ES2627948T3

ES2627948T3 - Método para recuperar componentes intracelulares a partir de microorganismos fermentados

Info

Publication number: ES2627948T3
Application number: ES13826947.7T
Authority: ES
Inventors: Roberta Miglio; Alfredo Montini
Original assignee: Eni SpA
Current assignee: Eni SpA
Priority date: 2012-12-20
Filing date: 2013-12-11
Publication date: 2017-08-01
Anticipated expiration: 2033-12-11
Also published as: BR112015011696A2; CN105073975A; EP2935561B1; US9593067B2; PL2935561T3; UA115566C2; US20150299096A1; CN105073975B; WO2014097057A1; BR112015011696B1; ITMI20122195A1; EP2935561A1

Abstract

Un método para recuperar componentes intracelulares a partir de una suspensión de microorganismos, que comprende: - co-alimentar al menos dos corrientes a un nebulizador, en el que la primera corriente comprende la suspensión acuosa de microorganismos celulares a lisar y la segunda corriente comprende un disolvente líquido o gaseoso; - nebulizar dicha suspensión en una cámara de nebulización mantenida a una temperatura comprendida entre 120°C y 180°C, para obtener la lisis de las paredes celulares de los microorganismos con la formación de una suspensión que contiene los componentes intracelulares y residuos celulares derivados de la lisis, y una fase de vapor que comprende el disolvente orgánico; - separar los componentes intracelulares de los residuos celulares derivados de la lisis.

Description

imagen1

imagen2

imagen3

imagen4

imagen5

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

los productos celulares. El disolvente de nebulización se alimenta opcionalmente junto con vapor de agua presurizado con el fin de controlar la temperatura de lisis en el nebulizador. Esta metodología operativa se utiliza si hay una fácil separación agua/disolvente en fase líquida. En estos casos, el vapor, que contiene el disolvente y el agua, se envía a una segunda cámara y una vez separado del agua, se recicla al nebulizador, donde se integra con un disolvente nuevo.

El equipo que puede utilizarse para la nebulización es básicamente análogo o igual al utilizado para la operación de nebulización de una suspensión líquida de un sólido (secador por pulverización). Un secador por pulverización es una combinación de aparatos compuestos por una bomba de alimentación de un líquido que contiene una suspensión, un sólido inorgánico o no, una fuente de gas o vapor tal como un portador de energía térmica y mecánica, un atomizador, un calentador, un espacio de dispersión de la mezcla vapor/líquido/sólido que sale del atomizador, o cámara de secado, además de sistemas de tratamiento/condensación de la mezcla de vapor/gases de escape y recuperación de posibles polvos. El compuesto sólido se extrae en seco a la temperatura de la cámara de secado.

Teniendo en cuenta las condiciones necesarias para la lisis térmica del microorganismo y las condiciones de extracción del producto a partir de la sustancia celular en la que se retiene, se pueden especificar una serie de condiciones de funcionamiento para la lisis y recuperación del lípido sólido, líquido o solubilizado en el disolvente, si se utiliza.

Los materiales que se utilizarán para las aplicaciones de lisis deberán definirse en relación con las condiciones de funcionamiento, es decir, en relación con la temperatura y presión nominales de funcionamiento, y con respecto a la resistencia a las condiciones de agresividad del medio ambiente a su vez en relación con los disolventes y contenidos en los líquidos que acompañan a las células.

El método de aplicación, objeto de la presente solicitud de patente, permite ahorros considerables en los costes variables y CAPEX (gastos de capital) de las plantas para efectuar las operaciones de lisis de células y la extracción de los compuestos intracelulares, debido a que, gracias al método de la invención, existe un ahorro de energía significativo, ya que ya no son necesarios aparatos para la lisis térmica o mecánica de las células en una primera fase con unidades de extracción costosas posteriores de los lípidos.

Breve descripción de las figuras

Figura 1: La figura 1 muestra el rendimiento de extracción (dw%) de los lípidos con respecto al peso seco, en relación con la temperatura de nebulización de las suspensiones de las levaduras Lypomyces (L), Rhodotorula (R) y Cryptococcus (C).

Figura 2: La figura 2 muestra la comparación entre termogramas de células de levadura de Lypomyces después de la nebulización pero antes de la extracción con disolvente de los lípidos contenidos en la misma, a temperaturas de nebulización crecientes.

Figura 3: la figura 3 muestra el termograma de células de levadura de Lypomyces secadas en un horno a 105ºC; se puede observar la curva en % en peso restante (escala izquierda) y las curvas derivadas (D%/DT).

Figura 4: La figura 4 muestra el espectro IR de la trioleina (figura 4a) y el extracto SOX107 (a 150ºC) (figura 4b).

