DE1810586A1 - Verfahren zur Kultivierung von Mikroorganismen - Google Patents
Verfahren zur Kultivierung von MikroorganismenInfo
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Description
DipL-Ci'.srii.Cui^ig i,i.:-ir i):.-!nfj- Kiopsch
KÖLN 1, DEICHMANNHAUS Köln, DeLfar.annhaus
Köln, 25.November 1968
Fu/Ax/Bt
The British Petroleum Company Limited,
Verfahren_zur_Kultivierung_von Mikroorganismen
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Kultivierung von Mikroorganismen,
das dadurch gekennzeichnet ist, daß man einen I Mikroorganismus in Gegenwart einer ganz oder teilweise aus
geradkettigen Kohlenwasserstoffen bestehenden Erdölfraktion, eines wässrigen Nährmediums und eines freien Sauerstoff enthaltenden
Gases kultiviert, wobei man die Erdölfraktion und das wässrige Medium kontinuierlich in einen Fermenter einführt,
der den Mikroorganismus enthält und in dem man den Mikroorganismus in einer ersten Stufe kultiviert, einen Produktstrom,
der den Mikroorganismus enthält, kontinuierlich in einen als zweite Kultivierungsstufe betriebenen Fermenter
einführt, in dem der Mikroorganismus mit einem wässrigen Nährmedium
der zweiten Stufe behandelt wird, einen den Mikroorganismus
enthaltenden Produktstrom kontinuierlich aus dem . g Fermenter der zweiten Stufe abzieht und das Produkt einer Behandlung
zur Gewinnung des Mikroorganismus unterwirft, wobei man in der ersten Kultivierungsstufe die Menge der wesentlichen
Nährstoffe in der wässrigen Phase des Fermenters der ersten Stufe so bemißt, daß die Wachstumsgeschwindigkeit des Mikroorganismus
.nicht durch Mangel an Nährstoffen herabgesetzt wird,
und in der zweiten Stufe die Menge wenigstens eines Nährstoffes in der wässrigen Phase im Fermenter der zweiten Stufe geringer
ist als die Menge, die für ungehemmtes Wachstum des Mikroorganismus erforderlich ist, und/oder wenigstens ein
Nährstoff,der in der wässrigen Phase des Fermenters der ersten
Stufe vorhanden ist, in der wässrigen Phase des Fermenters der'zweiten Stufe fehlt.
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vorzugsweise
Das wässrige Nähmedium von der zweiten Stufe besteht/aus ·
einem Gemisch des gesamten wässrigen Nährmediums der ersten Stufe, das aus dem Fermenter der ersten Stufe abgezogen
wird, oder eines Teils dieses wässrigen Nährmediums mit zusätzlichem
Wasser. Gegebenenfalls kann das zusätzliche Wasser Nährstoffe, z-.B. Mineralsalze, enthalten.
Die Wassermenge, die dem Fermenter der zweiten Stufe zugesetzt
wird, oder die mit einem Einsatzmateriaistrom zum
zweiten Permenter gemischt wird, genügt vorzugsweise, um die Konzentration von etwaigem Toxin, das in dem wässrigen
Nährmedium der ersten Stufe gebildet wird, so herabzusetzen, daß das Toxin das Wachstum in der zweiten Stufe nicht wesentlich
hemmt. Insbesondere wird die zugesetzte Wassermenge so gewählt, daß der gesamte Gewichtsanteil der Toxine im
Produktstrom der zweiten Stufe nicht größer ist als der Anteil dieser Toxine im Produktstrom der ersten Stufe.
Die Wassermenge, die dem Fermenter der zweiten Stufe zugesetzt oder mit einem Einsatzstrom zum Permenter der zweiten
Stufe gemischt wird, wird vorzugsweise so gewählt, daß die VerdUnnungsrate im Betrieb des zweiten Fermenters nicht
niedriger ist als die Verdünnungsrate im Betrieb des Fermenters der ersten Stufe. Die zugesetzte Wassermenge hängt
somit vom Verhältnis des effektiven Volumens der Fermenter
der ersten und zweiten Stufe ab. In gewissen Fällen wird natürlich die gewünschte Verdünnungsrate im. zweiten Fermenter
ohne Wasserzusatz erreicht. Da es jedoch auch erwünscht
ist, eine niedrigere Toxinkonzentration im Fermenter der'
zweiten Stufe durch Zusatz von Wasser aufrecht zu erhalten,
führt die Kombination der Regelung der Verdünnungsrate in der oben beschriebenen Weise und der Herabsetzung der Konzentration
der Toxine zur Verwendung eines Fermenters in der zweiten Stufe, der größer ist als der in der ersten Stufe verwendete Fermenter. Im allgemeinen hat das zugesetzte
Wasser das 1- bis 8-faehe, vorzugsweise das 1- bis 5-fache Volumen des Produktstromes, der stündlich vom ersten in
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den zweiten Fermenter geführt wird, jedoch ist dies nicht unbedingt
notwendig.
