concentration of the fermentation medium increased. At this point, 2.5 kg of fermentation medium were withdrawn from the reactor and then 2 liters of nutrient solution 0.6 l of ED were added to the fermentation medium remaining in the reactor.

Die SD-Fermentation wird bis sum Absinken des Anteils sprossender Zellen an der Population auf ca, 30 % und/oder dem Ansteigen der Gelöstsauerstoffkonzentration im Fermentationsmedium geführt.The SD fermentation is performed until the proportion of budding cells in the population drops to approximately 30 % and / or the increase in the dissolved oxygen concentration in the fermentation medium.

Erneut v/erden aus dem Reaktor 2,5 kg Fermentationsmedium abgelassen und der Prozeß wird wie bereite beschrieben fortgesetzt.,Again, 2.5 kg of fermentation medium is drained from the reactor and the process is continued as described.

Durch Anwendung des beschriebenen Verfahrens wurden die folgenden Prozeßkennziffern erreicht: n-ParaffinBy applying the method described, the following process parameters were obtained: n-paraffin

^x 1-1 g/s ^ x 1-1 g / s

± 2,8g HTS/kg h± 2.8g HTS / kg h

Erdöldestillateinsatz 100 ml ED/hPetroleum distillate use 100 ml ED / h

-IO Restparaffingehalt des ED nach der Fermentation 3 >5 Ma,% Stockpunkt des SD nach der Fermentation - 46° C Biomassekonzentration im Ablauf 34 g HTS/ kg mittlere Aufenthaltszeit der Hefezellen im Reaktor 12 h Paraffinnutzungsgrad 86 % -IO residual paraffin content of ED after fermentation 3> 5 Ma,% pour point of SD after fermentation - 46 ° C biomass concentration in the effluent 34 g HTS / kg mean residence time of yeast cells in the reactor 12 h paraffin utilization 86 %

Beispiel 2Example 2

Hefen der Art Lodderomyces elongisporus wurden auf Erdöldestillat (EI)) als einziger Kohlenstoff- und Energiequelle semikontinuierlich in einem 10 1 Rührfermentor gezüchtet. Die Fermentationsbedingen waren:Yeasts of the species Lodderomyces elongisporus were bred on petroleum distillate (EI) as the sole source of carbon and energy semicontinuously in a 10 1 stirred fermentor. The fermentation conditions were:

Kohlenstoffsubstratangebot (ED-Angebot): 20 Ma,$ n-Paraffingehalt des ED: 12 Ma,% ITährlösungszusammensetzung: 10,6 g (HH^)2 S0d pro Liter 2,0 g KH2PO1 ' pro LiterCarbon Substrate Offering (ED Offering): 20 Ma, $ n Paraffin Content of ED: 12 Ma % Compound Composition: 10.6 g (HH 2 ) 2 S0 d per liter 2.0 g KH 2 PO 1 'per liter

0,7 g H-PO^ '3552 pro Liter0.7 g H-PO ^ '3552 per liter

0,4 g MgSO^ · 7 H2° Pro Lli;e;r pH-Wert: 4,2 (pH-Regelung mit 10% UaOH) Temperatur 32° G Belüftungsrate 50 l/kg h Fermentorinhalt 5 kg0.4 g MgSO 4 .7 H 2 ° P ro Lli; e; r pH value: 4.2 (pH control with 10% UaOH) temperature 32 ° G aeration rate 50 l / kg h fermenter content 5 kg

Zu Beginn wurden 4 1 Nährlösung und 1,2 1 ED in den Reaktor- gefüllt, belüftet, temperiert und mit Hefesuspension angeiunof t.At the beginning, 4 l of nutrient solution and 1.2 l of ED were introduced into the reactor, aerated, tempered and seeded with yeast suspension.

-ö- £.3 O 3 W u *ΐ- ö - £ .3 O 3 W u * ΐ

Die Hefezellenpopulation wurde diskontinuierlich bis zum Ansteigen des pH-Wertes und/oder der Gelöstsauerstoffkonzentration gezüchtet* Eine Masse von 2,5 kg der Hefesuspension wird dem Reaktor entnommen und danach 2 1 Hährlösung und 0,6 1 ED dem im Reaktor verbliebenen Fermentationsmedium zugesetzt.The yeast cell population was grown intermittently until the pH and / or the dissolved oxygen concentration increased. A mass of 2.5 kg of the yeast suspension is removed from the reactor and then 2 liters of Hährlösung and 0.6 1 of ED are added to the remaining fermentation medium in the reactor.

