FI80721B - Foerfarande foer framstaellning av aettiksyra med hjaelp av ett kontinuerligt fermentationsfoerfarande. - Google Patents

Foerfarande foer framstaellning av aettiksyra med hjaelp av ett kontinuerligt fermentationsfoerfarande. Download PDF

Info

Publication number
FI80721B
FI80721B FI840915A FI840915A FI80721B FI 80721 B FI80721 B FI 80721B FI 840915 A FI840915 A FI 840915A FI 840915 A FI840915 A FI 840915A FI 80721 B FI80721 B FI 80721B
Authority
FI
Finland
Prior art keywords
medium
fermentation
cells
reactor
acid
Prior art date
Application number
FI840915A
Other languages
English (en)
Swedish (sv)
Other versions
FI840915A (fi
FI840915A0 (fi
FI80721C (fi
Inventor
William M Reed
Original Assignee
Cpc International Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Cpc International Inc filed Critical Cpc International Inc
Publication of FI840915A0 publication Critical patent/FI840915A0/fi
Publication of FI840915A publication Critical patent/FI840915A/fi
Publication of FI80721B publication Critical patent/FI80721B/fi
Application granted granted Critical
Publication of FI80721C publication Critical patent/FI80721C/fi

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12N—MICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N1/00—Microorganisms, e.g. protozoa; Compositions thereof; Processes of propagating, maintaining or preserving microorganisms or compositions thereof; Processes of preparing or isolating a composition containing a microorganism; Culture media therefor
    • C12N1/38—Chemical stimulation of growth or activity by addition of chemical compounds which are not essential growth factors; Stimulation of growth by removal of a chemical compound
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12N—MICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N11/00—Carrier-bound or immobilised enzymes; Carrier-bound or immobilised microbial cells; Preparation thereof
    • C12N11/02—Enzymes or microbial cells immobilised on or in an organic carrier
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12N—MICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N11/00—Carrier-bound or immobilised enzymes; Carrier-bound or immobilised microbial cells; Preparation thereof
    • C12N11/14—Enzymes or microbial cells immobilised on or in an inorganic carrier
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12P—FERMENTATION OR ENZYME-USING PROCESSES TO SYNTHESISE A DESIRED CHEMICAL COMPOUND OR COMPOSITION OR TO SEPARATE OPTICAL ISOMERS FROM A RACEMIC MIXTURE
    • C12P1/00—Preparation of compounds or compositions, not provided for in groups C12P3/00 - C12P39/00, by using microorganisms or enzymes
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12P—FERMENTATION OR ENZYME-USING PROCESSES TO SYNTHESISE A DESIRED CHEMICAL COMPOUND OR COMPOSITION OR TO SEPARATE OPTICAL ISOMERS FROM A RACEMIC MIXTURE
    • C12P7/00—Preparation of oxygen-containing organic compounds
    • C12P7/40—Preparation of oxygen-containing organic compounds containing a carboxyl group including Peroxycarboxylic acids
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12P—FERMENTATION OR ENZYME-USING PROCESSES TO SYNTHESISE A DESIRED CHEMICAL COMPOUND OR COMPOSITION OR TO SEPARATE OPTICAL ISOMERS FROM A RACEMIC MIXTURE
    • C12P7/00—Preparation of oxygen-containing organic compounds
    • C12P7/40—Preparation of oxygen-containing organic compounds containing a carboxyl group including Peroxycarboxylic acids
    • C12P7/54—Acetic acid
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12P—FERMENTATION OR ENZYME-USING PROCESSES TO SYNTHESISE A DESIRED CHEMICAL COMPOUND OR COMPOSITION OR TO SEPARATE OPTICAL ISOMERS FROM A RACEMIC MIXTURE
    • C12P7/00—Preparation of oxygen-containing organic compounds
    • C12P7/40—Preparation of oxygen-containing organic compounds containing a carboxyl group including Peroxycarboxylic acids
    • C12P7/56—Lactic acid

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Zoology (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
  • Genetics & Genomics (AREA)
  • Biotechnology (AREA)
  • Microbiology (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Virology (AREA)
  • Tropical Medicine & Parasitology (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Mycology (AREA)
  • Preparation Of Compounds By Using Micro-Organisms (AREA)
  • Micro-Organisms Or Cultivation Processes Thereof (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
  • Apparatus Associated With Microorganisms And Enzymes (AREA)
  • Nitrogen Condensed Heterocyclic Rings (AREA)
  • Peptides Or Proteins (AREA)
  • Saccharide Compounds (AREA)

Description

1 80721
Menetelmä etikkahapon valmistamiseksi jatkuvatoimisen fer-mentointimenetelmän avulla
Keksintö koskee menetelmää etikkahapon tuottamiseksi 5 jatkuvatoimisen fermentointimenetelmän avulla.