Wenn das wässrige Nährmedium der zweiten Stufe aus dem gesamten
wässrigen Nährmedium der ersten Stufe, das aus dem Fermenter der ersten Stufe abgezogen wird, und im wesentlichen
aus dem gleichen Wasservolumen besteht, hat der Fermenter der zweiten Stufe vorzugsweise im wesentlichen das
doppelte effektive Volumen des Fermenters der ersten Stufe.
Wenn die Verdünnungsrate in der oben beschriebenen Weise ge- f
wählt wird, kann die Wachstumsgeschwindigkeit des Mikroorganismus in der zweiten Stufe trotz des Mangels an einem oder
mehreren Nährstoffen annehmbar hoch gehalten werden,und insgesamt ergibt sich ein Verfahren, das einen annehmbaren Wirkungsgrad
hinsichtlich der Ausnutzung von Nährstoffen und des Gesamtwachstums des Mikroorganismus im Verhältnis zu den
Anlagen- und Betriebsvariablen hat.
Die Verweilzeit im Fermenter der zweiten Stufe beträgt zweckmäßig
1 bis 10 Stunden, vorzugsweise weniger als 3 bis 4 Stunden.
Der hier gebrauchte Ausdruck "Toxin" bezeichnet jedes im Ver- "
lauf des Wachstums des Mikroorganismus gebildete Material, das das Wachstum des Mikroorganismus hemmt.
Der hier gebrauchte Ausdruck "Verdünnungsrate" bezeichnet das Verhältnis der Gesamtmenge der Plüssigphase (in Raumteilen
pro Zeiteinheit), die einem Fermenter zugeführt wird, zum Betriebsvolumen
des Fermenters.
Gegebenenfalls können die beiden Stufen mit einer solchen
zugeführten Menge einer Komponente oder eines Ions des wässrigen Nährstoffs zu jeder Stufe betrieben werden, da^die Komponente
oder das Ion im ausgebrauohten wässrigen Nährmedium
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aus der zweiten Stufe effektiv verbraucht ist. Auf diese Weise wird eine Verbesserung der Wirtschaftlichkeit des
Verfahrens erzielt, da die Bedingungen so eingestellt werden
können, daß eine wirksamere Ausnutzung eines oder mehrerer Nährstoffe im Verhältnis zur Ausbeute an Mikroorganismus
erzielt wird. Beispielsweise kann die Menge von Nährstoffen, wie Phosphat oder Kalium, die im ausgebrauchten
wässrigen Nährmedium vorhanden ist, auf ein Minimum reduziert werden. Insbesondere kann eine vollständige Ausnutzung
der Kaliumionen erreicht werden.
Alle Verfahrensstufen können kontinuierlich oder chargenweise durchgeführt werden. Das Verfahren umfasst wahlweise
durchgeführt Stufen, die nachstehend ausführlicher beschrieben
wenden.
Als Mikroorganismen, die auf die hier beschriebene Weise kultiviert werden, kommen Hefen, Kleinpilze und. Bakterien
in Frage. Der hier gebrauchte Ausdruck "Mikroorganismus" umfasst auch Gemische von Mikroorganismen.
Bei Verwendung einer Hefe gehört diese vorzugsweise zur
Familie Cryptococcaceae, insbesondere zur Unterfamilie Cryptococcoideae. Gegebenenfalls können jedoch augh beispielsweise
ascosporogene Hefen der Unterfamilie Saccharomycetoideae verwendet werden. Bevorzugte Gattungen
der Unterfamilie Cryptoeoccoideae sind Torulopsis und Candida. Bevorzugte Hefespezies sind nachstehend genannt.
Besonders bevorzugt werden die Stämme, deren Hinterlegungsnummem
genannt sind. Hierbei sind die mit "CBS" gekennzeichneten Stämme beim Centraal Bureau voor Schimmelcultures,
Baarn, Holland, die mit "CMl" gekennzeichneten Stämme beim Commonwealth Mycological Institute, Kew, England,
und die mit "NCYC" gekennzeichneten Stämme bei der National Collection of Yeast Cultures, Nutfield, England,
hinterlegt.
