DE2313670C3 - Fermentation process for the production of microorganisms - Google Patents
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Description
werden.will.
Gern wird auf thermischem Wege hergestellte Phosphorsäure eingesetzt, jedoch ist auf nassem Wege hergestellte Phosphorsäure ebenfalls geeignet. Die technische Phosphorsäure muß die im Patentanspruch genannte Konzentration von wenigstens 55% reiner Phosphorsäure haben. Im allgemeinen haben technische Phosphorsäuren Konzentrationen an reiner Phosphorsäure im Bereich von 55 bis 88 Gew.-%.Thermally produced phosphoric acid is often used, but it is by the wet route produced phosphoric acid is also suitable. The technical phosphoric acid must be the one in the claim have said concentration of at least 55% pure phosphoric acid. Generally have technical Phosphoric acids Concentrations of pure phosphoric acid in the range from 55 to 88% by weight.
Die Zeit, während der die Säure gegen den Zutritt von Mikroben von außen geschützt und abgeschlossen werden muß, ist selbstverständlich verschieden in Abhängigkeit von der Säure. Die Werte in der folgenden Tabelle geben einen Anhaltspunkt für die Beziehung zwischen der Zeit bei Raumtempeiatur (etwa 2O0C) und der Konzentration der Säure.The time during which the acid must be protected and locked against the entry of microbes from the outside is of course different depending on the acid. The values in the following table gives an indication of the relationship between the time at Raumtempeiatur (about 2O 0 C) and the concentration of the acid.
3030th
Technische Phosphorsäuren mit Konzentrationen im Bereich von 55 bis 79% erfordern somit eine Sterilisationszeit im Bereich von 1 bis 24 Stunden.Technical phosphoric acids with concentrations in the range from 55 to 79% therefore require a Sterilization time in the range from 1 to 24 hours.
Es ist zweckmäßig, die Säure in einem geschlossenen Behälter bei Umgebungstemperatur während der Zeit zu halten, die erforderlich ist, um die bereits in der Säure vorhandenen Mikroorganismen zu deaktivieren oder abzutöten. Die sterilisierte Säure kann mit dem sterilisierten wäßrigen Medium vor dessen Einführung in den Fermenter gemischt oder getrennt in den Fermenter eingeführt werden. Bei getrennter Zugabe der Säure zum Fermenter beispielsweise durch Rohrleitungen ist es möglich, die Länge der Rohrleitung, ihre Bohrung und die Durchflußmenge der Säure so zu bemessen, daß die Verweilzeit der Säure im Rohrleitungssystem genügt, um die bereits in der Säure vorhandenen Mikroorganismen zu deaktivieren oder abzutöten.It is convenient to keep the acid in a closed container at ambient temperature during the time that is necessary to deactivate the microorganisms already present in the acid or kill. The sterilized acid can be mixed with the sterilized aqueous medium prior to its introduction mixed into the fermenter or introduced separately into the fermenter. With separate addition the acid to the fermenter for example through pipelines, it is possible to reduce the length of the pipeline to their The bore and the flow rate of the acid should be dimensioned in such a way that the residence time of the acid in the pipeline system sufficient to deactivate the microorganisms already present in the acid or kill.
Beliebige wäßrige Nährmedien, deren Eignung für das Wachstum des zu züchtenden Mikroorganismus bekannt ist, können verwendet werden. Die Züchtung des Mikroorganismus kann unter den normalerweise angewandten Bedingungen erfolgen. Das wäßrige Nährmedium kann nach beliebigen bekannten Methoden sterilisiert werden. Am besten erfolgt die Sterilisation durch Hitze. Am einfachsten und zweckmäßigsten wird die Sterilisation vorgenommen, indem das Nährmedium durch einen Wärmeaustauscher geleitet wird.Any aqueous nutrient media, their suitability for the growth of the microorganism to be cultivated known can be used. The cultivation of the microorganism can be among the normally applied conditions. The aqueous nutrient medium can by any known methods sterilized. It is best to use heat for sterilization. The simplest and most practical sterilization is carried out by passing the nutrient medium through a heat exchanger will.