Fermentointialalla tunnetaan hyvin orgaanisten kemikaalien tuottaminen mikro-organismien avulla. Tällaisissa fermentointireaktioissa muodostuu usein erilaisia tuotteita laimeina vesiliuoksina. Kustannukset kemikaalien erottami-10 seksi toisistaan ja suurista määristä vettä ovat olleet niin suuret, että kemikaalien tuottaminen fermentoimalla ei ole pystynyt kilpailemaan samojen kemikaalien tuottamisen kanssa fossiileista polttoaineista. Mutta fossiilin maaöl-jyn jatkuva väheneminen ja siihen liittyvä petrokemian 15 käyttämien raaka-aineiden hinnannousu ovat kohdistaneet mielenkiinnon fermentointireaktioihin, jotka pystyvät konvertoimaan hiilihydraatteja, ts. uudistuvia raaka-aineita yksinkertaisiksi orgaanisiksi kemikaaleiksi.
Erityisen mielenkiintoisia ovat homoasidogeeniset 20 fermentointireaktiot, koska ne fermentoinnissa tuottavat yhtä hapanta yhdistettä. Näissä fermentoinneissa saatavia tuotteita ovat teollisesti tärkeät etikkahappo ja maitohappo. Glukoosin fermentointi Clostridium thermoaceticumilla (seuraavassa C. thermoaceticum) on erityisesti toiveita 25 herättävä, koska se teoreettisesti pystyy tuottamaan kolme moolia asetaattia yhdestä moolista glukoosia.
Yhteenvedon näiden fermentointireaktioiden tutkimuksista on esittänyt Zeikus, J.G., Ann. Rev. Microbiol., 34, 423-464 (1980). Hän on suorittanut kemikaaleja tuotta-30 vissa fermentoinneissa käyttökelpoisten mikro-organismien luokituksen. Mikro-organismit jaetaan kolmeen luokkaan: asidogeenit, solventogeenit ja metanogeenit, jotka tuottavat vastaavasti happoja, liuottimia ja metaania. Tuotesaan-tojen kannalta mielenkiintoisimmiksi kuvataan asidogeeneis-35 tä yhtä happoa tuottavat lajit, jotka muodostavat joko 2 80721 etikkahappoa, maitohappoa tai voihappoa.
Siten olisi kaupallisesti erittäin merkittävää kehittää happojen valmistusmenetelmä, joka perustuu jatkuvatoimisiin fermentointireaktioihin. Wang, G.Y. ja Wang, 5 D.I.C., 178 National A.C.S. Meeting, Las Vegas, Nevada,
August, 1980, ovat hiljattain kuvanneet menetelmän termo-fiilisen, anaerobisen, homoasidogeenisen bakteerin C. ther-moaceticumin immobilisoimiseksi agar- ja karrageenigeelis-sä. Tämän geelin pysyvyyden testaamiseksi etikkahapon jat-10 kuvatoimisessa tuotannossa tällä geelillä suoritettiin toistettu panostesti. Saavutettiin etikkahappotuotto 2,2 grammaa/litra-tunti (g/l-h). Joskin tämä on selvästi parempi tulos kuin 0,5 g/l-h, jonka solut tuottavat panos-fermentoinnissa, määrä on kuitenkin liian pieni.