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Spezies Candida Candida Candida Candida Candida Candida Candida
Bevorzugter Stamm
brumptii
catenulata
clausenii
humicola
intermedia
krusei
lipolytica
Candida melibiosi Candida parapsilosis
Candida pulcherrima Candida rugosa Candida stellatoidea Candida tropicalis
Candida utilis Debaryomyces kloeckeri Hansenula anomala
Pichia guilliermondii Rhodotorula glutinis
Torulopsis famata Torulopsis magnoliae
CBS Nr. 2078; Nr. 599
CMI Nr. 937^3
NCYC Nr. 376; Nr. 153
CMI Nr. 83350. NCYC Nr.
NCYC Nr. 4
CMI Nr. 233I
CMI Nr. 233I
CBS Nr. 2084; Nr. 203I
Von den vorstehend genannten Stämmen werden Candida lipolytica und C. tropicalis besonders bevorzugt.
Gegebenenfalls können auch Kleinpilze als Mikroorganismen verwendet werden. Geeignet sind Pilze der Familie Moniliaceae.
Eine geeignete Gattung ist Penicillium, wobei vorzugsweise
Penicillium expansum verwendet wird. Eine weitere geeignete Gattung ist Aspergillus.-
Als Bakterien können im Rahmen der Erfindung die folgenden Ordnungen verwendet werden: Pseudomonadales, Eubacteriales
und Actinomycetales.
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Vorzugsweise gehören die verwendeten Bakterien zu den Familien Corynebacteriaceae, Micrococcaceae, Achromobacteraceae,
Actinoraycetaceae, Rhizobiaeeae, Bacillaceae
und Pseudomonadaceae. Bevorzugte Spezies sind Bacillus
megaterium, Bacillus subtilis und Pseudomonas aeruginosa. Weitere 'geeignete Spezies sind:
Achromobacter sp. Nocardia erythropolis Brevibacterium sp. Nocardia minima
Corynebacterium sp. Nocardia opaca Plavobacterium sp* Nocardia polychromogenes
Micrococcus sp. Nocardia rubra
Pseudomonas sp. Nocardia rubropertincta
Mycobacterium smegmatis Streptomyces griseolus
Mycobacterium sp. Streptomyces rimosus
Streptomyces sp.
Diese Bakterien wachsen in einem wässrigen Nährmedium der folgenden Zusammensetzung:
^l 0,5 g
NaCl 4 ff
NaCl 4 ff
MgSO4 | o, | 5 | g |
Na2HPO4 | 0, | 5 | g |
KH2PO4 | 0, | 5 | g |
Wasser zur | |||
Auffüllung | auf: | 1000 ml |
Der PtrWert dieses Mediums wird vorzugsweise bei 7 gehalten.
Ein geeignetes Nährmedium für Hefen und Pilze hat folgende Zusammensetzung:
Diammonium-phosphat 2g
Kaliumchlorid ■ 1,15 g
Magnesiumsulphatheptahydrat 0,65 g
Zinksulphat 0,17 g
Mangansulphatmonohydrat 0,045 g
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Eisen(II)-sulphatheptahydrat 0,068 g
Leitungswasser 200 g
Hefeextrakt 0,025 g
destilliertes Wasser (zur Auffüllung auf 1000 ml)
Das Wachstum der verwendeten Mikroorganismen wird begünstigt, wenn man zum Kulturmedium eine sehr geringe Menge
eines Hefeextrakts (ein durch Hydrolyse von Hefe erhaltenes, an Vitaminen der Gruppe B reiches industrielles Produkt)
oder allgemein an essentiellen Hefe-Nutriliten zusetzt.
Zu den essentiellen Hefe-Nutriliten gehören Biotin, "
Thiamin, Inosit, Nikotinsäure, Pantothensäure und Pyridoxin. Die zugesetzte Menge des Hefeextrakts liegt vorzugsweise in
der Größenordnung von 25 Teilen pro Million, bezogen auf das wässrige Fermentationsmedium. Die Menge jedes Nutriliten
variiert zwischen 0,1 Teil/Million für Biotin und 10 Teilen/ Million für Inosit.
