DE2513354A1

DE2513354A1 - METHOD FOR SEPARATING MICROOGANISMS FROM A CULTURE MEDIUM

Info

Publication number: DE2513354A1
Application number: DE19752513354
Authority: DE
Inventors: Kurt Dr Assmann; Wolfgang Dr Hieke; Joerg Krippenstapel; Michael Tschernik; Beate Dr Voigt
Original assignee: PETROLCHEMISCHES KOMBINAT
Current assignee: PETROLCHEMISCHES KOMBINAT
Priority date: 1974-04-29
Filing date: 1975-03-26
Publication date: 1975-11-06
Also published as: RO72527A; FR2268075A1; RO72527B; BG22922A1; GB1501512A

Description

Verfahren zur Abtrennung von Mikroorganismen aus einem KulturmediumProcess for the separation of microorganisms from a culture medium

38E SvB X^E SC S!· 3^S £S S21«X 23 SÜSXb3 ^3t ShbSbS ^Si «^^ ϊ3ϊ 3SSSbE 3BK ΐ£*Ε ^Ϊ3 j*^» ΐΐ* ΐΐϊ^Ε SS SS ϊ^ϊΐΐΧ ^^Ζ «ΐΐ^* 3ES C^ 3SE 3ΐΧ 3ESZbS ■**· ^^ϊ ΐΐ ^2C Ξ2 £ΐ 93Κ ϊ^» SBK 2S2 38> ΐΐ {2» 3ES38E SvB X ^ E SC S! · 3 ^ S £ S S21 «X 23 SÜSXb3 ^ 3t ShbSbS ^ Si « ^^ ϊ3ϊ 3SSSbE 3BK ΐ £ * Ε ^ Ϊ3 j * ^ »ΐΐ * ΐΐϊ ^ Ε SS SS ϊ ^ ϊΐΐΧ ^^ Ζ «ΐΐ ^ * 3ES C ^ 3SE 3ΐΧ 3ESZbS ■ ** · ^^ ϊ ΐΐ ^ 2C Ξ2 £ ΐ 93Κ ϊ ^» SBK 2S2 38> ΐΐ {2 »3ES

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Abtrennung von Mikro= Organismen aus einem, bei der aeroben Fermentation von Mikro» Organismen auf fluessigen Kohlenwasserstoffen in Gegenwart waeasriger Naehrloesungen anfallenden Kulturmedium. Die Abtren= nung der Mikroorganismen aus derartigen Erdteldestillat bzw. Dieselkraftstoff enthaltenden waessrigen Medien erfordert eine Verfahrensteehnik, die die gegebenen Grenzflaechenvorgaenge und Milieuspezifik solcher Medien berueeksiehtigt. Dazu sind Vor= fahren eekannt, bei denen die Mikroorganismen, die durch kon= fcinuierliche aerobe Zuechtung auf Kohlenwasserstoffen als einziger Kohlenstoffquelle und in Gegenwart eines waessrigen Naehrmediums gezuechtet wurden, aus dem Fermentationsmediura nach Zugabe von synthetischen eberflaechenaktiven Substanzen durch Zentrifuga= bion abgetrennt werden. Die dabei anfallende waessrige Phase wird entweder in die Fermentationsstufe zurueck oder als Ab= wasser aus dem Prozess herausgefuehrt und die Kohlenwasserstoff» phase, z.B. Erdoeldestillat, wird nach Reinigung in Raffinerien weiter verarbeitet.The invention relates to a method for separating micro = Organisms from one, in the aerobic fermentation of microorganisms on liquid hydrocarbons in the presence aqueous Naehrloesungen accumulating culture medium. The Abtren = tion of the microorganisms from such earth distillate or Aqueous media containing diesel fuel requires a process technology that complies with the given Grenzflaechenvorgaenge and The milieu specifics of such media are taken into account. To do this, Vor = drive eekannt in which the microorganisms caused by kon = fcontinuous aerobic breeding on hydrocarbons as the only one Carbon source and in the presence of an aqueous nutrient medium were grown from the fermentation mediura after the addition of synthetic surface-active substances are separated by centrifugation. The resulting aqueous phase is either returned to the fermentation stage or as Ab = water is removed from the process and the hydrocarbon phase, e.g. petroleum distillate, is cleaned in refineries further processed.