Figura 5: en la figura 5, se representa el esquema de planta de una solución de ciclo cerrado, para implementar el método de la invención.

Figura 6: en la figura 6 se ilustra la tabla 4, que indica el balance de material y energía del ejemplo relativo de una Rhodotorula tratada mediante fermentación de azúcar.

Ejemplos

Ejemplo 1

Se utilizaron tres suspensiones de levaduras en agua del tipo Lypomyces, Rhodotorula o Cryptococcus (biomasa) para la recuperación de los componentes intracelulares de acuerdo con el método de la invención. No se añadieron otros disolventes a la suspensión en la fase de nebulización.

En el presente ejemplo, el objetivo es únicamente definir la capacidad de lisis del proceso propuesto. La lisis eficaz se evalúa posteriormente a posteriori con análisis clásicos por medio de una unidad de extracción líquido-sólido Soxhlet.

Para la nebulización de la suspensión se utilizó un secador por pulverización MINI 190 del proveedor BUCHI que, como secador, era capaz de evaporar aproximadamente 100-500 g/h de agua con un flujo de N2 de 700-1.000 Nl/h que se puede calentar a una temperatura máxima de 250ºC, y que es, por lo tanto, capaz de producir aproximadamente 1-100 g/h de polvo seco que tiene un tamaño de partícula del orden de 0,2 a 10 micrómetros.

7

imagen6

imagen7

imagen8

5

10

15

20

25

30

obtenidos con el método de la invención son los de triglicéridos, con la banda característica de carbonilo a 1750 cm

1. También existe la presencia de ácidos grasos libres (banda a 1705 cm-1) que se derivan de la hidrólisis de los lípidos (triglicéridos).

Ejemplo 2

A continuación se ilustra un esquema de planta para el uso del método de la invención, en el que se extrajeron los lípidos contenidos en una levadura de la familia Rhodotorula.

En el presente ejemplo, la sustancia a lisar, en suspensión en el agua de fermentación, se trata en lisis junto con nhexano como disolvente, necesario para la extracción de los lípidos del sólido.

La figura 5 representa el esquema de la planta de una solución de ciclo cerrado en la que la nebulización se obtiene con un secador por aspersión industrial usual, en el que las especificaciones de las operaciones están en línea con los datos enumerados en el ejemplo 1 y varían de acuerdo con el producto a ser lisado, en relación con las condiciones de temperatura y el disolvente utilizado. Una amplia gama de cámaras de nebulización y sistemas de inyección en línea con la tecnología específica de secado por pulverización están disponibles en el catálogo.

La Tabla 3 a continuación proporciona una clave de los símbolos del esquema de planta de la figura 5:

Tabla 3:

E-100 E-101: Intercambiadores de calor de haz de tubos

q100: Energía suministrada para el calentamiento por medio de un fluido de servicio externo

VLV-100: Válvula de laminación

MIX-101: Pulverizador o nebulizador

V-100: Cámara de nebulización

E-102: Intercambiador de calor con vapor de pared de V-100

C-500-2: Columna para separación agua-disolvente

X-100: Separador de lípidos aceite-sólido

MIX-102: Proceso de relleno del disolvente

P-100: Bomba de arrastre de disolventes

RCY-2: Reciclaje

El esquema representado en la figura 5 está compuesto por una bomba P-100 que lleva un disolvente para la extracción del producto intracelular, bajo presión a un valor adecuado para el intercambio térmico y la operación de lisis en la cámara de nebulización. En este caso, debe obtenerse una temperatura específica para la rotura celular del microorganismo y un tiempo de residencia de la suspensión nebulizada dentro del intervalo de 5-300 segundos, preferiblemente aproximadamente 10 segundos.

El líquido (flujo "12") pasa a través de un intercambiador sin cambiar la fase, y luego entra en un mezclador de rejilla estática donde se encuentra la suspensión o la solución turbia a lisar (flujo "1") y la arrastra a un secador por pulverización (nebulizador).

El mecanismo de mezcla radial turbulento en el mezclador reduce las velocidades radiales y las dimensiones de los agregados monofásicos a mezclar, aumentando la superficie de contacto y estimulando el intercambio de la concentración térmica y química, mejorando la mezcla. La longitud de los dispersores necesarios depende del tiempo de contacto requerido. Para procesos de transferencia de masa en los que el equilibrio se establece rápidamente, generalmente una longitud de 5 diámetros es suficiente.

Existe un vasto estado de la técnica sobre diversos tipos de nebulizadores neumáticos para aplicaciones que se pueden usar de acuerdo con las características de concentración y/o viscosidad de la alimentación. Se pueden mencionar, por ejemplo:

-Nebulizadores de tubo concéntrico

11

imagen9

Claims

imagen1