DE2728353A1

DE2728353A1 - Single cell protein and fat mfr. by cell cultivation - using medium of vegetable starch liquefied by amylase

Info

Publication number: DE2728353A1
Application number: DE19772728353
Authority: DE
Inventors: Kazuo Kakutani; Masafumi Matsumoto; Michihiko Nojiri; Shigezo Uedono; Kazuo Uenakai
Original assignee: Mitsui Engineering and Shipbuilding Co Ltd
Current assignee: Mitsui Engineering and Shipbuilding Co Ltd
Priority date: 1977-06-23
Filing date: 1977-06-23
Publication date: 1979-01-04
Also published as: DE2728353C2

Abstract

Single cell proteins and fats are prepd. by: (1) liquifying vegetable carbohydrate (starch) by treatment with liquifying amylase; and (2) culturing microbes which can produce single cell protein and/or fat; while simultaneously saccharifying the liquified starch soln. with gluco-amylase. A large amt. of raw material can be treated in higher concn. than other known methods. Operation and automation of the process are easy. Liquifying process is performed at 80-92 degrees C for 30-90 mins. The medium used for simultaneous culturing and saccharifying should contain sugars (1-8%, generally 4%), and other nutrient components such as N-source phosphor source, Mg and K. The cultivation is carried out at pH 3-7 and 30-45 degrees C while simultaneously saccharifying with gluco amylase.

Description

Verfahren zur Erzeugung von Protein und Lipid durch Mikro-Process for the production of protein and lipid by micro-

organismenkulturen Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Mikroorganismen-Protein und -lipid aus Kohlehydraten pflanzlicher Herkunft durch Mikroorgani smenkulturen. organism cultures The invention relates to a method of production of microorganism protein and lipid from carbohydrates of vegetable origin Cultures of microorganisms.

Sie betrifft insbesondere ein Verfahren zur Herstellung von Nikroorganismen-Protdn und -lipid aus pflanzlichen Kohlehydraten, insbesondere Stärke, das durch das zweistufige Verfahren gekennzeichnet ist, bei dem Stärke durch Einwirkung von dextrinogenen Enzymen zur Herstellung eines Kulturmediums für einen Mikroorganismus verflüssigt wird und das verflüssigte Kultur medium durch aseptische Zugabe einer saccharogenen Amylase zum Kulturmedium in Saccharose überführt wird, während der Mikroorganismus darin gezüchtet wird.In particular, it relates to a process for the production of microorganism proteins and lipid from vegetable carbohydrates, especially starch, which is produced by the two-stage Method is characterized in the starch by the action of dextrinogens Liquefied enzymes to produce a culture medium for a microorganism and the liquefied culture medium by aseptic addition of a saccharogenic Amylase is transferred to the culture medium in sucrose, while the microorganism is bred in it.

In den letzten Jahren wurden Einzellen-Proteine künstlich aus pflanzlichen Kohlehydraten oder Erdöl-Kohlenwasserstoffen durch Kultur von Mikroorganismen hergestellt. Die so erhaltenen Proteine stammen aus den Zellen der kultivierten Mikroorganismen ab und werden auf chemische Weise im allgemeinen von den Proteinen, die einfach aus pflanzlichen Quellen, wie z.B. Bohnen, extrahiert werden, unterschieden. Die se künstlich erzeugten Proteine sind als Fleisch-Substitut brauchbar und finden ein breites Anwendungsfeld in der Nahrungsmittelindustrie als Fleischsubstitut, als Zusätze zu Nahrungsmitteln und Tierfutter usw.In recent years, single-cell proteins have been artificially made from plant-based Carbohydrates or petroleum hydrocarbons produced by culturing microorganisms. The proteins obtained in this way come from the cells of the cultivated microorganisms from and are chemically in general from the proteins that are simple extracted from vegetable sources such as beans. the These artificially produced proteins can be used and found as meat substitutes a broad field of application in the food industry as a meat substitute, as additives to food and animal feed, etc.

Bis jetzt wurden zahlreiche Untersuchungen der Erzeugung von Mikroorganismen-Protein aus pflanzlichen Kohlehydraten lurch Mikroorganismenkultur in einem Kulturmedium, das aus solchen Kohlehydraten hergestellt wurde, berichtet. In diesen Untersuchungen werden als Ausgangsmaterial zur Fermentation oder Erzeugung von Mikroorganismen-Protein und -lipid Kohlehydrate verwendet, die z.B. typisch Monosaccharide und Oligosaccharide oder Stärke sind, wobei letztere in großen Mengen handelsüblich erhältlich ist. Daher ist die Verwendung von Stärke als Ausgangsmaterial aus wirtschaftlichen Gründen erwünscht. Wenn jedoch ein Mikroorganismus, der zur Kultur verwendet wird, nur Monosaccharide oder Oligosaccharide verwerten kann, muß Stärke oder ein ähnliches hochmolekulares Material auf geeignete Weise vorher hydrolysiert werden (verzuckert bzw. in Saccharose überführt werden), bevor sie als Kulturmedium verwendet werden kann.Up to now, numerous studies have been made on the production of microorganism protein from vegetable carbohydrates through microorganism culture in a culture medium, made from such carbohydrates are reported. In these investigations are used as starting material for fermentation or production of microorganism protein and -lipid carbohydrates used, e.g. typical monosaccharides and oligosaccharides or starch, the latter being commercially available in large quantities. Therefore, the use of starch as a starting material is for economic reasons he wishes. However, when a microorganism that is used for culture, only monosaccharides or can utilize oligosaccharides, must starch or a similar high molecular weight Material must be hydrolyzed in a suitable way beforehand (saccharified or in sucrose be transferred) before it can be used as a culture medium.

Tische übliche Verfahren, die zur Lösung dieses Problems geeignet sind, sind der sogenannte Amylo-Prozess, der zur Alkoholerzeugung aus Stärke angewandt wird, der Koji-Prozess und das Wahlverfahren zwischen dem Koji- und dem Amyloprozess. Gemäß diesen Verfahren wird Koji*(z.B. Aspergillus oryzae) unter geeigneten Bedingungen ein Mehrfaches von 10 h während einer Vorstufe vor dem Hauptfermentationsprozess gezüchtet, wobei goji Amylase erzeugt, die zur Verzuckerung im nachfolgenden Verfahren verwendet wird. In diesem Fall ist die Steuerung und die Verfahrensführung für die Züchtung schwierig und das Verfahren selbst benötigt einen langen Zeitraum. Dementsprechend sind diese Methoden für solche Verfahren, wie z.B. die Herstellung von Mikroorganismen-Protein, bei dem eine große Menge eines Ausgangsmaterials nach einer einfachen Methode eine kurze Zeit lang behandelt werden muß, ungeeignet.Tables usual procedures that are suitable for solving this problem are the so-called amylo process, which is used to produce alcohol from starch becomes, the Koji process and the choice between the Koji and the Amylo process. According to these Procedure is Koji * (e.g. Aspergillus oryzae) under suitable conditions a multiple of 10 h during a preliminary stage before the main fermentation process grown, whereby goji produces amylase, which is used for saccharification in the subsequent process is used. In this case, the control and the process management for the Breeding is difficult and the process itself takes a long period of time. Accordingly are these methods for such processes as e.g. the production of microorganism protein, in which a large amount of a raw material is a simple method has to be treated for a short time is unsuitable.

Kürzlich zog der Symba-Prozess die öffentliche Aufmerksamkeit als ein Verfahren zur Erzeugung von tEkroorganismen-Protein aus Abwasser der Stärkeverarbeitung auf sich. Dieses Verfahren ist eine gemischte (symbiotische) Kulturmethode, wobei die Verzuckerung von thermisch sterilisierter Stärke mit einer besonderen Mikroorganismenart (Endomycopsis fibligar) durchgeführt wird, die Amylase erzeugen kann, die in einem getrennten Fermentationstank in einem Hauptfermentationstank, wo die Haupthefe, Candida utilis, gezüchtet wird, kultiviert wird. Wenn Jedoch die Anfangskonzentration an Stärke beim Symba-Prozess hoch ist, kann mit Sicherheit erwartet werden, daß eine Gelbildung im Verlauf der thermischen Sterilisationsbehandlung der Stärke erfolgt. Es wird daher vermutet, daß unbedingt eine Begrenzung für die Konzentration der Stärke, die in das Verfahren eingegeben wird, eingehalten werden muß. Da zwei verschiedene Arten der genannten Hefen zusammen in dem Hauptfermentationstank gezüchtet werden, tritt das wohlausgewogene Wachstum zwischen den beiden Hefen als ein schwieriges Problem auf. Zusätzlich ist es bei diesem Prozess nicht leicht, die Kultur und ein Produkt von stabiler Qualität aufrechtzuerhalten.Recently, the Symba process drew public attention as a process for the production of microorganism protein from wastewater from starch processing on yourself. This method is a mixed (symbiotic) culture method, whereby the saccharification of thermally sterilized starch with a special type of microorganism (Endomycopsis fibligar), which can produce amylase, which in a separate fermentation tank in a main fermentation tank where the main yeast, Candida utilis, being grown, is being cultivated. However, if the initial concentration is high in strength in the Symba process, it can be safely expected that gel formation occurs in the course of the thermal sterilization treatment of the starch. It is therefore believed that necessarily a limit to the concentration of Strength that is entered in the process must be adhered to. There are two different Species of said yeasts are grown together in the main fermentation tank, Well balanced growth occurs between the two yeasts as a difficult one Problem on. In addition, in this process it is not easy to understand the culture and a Maintain stable quality product.