Die SD-Fermentation wird bis zum Absinken des Anteils sprossender Hefezellen an der Population auf ca« 30 % und/oder dem Ansteigen der Gelostsauerstoffkonzentration des Fermentationsmediums geführt.The SD fermentation is performed until the fraction of budding yeast cells in the population drops to approximately 30 % and / or the increase in the dissolved oxygen concentration of the fermentation medium.

Erneut wird dem Reaktor die Hälfte des Masseinhaltes entnommen und der Prozeß wie bereits beschrieben fortgesetzt.Again, half of the bulk content is removed from the reactor and the process continues as previously described.

Durch Anwendung,.dieser erfindungsgemäßen Lösung wurden folgende Prozeßkennziffem erreicht: n-ParaffinBy applying this solution according to the invention, the following process characteristics were achieved: n-paraffin

,0 g/g HTS, 0 g / g HTS

x g x g

χ 1,35 g HTS/kg hχ 1.35 g HTS / kg h

Erdöldestillateinsatz 100 ml ED/hPetroleum distillate use 100 ml ED / h

Restparaffingehalt des ED nach der Fermentation 3,5 Ma,% Stockpunkt des ED nach der Fermentation - 46° C Biomassekonzentfation im Ablauf 16 g HTS/kg h mittlere Aufenthaltszeit der Mikroorganismen im Reaktor 12h Paraffinnutzungsgrad 7^Residual paraffin content of the ED after fermentation 3.5 Ma,% pour point of the ED after fermentation - 46 ° C biomass concentration in the effluent 16 g HTS / kg h mean residence time of the microorganisms in the reactor 12h paraffin utilization rate 7 ^

7575

Beispiel 3Example 3

Ziel der semikontinuierlichen Zellenzüchtung waren hohe Wachstumsgeschwindigkeiteri, niedrige spezifische Kohlenstoff substratverbräuche, Sauerstoffverbrauche und Wärmebildungen sowie die Auszehrung der zugeführten Kohlenstoff- und Energiequelle„The goal of semi-continuous cell culture was high growth rates, low specific carbon substrate consumption, oxygen consumption and heat generation, and wasting of the carbon and energy source fed in. "

Hefen der Art Lodderomyces elongisporus wurden auf einem Paraffingemisch der Kettenlänge C.q bis C->n als einziger Kohlenstoff- und Energiequelle in einem 10 1 Rührferment or kultiviert,Yeasts of the species Lodderomyces elongisporus were cultivated on a paraffin mixture of the chain length Cq to C-> n as sole carbon and energy source in a 10 1 stirred ferment or

Folgende Fermentationsbedingungen wurden gewählt:The following fermentation conditions were chosen:

Paraffinangebot pro Phasenkultur: 11,4 g Paraffin/2 hParaffin supply per phase culture: 11.4 g paraffin / 2 h

Nährlösungszusammensetzung:Nutrient composition:

9,6 g (MH4)2 SO4 pro Liter9.6 g (MH 4 ) 2 SO 4 per liter

0,9 g K2CO.. pro Liter0.9 g K 2 CO. Per liter

0,7 g H3PO1 85% pro Liter0.7 g H 3 PO 1 85% per liter

0,4g MgSOzT1H2O pro Liter pH-Wert 4,2 (pH-Regelung mit 10 % ITaOH) Temperatur 32° C Belüftungsrate 80 l/kg h Fermentorinhalt 4 kg0.4 g MgSOzT 1 H 2 O per liter pH 4.2 (pH control with 10 % ITaOH) temperature 32 ° C aeration rate 80 l / kg h fermenter content 4 kg

Zu Beginn v/erden 4 1 Nährlösung in den Reaktor gefüllt, temperiert, belüftet und mit Hefesuspension beimpft«, Der Wachstumsprozeß wird bis zur Auszehrung der Kohlen- und Energiequelle, die sich durch Absinken des Anteiles sprossender Zellen auf ca. 20 %, Ansteigen des pH-Wertes, der Gelöstsauerstoffkonzentration des Permentationsmediums, Abfall des Kohlendioxidgehaltes in der Luft, Ansteigen des Sauerstoffgehaltes der Abluft und Absinken der Wärmebildung ankündigt, geführt,At the beginning, 4 liters of nutrient solution are filled into the reactor, heated, ventilated and inoculated with yeast suspension. The growth process is continued until the consumption of carbon and energy has been reduced to about 20 % by increasing the proportion of budding cells pH, the dissolved oxygen concentration of the fermentation medium, decrease in the carbon dioxide content in the air, increase in the oxygen content of the exhaust air and decrease in the formation of heat announced, led,

2 kg des Fermentorinhaltes γ/erden dem Reaktor entnommen. Danach werden 2 1 Nährlösung dem im Reaktor verbliebenen Fermentationsmedium zugesetzt. Die Hefepopulation wird erneut bis zur Auszehrung der Kohlenstoff- und Energiequelle kultiviert.2 kg of Fermentorinhaltes γ / earth removed from the reactor. Thereafter, 2 liters of nutrient solution are added to the remaining fermentation medium in the reactor. The yeast population is cultured again until the carbon and energy source is consumed.