Die derart abgetrennten Mikroorganismen beduerfen noch weiterer Reinigungsstufen, ehe sie beispielsweise als Futtermittel Ver=* wendung finden koennen.The microorganisms separated in this way require further purification steps before they can be used as animal feed, for example. can find application.

Diese durch die Verwendung von synthetischen oberflaechenaktiven Substanzen als Trennhilfsmittel gekennzeichneten Verfahren weisen nachfolgende wesentliche Nachteile auf. Die durch die Rueckfuehrung der waessrigen Phase ebenfalls mit in den Fermentor gelangenden synthetischen oberflaechenaktiven Substanzen wirken auf die Mikroorganismen zumeist wachstumshemmend und bei Abfueh= rung der waeesrigen Phase in das Abwasser beeintraechtigen diese synthetischen oberflaechenaktiven Substanzen die Sedimentation der Schwebstoffe. Schliesslich bewirken die synthetischen ober= flaeohenaktiven Substanzen bei der Trennung des Mehrphasenge*= misches eine ßmulgierung von Wasser in der abzutrennenden OeI=These processes are characterized by the use of synthetic surface-active substances as separating aids have the following significant disadvantages. The through the return of the aqueous phase also with in the fermentor Any synthetic surface-active substances usually have a growth-inhibiting effect on the microorganisms and in the event of waste The introduction of the aqueous phase into the wastewater affects this synthetic surface-active substances prevent sedimentation of suspended solids. Finally, the synthetic surface-active substances cause the separation of the multiphase amount * = mix an emulsification of water in the oil to be separated off

509845/0707509845/0707

phase, wodurch deren nachfolgend« Reinigung erschwert und damit oekonomisch belastet wird.phase, which makes their subsequent «cleaning more difficult and thus economically burdensome.

Zweck der Erfindung ist es, die Abtrennung der Mikroorganismen aus Kohlenwasseretoff/Mikroorganismen/iiaehrsalzloesung=Jümulsionen so zu gestalten, dass die dabei anfallende waessrige Phase den Erfordernissen sowohl der Rueckfuehrung in den Fermentationspro= zess als auch der Zufuehrung in das Abwasser entspricht und dass eine Emulgierung von Wasser in der gleichzeitig abzutrennenden OeI= phase vermieden wird.The purpose of the invention is to separate the microorganisms from hydrocarbon / microorganisms / iiaehrsalzloesung = Jümulsionen to be designed in such a way that the resulting aqueous phase meets the requirements of both the return to the fermentation process process as well as the supply into the wastewater and that an emulsification of water in the oil to be separated at the same time = phase is avoided.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, den Ferni«ntor= ablauf einer spezifischen Behandlung zu unterziehen und mit einem hochwirksamen, zumindest teilweise wassermischbaren oder teilweise wasserloeslichen Trennhilfsmittel zu versetzen, Erfindungsgemaess wird die Aufgabe dadurch geloest, dass man das aus dem Fermentor entnommene Kulturmedium nach bekannten Verfahren zunaeohst aufrahmen laesst und danach dem Aufgeralirnten als Trennhilfsmittoi einen systemeigenen oberflächenaktiv wirkenden Stoff in einer Kon sen trat ion von 0,1 bis 5,0 s/kg Auf= gerahmtes, vorzugsweise 0,25 bis 3,0 g/Kg Aufgerahmtes, zusetzt. Solche Stoffe sind insbesondere Phosphatide, wie beispielsweise Lecithine der allgemeinen Formel The invention is therefore based on the object of subjecting the remote control process to a specific treatment and adding a highly effective, at least partially water-miscible or partially water-soluble separating aid known processes and then the uncoated, as a separating aid, a system-specific, surface-active substance in a consistency of 0.1 to 5.0 s / kg = framed, preferably 0.25 to 3.0 g / kg framed, clogs. Such substances are in particular phosphatides, such as, for example, lecithins of the general formula