Das wässrige Nährmedium wird vorzugsweise beim gewünschten
PH-Wert gehalten, indem ein wässriges Medium von hohem pH~
Wert stufenweise oder kontinuierlich zugesetzt wird. Im allgemeinen
wird bei Verwendung von Pilzen oder Hefen, insbesondere bei Verwendung von Candida tropicalis der pH-Wert
des Nährmediums im Bereich von 3 bis 6, vorzugsweise im Bereich von 4 bis 5>
gehalten (Bakterien erfordern einen höheren PjT-Wert von gewöhnlich 6,5 bis 8). Als alkalische Materialien
für den Zusatz zum Wachstumsgemisch eignen sich Natriumhydroxid, Kaliumhydroxid, Dinatriumhydrogenphosphat
und Ammoniak entweder in freier Form oder in wässriger Lösung.
Die optimale Temperatur des Wachstumsgemisches ist verschieden je nach der Art des verwendeten Mikroorganismus und liegt
gewöhnlich im Bereich von 25 bis 35 C. Bei Verwendung von Candida tropicalis wird ein Temperaturbereich von 28 bis
.32 C bevorzugt.
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Die Aufnahme von Sauerstoff ist für das Wachstum des Mikroorganismus
wesentlich. Der Säuerstoff wird gewöhnlich als Luft zugeführt. Um die Wachstumsgeschwindigkeit hoch zu
halten, sollte die für die Zuführung des Sauerstoffs verwendete
Luft durch Rühren in feine Blasen zerteilt werden.
Die Luft kann durch eine Fritte eingeführt werden. Geeignet ist Jedoch auch das als "Wirbelbelüftung" bekannte System
der innigen Belüftung.
Ein möglichst großer Teil des wässrigen Nährmediums wird vom Mikroorganismus durch Dekantieren abgetrennt. Zusätzlich
oder stattdessen kann eine Abtrennung durch Zentrifugieren erreicht werden. Die erhaltene Fraktion, die den
Mikroorganismus enthält, wird dann mit Wasser gewaschen und einem weiteren Trennprozeß, z.B. einer Zentrifuglerung oder
Dekantierung, unterworfen. Diese Aufeinanderfolge von Waschen
und Trennen wird wiederholt, bis die gewünschte Menge an restlichem Nährmittel aus der den Mikroorganismus enthaltenden
Fraktion entfernt worden ist. Die Waschflüssigkeiten
können mit oder ohne weitere Behandlung in die Fermenter zurückgeführt
werden.
Der Mikroorganismus wird dann vorzugsweise getrocknet und
einer Lösungsmittelextraktion unterworfen. Die Lösungsmittelextraktion wird mit einem Lösungsmittel durchgeführt, das
,en
aus einem Kohlenwasserstoff besteht, oder dies/enthält. Bevorzugt
wird ein Kohlenwasserstoff mit 4 bis 7 Kohlenstoffatomen im Molekül. Vorzugsweise wird ein Paraffin als Kohlenwasserstoff
verwendet, wobei wiederum geradkettige Paraffine bevorzugt werden. Geeignet als Lösungsmittel sind n-Pentan
und n-Hexan.
Gegebenenfalls wird vor der Extraktion der Kohlenwasserstoffe mit einem Kohlenwasserstofflösungsmittel eine Extraktion
mit einem Alkohol, vorzugsweise Äthanol oder Isopropanol,
vorgenommen. Gegebenenfalls kann eine Extraktion vorgenommen
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— Q —
werden, für die als Lösungsmittel ein Gemisch eines Kohlenwasserstoffs
mit beispielsweise Äthanol und Isopropanol verwendet wird. Geeignet ist beispielsweise ein Lösungsmittel,
das aus 80 Gew.-% Hexan und 20 Gew.-% Äthanol oder Isopropanol
besteht.
Die in der Extraktphase durch die Lösungsmittelextraktion zurückgewonnenen Kohlenwasserstoffe können, wenn sie abbaufähig
sind, in die Kultivierungsstufe des Mikroorganismus zurückgeführt werden.
Eine Hefe, die ganz oder teilweise von ihren Lipiden und den verunreinigenden Kohlenwasserstoffen nach einer der vorstehend
beschriebenen Methoden befreit und im Geschmack verbessert worden ist, ist ein neues industrielles Produkt, das
für die menschliche Ernährung wertvoll ist.