Der SproSzustand der Hefezellen dient der Steuerung des Austausches von Fermentationsmedimn gegen ein äquivalentes Gewicht an Nährlösung, Der Austausch erfolgt beim Absinken des Anteiles sprossender Hefezellen an der Population auf ca, 20 %, The sprouting state of the yeast cells serves to control the exchange of fermentation media for an equivalent weight of nutrient solution. The exchange takes place when the proportion of budding yeast cells in the population drops to approximately 20 %,

Die Phasenkulturen werden über die Konzentration der Kohlenstoff- und Energiequelle (Paraffinkonzentration) begrenzt. Ein geringfügiger Überschuß der übrigen Nährstoffkomponenten v,a, des Phosphorangebotes und Sauerstoffangebotes in der- Luft führen zu niedrigen spezifischen Materialverbräuchen und WärmebildungenThe phase cultures are limited by the concentration of the carbon and energy source (paraffin concentration). A slight excess of the other nutrient components v, a, the supply of phosphorus and oxygen supply in the air lead to low specific material consumption and heat generation

Durch Anwendung des beschriebenen Verfahrens wurden folgende Prozeßkennziffern erreicht: By applying the method described, the following process codes were achieved:

x 5,3 g HTS/kg hx 5.3 g HTS / kg h

Paraffine X v 1,08 g Parffin/g HTS PhosphorParaffins X v 1.08 g Parffin / g HTS Phosphorus

dC 9,3 mg Phosphor/g HTSdC 9.3 mg phosphorus / g HTS

0P X^ 2,2 g 02/g HTS x 0 PX ^ 2.2 g 0 2 / g HTS x

Wärme ?>5 kcal/g HTS (31)4 kJ/g HTS)Heat ?> 5 kcal / g HTS ( 31) 4 kJ / g HTS )

^' ζ^ 'ζ

Aufenthaltszeit der Hefezellen im Reaktor 4 h Biomassekonzentration im Ablauf 21,2 g HTS/kgResidence time of the yeast cells in the reactor 4 h Biomass concentration in the effluent 21.2 g HTS / kg

Beispiel 4Example 4

Ziel der semikontinuierlichen Zellenzüchtung waren hohe Wachstumsgeschwindigkeiten, niedrige spezifische Kohlenstoff sub stratverbräuche, Sauerstoffverbräuche und Wärmebildungen sowie eine vollständige Verwertung der Kohlenstoffund Energiequellen, Hefen der Art Lodderomyces elongisporus wurden auf einem Paraffingemisch der Kettenlänge CLq bis Cp0 und Saccharose im Verhältnis 15 Ma*% zu 85 Ma.% als Kohlenstoff- und Energiequellen in einem 10 1 Rührfermentor kultiviert.The aim of the semi-continuous cell culture was high growth rates, low specific carbon substrate consumption, oxygen consumption and heat generation and full utilization of carbon and energy sources, yeasts of the species Lodderomyces elongisporus were on a paraffin mixture of chain length CLq to Cp 0 and sucrose in the ratio 15 Ma *% to 85 Ma.% As carbon and energy sources in a 10 1 stirred fermentor cultivated.

Die ?ermentationsbedingungen waren: Paraffinangebot pro Phasenkultur: 0,91 g/1,1 h Saccharoseangebot pro Phasenkultur: 8,5 g/1,1 hThe fermentation conditions were: Paraffin supply per phase culture: 0.91 g / 1.1 h sucrose supply per phase culture: 8.5 g / 1.1 h

Uährlö'sungszusanffiiensetzung: 4,8 g (IH4)2SO4 pro Liter 0,45 g K2CO3 pro Liter 0,35 g H3PO4 pro Liter 0,2 g MgSO. * 7 H2O pro Liter pH-Wert 4,2 (pH-Regelung mit 10 % JIaOH) Temperatur 320CDissolution rate: 4.8 g (IH 4 ) 2 SO 4 per liter 0.45 g K 2 CO 3 per liter 0.35 g H 3 PO 4 per liter 0.2 g MgSO 4. * 7 H 2 O per liter pH 4.2 (pH-control with 10% JIaOH) temperature 32 0 C.