r\ Tj , Λ _ . iT\ / < ti r \ Tj, Λ _. iT \ / <ti

CHO — CO — C H₀ ,
m 2 m +CHO - CO - CH ₀ ,
m 2 m +

₂ — 0 — P — 0 — CH — IT(CH ) — OH _2-0 - P - 0 - CH - IT (CH) - OH

OH
oder Kephaline der allgemeinen FormelOH
or kephalins of the general formula

πτΐ — λ — πr\ »_ π tr πτΐ - λ - πr \ »_ π tr

CHO — CO — CCHO - CO - C

CH₂- 0 — P — 0 —
OHCH ₂ - 0 - P - 0 -
OH

50 9845/070750 9845/0707

wobei in beiden JPaellen die Pettsaeurereste in den Kettenlaengenbe= reich von 11 bis 17 Kohlenstoffatomen liegen koennen, oder Lipid=Kohleiiwasser st off extrakt, der bei der extraktiven Reini= gung von auf Erdoeldestillat kultivierten Mikroorganismen er= halten wird und als eine Hauptkomponexe Phosphatide der ange= gebenen formein enthaelt, oder wasserloesliche Eiweisse bzw. Üiweissderivate entsprechend der Formelwhere in both tables the Pettsaeurereste in the chain lengths = rich from 11 to 17 carbon atoms, or lipid = carbon water extract, which is used in extractive cleaning = generation of microorganisms cultivated on petroleum distillate er = and contains phosphatides of the given form as a main component, or water-soluble proteins or Protein derivatives according to the formula

R₁ . GO . x . R₂ ,R ₁ . GO. x. R ₂ ,

wobei R₁ = Rest einer Aminosaeure, z.B. GIyzin, oder der Rest eines Peptid=Bruchstueckes, wie er durch Hydrolyse von Eiweissabfaellen erhaeltlich ist R = gesaettigter oder ungesaettigter Alkylrest mit 7 bis 22 Kohlenstoffatomenwhere R ₁ = residue of an amino acid, for example glycin, or the residue of a peptide = fragments, as obtainable by hydrolysis of protein waste R = saturated or unsaturated alkyl residue with 7 to 22 carbon atoms

χ = -NH- oder -CH-χ = -NH- or -CH-

2
bedeuten·2
mean·

Das Kulturmedium wird mit dem Trennhilfsmittel gut durchmischt und nach einer Einv/irkzeit von ca. 3 Minuten'mittels bekannter Trennverfahren, beispielsweise Separation, in seine Komponenten aufgetrennt.The culture medium is thoroughly mixed with the separating aid and after an action time of approx. 3 minutes it is mixed well Separation process, for example separation, separated into its components.

Man erhaelt eine an Mikroorganismen angereicherte waessrige Phase und die KrdoeldeDtillatphase, Die den Hauptanteil der Mikroorga= nismen enthaltende waessrige Phase wird in einer weiteren Separa= tionsctufe weiter aufkonzentriert und durch anschliessende Trocknung der Mikroorganismen wird Biomasse als Trockenprodukt erhalten.An aqueous phase enriched in microorganisms is obtained and the KrdoeldeDtillatphase, which is the main part of the microorganism = Aqueous phase containing mechanisms is further concentrated in a further separation stage and followed by a When the microorganisms are dried, biomass is obtained as a dry product.

Diese so gewonnene Biomasse wird nunmehr zur Entfernung noch anhaftender Erdoeldestillatanteile mittels Loesungsmittelextrak= tion gereinigt. Aus dem dabei anfallenden Extrakt erhaelt man nach Entfernung des Loesungsmittels, durch Destillation oder Acetonfaellung, einen loesungsmittelfreien Lipid*=Kohlenwasserstoff= extrakt, welcher erneut als Trennhilfsmittel verwendbar ist. Die Erdoeldestillatphase wird voellig wasserfrei erhalten.This biomass obtained in this way is now used to remove still adhering petroleum distillate fractions by means of solvent extract = tion cleaned. The extract obtained is obtained after removal of the solvent, by distillation or Acetone precipitation, a solvent-free lipid * = hydrocarbon = extract, which can be used again as a separating aid. The petroleum distillate phase is kept completely anhydrous.