15 Jatkuvatoiminen fermentointimenetelmä on kaupalli sesti käyttökelpoinen, jos se toimii suurella laimentamis-nopeudella. Laimentamisnopeudella tarkoitetaan arvoa, joka saadaan jakamalla reaktorin läpi virtaavan fermentointivä-liaineen virtausnopeus reaktorin tilavuudella. Lisäksi on 20 tilavuustuoton, ts. reaktorin tilavuusyksikköä kohti määrätyssä ajassa muodostuneen tuotemäärän, oltava suuri suoritettaessa fermentointi suurella laimentumisnopeudella. Nyt on keksitty jatkuvatoiminen fermentointimenetelmä, joka voidaan toteuttaa suurella laimentumisnopeudella ja jossa 25 tilavuustuotto on paljon suurempi kuin parhaassa tähän saakka julkistetussa menetelmässä.
Käsiteltävänä olevan keksinnön kohteena on menetelmä etikkahapon tuottamiseksi jatkuvatoimisesti homoasidogeenisen fermentointireaktion avulla, jolle menetelmälle on tun-30 nusomaista, että fermentoidaan hiilihydraattiliuosta, jota syötetään homoasidogeenisen mikro-organismikannan Clostridium thermoaceticum ATCC 39 289 solujen yli, joita kasvatetaan aktiivihiilestä tai maissintähkärakeista muodostuvan alustan pinnalla, sellaisissa pH-, lämpötila- ja laimenta-35 misnopeusolosuhteissa, että happoa muodostuu tilavuustuot- 3 80721 tona vähintään noin 5 g/l-h.
Keksinnön mukainen menetelmä sopii homoasidogeenis-ten fermentointireaktioiden muodostamien orgaanisten happojen valmistamiseksi. Tällaisten fermentointien ainoana or-5 gaanisena tuotteena on yksi happo. Tämä poikkeaa muista asidogeenisistä ja solventogeenisistä fermentoinneista, joissa muodostuu enemmän kuin yksi orgaaninen yhdiste.
Menetelmässä voidaan käyttää sellaisia mikro-organismeja, joka fermentoidessaan hiilihydraatteja muodostavat 10 päätuotteena yhtä happoa. Esimerkkejä sopivista organismeista ovat Clostridium formicoaceticum, Acetobacterium woodii, Lactobacillus casei, Clostridium thcrmoautotrophi-cum, Acetogenium kiwui ja Lactobacillus delbrueckii. Keksinnön mukaisesti käytetään C. thermoaceticumia, joka pys-15 tyy muuttamaan glukoosin etikkahapoksi lähes kvantitatiivisin saannoin.
Keksinnön mukainen fermentointimenetelmä toteutetaan fermentointiväliaineessa, jona on vesiliuos, johon on liuotettu hiilihydraatteja, ravinteita ja kasvutekijöitä, jot-20 ka ovat välttämättömiä mikro-organismin kasvulle. Ennen käyttöä väliaine steriloidaan kuumentamalla tai muulla tekniikan tasolla tunnetulla tavalla.
Tämän keksinnön toteutuksessa hiilihydraattina voi olla mikä tahansa hiilihydraatti, jonka käytetty mikro-or-25 ganismi pystyy muuttamaan halutuksi hapoksi. Useimmille mikro-organismeille glukoosi on sopiva hiilihydraatti. Käytettäessä C. thermoaceticumia voidaan glukoosin asemasta fermentoida fruktoosia tai ksyloosia.
Fermentointivällaineeseen lisätään pieniä pitoisuuk-30 siä metalli-ioneja ja muita ko. mikro-organismin vaatimia kasvutekijöitä. Lisäksi väliaineen pH pidetään mikro-organismin kasvulle edullisella alueella. Tämä voi tapahtua lisäämällä väliaineeseen puskuroivia suoloja.
Tämän keksinnön menetelmä toteutetaan jatkuvatoi-35 misena fermentointina, jossa käytetään reaktorissa olevan 4 80721 kiinteän alustan pinnalla kasvavan mikro-organismin soluja. Alustana voi olla mikä tahansa inertti aines, joka adsorboi hyvin soluja ja mahdollistaa väliaineen oikean virtauksen reaktorin läpi. Voidaan käyttää aktiivihiiltä, 5 hohkakiveä ja maissintähkärakeita.