Gemäß einem bevorzugten Kennzeichen umfasst die Erfindung
ein Verfahren, das dadurch gekennzeichnet ist, daß man einen Mikroorganismus auf die vorstehend beschriebene Weise
in Gegenwart einer Erdölfraktion, die teilweise aus geradkettigen Kohlenwasserstoffen besteht und ein mittleres Molekulargewicht
hat, das wenigstens 10 Kohlenstoffatomen im Molekül entspricht, in Gegenwart eines wässrigen Nährmediums
und eines freien Sauerstoff enthaltenden Gases kultiviert und vom Gemisch einerseits den Mikroorganismus und andererseits
eine Erdölfraktion abtrennt, die einen verringerten Anteil an geradkettigen Kohlenwasserstoffen aufweist oder
frei von diesen geradkettigen Kohlenwasserstoffen ist, und anschließend den Mikroorganismus auf die vorstehend beschriebene
Weise behandelt.
Das Verfahren gemäß der Erfindung ist vom besonderen Wert
für die Behandlung von Gasölfraktionen aus Erdöl, die geradkettige
Kohlenwasserstoffe in Form von Wachsen enthalten,
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- ίο -
da beim Verfahren gemäß der Erfindung ein Gasö'l mit verbessertem
Stockpunkt erhalten wird, während die Wachse in ein wertvolles Produkt umgewandelt werden.
Die geradkettigen Kohlenwasserstoffe sind in den Einsatzmaterialien gemäß der Erfindung gewöhnlich als Paraffine
enthalten, können jedoch auch als Olefine vorliegen. Geeignet
sind auch Gemische, die geradkettige Paraffine und Olefine enthalten. ' -
Wenn dieses Verfahren unter Bedingungen durchgeführt wird, die die Assimilierung der geradkettigen Kohlenwasserstoffe
begrenzen, ist es möglich, unter Entfernung nur eines gewünschten Anteils dieser Kohlenwasserstoffe zu arbeiten.
Zu den geeigneten Einsatzmaterialien des Verfahrens gemäß der Erfindung gehören Leuchtpetroleum, Gasöle und Schmieröle.
Diese Einsatzmaterialien können unraffiniert oder einer gewissen raffinierenden Behandlung unterworfen worden
sein, jedoch müssen sie einen Anteil an geradkettigen Kohlenwasserstoffen
enthalten, um für die Zwecke der Erfindung geeignet zu sein. Zweckmäßig enthält die Erdölfraktion 3
bis 45 Gew.-% geradkettige Kohlenwasserstoffe.
Bevorzugte Verfahren zur Kultivierung von Mikroorganismen und zur Produktabscheidung sind in den folgenden Patentschriften
und Patentanmeldungen beschrieben:
Britische Patentschriften 9l4 567, 91* 568, 1 017 584,
1 017 585, 1 021 697, 1 021 698, 1 049 O65, 1-049- 066,
1 049 067, 1 049 929, 1 059 891 und 1 059 881 bis 1 059 8.9Oj
britische Patentanmeldung 45 005/63 und deutsche Patentanmeldungen
P 14 70 517.O, P 14 42 058.7, P 15 17 736.3,
p 15 *5 252.5, ρ 16 45 690.9, ρ 16 45 691.0, p 16 45 692.1;
P 16 42 595.9, P 17 67 856.7 und P 17 70 705.0.
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Die Erfindung wird durch das folgende Beispie], veranscteulicht.
Die Versuche 1 und 2 werden für Vergleichszwecke beschrieben.
Die Hefe Candida tropicalis, wurde in einem kontinuierlich
betriebenen ersten Fermenter (F.1), der ein Arbeitsvolumen von 6,3 m hatte, in Gegenwart eines wässrigen
Nährmediums gezüchtet, das die folgende Zusammensetzung hatte: ' |
H3PO4 1,55 g/l
KCl 0,93 g/l
Mg(OH)2 0,063 g/l
H2O 0,02 g/l
FeSO4 . 7 H2O 0,048 g/l
ZnSO4 . 7 H2O 0.126 g/l
Hefeextrakt 0,05 g/l .
H2SO4 1,72 g/l
Wasser zur Auffüllung auf 1000 ml
Als Kohlenstoffquelle diente ein Gasöl, das aus irakischem
Rohöl erhalten worden war und folgende Kennzahlen hatte:
Spezifisches Gewicht 0,866 Stockpunkt +120C
Siedebereich 270 bis 3500C
Das wässrige Nährmedium wurde pro Liter mit l80 g dieses
Gasöls gemischt. Das Gemisch wurde in einer Menge von 1260 l/ Stunde in den Fermenter eingeführt. Der Fermenter wurde bei
300C und durch kontinuierliche Zugabe von gasförmigem Ammoniak
bei einem pH~Wert von 4,2 gehalten. Luft wurde in einer
Menge von 120 V/v/Stunde zugeführt und durch Wirbelbelüftung verteilt.