* Kulturen von Mikroorganismen Unter diesen Umständen besteht ein großes Bedürfnis nach der Entwicklung eines neuen Verfahrens zur Erzeugung von Mikroorganismen-Protein aus Stärke, bei dem die Kultur der Mikroorganismen leicht und wirksam und ohne irgendwelche Schwierigkeiten erfolgt.* Cultures of microorganisms Under these circumstances there is a great need to develop a new method of production of microorganism protein from starch in which the culture of the microorganism is easy and done effectively and without any difficulty.

Ein Zweck der vorliegenden Erfindung ist daher ein Mikroorganismen-Protein, das als Fleischsubstitut und als Zusatz zu Nahrungsmitteln oder Tierfutter brauchbar ist.One purpose of the present invention is therefore a microorganism protein, which can be used as a meat substitute and as an additive to food or animal feed is.

Ein anderer Zweck der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung von Mikroorganismen-Protein und -lipid aus pflanzlichen Kohlehydraten durch Mikroorganismen-Kultur.Another purpose of the invention is a method of manufacture of microorganism protein and lipid from vegetable carbohydrates through microorganism culture.

Ein weiterer Zweck der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung von Mikroorganismen-Protein und -lipid durch Kultur von Mikroorganismen, wobei in einer Stufe die Stärke durch Wirkung eines dextrinogenen Enzyms verflüssigt wird und in einer anderen Stufe enzymatisch durch die Mikrobenkultur verzuckert wird.Another purpose of the invention is a method of manufacture of microorganism protein and lipid by culture of microorganisms, where in a stage the starch is liquefied by the action of a dextrinogenic enzyme and is enzymatically saccharified in another stage by the microbial culture.

Ein weiterer Zweck der Erfindung ist ein einfaches, automatisch steuerbares Verfahren zur Erzeugung von Mikroorganismen-Protein und -lipid, wobei eine große Menge an Ausgangsmaterial kontinuierlich und wirksam während einer kurzen Zeit behandelt werden kann.Another purpose of the invention is a simple, automatically controllable Process for the production of microorganism protein and lipid, with a large Amount of raw material treated continuously and effectively for a short time can be.

Ein weiterer Zweck der Erfindung ist eine kontinuierliche mehrstufige Kulturmethode zur Erzeugung von Mikroorganismen-Protein, wobei ein unterschiedlicher Druck zwischen einzelnen Kulturtanks aufrechterhalten wird, um die Menge einer strömenden Fermentationsflüssigkeit zwischen den einzelnen Kulturtanks zu steuern.Another purpose of the invention is a continuous multi-stage Culture method for the production of microorganism protein, with a different Pressure is maintained between individual culture tanks to reduce the amount of a flowing Control fermentation liquid between the individual culture tanks.

Andere Aufgaben, Zwecke und Vorteile der Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung ersichtlich.Other objects, purposes and advantages of the invention will be apparent from US Pat can be seen in the following description.

Es wurde nun überraschend gefunden, daß die oben beschriebenen Nachteile nach dem Stand der Technik überwunden werden können, indem man getrennt eine Vorstufe der enzymatischen Stärkeverflüssigung und eine Stufe der enzymatischen Verzuckerung und Kultur vorsieht, um gleichzeitig die enzymatische Verzuckerung und Mikroorganismen-Kultur durchzuführen.It has now surprisingly been found that the disadvantages described above The prior art can be overcome by separating a precursor the enzymatic starch liquefaction and a stage of the enzymatic saccharification and culture provides to simultaneously the enzymatic saccharification and microorganism culture perform.

Gegenstand der Erfindung ist daher ein Verfahren zur Erzeugung von Mikroorganismen-Protein und -lipid aus pflanzlichen Kohlenwasserstoffen durch Kultur eines Mikroorganismus, das dadurch gekennzeichnet ist, daß man ein Kohlehydrat mit einem Dextrin erzeugenden Enzym zur Herstellung eines Kulturmediums für einen Mikroorganismus verflüssigt, gleichzeitig durch Zugabe einer Saccharose erzeugenden Amylase zu dem Kulturmedium während der Züchtung dieses Mikroorganismus' in dem Kulturmedium eine enzymatische Verzuckerung und die Kultur des Mikroorganismus durchführt und die gezüchteten Mikroorganismuszellen und die Flüssigkeit von dem Kulturmedium abtrennt.The invention therefore provides a method for producing Microorganism protein and lipid from vegetable hydrocarbons through culture a microorganism, which is characterized in that a carbohydrate with a dextrin-producing enzyme for preparing a culture medium for a microorganism liquefied at the same time by adding a sucrose-producing amylase to the Culture medium during cultivation of this microorganism in the culture medium enzymatic saccharification and the culture of the microorganism performs and the cultured microorganism cells and separating the liquid from the culture medium.

Erfindungsgemäß wird ein Verfahren zur Erzeugung von Mikroorganismen-Protein und -lipid aus pflanzlichen Kohlehydraten einschließlich Stärke durch Kultur eines Miktoorganismus zur Verfügung gestellt, das dadurch gekennzeichnet ist, daß man die Stärke mit einem dextrinogenen Enzym in einem Verflüssigungstank zur Herstellung eines Kulturmediums für einen Mikroorganismus verflüssigt, die enzymatische Verzuckerung und die Kultur des Mikroorganismus gleichzeitig in einem oder mehreren Fermentationstanks durch aseptische Zugabe einer Saccharose erzeugenden Amylase zum Kulturmedium, während der Mikroorganismus darin gezüchtet wird, durchführt und die gezüchteten Mikroorganismenzellen und das Lipid aus dem Kulturmedium abtrennt.According to the invention a method for producing microorganism protein and vegetable carbohydrate lipid including starch by culture of a Microorganism made available, which is characterized in that one the starch with a dextrinogenic enzyme in a liquefaction tank for production of a culture medium for a microorganism is liquefied, the enzymatic saccharification and culture of the microorganism simultaneously in one or more fermentation tanks by aseptic addition of a sucrose-producing amylase to the culture medium, while the microorganism therein is cultured, and the cultured microorganism cells and separating the lipid from the culture medium.

Das erfindungsgemäße Verfahren weist als Ganzes eine enzymatische Verflüssigungsstufe zur Stärkeverflüssigung mit einem Dextrin erzeugenden Enzym zur Herstellung eines Kulturmediums für einen Mikroorganismus, eine Sterilisationsstufe für das Kulturmedium, eine enzymatische Verzuckerungs- und Kulturstufe zur gleichzeitigen Durchführung der enzymatischen Verzuckerung und der Kultur des Mikroorganismus in einem oder mehreren Fermentationstanks durch aseptische Zugabe einer Saccharose erzeugenden Amylase zum Kulturmedium während der Kultur des Mikroorganismus in dem Kulturmedium, eine Abtrennungs- und Konzentrationsstufe für die gezüchteten Mikroorganismenzellen und eine Trocknungsstufe zur Gewinnung des gewünschten Mikroorganismen-Proteins auf. Die vorliegende Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß die enzymatische Verflüssigungsstufe unabhängig von der enzymatischen Verzuckerungs- und Kulturstufe ist.The inventive method as a whole has an enzymatic Liquefaction stage for starch liquefaction with a dextrin-producing enzyme for the production of a culture medium for a microorganism, a sterilization stage for the culture medium, an enzymatic saccharification and culture stage for simultaneous Carrying out the enzymatic saccharification and the culture of the microorganism in one or more fermentation tanks by aseptic addition of a sucrose producing amylase to the culture medium during the culture of the microorganism in the Culture medium, a separation and concentration stage for the cultured microorganism cells and a drying step for obtaining the desired microorganism protein on. The present invention is characterized in that the enzymatic Liquefaction stage independent of the enzymatic saccharification and culture stage is.

Verschiedene Arten von hochmolekularen Kohlenwasserstoffen und Stärke können als Ausgangsmaterial für das erfindungsgemäße Verfahren verwendet werden. Die Verwendung von Stärke wird bevorzugt, da sie in großer Menge zu geringen Kosten im Handel erhältlich ist. Verschiedene pflanzliche Stärken können als Ausgangsmaterial verwendet werden, wie z.B. Kartoffelstärke und eine Abfallflüssigkeit aus einer Stärke erzeugenden Fabrik.Different types of high molecular weight hydrocarbons and starch can be used as starting material for the process according to the invention. The use of starch is preferred because it is available in large quantities at low cost is commercially available. Various vegetable starches can be used as the starting material such as potato starch and a waste liquid from a Starch-producing factory.