Tämän keksinnön menetelmässä voidaan käyttää mitä tahansa aktiivihiiltä, joka absorboi hyvin soluja ja mahdollistaa fermentointiväliaineen oikean virtauksen reaktorin läpi. Esimerkkinä tällaisesta sopivasta hiilestä on 10 CPG Pittsburg aktiivihiili, jota myy Calgon Corporation, Pittsburg, Pennsylvania.
Immobilisoiduilla soluilla tapahtuvissa fermentoin-neissa myös maissintähkärakeet, joiden koko on 14-20 mes-hiä (U.S. Standard Screen-seulat, silmäkoko 1,41-0,84 mm), 15 muodostavat sopivan alustan, joka mahdollistaa väliaineen halutun virtauksen. Käytettäessä alustana maissintähkärakeita tuotto oli yhtä hyvä kuin käytettäessä alustana aktiivihiiltä ja paljon parempi muihin käytettyihin alustoihin verrattuna. Koska maissintähkärakeet ovat paljon hal-20 vempia kuin aktiivihiili, niillä on tärkeä etu puolellaan tarvittaessa suuria määriä alusta-ainesta. Lisäksi käytetyt maissintähkärakeet ovat sopivaa eläinrehua. Tämä on taloudellinen tapa hävittää loppuunkäytetty solualusta fermen-toinnin jälkeen.
25 Tämän keksinnön jatkuvatoimisessa fermentoinnissa käytetty reaktori täytetään ensin kiintoaineksella, joka toimii mikro-organismisolujen kantajana. Sitten lisätään steriiliä väliainetta. Lopuksi väliaine inokuloidaan mikro-organismin kasvavalla viljelmällä. Alusta-ainesta, vä-30 liainetta ja inokulaattia sisältävää reaktoria inkuboidaan niin kauan, että reaktorissa olevat solut pääsevät hyvään kasvuvauhtiin. Tällainen solujen kasvu ilmenee väliaineen sameutumisena.
Kun solujen kasvu on päässyt hyvään vauhtiin aloi-35 tetaan jatkuvatoiminen fermentointi syöttämällä väliainetta 5 80721 reaktorin läpi. Virtausnopeus säädetään halutun happotuoton mukaiseksi. Joskaan väliaineen virtaussuunta ei ole kriittinen, virtaus ylöspäin reaktorissa auttaa puolestaan estämään solubiomassan liiallisen kertymisen ja edistää nesteen 5 virtausta.
Reaktorin lämpötila inkuboinnin ja hapon jatkuvatoimisen tuottamisen aikana fermentoimalla pidetään noin 45 - noin 70°C:ssa. Syöteväliaineen pH pidetään alueella 4,0- 7,5 lisäämällä väliaineeseen sopivia puskuroivia suoloja. 10 Kun tämän keksinnön menetelmällä valmistetaan etikkahappoa fermentoimalla hiilihydraattia C. thermoaceticumilla, syöte-väliaineen suositeltava pH on noin 6,7- noin 7,4 ja suositeltava lämpötila noin 55 - noin 60°C. Väliaineen virtausnopeus reaktorin läpi säädetään sellaiseksi, että laimenta-15 misnopeudeksi tulee noin 0,04 - noin 3/tunti.
Hyvässä jatkuvatoimisessa fermentoinnissa solut muodostavat tuotetta vakionopeudella. Kun solut tuottavat happoa, vakio-pH on osoituksena olosuhteiden jatkuvuudesta. Lisäksi uusia soluja muodostuu samalla nopeudella kuin so-20 luja poistuu reaktorista ja näin ollen reaktorissa olevien solujen lukumäärä pysyy vakiona. Tällainen olosuhdejatkuvuus voidaan osoittaa poistovirtauksen vakiona pysyvällä optisella tiheydellä mitattuna aallonpituudella 540 nm.
Tämän keksinnön kuvauksessa "laimentamisnopeus" on 25 tässä patenttihakemuksessa käytettynä yksiköltään per tunti eli /h. Kuten yllä esitettiin tämä nopeus saadaan jakamalla väliaineen virtausnopeus reaktorin kokonaistilavuudella.