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' - 12 -
Die Gesamtmenge von I260 l/Stunde des kontinuierlich abgezogenen
Produktstromes wurde in einen zweiten Fermenter (P.2) eingeführt, der ein Arbeitsvolumen von 12,4 vor
hatte. Diesem Produktstrom von 12βΟ l/Stunde, wurden stündlich
49 1 Gasöl und 285Ο 1 Frischwasser zugesetzt. Das
Gemisch wurde in den zweiten Fermenter eingeführt, der bei 300C gehalten wurde. Luft wurde in diesen zweiten Fermenter
in einer Menge·von 40 V/V/Stunde eingeführt und durch
Wirbelbelüftung verteilt. Eine Verdünnungsrate von 0,33 V/V/Stunde wurde aufrechterhalten.
Aus dem zweiten Fermenter wurde kontinuierlich ein Produktstrom abgezogen und dekantiert. 65 Gew.-^ der wässrigen
Phase wurden kontinuierlich abgezogen und durch 65Jä»ew.-$
Leitungswasser ersetzt. Pro nr des Gemisches aus Hefe, restlichem öl und Wasser wurden 0,8 kg eines anionaktivem
Detergens zugesetzt, das durch Kondensation eines Gemisches von Laurylalkohol mit Äthylenoxid und Sulf-atierung des
Produkts erhalten worden war Ckaural 746"). Dieses Gemisch wurde gut gerührt und zentrifugiert, wobei eine Hefepaste,
eine wässrige Phase und eine GasÖlphase als getrennte Produkte erhalten wurden. Die Hefepaste wurde erneut mit Leitungswasser
im Verhältnis von 1 Gew.-Teil Trockensubstanz auf 10 Gew.-Teile Wasser gemischt. Das Gemisch wurde gut
gerührt und erneut zentrifugiert. Die Hierbei erhaltene Hefepaste enthielt 65 bis 70 Gew.-^ Wasser. Sie wurde in
einem Zerstäubungstrockner getrocknet. Der Feuchtigkeitsgehalt der Hefe am Ausgang des Trockners betrug 5 Gew.-%.
Dieses Produkt wurde in eine kontinuierlich arbeitende Extraktionbatterie
eingeführt, die im Gegenstrom mit 3~Stufenarbeitete. In dieses System wurde (in der ersten Stufe)
1 Teil der zerstäubungsgetrockneten Hefe pro 8 Teile eines azeotropen Gemisches von Isopropanol und Wasser (12$ Wasser,
88$' Isopropanol) (der letzten Stufe zugeführt) einge-
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führt. Jede Stufe wurde unter Rühren bei 8o°C gehalten. Die aus der letzten Stufe abgezogene Hefe wurde bis zu einem
Wassergehalt von 25 Gew.-^ befeuchtet und in einen Zerstäubungstrockner
eingeführt, in dem sie von oben nach unten geführt wurde. Die während dieser abschließenden Trocknung gebildeten
Kdinglomerate wurden zerkleinert. Die Arbeitsbedingungen
und die erhaltenen Ergebnisse sind in der Tabelle am Schluß der Beschreibung zusammengestellt.
Zum Vergleich wurden zwei getrennte Versuche (Versuche 1 und 2) mit einem einzelnen Fermenter durchgeführt. Hierbei wurde wie
folgt gearbeitet:
Versuch 1
Die Hefe Candida tropicalis.. wurde in einem kontinuierlich betriebenen
Fermenter (F.l), der ein Arbeitsvolumen von 6,3 m hatte, in Gegenwart eines wässrigen Nährmediums der folgenden
Zusammensetzung kultiviert:
H5PO4 . 1,55 g/l J
KCl 0,93 g/l
Mg(OH)2 0,063 g/l
MnSO4HgO 0,02 g/l
FeSO4 7HgO 0,&8 g/l
ZnS047Hg0 0,126 ^1
Hefeextrakt 0,05 g/l
H2SO4 1,72 g/l
Leitungswasser zur Auffüllung auf 1000 ml.
Als Kohlenstoffquelle wurde ein Gasöl verwendet, das aus
irakischem Rohöl erhalten wordener und folgende Kennzahlen
hatte:
Spezifisches Gewicht ' 0,866
Stookpuntt +12°C 80*828/11 OS
Siedebereich 270 bis 3500C.
• - 14 -
Dieses GasÖl wurde in einer Menge von 270,1/Stuhde und das
wässrige Nährmedium in einer Menge von 98O l/Stunde zugeführt.