Wenn Stärke als Ausgangsmaterial zur Erzeugung des Mikroorganismen-Proteins verwendet wird, muß sie vorher hydrolysiert werden, wenn der verwendete Organismus keine Amylasenwirksamkeit besitzt. Die Hydrolyse von Stärke erfolgt kontinuierlich und schnell mit Elilfe eines im Handel erhältlichen Dextrin erzeugenden Enzyms in der Verflüssigungsstufe. Anorganische Nährsalze werden dann der hydrolysierten Flüssigkeit zugegeben, bis die Salzkonzentration für die Kultur des Mikroorganismus optimal ist. Dann wird in der Sterilisationsstufe das so hergestellte Kulturmedium durch Hitze sterilisiert und zu einer Fermentationsaniage iiberführt, die gewöhnlich aus einer Serie voii verschiedenen Fermentationstanks besteht. In der nachfolLenden enzymatischen Verzuckerungs- und Kulturstufe wird eine im Handel erhältliche Saccharose erzeugende Amylase aseptisch zum Itu',-turmedium in den Fermentationstank zugegeben, wo die enzymatische Verzuckerung und die Kultur des Mikroorganismus gleichzeitig durchgeführt werden. Auf diese Weise läuft die Hydrolyse schnell und wirksam ab. Es ist bekannt, daß hydrolytische Enzymreaktionen, wie z.B. die Uberführung in Saccharose (hier auch mit "Verzuckerung" bezeichnet), im allgemeinen reversibel sind und daß die Erscheinung der Hemmung durch das Produkt auftritt. Beim erfindungsgemäßen Verfahren, bei dem die Verzuckerung und die Kultur gleichzeitig durchgeführt werden, werden Glucose oder Maltose, die durch die Wirksamkeit der saccharogenen Amylase freigesetzt werden, nachfolgend durch den gleichzeitig vorhandenen Mikroorganismus verbraucht und so schnell aus dem hydrolytischen Reaktionsgleichgewicht entfernt. Daher werden sowohl die Reaktionen in umgekehrter Richtung als auch die Hemmung durch das Produkt vernachlässigbar. Tatsächlich benötigt man 60 bis 90 h, um unabhängig eine verflüssigte Stärkelösung in einem Verzuckerungsreaktionstank unter Verwendung einer saccharogenen Amylase in Zucker zu überführen, bis der Verzuckerungsgrad 97 DE überschreitet. Dagegen verlief die chargenweise Lultur einer Candida-Hefe während 14 bis 24 h in der erfindungsgemäßen Verzuckerungs- und Kulturstufe unter Verwendung einer verflüssigten Stärkelösung mit einem Gesamtzuckergebalt von 4 Ç In der Trenn- und Konzentrationsstufe werden die gezüchteten Mikroorganismen-Zellen geerntet, indem man sie z.B. dekantiert und abzentrifugiert. Die so isolierten Plikroorgani !;men-Zellen werden schließlich in der Trocknungsstufe getrocknet, wodurch das gewünschte Mikroorganismen-Protein erhalten wird. Die Ausbeute an gezüchteten Mikroorganismen-Zellen beträgt 45 bis 52 %, bezogen auf die Gesamtmenge an zugesetztem Zucker und die Menge an nicht verwendetem Zucker beträgt 0,1 bis 0,2 %.When starch is used as the starting material for the production of the microorganism protein is used, it must be hydrolyzed beforehand if the organism used has no amylase activity. The hydrolysis of starch takes place continuously and rapidly with the aid of a commercially available dextrin producing enzyme in the liquefaction stage. Inorganic nutrient salts are then added to the hydrolyzed liquid added until the salt concentration is optimal for the culture of the microorganism is. Then, in the sterilization stage, the so-made Culture medium sterilized by heat and transferred to a fermentation facility which is common consists of a series of different fermentation tanks. In the following The enzymatic saccharification and culture stage becomes a commercially available sucrose generating amylase aseptically added to the Itu ', - turmedium in the fermentation tank, where the enzymatic saccharification and the culture of the microorganism at the same time be performed. In this way the hydrolysis is quick and efficient. It is known that hydrolytic enzyme reactions such as conversion to sucrose (also referred to here as "saccharification"), are generally reversible and that the appearance of inhibition by the product occurs. In the method according to the invention, in which the saccharification and the culture are carried out at the same time Glucose or maltose released by the effectiveness of the saccharogenic amylase are subsequently consumed by the microorganism present at the same time and so quickly removed from the hydrolytic reaction equilibrium. Hence be both the reactions in the opposite direction and the inhibition by the product negligible. In fact, it takes 60 to 90 hours to independently liquefy a Starch solution in a saccharification reaction tank using a saccharogenic To convert amylase into sugar until the degree of saccharification exceeds 97 DE. In contrast, the batch-wise culture of a Candida yeast took 14 to 24 hours in the saccharification and culture stage according to the invention using a liquefied one Starch solution with a total sugar content of 4 Ç in the separation and concentration stage the cultured microorganism cells are harvested, e.g. by decanting them and centrifuged off. The microorganism cells isolated in this way eventually become dried in the drying stage, producing the desired microorganism protein is obtained. The yield of cultured microorganism cells is 45 to 52%, based on the total amount of added sugar and the Amount of unused sugar is 0.1-0.2%.

Die vorliegende Erfindung kann vollständiger aus der folgenden Beschreibung im Zusammenhang mit den Figuren geschildert werden.The present invention can be more fully understood from the following description are described in connection with the figures.

Fig. 1 ist ein Fließschema, das die einzelnen Stufen des erfindungsgemäßen Verfahrens zeigt; Fig. 2 ist eine schematische Ansicht, die ein Beispiel zur Durchführung der enzymatischen Verzuckerung und der Kulturstufe zeigt.Fig. 1 is a flow sheet showing the various stages of the invention Procedure shows; Fig. 2 is a schematic view showing an example of implementation the enzymatic saccharification and the culture stage.

Fig. 3 ist eine schematische Ansicht, die ein anderes Beispiel zur Durchführung der enzymatischen Verzuckerung und der Kulturstufe zeigt.Fig. 3 is a schematic view showing another example for Performing the enzymatic saccharification and the culture stage shows.

In Fig. 1 bedeuten 1 eine Vorstufe zur Herstellung des Ausgangsmaterials, 2 eine enzymatische Verflüssigung zur enzymatischen Hydrolyse der Stärke, 3 eine Stufe zur Herstellung eines Kultur mediums, 4 eine Stufe zur Sterilisation unter Erhitzung, 5 eine enzymatische Verzuckerungs- und Kulturstufe, 6 eine Abtrenn-und Konzentrationsstufe zur Gewinnung der gezüchteten Mikroorganismen-Zellen, 7 eine Trocknungsstufe und 8 das gewünschte Produkt.In Fig. 1, 1 denotes a preliminary stage for the production of the starting material, 2 an enzymatic liquefaction for the enzymatic hydrolysis of the starch, 3 a Stage for the preparation of a culture medium, 4 a stage for sterilization below Heating, 5 an enzymatic saccharification and culture stage, 6 a separation and Concentration level for obtaining the cultured microorganism cells, 7 one Drying stage and 8 the desired product.

In der Vorstufe zur Erzeugung des Ausgangsmaterials werden verschiedene Materialien entsprechend den Eigenschaften und Formen des Materials behandelt, wodurch jede Schwierigkeit in den nachfolgenden Stufen vermieden wird. Wenn z.B. als Ausgangsmaterial rohe Cassave oder ähnliche Arten von rohen Kartoffelwurzeln verwendet werden, müssen diese gemahlen, gesiebt und, falls nötig, ein zweites Mal gemahlen und zum Schluß mit Wasser vermischt sein, um die gewünschte Stärkekonzentration zu erhalten. Der pIl-Wert der Aufschlämmung wird eingestellt. Wenn eine Abfallflüssigkeit aus einer Stärke erzeugenden Farbik als Ausgangsmaterial verwendet wird, erfolgt, falls nötig, eine Behandlung zur Entfernung des Proteins zusätzlich zu den wesentlichen Behandlungsschritten zur Einstellung des pH-Werts und der Konzentration der Stärke.In the preliminary stage for producing the starting material, various Materials treated according to the properties and shapes of the material, making any difficulty in the subsequent stages is avoided. If e.g. as a starting material raw cassave or similar types of raw potato roots must be used these ground, sifted and, if necessary, grind a second time and finally mixed with water to achieve the desired starch concentration to obtain. The pIl of the slurry is adjusted. When a waste liquid is used as a starting material from a color that produces starch, if necessary, treatment to remove the protein in addition to the essentials Treatment steps to adjust the pH and the concentration of the starch.

In der enzymatischen Verflüssigungsstufe wird das richtig vorbereitete Ausgangsmaterial enzymatisch durch Zugabe eines dextrinogenen Enzyms (i-Amylase) enzymatisch verflüssigt. Sie werden kontinuierlich auf Zweistufen-Verflüssigungstanks gegeben und auf Temperaturen von 85 bis 880C erhitzt. Die Verweilzeit beträgt zwischen 60 und 90 min.In the enzymatic liquefaction stage, the properly prepared Starting material enzymatically by adding a dextrinogenic enzyme (i-amylase) enzymatically liquefied. They are continuously on two-stage liquefaction tanks given and heated to temperatures of 85 to 880C. The residence time is between 60 and 90 min.