Tässä käytetty "tilavuustuotto" saadaan kertomalla 30 reaktorin poistovirtauksen happokonsentraatio g/1 laimen- tamisnopeudella.Tilavuustuoton yksikkö on g/l-h.
Etikkahapon ja glukoosin konsentraatiot määritettiin suuren suorituskyvyn nestekromatografiän (HPLC) avulla. Komponentit kromatografioitiin eluoimalla 0,006 N rik-35 kihapolla vetymuodossa olevasta kationinvaihtohartsista.
6 80721
Eluoidut komponentit todettiin differentiaalirefraktomet-rillä, rekisteröitiin piirturilla ja kvantifioitiin sähköisellä integraattorilla. Käyrän kattama pinta-ala, joka edustaa yksittäiskomponentin konsentraatiota, on ilmoitettu 5 prosentteina kokonaispinta-alasta. Käytettiin artikkelissa "Analysis of Carbohydrate Mixtures by Liquid Chromatography", Am. Soc. Brew. Chem. Proc., 1973, s. 43-46 kuvattua yleismenetelmää. Erottaminen tapahtui 1 in (25,4 mm) pylväässä, jonka täytteenä oli vetymuodossa olevan HPX-87, 10 valmistaja Bio-Rad Laboratories, Richmond, California.
Seuraavat esimerkit selventävät tämän keksinnön menetelmää.
Esimerkki 1
Tuotettiin etikkahappoa kannalla C. thermoaceticum, 15 C5-2, ATCC nro 39289. Tämä happoa sietävä kanta saatiin viljelemällä kantaa Wood DMS 521 väliaineissa, joiden pH alennettiin asteittain siten, että kanta pystyi lopuksi kasvamaan väliaineessa, jonka pH oli alle 5,8. Kanta on kuvattu yksityiskohtaisesti FI-patenttihakemuksessa 840916. 20 Organismia viljeltiin väliaineessa, jonka koostumus oli:
Vilielvvälialne
Komponentti_Konsentraatio (o/l) A. glukoosi 30,0 25 B. NaHC03 16,8 K2HP04 7,0 KH2P04 5,5 C. Hiivauute 5,0
Tryptoni 5,0 30 (NH4)2S04 1,0
MgS04.7H2 0,25
Fe (NH4) 2 (S04) 2.6H20 0,04
Co(N03)2.6H20 0,03
NaMo04.2H20 0,0024 35 Resatsuriini (liuos 0,20 g/100 ml) 1,0 ml/1 7 80721
Ryhmien A, B ja C komponenttien liuokset steriloitiin erikseen ennen niiden yhdistämistä esitetyn koostumuksen omaavaksi väliaineeksi. Sitten väliainelitraa kohti lisättiin 0,5 g natriumtioglykolaattia, 5,6 mg nikotiini-5 happoa ja 1 ml hivenainesuolaliuosta. Hivenainesuolaliuok-sen koostumus oli:
Hivenainesuolaliuos
Komponentti_Konsentraatio (a/1) 10 Etyleenidiamiinitetraetikka- hapon dinatriumsuolan dihydraatti 5,00
MnCl2.4H20 5,00
Na2Se03 0 , 20 H2B03 0,100 15 ZnCl2 0,050
Alk( S04 )2.12H20 0,100
NiCl2.6H2 0,020
CuCl2.2H20 0,010 20 Väliaine valmistettiin ja näytteet viljeltiin anae robisin vakiotekniikoin kuten ovat kuvanneet Hungate, R.E., "A Roll Tube Method for Cultivation of Strict Anaerobes" teoksessa Methods in Microbiology, toimittaneet J.R. Norris ja D.W. Ribbons, voi. 3B, Academic Press, New York, 1969, 25 s. 117-132 ja Miller ja Wolin, Appi. Microbiol., 27, 985 (1974). Jatkuvatoiminen fermentointi suoritettiin C. ther- moaceticum-viljelmällä, joka oli adsorboitu aktiivihiileen. Fermentointiväliaine, josta kaasut oli poistettu, syötettiin jatkuvatoimisesti mikro-organismisolujen ja hiilen 30 muodostaman seoksen yli, joka oli vaipoitetussa pylväässä, kokonaistilavuus 38 ml.