Belüftungsrate 40 l/kg h Permentorinhalt 5 kgVentilation rate 40 l / kg h Permentorol content 5 kg

Zu Beginn werden 5 1 Nährlösung in den Permentor gefüllt, belüftet, temperiert, mit Hefesuspension beimpft. Bei Absinken des Anteiles sprossender Zellen nach Durchlaufen eines Maximums auf ca, 20 % werden 2,5 kg Hefesuspension dem Reaktor entnommen und danach 2,5 1 Nährlösung in den Permentor gegeben,At the beginning, 5 liters of nutrient solution are filled into the perforator, ventilated, tempered, and inoculated with yeast suspension. When the proportion of sprossender cells decreases after passing through a maximum to ca, 20 % 2.5 kg of yeast suspension are removed from the reactor and then added 2.5 1 of nutrient solution in the permentor,

Die Kultivierung der Hefe wird bis zur Auszehrung der Kohlenstoff- und Energiequellen, die sich durch Absinken des Anteiles sprossender Zellen auf 20 %, Ansteigen des pH-Wertes, der Gelöstsauerstoffkonzentration des Fermentationsmediums, Abfallen des Kohlendioxidgehaltes der Abluft, Abfallen der Wärmeproduktion sowie Ansteigen des Sauerstoffgehaltes der Abluft ankündigt, geführt, 2 kg Permentationsmedium werden gegen ein äquivalentes Gewicht Nährlösung ausgetauscht und der beschriebene Prozeß beliebige Male wiederholt, Der Austausch wird nach dem Sproßzustand gesteuert.The cultivation of the yeast is up to the exhaustion of the carbon and energy sources, by increasing the proportion of sprouting cells to 20%, increasing the pH, the dissolved oxygen concentration of the fermentation medium, drop in carbon dioxide content of the exhaust air, decrease in heat production and increase in oxygen content announces the exhaust air, led, 2 kg of the fermentation medium are exchanged for an equivalent weight nutrient solution and the process described repeated arbitrary times, the exchange is controlled by the rung state.

Auf diese Art und V/eise wurden folgende Prozeßkennziffern erreicht:In this way and the following process indicators were achieved:

Produktivität 4,55 g HTS/kg hProductivity 4.55 g HTS / kg h

spezifischer Substratverbrauch 1,74 g/g HTS spezifischer Phosphorverbrauch 7,5 mg/ g HTS spezifischer Sauerstoffverbrauch 1,02 g/ g HTS spezifische V/ärme produkt ion 3,4 kcal/ g HTS 5 Aufenthaltszeit der'Mikroorganismen im Reaktor 2,2 h Biomassekonzentration in Ablauf 10 g/kgSpecific Substrate Consumption 1.74 g / g HTS Specific Phosphorus Consumption 7.5 mg / g HTS Specific Oxygen Consumption 1.02 g / g HTS Specific Vigree Product Ion 3.4 kcal / g HTS 5 Residence Time of Microorganisms in Reactor 2.2 h Biomass concentration in effluent 10 g / kg

Claims (3)

Erfindungsanspruchinvention claim 1. Verfahren zur semilcontinuierlichen Biomassegewinnung auf einer oder mehreren Kohlenstoff- und Energiequellen, dadurch gekennzeichnet, daß das llährmedium, das ifährstoffe für eine bis drei, vorzugsweise für eine Verdopplung der Zellzahl und -masse enthält, in Zeitintervallen zugegeben wird, die gleich der Dauer der Wachstumsphase der synchronisierten Mikroorganismenpopulation ist,A process for semi-continuous biomass recovery on one or more carbon and energy sources, characterized in that the nutrient medium containing nutrients for one to three, preferably for a doubling of the cell count and mass, is added at time intervals equal to the duration of the Growth phase of the synchronized microorganism population, 2* Verfahren nach Punkt 1 dadurch gekennzeichnet, daß zum Zeitpunkt der Zuführung des Uährmediums die Hälfte oder mehr als die Hälfte, vorzugsweise die Hälfte des Permentationsmediums abgelassen wird und eine äquivalente Menge von Mhrmedium zugegeben wird» 2 * method according to item 1, characterized in that at the time of supply of Uährmediums half or more than half, preferably half of the perforation medium is discharged and an equivalent amount of Mhrmedium is added » 3» Verfahren nach Punkten. 1 und 2 dadurch gekennzeichnet, daß das mikrobielle Wachstum durch die Kohlenstoff- und Energiequelle begrenzt wird und ein niedriger Überschuß aller anderen für das Wachstum essentiellen Elemente eingehalten wird.3 »Procedure by Points. 1 and 2, characterized in that the microbial growth is limited by the carbon and energy source and a low excess of all other essential for growth elements is observed. Hierzu 1 Seite ZeichnungenFor this 1 page drawings
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