In der Stufe der Herstellung eines Kulturmediums wird das verflüssigte Material mit Wasser zur Bildung einer Lösung mit einem GesamtzuckergehaSt von 1 bis 8 %, gewöhnlich 4 %, verdünnt. Dann werden die notwendigen Mengen an anorganischen Nährsalzen, die Stickstoff, Phosphor, Magnesium und Kalium enthalten, zu dem Medium zugesetzt und der pH-Wert auf zwischen 4,5 und 6 eingestellt. Das Vorhandensein einer Stickstoffquelle in dem Kulturmedium ist nötig. Eine oder mehrere anorganische Verbindungen, manchmal auch organische stickstoffhaltige Verbindungen, wie z.B. Harnstoff, Ammoniumsulfat, Ammoniumphosphat und Ammoniumnitrat, werden als Stickstoffquelle in dem Kultur medium verwendet. Zusätzlich werden auch anorganische Salze, wie z.B. Kaliumdihydrogenphosphat, Dinatriumhydrogenphosphat, Magnesiumsulfat und Eisen(II)-sulfat zu dem Medium als andere notwendige Nährstoffquelle zugesetzt.In the stage of preparing a culture medium, the liquefied Material with water to form a solution with a total sugar content of 1 up to 8%, usually 4%, diluted. Then the necessary amounts of inorganic Nutrient salts, which contain nitrogen, phosphorus, magnesium and potassium, add to the medium added and the pH adjusted to between 4.5 and 6. The presence a nitrogen source in the culture medium is necessary. One or more inorganic Compounds, sometimes also organic nitrogen-containing compounds, e.g. Urea, ammonium sulfate, ammonium phosphate, and ammonium nitrate, are used as the nitrogen source used in the culture medium. In addition, inorganic salts such as e.g. Potassium dihydrogen phosphate, disodium hydrogen phosphate, magnesium sulfate and ferrous sulfate added to the medium as another necessary source of nutrients.

In der Sterilisationsstufe wird das so eillgestellte Kulturmedium bei 120 bis 135°C unter Druck während 10 bis 60 min sterilisiert. Diese Stufe wird iUI allgemeinen nach der I[erstellung der Kulturbrühe kontinuierlich durchgeführt.In the sterilization stage, the culture medium placed in this way is used sterilized at 120 to 135 ° C under pressure for 10 to 60 minutes. This stage will iUI generally carried out continuously after the preparation of the culture broth.

In der enzymatischen Verzuckerungs- und Kulturstufe wird das sterilisierte Kulturmedium den Fermentationstanks zugeführt, wo Hefen, Bakterien oder andere Mikroorganismen gezüchtet werden. Die Verwendung von Hefen, die zu den Candida und den Lipid erzeugenden Rhodotorula gehören, z.B. Candida utilis und Rhodotorula glutinis, werden fiir das Verfahren der Erfindung bevorzugt. Gleichzeitig wird auch eine vorgeschriebene Menge der saccharogenen Amylase (Gluco-Amylsae) aseptisch zu den Tanks gegeben, wodurch das Iledium (verflüssigte Lösung) verzuckert wird und g,leichzeitig die Mikroorganismen wirksam unter Verwenduiig der erzeugten Glucose und Maltose als Kohlenstoffquelle wachsen.In the enzymatic saccharification and culture stage, the sterilized Culture medium is fed to the fermentation tanks, where yeast, bacteria or other microorganisms be bred. The use of yeasts that produce candida and lipid Rhodotorula, e.g. Candida utilis and Rhodotorula glutinis, are used for the Method of the invention preferred. At the same time there is also a prescribed amount of the saccharogenic amylase (Gluco-Amylsae) aseptically added to the tanks, whereby the ileium (liquefied solution) is saccharified and g, at the same time the microorganisms effectively using the generated glucose and maltose as a carbon source grow.

Zur aseptischen Zugabe der saccharogenen Amylase wird z.B.For aseptic addition of the saccharogenic amylase, e.g.

eine Lösung von saccharoü;eiier Amylase (wie z.B. eine Giucozyme N-Lösung, Amaiio Seiyaku KK, Japan) durch Uberleiten durch ein Mikrofilter mit einer Porengröße von etwa 0,2m (wie z.B.a solution of saccharoü; egg amylase (such as a Giucozyme N solution, Amaiio Seiyaku KK, Japan) by passing through a microfilter with a pore size of about 0.2m (e.g.

EX Millipore filter, ilillipore Corp., USA) sterilisiert und dann zu dem Medium gegeben. Die Kultur wird unter aeroben Bedingungen bei einem pH von ;,0 bis 7,0 und einer Temperatur von 30 bis 450C unter Belüftung und Rühren durchgeführt. Diese Stufe kann auch chargenweise erfolgen, jedoch kann eine kontinuierlich mehrstufige Kultur angewandt werden, um wirksamere Ergebnisse zu erhalten. Die kontinuierliche mehrstufige Kultur wird im allgemeinen unter Verwendung einer Fermentationseinheit mit mehr als zwei in Serie angeordneten Fermentationstanks durchgeführt.EX Millipore filter, ilillipore Corp., USA) and then given to the medium. The culture is under aerobic conditions at a pH of ;, 0 to 7.0 and a temperature of 30 to 450C with aeration and stirring. This stage can also be carried out in batches, but it can be a continuously multi-stage one Culture can be applied to get more effective results. The continuous multi-stage culture is generally carried out using a fermentation unit carried out with more than two fermentation tanks arranged in series.

In Fig. 2, die ein Beispiel für die enzymatische Verzuckerllngs-und Kulturstufe zeigt, enthält eine solche Fermentationsanlage drei in Serie angeordnete Fermentationstanks 11, 12 und 13. In Fig. 2, which shows an example of the enzymatic saccharification and Culture stage shows, such a fermentation system contains three arranged in series Fermentation tanks 11, 12 and 13.

Das Volumen des dritten Tanks Nr. 13 ist doppelt so groß wie dasjenige des ersten oder zweiten Tanks 11 oder 12. Das Kulturmedium wird durch eine Rohrleitung 15 und die succharogene Amylase durch eine Rohrleitung 16 zugeführt. Die drei Tank sind in Serie mit den zwei Rohrleitungen 17a und 17b verbunden. Ein Teil des Kulturmediums wird aus dem zweiten Tank auf den ersten Tank durch eine Rohrleitung 14 zurückgeführt, wobei die Menge durch die WachstumsgeschwindiEkeit des verwendeteIl Mikroorganismus, die wirksame Kapazität der Tanks, die Konzentration des Mikroorganismus und die Konzentration und Menge des ursprünglichen, auf die Tanks aufgegebenen Kulturmediums bestimmt wird. The volume of the third tank No. 13 is twice as large as that of the first or second tank 11 or 12. The culture medium is through a pipe 15 and the succharogenic amylase fed through a pipe 16. The three tank are connected in series with the two pipes 17a and 17b. Part of the culture medium is returned from the second tank to the first tank through a pipe 14, where the amount is determined by the growth rate of the microorganism used, the effective capacity of the tanks, the concentration of the microorganism and the Concentration and amount of the original culture medium added to the tanks is determined.

Der Zweck der Zuriicknahme eines Teils des Kulturmediums aus dem zweiten Tank in den ersten Tank besteht darin, den ersten Tank mit mit dem Mikroorganismus mit hoher Wachstumsrate in dem Tank zu impfen und dadurch die Mikroorganismen-Konzentration in dem ersten Tank zu stabilisieren, so daß das sogenannte Auswasch-Phänomen nicht stattfindet, selbst wenn eine größere Menge an Kultulmedium dem ersten Tank zugeführt wird. Wenn das Medium in einem kontinuierlichen mehrstufigen Kulturverfahren zurückgeführt wird, ist es allgemeine IIandhabung, das Medium aus dem letzten Tank zurückzuführen. Jedoch unterscheidet sih das erfindungsgemäße Verfahren dadurch1 daß das Medium zurückgeführt wird, das den Mikroorganismus in der logarithmischen Wachstumsphase mit hoher Aktivität aus dem zweiten Tank enthält. The purpose of withdrawing part of the culture medium from the second tank in the first tank is the first tank containing the microorganism to inoculate with a high growth rate in the tank and thereby the microorganism concentration stabilize in the first tank so that the so-called washout phenomenon does not occur takes place even if a larger amount of culture medium is supplied to the first tank will. When the medium is returned in a continuous multistep culture process general practice is to return the medium from the last tank. However, the method according to the invention differs in that the medium that the microorganism is in the logarithmic growth phase with high activity from the second tank.