Der Fermenter wurde bei 3O0C und durch kontinuierliche Zugabe von wässrigem Ammoniak bei Ρττ 4,2 gehalten.
Luft wurde in einer Menge von 765 m'/Stunde zugeführt. Die
Verdünnungsrate betrug 0,2 "V/V/Stunde.
Ein Produktstrom von 12βθ l/Stunde wurde kontinuierlich aus
dem Fermenter ausgetragen und der Dekantierung unterworfen. 65 Gew.~% der dekantierten wäßrigen Phase wurden kontinuierlieh
abgezogen und durch 65 Gew.-^ Leitungswasser ersetzt.
Pro nr des Gemisches aus Hefe, restlichem öl und Wasser wurden
0,8 kg des im Beispiel genannten anionaktivemDdbergens zu-
gesetzt. Dieses Gemisch wurde gut gerührt und zentrifugiert,
wobei eine Hefepaste, eine wässrige Phase und eine Gasölphase als getrennte Produkte erhalten wurden. Die Hefepaste wurde
erneut mit Leitungswasser im Verhältnis von 1 Gew.-Teil Trokkensubstanz auf 10 Gew.-Teile Wasser gemischt. Das Gemisch
wurde gut gerührt und erneut zentrifugiert. Die gewonnene
Hefepaste enthielt 65 bis 70 Gew.-% Wasser. Diese Paste wurde
in eine)! Zerstäubungstrockner eingeführt, an dessen Ausgang das erhaltene Produkt etwa 5$ Wasser enthielt.
Dieses Produkt wurde in eine kontinuierlich betriebene Extraktionbatterie
eingesetzt, die auf die in Beispiel 1 beschriebene Weise arbeitete. Die am Ausgang dieser Extraktionsbatterie gewonnene Hefe wurde bis zu einem Wassergehalt von
25Gew.-$ befeuchtet und dann in einen Bodentrockner eingeführt, in dem sie vom oberen Ende (bei einer Temperatur von 60°C)
zum unteren Ende (bei einer Temperatur von 110 C) geführt
wurde. Während dieser abschließenden Trocknung gebildete Konglomerate wurden zerkleinert.Die Arbeitsbedingungen und die
erhaltenen Ergebnisse sind in der Tabelle am Schluß der Beschreibung zusammengestellt.
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Versuch 2
Ein ähnlicher Versuch wie der Versuch 1 wurde in einem kontinuierlich betriebenen Fermenter (P.2) durchgeführt,
der ein Arbeitsvolumen von 12,4 nr hatte, wobei das gleiche wässrige Nährmedium wie im Versuch 1 verwendet wurde»
Die Arbeitsbedingungen, die Produktabseheidung und die
Lösungsmittelextraktion der Hefe waren die gleichen wie im Versuch 1 mit den Unterschieden, die sich aus den in i
der folgenden Tabelle genannten Arbeitsbedingungen ergeben.
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Versuch 1 | Versuch 2 | Beispiel 1 Fermenter hintereinander- geschaltet |
F.2 | 0,22 | 30 | 30 | 19,2 | 19,2 | .0,350 | 0,155 . | |
F.l allein | F.2 allein | F.l | 12,4 | 4,2 | 4,2 | 0,170 | 0 | ||||
Arbeitsvolumen, nr | 6,3 | 12,4 | 6,3 | 0,33 | 120 | 40 | |||||
Verdünnungsrate, V/V/Std. | 0,2 | 0,2 | 0,2 | 10 16 1,6 2/3 |
12 0>6 1^81 |
||||||
Gesamtverdünnungsrate, V/V/Std. | 0,2 | 0,2 | 180 | zugesetzter Ant fhQ\ |
|||||||
Temperatur, 0C | 30 | 30 | 65 Λ7" | ||||||||
Pti-Wert co H |
. 4,2 | 4 | I | ||||||||
o.Belüftung, V/V/Std. | 120 | 80 | 0,505 j keitf frischer N 0 488 ^ stoff zugesetzt |
||||||||
co Frisches Gasöl, g/l | 10 | ||||||||||
^ einzeln | 65 | 63 | |||||||||
_* insgesamt | 65 | 63 | |||||||||
Q Frisches Nährmediura | |||||||||||
«° Phosphor, g/l Kalium, g/l |
0,505 0,488 |
0,510 0,480 |
|||||||||
Produktmenge, kg/Std. | 9,5 | 11 | |||||||||
Gesamtprodukt, kg/Std. | 9,5 | - ii | |||||||||
Nährstoffverbrauch Phosphor, g/l |
0,34p | 0,300 | |||||||||
Kalium, g/l | 0,170 | 0,188 | |||||||||
Analyse des Produkts in Gew.-% auf Trockenbasis: |
|||||||||||
Stickstoff Gesamtlipide Phosphor ' Kalium |
10,9 0,8 1,75 2,3 |
11,0 0,9 1,9 2,2 . |
Claims (1)