Das Verfahren ist von besonderem Wert bei Fermentationen, bei denen Eisensalze, z. B. Eisenkationen enthaltende Salze, speziell die Eisensulfate, vom Mikroorganismus benötigt werden. Wenn diese eisenhaltigen Salze durch Hitze mit dem wäßrigen Nährmedium sterilisiert werden, bilden sie Eisenoxyde, die sich auf den Innenflächen des Wärmeaustauschers ansetzen und den Wärmeübergang stark beeinträchtigen. Dieses Problem kann gelöst werden, indem die Fähigkeit der Phosphorsäure, sich selbst zu sterilisieren, zur getrennten Sterilisation der Eisensalze ausgenutzt wird. Beispielsweise kann man die Eisensalze in der Phosphorsäure lösen und die Lösung während einer Zeit, die zur Deaktivierung oder Abtötung der bereits vorhandenen Mikroorganismen genügt, gegen Verunreinigung durch Mikroben von außen schützen und abschließen.The process is of particular value in fermentations where iron salts, e.g. B. iron cations containing salts, especially iron sulfates, are required by the microorganism. If these ferruginous Salts are sterilized by heat with the aqueous nutrient medium, they form iron oxides, which settle on the inner surfaces of the heat exchanger and severely impair the heat transfer. This problem can be solved by reducing the ability of phosphoric acid to self-sterilize, is used for the separate sterilization of the iron salts. For example, you can use the iron salts in the Phosphoric acid and dissolve the solution for a time necessary to deactivate or kill the already existing microorganisms are sufficient to protect against contamination by microbes from the outside and to lock.
Das Verfahren eignet sich besonders gut für die Erzeugung von Hefe, insbesondere für die Erzeugung von Hefe unter Verwendung eines Kohlenwasserstoffs a!s Kohlenstoffquelle. Es kann jedoch auch zur Züchtung beliebiger Mikroorganismen, die Phosphor als lebensnotwendigen Nährstoff benötigen, angewandt werden.The method is particularly well suited for the production of yeast, especially for the production of yeast using a hydrocarbon as a carbon source. However, it can also be used for Breeding of any microorganisms that require phosphorus as a vital nutrient, applied will.
Bei Verwendung eines Kohlenwasserstoffs als Quelle von verwertbarem Kohlenstoff können beispielsweise Kerosin (Leuchtpeiroleu.ti), η-Paraffine mit 10 bis 30 C-Atomen, Gasöle und Schmieröle als Kohlenwasserstoffe verwendet werden.When using a hydrocarbon as a source of usable carbon, for example Kerosene (Leuchtpeiroleu.ti), η-paraffins with 10 to 30 C atoms, gas oils and lubricating oils can be used as hydrocarbons.
Als Mikroorganismen können Hefen, die Kohlenwasserstoffe, verwerten, z. B. Stämme der Gattungen Candida, Torulopsis, Hansenula oder Neurospora, verwendet wurden. Als Beispiele geeigneter Arten der Gattung Candida sind C. lipolytica, C. pulcherrima, C. utilis, C. utilis variati major und C. tripocalis zu nennen.Yeasts, the hydrocarbons, can be used as microorganisms, e.g. B. Tribes of the genera Candida, Torulopsis, Hansenula or Neurospora were used. As examples of suitable types of Genus Candida are C. lipolytica, C. pulcherrima, C. utilis, C. utilis variati major and C. tripocalis.
Candida lipolytica, Stamm CBS Nummer 6331, wurde in einem 2000-1-Fermenter mit einem Arbeitsvolumen von 18001 unter aseptischen Bedingungen gezüchtet. Ein wäßriges Nährmedium der nachstehend genannten Zusammensetzung wurde kontinuierlich sterilisiert, indem es durch einen Wärmeaustauscher vom Plattentyp geleitet wurde.Candida lipolytica, strain CBS number 6331, was fermented in a 2000-1 fermenter with a working volume from 18001 grown under aseptic conditions. An aqueous nutrient medium of those mentioned below Composition was continuously sterilized by passing it through a plate-type heat exchanger was directed.
Das Medium hatte im Wärmeaustauscher eine Verweilzeit von 1 Minute bei einer Temperatur von 140°C. Das sterilisierte Medium wurde dann kontinuierlich in den Fermenter eingeführt. Als Kohlenstoffquelle diente ein getrennt sterilisiertes Gemisch von C10- C)4-Normalparalfinen im Kerosinsiedebereich. Dieses Gemisch war durch Behandlung einer Erdölfraktion mit einem Molekularsieb hergestellt worden.The medium had a residence time of 1 minute at a temperature of 140 ° C. in the heat exchanger. The sterilized medium was then continuously introduced into the fermenter. A separately sterilized mixture of C10-C ) 4 normal paralfins in the kerosene boiling range served as the carbon source. This mixture was prepared by treating a petroleum fraction with a molecular sieve.