Beim kontinuierlichen dreistufigen Sultursystem gemäß dieses Beispiels werden daher Erhöhung der Aktivität des Mikroorganismus und Beschleunigung der Verzuckerung in dem ersten Tank festgestellt, während der Mikroorganismus in dem zweiten Tank in der logarithmischen Wachstumsphase vorliegt und die höchste Wachstumsrate aufweist und im dritten Tank sich in der sogenannten stationären Phase befindet. Der biologische Sauerstoffbedarf und die ähnlichen Werte des Abwassers des Fermentationsprozesses sind während der mikrobiellen Reifung und Assimilation von verbleibendem Zucker in dem letztstufigen Tank beträchtlich herabgesetzt. With the continuous three-stage cultivation system according to this example will therefore increase the activity of the microorganism and accelerate the saccharification found in the first tank, while the microorganism in the second tank is in the logarithmic growth phase and the highest Has growth rate and in the third tank is in the so-called stationary phase is located. The biological oxygen demand and the similar values of the wastewater of the fermentation process are during microbial maturation and assimilation of remaining sugar in the final tank is considerably reduced.

Fig. 3 zeigt ein anderes Beispiel für die enzymatische Verzuckerungs- und Kulturstufe, wobei die Fermentationsanlage drei Fermentationstank 21, 22 und 23 in Serie angeordnot, wie die Anlage in Fig. 2, jedoch mit beträchtlich verbesserter Fermentationswirksamkeit, enthält.Fig. 3 shows another example of the enzymatic saccharification and culture stage, the fermentation plant having three fermentation tanks 21, 22 and 23 arranged in series, like the system in FIG. 2, but with a considerably improved Fermentation efficacy.

Bei der gewöhnlichen Kulturanlage, bei der das sogenannte tberflußsystem bei der kontinuierlichen mehrstufigen Kultur methode verwendet wird, wird nur das Kulturmedium zum nächsten Fermentationstank weitergeführt, das aus einem Fermentationstank überfließt. Daher ist es nicht so leicht, den Flüssigkeitsstand in dem Fermentationstank stabil zu halten. Da natürlich die Belüftung zur Kultur von aeroben Mikroorganismen unerlässlich ist, verursacht die Flüssigkeit deshalb intensives Schäumen. Wenn ferner Melasse, Abfallstärkelösung oder Abflüsse aus der Nahrungsmittelindustrie als Ausgangsmaterial zur Kultur verwendet werden, erfolgt heftiges Schäumen aufgrund von verschiedenen schäumenden Bestandteilen in solchen Materialien, wodurch der Strom der Flüssigkeit aus dem ersten Tank in den zweiten Tank oder der Strom der Flüssigkeit aus dem zweiten Tank in den dritten Tank Schaum oder Luftblasen mitnimmt, die den Strom von Tank zu Tank unbeständig machen. Eine dementsprechende Fluktuation der Flußgeschwindigkeit und der Verdünnungsrate bei den gewöhnlichen kontinuierlichen Verfahren des Uberfluß-oder Rücknahmesystems ergibt schlechtes Aufhalten der Mikroorganismen-Zellen und unerwünschte Verringerung der Ausbeute an Produkten.In the ordinary culture system in which the so-called overflow system When the continuous multi-stage culture method is used, only that will be used Culture medium passed on to the next fermentation tank, which is from a fermentation tank overflows. Therefore, it is not so easy to check the liquid level in the fermentation tank to keep stable. Because of course the ventilation for the culture of aerobic microorganisms is essential, the liquid therefore causes intense foaming. If further Molasses, waste starch solution or drains from the food industry as raw material are used for culture, violent foaming occurs due to various foaming ingredients in such materials, reducing the flow of liquid from the first tank to the second tank or the flow of liquid from the second Tank in the third tank takes away foam or air bubbles that carry the flow from tank to make tank inconsistent. A corresponding fluctuation in the flow velocity and the rate of dilution in the ordinary continuous processes of the overflow or Take-back system results in poor microorganism cell containment and undesirable reduction the yield of products.

Die Fermentationsanlage dieses Beispiels wurde erfunden, um die Nachteile des oben erwähnten Gegenstands zu überwinden und ist dadurch gekennzeichnet, daß ein Druckunterschied zwischen dem ersten, zweiten und dritten Fermentationstank aufrechterhalten wird, wobei die kontinuierliche Kultur von aeroben Mikroorganismen glatt durchgeführt wird. Die Steuerung des Flüssigkeitsspiegels wird äußerst schwierig, wenn die Verwendung eines leichtschäumenden Materials eine gemischte Emulsion aus Schäumen und Flüssigkeiten verursacht. Gemäß diesem Beispiel ist der Flüssigkeitsspiegel in den Tanks gut ausgewogen, da der Flüssigkeitsstrom gesteuert wird, indem ein Unterschied zwischen dem Druck P1 und P2 in den Tanks 21 und 22, bzw. P2 und P3 in den Tanks 22 und 23 aufrechterhalten wird. Wenn sich der Flüssigkeitsspiegel in dem ersten Fermentationstank aufgrund von heftigem Schäumen anhebt, kann der Flüssigkeitsspiegel durch leichtes Erhöhen des Drucks P1 unter gleichzeitigem leichtem Erhöhen der Drucke P2 und P3 erniedrigt werden, was eine stabile Verfahrensführung einer kontinuierlichen mehrstufigen Kultur ermöglicht.The fermentation equipment of this example was invented to overcome the disadvantages of the above-mentioned subject to be overcome and is characterized in that a pressure difference between the first, second and third fermentation tanks is maintained, with the continuous culture of aerobic microorganisms is carried out smoothly. Controlling the liquid level becomes extremely difficult when the use of a high foaming material results in a mixed emulsion Causes foaming and liquids. According to this example is the liquid level Well balanced in the tanks as the liquid flow is controlled by a Difference between the pressure P1 and P2 in tanks 21 and 22, or P2 and P3 in tanks 22 and 23 is maintained. When the fluid level rises in the first fermentation tank due to violent foaming, the Liquid level by slightly increasing the pressure P1 while at the same time increasing the pressure slightly Increasing the pressures P2 and P3 are decreased, resulting in a stable process management a continuous multi-stage culture.

Bei der kontinuierlichen mehrstufigen Fermentationsanlage mit dem ersten Tank 21, dem zweiten Tank 22 und dem dritten Tank 23, die durch Rohrleitungen 26 und 27 miteinander verbunden sind, wird das Ausgangsmaterial durch einen Einlaß 24 in den ersten Tank gegeben und Luft durch eine Leitung 25 in die einzelnen Tanks eingeblasen und durch ein Gebläse 28 abgeblasen. Die Strömungsgeschwindigkeiten in den einzelnen Tanks werden dadurch im Gleichgewicht gehalten, daß man einen Druckunterschied zwischen den einzelnen Tanks in der Weise errichtet, daß der Druck gewöhnlich auf 1000 bis 2500 mm Wassersäule in dem ersten Tank, auf 600 bis 1800 mm Wassersäule in dem zweiten Tank und auf 300 bis 1500 mm Wassersäule in dem dritten Tank gehalten wird, wobei die Flüssigkeit zwischen den Tanks durch die Rohrleitungen 26 und 27 fließen. Wenn nötig, kann der Druck in dem ersten Tank auch über 2500 mm Wassersäule erhöht werden. Wenn Molasse, eine Stärkeabfallösung, ein Abfluß aus der Nahrungsmittelindustrie oder ähnliche, schäumende Komponenten enthaltende Flüssigkeiten als Kohlenwasserstoffquelle bei der Mikroorganismen-Kultur, insbesondere von aeroben Mikroorganismen, verwendet wird, ist sowohl die Belüftung durch Dispergieren von Luft durch die Rohrleitung 25 als auch das Rühren des Mediums mit mechanischen Vorrichtungen unerlässlich. In solchen Fällen wird das Schäumen so heftig, daß es unmöglich wird, das Verfahren fortzusetzen. Gemäß der Ausführungsform dieses Beispiels kann jedoch der Flüssigkeitsstand leicht gesteuert werden, indem man einen Druckunterschied zwischen den einzelnen Tanks selbst unter einer solchen Bedingung errichtet. Ferner dient eine leichte Erhöhung des Drucks in den Tanks zur Erhöhung der Ubertragungsgeschwindigkeit von Sauerstoff, wodurch die Wachstumsgeschwindigkeit der aeroben Mikroorganismen zur Erhöhung der Ausbeute ansteigt. Wenn eine Hefe, die zur Gattung Candida gehört, kontinuierlich in einem Medium gezüchtet wurde, das anorganische Nährsalze und eine aus Agrikulturprodukten gemäß der in Fig. 3 dargestellten verbesserten Fermentationsanlage hergestellte Sohlenwasserstoffquelle enthielt, war die Ausbeute an Mikroorganismen-Protein tatsächlich 50 % oder mehr, bezogen auf das aufgegebene Substrat.In the continuous multi-stage fermentation plant with the first tank 21, the second tank 22 and the third tank 23 by pipelines 26 and 27 are connected to each other, the starting material is supplied through an inlet 24 in the first tank and air through a line 25 in the individual tanks blown in and blown off by a fan 28. The flow velocities in the individual tanks are kept in equilibrium by creating a pressure difference erected between the individual tanks in such a way that the pressure usually to 1000 to 2500 mm of water column in the first tank, to 600 to 1800 mm of water column in the second tank and to 300 to 1500 mm of water column in the third Tank is held with the liquid between the tanks through the pipelines 26 and 27 flow. If necessary, the pressure in the first tank can also exceed 2500 mm water column can be increased. When molasses, a starch waste solution, drain off the food industry or similar liquids containing foaming components as a source of hydrocarbons in the culture of microorganisms, especially of aerobes Microorganisms, used is both aeration by dispersing Air through the pipe 25 as well as stirring the medium with mechanical devices essential. In such cases the foaming becomes so violent that it becomes impossible continue the proceedings. However, according to the embodiment of this example the liquid level can be easily controlled by making a pressure difference erected between the individual tanks even under such a condition. Further a slight increase in the pressure in the tanks is used to increase the transmission speed of oxygen, increasing the speed of growth of aerobic microorganisms to increase the yield. When a yeast belonging to the genus Candida was continuously grown in a medium containing inorganic nutrient salts and a from agricultural products according to the improved fermentation plant shown in FIG produced hydrocarbon source contained the yield of microorganism protein actually 50% or more based on the given substrate.