- Patentansprüche1) Verfahren zur Kultivierung von Mikroorganismen, dadurch gekennzeichnet, daß man einen Mikroorganismus in Gegenwart einer ganz oder teilweise» aus geradkettigen Kohlenwasserstoffen bestehenden Erdölfraktion, eines wäßrigen Nährmediums und eines freien 'Sauerstoff enthaltenden Gases kultiviert, wobei man die Erdölfraktion und das wäßrige Medium kontinuierlich in einem Permenter einführt, der den Mikroorganismus enthält und in dem man den Mikroorga- ™ nismus in einer ersten Stufe kultiviert, einen Produktstrom, der den Mikroorganismus enthält, kontinuierlich in einen als zweite Kultivierungsstufe betriebenen Permenter einführt, in dem der Mikroorganismus mit einem wäßrigen Nährmedium der zweiten Stufe behandelt wird, einen den Mikroorganismus enthaltenden Produktstrom kontinuierlich aus dem Permenter der zweiten Stufe abzieht und das Produkt einer Behandlung zur Gewinnung des Mikroorganismus unterwirft, wobei man in der ersten Kultivierungsstufe die Menge der wesenblichen Nährstoffe in der wäßrigen Phase des Permenters der ersten Stufe so bemißt, daß die Wachstumsgeschwindigkeit des Mikroorganismus nicht durch i Mangel an Nährstoffen herabgesetzt wird und in der zweiten Stufe die Menge wenigstens eines Nährstoffs in der wäßrigen Phase im Permenter der zweiten Stufe geringer ist als die Menge, die für ungehemmtes Wachstum des Mikroorganismus erforderlich ist, und/oder wenigstens ein Nährstoff, der in der wäßrigen Phase des Permenters der ersten Stufe vorhanden ist, in der wäßrigen Phase des Permenters der zweiten Stufe fehlt.2) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das wäßrige Nährmedium der zweiten Stufe aus einem Gemisch des gesamten oder eines Teils des aus dem Permenter der ersten Stufe abgezogenen wäßrigen Nährmediums9098 2 8/1109zusammen mit zusätzlichem VJasser besteht.J>) Verfahren nach Anspruch 2, dadurch· gekennzeichnet, daß die Wasserzugabe·das ein- bis fünffache des Volumens/ Stunde des Produktstroms beträgt, der aus dem Fermenter der ersten Stufe'in den der zweiten Stufe geleitet wird.4) Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß man ausreichend viel Wasser zusetzt, um den Gehalt an in der ersten Stufe im wäßrigen Nährmedium erzeugtem Toxin so herabzusetzen, daß das Wachstum in der zweiten Stufe nicht wesentlich beeinträchtigt wird.5) Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß man das gesamte aus dem Fermenter der ersten Stufe abgezogene flüssige Produkt, welches in Suspension den Mikroorganismus enthält, in den Fermenter der zweiten Stufe einführt»6) Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 5> dadurch.gekennzeichnet, daß die Verdünnungsrate im Betrieb des Fermenters der zweiten Stufe nicht niedriger ist als diejenige im Fermenter der ersten Stufe.7) Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Nährstoff, der in der zweiten Stufe in geringerer Menge als für ungehemmtes Wachstum erforderlich oder vollständig abwesend ist, Kalium ist,8) Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß man als Mikroorganismus eine Hefe einsetzt..9) Verfahren nach Anspruch 8, dadurdi gekennzeichnet, daß man Hefe der Familie Cryptococcaceae, vorzugsweise der Gattung Candida und insbesondere Candida tropicalis einsetzt.9 0 9 8 2 8/1109lo) Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 9* dadurch gekennzeichnet, daß man eine Erdölfraktion einsetzt, die ganz oder teilweise aus geradkettigen Kohlenwasserstoffen mit einem mittleren Molekuelargewicht üi das wenigstens 10 Kohlenstoffatomen/MolekUl entspricht011) Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß man als Erdölfraktion ein GasÖl einsetzt.909828/1109
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