8^8 ^

^5/0707^ 5/0707

■= Δ. ι=■ = Δ. ι =

Dieses erfindungsgemaesse Verfahren hat den Vorteil, dass die verwendeten Trennhilfsmittel physiologisch unbedenklich sind und somit keinen negativen Einfluss auf das Endprodukt bzw· bei Rueckfuehrung der waessrigen Phase auf die I'ermentationsstufe ausueben. Darueberhinaus sind diese Trennhilfsmittel biologisch leicht abbaubar und belasten das Abwasser nicht. Im Vergleich zu den bekannten Verfahren ergibt sich bei gleichem erreichbaren Entpelungsgrad ein guenstigeres oekonomisches Ergeb= nis, da die erfindungsgemaessen Trennhilfsmittel nur einen geringen Kostenaufwand erfordern. Ein wesentlicher Vorteil des erfindungs= gemaessen Verfahrens besteht auch noch darin, dass die verwendeten Trennhilfsmittel bei der Loesungsmittelextraktion des Trockenpro= duktes im Extrakt zurueckgewonnen werden und wieder neu in der Separationsstufe einsetzbar sind, wodurch die Oekonomie des Ge= samtVerfahrens gegenueber den mit Verwendung von synthetischen Tensiden bekannten Verfahren reduziert wird.This inventive method has the advantage that the The release agents used are physiologically harmless and therefore have no negative influence on the end product or at Return of the aqueous phase to the fermentation stage exercise. In addition, these release agents are easily biodegradable and do not pollute the wastewater. Compared to the known methods, the same achievable degree of depletion results in a more favorable economic result nis, since the separating aids according to the invention only require a low cost. A major advantage of the invention = measured method also consists in the fact that the separation aids used in the solvent extraction of the dry pro = ducts are recovered in the extract and can be used again in the separation stage, whereby the economy of the Ge = including the process is reduced compared to the processes known with the use of synthetic surfactants.

In den folgenden .Beispielen wird das erfindungsgemaesse Verfahren naeher erlaeutert,
Beispiel 1The method according to the invention is explained in more detail in the following examples,
example 1

Das Aufgerahmte eines bei der Kultivierung eines Mikroorganismus, speziell einer Hefe, auf einer geradkettige Kohlenwasserstoffe enthaltenden Erdoe!fraktion in Gegenwart eines waessrigen, salz= haltigen Naehrbodens und eines freien Sauerstoff enthaltenden Gases gewonnenen Fermentorablaufes wird mit einer solchen Menge Lipid= Kohlenwasserstoff=Extrakt in Form einer 1 %igen Loesung in Erd= oeldestillat versetzt und vermischt, dass die Lipid=Kohlenwasser= stoff=Konzentration 0,5 g pro kg Aufgerahmtes betraegt. Der verwendete Lipid=Kohlenwasserstoff=Extrakt setzt sich zusam= men ausThe framed one in the cultivation of a microorganism, specifically a yeast, on a straight-chain hydrocarbon containing Erdoe! fraction in the presence of an aqueous, salt = Fermentor effluent obtained from nutrient soil and a gas containing free oxygen is provided with such an amount of lipid = Hydrocarbon = extract in the form of a 1% solution in earth = oil distillate added and mixed that the lipid = hydrocarbon = substance = concentration is 0.5 g per kg of framed. The lipid used = hydrocarbon = extract is composed = men from

18,0 % Phosphatide vom Typ der Lecithine 17.0 % Phosphatide vom Typ der Kephaline 32.4 % Triglyceride, Diglyceride, Monoglyceride,18.0% phosphatides of the lecithin type 17.0 % phosphatides of the cephalin type 32.4 % triglycerides, diglycerides, monoglycerides,

freie Pettsaeuren
0,6 % Sterine, Ubichinose
32.0 % Kohlenwasserstoffefree pettic acids
0.6 % sterols, ubiquinose
32.0% hydrocarbons

= 5 = 509845/0707= 5 = 509845/0707

Der aufgerahmte Fermentorablauf der Zusammensetzung 35 % Biomasse, 29#1 % Erdoeldestillat und 67.4 % Prozesswasser wird mittels einer Schneckenpumpe einem Seperator zugefuehrt, wo die Phasenauftrennung erfolgt.The framed fermentor drain with the composition 35 % biomass, 29 # 1 % petroleum distillate and 67.4 % process water is fed to a separator by means of a screw pump, where the phases are separated.