In der Abtrenn- und Konzentrationsstufe zur Gewinnung der gezüchteten Mikroorganismen-Zellen wird das Kulturmedium, in dem das Wachstum des Mikroorganismus abgeschlossen wurde, dekantiert, um überstehende Flüssigkeit von den Mikroorganismuszellen abzutrennen, die dann konzentriert werden. Falls nötig, wird die Aufschlämmung an Mikroorganismus-Zellen mit Wasser gespült und erneut konzentriert. Diese Stufe wird im allgemeinen unter Verwendung eines Zentrifugalseparators vom Düsentyp oder un-ter Verwendung anderer Separatorentypen, wie z.B. Dekantoren, je nach Art des verwendeten Mikroorganismus durchgeführt.In the separation and concentration stage to obtain the bred ones Microorganism cells becomes the culture medium in which the growth of the microorganism has been completed, decanted to remove supernatant fluid from the microorganism cells to separate, which are then concentrated. If necessary, the slurry is sent to microorganism cells rinsed with water and concentrated again. This stage is generally under Using a nozzle-type centrifugal separator or using others Types of separators, such as decanters, depending on the type of microorganism used carried out.

In der Trocknungsstufe wird eine Aufschlämmung oder ein Kuchen der Mikroorganismus-Zellen getrocknet, um das Endprodukt herzustellen. Diese Trocknungsbehandlung wird im allgemeinen unter Verwendung von Sprühtrocknern, einem Trommeltrockner oder einem Schnelltrockner durchgeführt. In manchen Fallen kann ein besonderer Trocknertyp zur Herstellung des Produkts in Granulat-oder Pelletform verwendet werden.In the drying step, a slurry or cake is the Microorganism cells are dried to produce the final product. This drying treatment is generally made using a spray dryer, or a drum dryer carried out with a rapid dryer. In some cases a special type of dryer can be used to manufacture the product in granulate or pellet form.

Gemäß dem Verfahren der vorliegenden Erfindung, bei dem die enzymatische Verflüssigungsstufe unabhängig durchgeführt wird, kann das Verfahren als einfache chemische Reaktion gegenüber der üblichen Methode, wie z.B. dem Amylo-Prozess, dem Koji-Prozess oder dem Symba-Prozess, durchgeführt werden, in der Amylase erzeugende Organismen zusammen vor dem Hauptfermentationsprozess gezüchtet werden müssen. Dementsprechend ist die vorliegende Erfindung dadurch fortschrittlich, daß eine große Menge an Ausgangsmaterial leicht während einer kurzen Zeit behandelt werden kann, daß die Verarbeitung einfach ist und automatisch gesteuert werden kann und daß das Ausgangsmaterial von hoher Konzentration verwendet werden kann. Da die enzymatische Verzuckerung und die Kultur der Mikroben gleichzeitig durchgeführt werden können, kann ein Behalter für die Verzuckerung fortgelassen werden und die Hydrolyse erfolgt schneller und wirksamer. Diese Vorteile sind von besonderer Bedeutung für die Erzeugung von Mikroorganismen-Protein in großem Maßstab.According to the method of the present invention, in which the enzymatic The liquefaction stage is carried out independently, the process can be considered simple chemical reaction compared to the usual method, such as the amylo process, the Koji process, or the Symba process, can be carried out in the amylase-generating process Organisms need to be grown together before the main fermentation process. Accordingly The present invention is advanced in that a large amount of starting material can be handled easily in a short time that the processing is easy is and can be controlled automatically and that the starting material is of high Concentration can be used. As the enzymatic saccharification and culture The microbes can be carried at the same time, a container can be used for the Saccharification can be omitted and hydrolysis is faster and more effective. These advantages are of particular importance for the production of microorganism protein on a large scale.

Die vorliegende Erfindung wird näher durch die folgenden Bei spiele verdeutlicht.The present invention is further illustrated by the following examples made clear.

Beispiel 1 Cassavewurzeln (Tapioka) wurden gemahlen und mit Wasser zu einer Aufschlämmung mit einem Stärkegehalt von etwa 16 * verdünnt. Der pH-Wert der Aufschlämmung wurde auf 6,0 bis 6,2 eingestellt und ein dextrigenes Enzym (Spitase K, Nagase Industrial Corp., Japan) wurde in einer Menge von 0,2 %, bezogen auf Stärke, zugesetzt. Diese Aufschlämmung wurde kontinuierlich bei einer Temperatur von 85 bis 8800 in der enzymatischen Verflüssigungsstufe verflüssigt. Nach Entfernung der Verunreinigungen wurde die verflüssigte Lösung mit Wasser verdünnt, bis der gesamte Zuckergehalt in der Lösung 1,5 bis 6 % betrug. Eine geeignete Menge an anorganischen Nährsalzen wurde der Lösung zugesetzt und ihr pH-Wert auf 4,5 bis 5 eingestellt, wobei ein Kulturmedium erzeugt wurde. Das Kulturmedium wurde kontinuierlich durch Hitze in einem Sterilisator sterilisiert und dann auf einen ersten Fermentationstank aufgegeben. In der enzymatischen Verzuckerungs- und Kulturstufe wurde Candida utilis kontinuierlich in dem Medium gezüchtet, während die saccharogene Amylase kontinuierlich und aseptisch dem Medium in einer gegebenen Menge pro Zeiteinheit zugesetzt wurde. Die gesamte Kulturzeit (Verweilzeit der aufgegebenen Flüssigkeit) betrug 4 bis 8 h. Nach dem Abzentrifugieren und Konzentrieren des Mediums wurde das gewünschte Produkt, hikroorganismen-Protein, erhalten. Die Ausbeute an trockenen Mikroorganismen-Zellen betrug 45 bis 53 %, bezogen auf die Stärke in der Tapioka.Example 1 Cassava (tapioca) roots were ground and washed with water diluted to a slurry with a starch content of about 16 *. The pH the slurry was adjusted to 6.0 to 6.2 and a dextrigenic enzyme (Spitase K, Nagase Industrial Corp., Japan) was used in an amount of 0.2%, based on starch, added. This slurry was continuously at a temperature of 85 Liquefied up to 8800 in the enzymatic liquefaction stage. After removing the The liquefied solution was diluted with water until the total impurities Sugar content in the solution was 1.5 to 6%. A suitable amount of inorganic Nutrient salts were added to the solution and its pH was adjusted to 4.5 to 5, whereby a culture medium was generated. The culture medium was continuously through Heat sterilize in a sterilizer and then put on an initial fermentation tank given up. In the enzymatic saccharification and culture stage, Candida utilis grown continuously in the medium, while the saccharogenic amylase continuously and aseptically added to the medium in a given amount per unit time. The total culture time (residence time of the applied liquid) was 4 to 8 H. After centrifuging off and concentrating the medium, the desired Product, microorganism protein. The yield of dry microorganism cells was 45 to 53% based on the starch in the tapioca.

Beispiel 2 Cassavewurzeln (Tapioka) wurden auf dieselbe Weise wie in Beispiel 1 behandelt und verflüssigt. Die verflüssigte Lösung wurde auf eine Konzentration von 4 % Stärke verdünnt. Die nötigen Mengen an anorganischen Salzen, wie z.B. anorganische Verbindungen von Stickstoff, Phosphor, Kalium oder ähnlichem, wurden zur Lösung zugegeben, die dann durch Hitze sterilisiert und kontinuierlich in einen Fermentationstank geleitet wurde.Example 2 Cassava (tapioca) roots were prepared in the same manner as treated in Example 1 and liquefied. The liquefied solution was on a Concentration of 4% strength diluted. The necessary Amounts of inorganic Salts, such as inorganic compounds of nitrogen, phosphorus, potassium or The like, were added to the solution, which was then heat sterilized and continuously was passed into a fermentation tank.