Eine auf thermischem Wege hergestellte Phosphorsäure mit einer Konzentration von 70 Gew.-% gemäß vorstehender Definition wurde dem Fermenter getrennt zugeführt. Die Säure wurde in einem Behälter gelagert und dem Fermenter durch eine Rohrleitung zugeführt. Der Behälter und die Rohrleitung befanden sich bei Umgebungstemperatur, d. h. bei etwa 2O0C. Die Länge und die Bohrung der Rohrleitung waren so bemessen, daß die Mindestverweilzeit der Säure, d. h. die Zeit, während der die Säure gegen die äußere Umgebung abgeschlossen war, wenigstens 4 Stunden betrug, wenn die Säure dem Fermenter in einer Menge und Strömungsgeschwindigkeit zugeführt wurde, die zur Deckung des Phosphorbedarfs der Fermentation genügte. Im vorliegenden Fall betrug der Phosphorbedarf 1 g, gerechnet als technische Phosphorsäure, pro Liter Kulturmedium im Fermenter.A thermally produced phosphoric acid with a concentration of 70% by weight as defined above was fed separately to the fermenter. The acid was stored in a container and fed to the fermenter through a pipe. The container and tubing were at ambient temperature, ie, at about 2O 0 C. The length and bore of the pipeline were so dimensioned that the minimum residence time of the acid that is, the time during which had been completed, the acid from the external environment, at least It was 4 hours when the acid was fed into the fermenter in an amount and at a flow rate which were sufficient to cover the phosphorus requirements of the fermentation. In the present case, the phosphorus requirement was 1 g, calculated as technical phosphoric acid, per liter of culture medium in the fermenter.
Der Fermenter wurde in dieser Weise kontinuierlich während einer Gesamtzeit von 2817 Stunden ohne Verstopfung oder Störung im Wärmeaustauscher und ohne Verunreinigung betrieben.The fermenter was operated continuously in this way for a total of 2817 hours without Blockage or malfunction in the heat exchanger and operated without contamination.
Zum Vergleich wurde eine Fermentation kontinuierlieh unter genau den gleichen Bedingungen und in der gleichen Weise, wie vorstehend beschrieben, durchgeführt, wobei jedoch die Phosphorsäure dem wäßrigen Nährmedium zugesetzt wurde, bevor das Gemisch aus Nährmedium und Säure zur Sterilisation durch den Wärmeaustauscher geleitet wurde. Der kontinuierliche Betrieb war einwandfrei für eine Zeit von 1820 Stunden, jedoch fand ein allmählicher Abfall des Wärmeübergan&skoeffizienten des Wärmeaustauschers statt. Nach 1820 Stunden kontinuierlichen Betriebs begann der Druckabfall im Wärmeaustauscher stark zu steigen, bis nach einer Betriebszeit von 1970 Stunden der Betrieb durch den großen Druckabfall und den niedrigen Wärmeübergangskoeffizienten ernstlich gestört wurde. Nach 2087 Stunden kontinuierlichen Betriebs wurden die Dichtungen des Wärmeaustauschers undicht, so daß der Wärmeaustauscher vollständig ausfiel. Die Platten zeigten starke Ansatzbildung und konnten weder mit Säure noch mit Natriumhydroxyd gereinigt werden. Eine Reinigung von Hand war nur teilweise erfolgreich. Die endgültige Reinigung wurde durch Sandstrahlen vorgenommen, wobei die Platten beschädigt wurden.For comparison, fermentation was carried out continuously carried out under exactly the same conditions and in the same manner as described above, however, the phosphoric acid was added to the aqueous nutrient medium before the mixture was taken out Nutrient medium and acid has been passed through the heat exchanger for sterilization. The continuous Operation was flawless for a period of 1820 hours, however, there was a gradual decrease in the heat transfer coefficient of the heat exchanger. After 1820 hours of continuous operation, the Pressure drop in the heat exchanger to rise sharply until after an operating time of 1970 hours of operation was seriously disturbed by the large pressure drop and the low heat transfer coefficient. After 2087 hours of continuous operation, the heat exchanger seals were leaking, so that the heat exchanger failed completely. The plates showed strong buildup and could neither with Acid can be cleaned with sodium hydroxide. Manual cleaning was only partially successful. The final cleaning was done by sandblasting which damaged the panels.
Candida lipolytica, Stamm CBS Nummer 6331, wurde unter aseptischen Bedingungen in einem 2000-l-Fermenter mit einem Arbeitsvolumen von 18001 kontinuierlich gezüchtet. Ein wäßriges Nährmedium der nachstehend genannten Zusammensetzung wurde kontinuierlich sterilisiert, indem es durch einen Wärmeaustauscher vom Plattentyp geleitet wurde.Candida lipolytica, strain CBS number 6331, was fermented under aseptic conditions in a 2000 liter fermenter bred continuously with a working volume of 18001. An aqueous nutrient medium of the The following composition was continuously sterilized by passing it through a heat exchanger was directed by the plate type.