Als leichte Phase wird das abgetrennte Erdoeldestillat erhalten, das dabei mit ca. 0,2 % Biomasse und ca, 3 % Wasser verunreinigtThe separated petroleum distillate is obtained as a light phase, which is contaminated with approx. 0.2 % biomass and approx. 3 % water

Die den Hauptanteil der Biomasse einhaltende schwere waessrige Phase weist als Verunreinigung nur ca. 0,05 bis 1,0 % Rest=Erdoel= destillat auf und kann in einer zweiten Separationsstufe durch Entwaesserung weiter aufkonzentriert werden.The heavy aqueous phase, which contains the majority of the biomass, has only approx. 0.05 to 1.0 % residual = petroleum = distillate as an impurity and can be further concentrated in a second separation stage by dewatering.

Das Aufgorahmte eines bei der Kultivierung eines Mikroorganismus, speziell einer Hefe, auf einer geradkettig Kohlenwasserstoffe enthaltenden Erdoeldestillatfraktion in Gegenwart eines waessrigen Naehrmediums und eines freien Sauerstoff enthaltenden Gases ge= wonnenen Fermentorablaufes wird mit einer solchen Menge Albumin in Form einer 10 %igen waessrigen Loesung versetzt und vermischt, dass die Albuminkonzentration 1.0 g pro kg Aufgerahmtes betraegt. Der aufgerahmte Permentorablauf der Zusammensetzung 3,5 % Biomasse, 29.1 % Brdoeldestillat und 67.4 % Prozesswasser wird mittels einer Schneckenpumpe einem Separator zugefuehrt, wo die Phasen= trennung erfolgt. Als leichte Phase wird das abgetrennte Erdoel= destillat erhalten, das dabei mit ca. 0,2 % Biomasse und 4 % Wasser verunreinigt ist.The image of a fermenter effluent obtained during the cultivation of a microorganism, especially a yeast, on a straight-chain petroleum distillate fraction containing hydrocarbons in the presence of an aqueous nutrient medium and a gas containing free oxygen is mixed with such an amount of albumin in the form of a 10% aqueous solution and mixed so that the albumin concentration is 1.0 g per kg of cream. The framed Permentor runoff with a composition of 3.5 % biomass, 29.1 % bromine distillate and 67.4 % process water is fed to a separator by means of a screw pump, where the phases are separated. The separated petroleum distillate is obtained as a light phase, which is contaminated with approx. 0.2% biomass and 4 % water.

Die den Hauptanteil der Biomasse enthaltende schwere waessrige Phase weist als Verunreinigung nur ca. 0,05 bis 1,5 % Rest=Erd= oeldestillat auf und kann in einer zweiten Separationsstufe durch Entwaesserung weiter aufkonzentriert werden.The heavy aqueous phase, which contains the majority of the biomass, has only approx. 0.05 to 1.5 % remainder = petroleum distillate as an impurity and can be further concentrated in a second separation stage by dewatering.

509845/0707509845/0707

Claims

Method for separating microorganisms from a culture medium, characterized in that the culture medium framed according to known methods and then the framed a system-specific surface active we = kender material as a separating aid in a concentration of 0.1 to 5.0 g / kg of framed, preferably 0.25 to 3.0 g, is added, and after an exposure time of approx. 3 minutes the microorganisms are separated off by means of known separation processes, for example by separation.

2 «The method according to claim 1, characterized in that as Release aid phosphatides can be used.

3 »The method according to claim 1, characterized in that as Separation aid lipid = hydrocarbon = extract used will,

4 »The method according to claim 1, characterized in that as Separating aid water-soluble proteins or üiweissderi = vate according to the formula

R ₁ . 00. χ. R ₂

where R, = is an amino acid, e.g. glycine, or the

Remainder of a peptide = fragment as he got through Protein waste hydrolysis available isfc Rp = saturated or unsaturated alkyl radical with;

7 to 22 hydrocarbon atoms χ = -NH- or -CH ₂ - are used,

5. The method according to claim 2, characterized in that the phosphatides are lecithins of the general formula

509845/0707

cn, - ο - co - σ Η. _Λ

,ti, ti η 'ti η +η 'ti η +

} f - C - CH., - ϊϊ (ΟΗ.) _ - OH \ ί 3

CH

are, where rr and η '»before te assume between 11 and 17

C. ^Tr crfaiiTen nctch claim Z, characterized in that the phosphatides K ^ phalin "DNSS ³ of the general formula

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ind, where rr and η can ^{accept advertisements between 1 Λ} and 17.

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