Eine Hefe der Art Saccharomyces cerevisiae wurde kontinuierlich in dem Kulturmedium gezüchtet, während aseptisch 0,3 bis 0,5 * saccharogenes Enzym, bezogen auf das Gewicht des Gesamtzuckers im Medium, zugesetzt wurde. Die Erzeugung von Glucose und Maltose als Begleitprodukten der enzymatischen Verzuckerung und die Vervielfachung der Hefe erfolgten gleichzeitig rasch. Die gesamte Kulturzeit (Verweilzeit) der Aufgabestoffe betrug 6 bis 10 h. Die Kultur von Saccharomyces cerevisiae, die im allgemeinen in Zuckerlösung empfindlich ist, kann ohne Schwierigkeiten selbst bei einer relativ hohen Zuckerkonzentration, wie z.B. mehreren Prozent, bezogen auf die Substrate des Kultur mediums, durchgeführt werden.A yeast of the species Saccharomyces cerevisiae was continuously in the culture medium grown while aseptically 0.3 to 0.5 * saccharogenic enzyme, based on the weight of total sugar in the medium. The production of glucose and maltose as by-products of the enzymatic saccharification and the yeast multiplication occurred rapidly at the same time. The entire culture period (Residence time) of the feed substances was 6 to 10 hours. The culture of Saccharomyces cerevisiae, which is generally sensitive to sugar solution, can be used without difficulty even with a relatively high sugar concentration, such as several percent on the substrates of the culture medium.

Die Hefezellen in dem Medium wurden abgetrennt, konzentriert und getrocknet, wobei eine Masse aus trockenen Hefezellen erhalten wurde. Die Ausbeute an Hefezellen betrug 45 bis 50 %, bezogen auf das Gewicht der Stärke in den Cassavewurzeln.The yeast cells in the medium were separated, concentrated and dried, whereby a mass of dry yeast cells was obtained. The yield of yeast cells was 45 to 50% based on the weight of the starch in the cassave roots.

Beispiel 3 Eine Ablauge aus einer Kartoffelstärkefarbik (Gehalt an Trockensubstanz etwa 8 %, Gehalt an löslichem stickstoffreiem Material 3 bis 4 %) wurde auf pH 6 eingestellt und durch Zugabe einer gegebenen Menge des verflüssigenden Enzyms verflüssigt.Example 3 A waste liquor from a potato starch dye (content of Dry matter approx. 8%, content of soluble nitrogen-free material 3 to 4%) was adjusted to pH 6 and by adding a given amount of the liquefying Liquefied enzyme.

Die nötigen anorganischen Nährsalze wurden der Lösung zugesetzt und ein Kulturmedium hergestellt, das dann durch Hitze sterilisiert und kontinuierlich in einen Fermentationstank geleitet wurde. Eine Hefe, die zum Stamm Candida gehört, wurde kontinuierlich in dem Medium gezüchtet, während aseptisch eine saccharogene Amylase in einer gegebenen Menge pro Zeiteinheit zugesetzt wurde. Die Hefezellen in dem Medium wurden abgetrennt, konzentriert und getrocknet, wobei eine Masse von trockenen Refezellen erhalten wurde. In diesem Fall wurde geschätzt, daß etwa 45 % des löslichen stickstoffreien Materials in Hefezellen überführt wurde.The necessary inorganic nutrient salts were added to the solution and a culture medium is prepared, which is then sterilized by heat and continuous was passed into a fermentation tank. A yeast belonging to the Candida strain was grown continuously in the medium while aseptically one saccharogenic Amylase was added in a given amount per unit time. The yeast cells in the medium were separated, concentrated and dried, leaving a mass of dry reference cells was obtained. In this case it was estimated that about 45 % of the soluble nitrogen-free material was transferred to yeast cells.

Beispiel 4 Rohe Cassave wurde auf dieselbe Weise wie in Beispiel 1 beschrieben, behandelt und verflüssigt. Die verflüssigte Lösung wurde auf eine Gesamtzuckerkonzentration von 2 bis 5 % verdünnt. Dann wurden der Lösung anorganische Nährsalze zugesetzt, wodurch man ein Kulturmedium erhielt, in dem das C/N-Verhältnis der Stickstoffquelle auf 20 bis 40 beschränkt war.Example 4 Raw cassave was made in the same manner as in Example 1 described, treated and liquefied. The liquefied solution was reduced to a total sugar concentration diluted from 2 to 5%. Then inorganic nutrient salts were added to the solution, thereby obtaining a culture medium in which the C / N ratio of the nitrogen source was limited to 20 to 40.

Das Medium wurde sterilisiert und dann in einen Fermentationstank gegeben. Eine Hefe, die zur Rasse Rhodotorula gehört und Lipide mit hoher Geschwindigkeit erzeugen kann, wurde entweder chargenwase oder kontinuierlich in dem Medium gezüchtet, während aseptisch saccharogene Amylase in einer gegebenen Menge pro Zeiteinheit zugesetzt wurde. Nach Abtremlung und Kondensation des Mediums wurde der Festkörper getrocknet; man erhielt trockene Hefezellen mit hohem Lipidgehalt. Die Ausbeute an trockenen Hefezellen betrug 40 bis 48 %, bezogen auf Stärke in der rohen Cassave. Der Lipidgehalt in den trockenen Hefezellen betrug 15 bis 50 %.The medium was sterilized and then transferred to a fermentation tank given. A yeast belonging to the Rhodotorula breed and high speed lipids was grown either batch or continuously in the medium, while aseptically saccharogenic amylase in a given amount per unit of time was added. After separation and condensation of the medium, the solid became dried; dry yeast cells with a high lipid content were obtained. The yield on dry yeast cells was 40 to 48% based on starch in the raw cassave. The lipid content in the dry yeast cells was 15 to 50%.

Wenn eine Lipidextraktionsstufe nach der Abtrennungs- und Kondensationsstufe zur Isolierung der Hefezellen vorgesehen ist, wird ein Lipid roher Qualität mit ähnlicher Zusammensetzung wie Pflanzenöl erhalten. Ferner erhält man nach der Extraktion des Lipids einen Trockenrückstand mit einer Trockenmasse an Hefezellen, die hohen Proteingehalt aufweist.When a lipid extraction step after the separation and condensation step A crude quality lipid is used to isolate the yeast cells a composition similar to that of vegetable oil. Furthermore, one obtains after the extraction of the lipid is a dry residue with a dry mass of yeast cells that are high Has protein content.

Beispiel 5 Unter den unten gegebenen Bedingungen wurde eine kontinuierliche Mikroorganismen-Kultur unter Verwendung der in Fig. 3 dargestellten Fermentationsanlage durchgeführt. Der Druck betrug im ersten Tank 1800 mm WS, im zweiten Tank 1500 mm WS und im dritten Tank1000 mm WS. Die Menge der Belüftung war im ersten Tank 0,5 VVM, im zweiten Tank 1 VVM und im dritten Tank 0,5 VVM. Die Gesamtvolumina des ersten, zweiten bzw.Example 5 Under the conditions given below, a continuous Microorganism culture using the fermentation plant shown in FIG. 3 carried out. The pressure in the first tank was 1800 mm water column, in the second tank 1500 mm WS and in the third tank 1000 mm WS. The amount of aeration in the first tank was 0.5 VVM, in the second tank 1 VVM and in the third tank 0.5 VVM. The total volumes of the first, second or

dritten Tank betrugen 500 1, 500 1 bzw. 1000 1. Ein Kultur medium wurde in Mengen von 300 1, 300 1 und 600 1 in den jeweiligen Tanks gehalten und die Inkubation eines Mikroorganismus mit einer Aufgabegeschwindigkeit von 250 l/h durchgeführt.third tank were 500-1, 500-1 and 1000-1, respectively. A culture medium was kept in the respective tanks in amounts of 300 1, 300 1 and 600 1 and the incubation of a microorganism with a feed rate of 250 l / h carried out.

Der verwendete Mikroorganismus war eine Hefe der Gattung Candida.The microorganism used was a yeast belonging to the genus Candida.

Das verwendete Kulturmedium enthielt die folgenden anorganischen Nährsalze: KH4N03 6 g KR2P04 3 g Na2HP04 12H20 0,5 g MgS04.7H20 0,5 g FeS04 0,5 g Leitungswasser 1000 ml, pH 5,5 lis Kohlehydratquelle wurde eine Lösung, die durch Mahlen, Verflüssigen und Verzuckern von rohen süssen Kartoffeln erhalten worden war, als 4 °/Oige Glucoselösung zu dem obigen Kulturmedium zugesetzt. Der pH-Wert des Mediums wurde mit NH40H eingestellt. Als Ergebnis dieser kontinuierlichen dreistufigen Kultur, wobei eine Periode der kontinuierlichen Kultur 500 h betrug, erhielt man eine Ausbeute von 50 % oder mehr, bezogen auf zugesetztes Kohlehydratquelle, und die Multiplikationsrate der EEfebetrug 0,6.The culture medium used contained the following inorganic nutrient salts: KH4N03 6 g KR2P04 3 g Na2HP04 12H20 0.5 g MgS04.7H20 0.5 g FeS04 0.5 g tap water 1000 ml, pH 5.5 lis carbohydrate source became a solution by grinding, liquefying and saccharification of raw sweet potatoes as a 4% glucose solution added to the above culture medium. The pH of the medium was adjusted with NH40H. As a result of this continuous three-stage culture, being a period of continuous culture was 500 hours, the yield was 50% or more, based on added carbohydrate source, and the rate of multiplication of the EEfebas 0.6.