vorstehender Definition wurde getrennt in den Fermenter eingeführt. Die Säure wurde mit Eisen(ll)-sulfai (FeSO4 · 7H2O) in einer solchen Menge gemischt, daß eine Lösung mit einer Eisen(ll)-sulfatkonzenlraiion von 2,7 Gew.-% erhallen wurde. Die Lösung wurde in einem Behälter gelagert und dem Fermenter durch ein Rohrleitungssystem zugeführt. Der Behälter und die Rohrleitung befanden sich bei Umgebungstemperatur, d. h. etwa 200C. Die Länge und Bohrung der Rohrleitung waren so bemessen, daß die Mindestverweilzeit der Lösung im Rohrleitungssystem wenigstens 4 Stunden betrug. Die Lösung wurde dem Fermenter in einer Menge zugeführt, die etwa 1 g Phosphorsäure pro Liter Nährmedium im Fermenter entsprach.above definition was introduced separately into the fermenter. The acid was mixed with iron (II) sulfa (FeSO 4 · 7H 2 O) in such an amount that a solution with an iron (II) sulfate concentration of 2.7% by weight was obtained. The solution was stored in a container and fed to the fermenter through a pipeline system. The container and the pipeline were at ambient temperature, ie about 20 ° C. The length and bore of the pipeline were dimensioned so that the minimum residence time of the solution in the pipeline system was at least 4 hours. The solution was fed to the fermenter in an amount corresponding to about 1 g of phosphoric acid per liter of nutrient medium in the fermenter.
Der Fermenter wurde in dieser Weise kontinuierlich insgesamt 4270 Stunden ohne Verstopfung oder Ausfall des Wärmeaustauschers und ohne Verunreinigung betrieben.The fermenter ran in this manner continuously for a total of 4270 hours without clogging or failure of the heat exchanger and operated without contamination.
Candida lipolytica, Stamm CBS Nummer 6331. wurde in einem Fermenter mit einem Arbeitsvolumen von 20 I kontinuierlich gezüchtet. Ein wäßriges Nährmedium der folgenden Zusammensetzung wurde kontinuierlich sterilisiert, indem es durch einen Wärmeaustauscher vom Plattentyp geleitet wurde:Candida lipolytica, strain CBS number 6331. was in a fermenter with a working volume of 20 l continuously bred. An aqueous nutrient medium of the following composition became continuous sterilized by passing it through a plate-type heat exchanger:
4040
4545
Das Medium hatte im Wärmeaustauscher eine Verweilzeit von 1 Minute bei einer Temperatur von 1400C. Das sterilisierte Nährmedium wurde dann kontinuierlich in den Fermenter eingeführt. Als Kohlenstoffquelle diente ein durch Molekularsiebbehandlung einer Erdölfraktion erhaltenes und getrennt sterilisiertes Gemisch von Qo-Cm — Normalparaffinen im Kerosinsiedebereich.The medium had a residence time of 1 minute in the heat exchanger at a temperature of 140 ° C. The sterilized nutrient medium was then continuously introduced into the fermenter. A separately sterilized mixture of Qo-Cm - normal paraffins in the kerosene boiling range, obtained by treating a petroleum fraction with a molecular sieve, served as the carbon source.
Eine auf thermischem Wege hergestellte Phosphorsäure mit einer Konzentration von 70% gemäß Das Nährmedium hatte im Wärmeaustauscher eine Verweilzeit von 1 Minute bei einer Temperatur von 1400C. Eine auf thermischem Wege hergestellte Phosphorsäure mit einer Konzentration von 55% gemäß obiger Definition wurde in einem geschlossenen Behälter bei Umgebungstemperatur (etwa 200C) unter Schutz gegen Verunreinigung durch Mikirobien von außen 24 Stunden gelagert. Die Säure wurde dann mit dem sterilisierten wäßrigen Nährmedium in einer solchen Menge gemischt, daß der Phosphorsauregehalt 1 g/l betrug. Das Gemisch wurde dann kontinuierlich in den Fermenter eingeführt. Als Kohlenstoffquelle diente ein getrennt sterilisiertes, durch Molekularsiebbehandlung einer Erdölfraktion erhaltenes Gemisch von Ci4-Ci7-Normalparaffinen im Gasölsiedebereich.A thermally produced phosphoric acid with a concentration of 70% according to The nutrient medium had a residence time of 1 minute in the heat exchanger at a temperature of 140 ° C. A thermally produced phosphoric acid with a concentration of 55% according to the above definition was in a closed container stored at ambient temperature (about 20 0 C) under protection against contamination from the outside Mikirobien 24 hours. The acid was then mixed with the sterilized aqueous nutrient medium in such an amount that the phosphoric acid content was 1 g / l. The mixture was then continuously fed into the fermenter. A separately sterilized mixture of Ci 4 -Ci7 normal paraffins in the gas oil boiling range, obtained by treating a petroleum fraction with a molecular sieve, served as the carbon source.
Der Fermenter wurde in dieser Weise kontinuierlich insgesamt 300 Stunden ohne Verstopfung oder Ausfall des Wärmeaustauschers und ohne Verunreinigung betrieben.The fermenter ran in this manner continuously for a total of 300 hours with no clogging or failure of the heat exchanger and operated without contamination.
Claims (2)
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