Beispiel 6 Die Zusammensetzung des verwendeten Kulturmediums entsprach derjenigen des Beispiels 5. Melasse wurde als Kohlehydratquelle dem Medium in einer Konzentration yon 4 Gew.-%, berechnet als Zucker, zugesetzt. Candida utilis wurde kontinuierlich gezüchtet. Die Drucke in dem ersten, zweiten, bzw. dritten Tank betrugen 2500 mm WS (P1), 2000 mm WS (P2) und 1500 mm WS (P3) und die Belüftungsmengen betrugen 1,0 VVM, 1,0 V15 und 0,5 VVM in dem jeweiligen Tank. Die kontinuierliche dreistufige Kulturmethode wurde unter Verwendung der in Fig. 3 dargestellten Fermentationsanlage durchgeführt. Die Größe der Tanks und die Menge an aufgegebenem Medium entsprachen Beispiel 5. Als Ergebnis dieser Kultur erreichte man eine kontinuierliche Kultur von über 300 h ohne jede Störung durch Verunreinigung mit anderen Mikroorganismen. Die Ausbeute an Mikroorganismus-Zellen betrug 52 *1 bezogen auf die Zuckerkonzentration in der zugeführten Melasse. Während der kontinuierlichen Kultur wurde keine Veränderung an den Mikroorganismus-Zellen festgestellt.Example 6 The composition of the culture medium used corresponded that of Example 5. Molasses was added as a source of carbohydrates to the medium in a Concentration of 4% by weight, calculated as sugar, was added. Candida utilis was continuously bred. The pressures in the first, second and third tanks were 2500 mm WS (P1), 2000 mm WS (P2) and 1500 mm WS (P3) and the amounts of ventilation were 1.0 VVM, 1.0 V15 and 0.5 VVM in the respective tank. The continuous three-stage The culture method was using the fermentation equipment shown in FIG carried out. The size of the tanks and the amount of medium applied corresponded Example 5. As a result of this culture, continuous culture was achieved for over 300 hours without any interference from contamination with other microorganisms. The yield of microorganism cells was 52 * 1 based on the sugar concentration in the supplied molasses. There was no change during the continuous culture detected on the microorganism cells.

Beispiel 7 Ein anorganisches Medium mit derselben Zusammensetzung wie in Beispiel 3 wurde hergestellt und eine Abfallösung von der Kartoffelstärkeverarbeitung als Kohlehydratquelle verwendet.Example 7 An inorganic medium having the same composition as in example 3 was prepared and a waste solution from potato starch processing used as a source of carbohydrates.

Candida utilis wurde als Hefe zur Züchtung in dem Medium verwendet. Die Kohlehydratquelle wurde dem Medium in einer Konzentration von 4 % zugegeben. Die kontinuierliche Kultur wurde unter denselben Bedingungen wie in Beispiel 6 durchgeführt. Die Refekultur konnte über 400 h ohne irgendwelche Schwierigkeiten aufgrund von Verunreinigungen mit anderen Mikroorganismen durchgeführt werden. Die Ausbeute an Mikroorganismus-Zellen betrug 48 %, bezogen auf die Konzentration an zugesetztem Zucker. Der Proteingehalt in den Mikroorganismus-Zellen betrug 46 bis 52 %.Candida utilis was used as a yeast for culture in the medium. The carbohydrate source was added to the medium at a concentration of 4%. The continuous culture was carried out under the same conditions as in Example 6. The refeculture was able to last for 400 hours without any difficulty due to Contamination with other microorganisms. The yield at Microorganism cells was 48% based on the concentration of added Sugar. The protein content in the microorganism cells was 46 to 52%.

Beispiel 8 Unter Verwendung von Melasse wurde anstelle von Candida utilis, die üblicherweise mit Kohl ehydratqu ellen verwendet wird, Rhodotorula gracilis als Lipid erzeugende Hefe gezüchtet. Die Konzentration der Kohlehydratquelle betrug 4 Gew.-%. Das anorganische Medium enthielt 75 mg/l Harnstoff und 25 mg/l KH2P04 und war auf einen pH von 5,0 eingestellt. Die Menge an Belüftung betrug 0,5 VVM. Eine kontinuierliche Kultur der Hefe wurde bei einer Temperatur von 32 0C unter Rühren bei 200 Upm in einer Fermentationsanlage gemäß Fig. 3 durchgeführt. Die Drucke betrugen in dem ersten, zweiten bzw. dritten Tank 1200 mm WS (P1), 800 mm WS(P2) bzw. 500 mm WS (P3). Als Ergebnis dieser während 250 h durchgeführten kontinuierlichen Kultur erreichte der Lipidgehalt 39,6 %, bezogen auf getrocknete Hefezellen.Example 8 Using molasses instead of candida utilis, commonly used with sources of carbohydrate, Rhodotorula gracilis grown as a lipid producing yeast. The concentration of the carbohydrate source was 4% by weight. The inorganic medium contained 75 mg / l urea and 25 mg / l KH2P04 and was adjusted to a pH of 5.0. The amount of aeration was 0.5 VVM. A continuous culture of the yeast was taken at a temperature of 32 0C Stirring at 200 rpm in a fermentation plant according to FIG. 3 carried out. The prints were 1200 mm WS (P1), 800 mm WS (P2) in the first, second and third tanks or 500 mm WS (P3). As a result of this carried out continuously for 250 hours In culture, the lipid content reached 39.6% based on dried yeast cells.

Die vorstehenden Beispiele können innerhalb des Rahmens der Beschreibung sowohl bezüglich der Materialien als auch der Eulturbedingungen vom Fachmann unter Erzielung derselben Ergebnisse variiert werden.The above examples can come within the scope of the description both with regard to the materials and the culture conditions by the person skilled in the art Achieving the same results can be varied.

Zusammenfassend betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung von tEkroorganismus-Protein und -lipid aus pflanzlichen Kohlehydrvaten einschließlich Stärke durch Kultur eines Mikroorganismus, wobei man die Stärke mit einem dextrinogenen Enzym in einem Verflüssigungstank verflüssigt, Verzuckerung und Kultur des Mikroorganismus in einem Fermentationstank gleichzeitig durch aseptische Zugabe einer saccharogenen Amylase zum Kulturmedium, das in der Verflüssigungsstufe erzeugt wurde, durchführt und die gezuchtete: Mikroorganismus-Zellen und das Lipid aus dem Kulturmedium abtrennt.In summary, the invention relates to a method of production of the microorganism protein and lipid from vegetable carbohydrates including Starch obtained by culturing a microorganism, using the starch with a dextrinogenic Enzyme liquefied in a liquefaction tank, saccharification and culture of the microorganism in a fermentation tank at the same time by aseptic addition of a saccharogenic Amylase to the culture medium generated in the liquefaction step and separating the cultured: microorganism cells and the lipid from the culture medium.

Claims

Claims 1. A method for producing microorganism protein and lipid from carbohydrates of plant origin through microorganism culture, by noting that one has a carbohydrate with a dextrinogen Liquefied enzyme for producing a culture medium for a microorganism, at the same time the enzymatic saccharification and the culture of the microorganism is carried out by a saccharogenic amylase is aseptically added to the culture medium while the microorganism cultivates, and the cultivated microorganism cells and the Separates liquid from the culture medium.

2. The method according to claim 1, characterized in that g e k en n z e i c hn e t, that starch is used as the carbohydrate.

3. The method according to claim 1 and / or 2, characterized in that g e k e n n -z e i c h n e t that one can do the simultaneous enzymatic saccharification and the culture the microorganism using a fermentation unit comprising at least three arranged in series Fermentation tanks owns, performs.

4. The method according to claim 3, characterized in that g e k e n n z e i c hn e t, that a pressure difference is maintained between the individual fermentation tanks, to control the amount of fermentation liquid flowing between the tanks.

5. The method according to any one of claims 1 to 4, characterized g e -k e n It should be noted that the plicroorganism is one of a Candida strain used.

6. The method according to claim 5, characterized in that g e k e n n z e i c h -n e t that the yeast is Candida utilis.

7. The method according to any one of claims 1 to 4, characterized g e -k e n It should be noted that the microorganism is a yeast of a Rhodotorula strain used.

8. The method according to claim 7, characterized in that g e k e n n z e i c hn e t, that the yeast is Rhodotorula gracilis.

9. The method according to any one of claims 1 to 8, characterized in that g e -k e n Note that inorganic nutrient salts are added to the culture medium.

10. The method according to any one of claims 1 to 9, characterized in that g e -k e n It should be noted that the culture medium prior to the enzymatic saccharification with simultaneous the microorganism culture is sterilized.

11. The method according to claim 10, characterized in that it is e k e n n z e i c hn e t that the culture medium is sterilized at 120 to 1350C under pressure.

12. The method according to any one of claims 1 to 11, characterized g e -k e Note that the cultured microorganism cells from the culture medium be centrifuged off.

13. Continuous multi-stage culture process for the production of Microorganism protein, indicated by the fact that a pressure difference is maintained between individual culture tanks to reduce the amount of between the to control individual culture tanks of flowing fermentation liquid.

14. Microorganism protein produced by the process of a of claims 1 to 13.