Bakteerisolujen alustana oli CPG Pittsburg aktiivi-hiili, 12-40 meshiä (U.S. Standard Screen-seulat, silmäkoko 1,68-0,42 mm), jota myy Calgon Corporation, Pittsburg, 35 Pennsylvania. Reaktoriin asetettiin 11 g hiiltä, hiili 8 80721 kostutettiin tislatulla vedellä ja sitten reaktori steriloitiin kuumentamalla kaksi tuntia lämpötilassa 121 'C ja paineessa 1,05 kg/cm2 autoklaavissa. Steriili, anaerobinen väliaine syötettiin ylöspäin pylvään läpi siten, että väli-5 aine kyllästi hiilen. Kaikki nesteet olivat hiilidioksidi-kehässä. Pylvään läpi syötettiin noin 45 kerrostilavuutta väliainetta ennen kuin kaikki väliainekomponentit olivat kyllästäneet pylvään.
Inokulaatti hiilikerrosta varten valmistettiin kan-10 nan C. thermoaceticum kolmena päivittäisenä, peräkkäisenä osaviljelmänä väliaineessa, jota inkuboitiin 56°C:ssa. Sitten kerroksen alapäähän ruiskutettiin 12 ml kolmatta osaviljelmää, jota oli inkuboitu 24 tuntia. Viljelmää sisältävää pylvästä inkuboitiin 58°C:ssa lämpimällä vedellä, 15 jota kierrätettiin pylvään vaipan läpi. Kaksitoistatuntisen inkuboinnin jälkeen väliaineen samentuminen pylvään yläpäässä osoitti kasvua. Sitten syötettiin steriiliä väliainetta ylöspäin pylvään läpi aluksi virtausnopeudella 2,5 ml/h. Havaittiin, että alustan kanssa kosketukseen joutuvat 20 solut kiinnittyivät alustaan, mikä esti niiden nopean pois-peseytymisen. Tarkkailtiin poistovirtauksen optista tiheyttä (OT) aallonpituudella 540 nm, pH-arvoa, glukoosikonsent-raatiota ja etikkahappokonsentraatiota. Väliaineen virtausnopeutta vaihdeltiin kokeen aikana erilaisten laimentumis-25 nopeuksien saavuttamiseksi.
Tilavuustuotot eri virtausnopeuksilla ilmenevät taulukosta I. Maksimaalinen tilavuustuotto 6,0 g/l-h, joka havaittiin laimentumisnopeudella 0,5/h, oli lähes kolme kertaa suurempi kuin paras aikaisemmin immobilisoituja C. 30 thermoaceticum-soluja sisältävälle reaktorille ilmoitettu tilavuustuotto. Tässä menetelmässä (Wang ja Wang) solut oli immobilisoitu agar- tai karrageenigeelille.
35 9 80721
Taulukko I
Etikkahapon tuotto käytettäessä aktiivihiilialustaa pH OT Laimentamis- Etikkahappoa Tilavuustuotto 5 _(540 nm) nopeus ( /h)_(a/1)_(α/1-h)_ 5,25 7,4 0,09 16,9 1,5 5,30 3,6 0,14 16,1 2,3 5,85 6,1 0,28 13,4 3,8 6,40 4,2 0,50 11,9 6,0 10 Esimerkki 2
Seurattiin esimerkin 1 yleismenetelmää sillä erolla, että aktiivihiilialusta korvattiin maissintähkärakeil-la. Käytettyjen maissintähkärakeiden koko oli 14-20 meshiä (US-Standard Screen-seulat), valmistaja The Anderson's, 15 Maumee, Ohio nimellä Grit-θ'Cobs, Grade 1420. Ajon tulokset ilmenevät taulukosta II. Käytettäessä tässä immobili-soiduilla soluilla tapahtuvassa fermentoinnissa maissin-tähkäraealustaa saavutettiin tilavuustuotto yli 14 g/l-h laimentumisnopeudella 2,1/h. Tämä tilavuustuotto on huo-20 mattavasti suurempi kuin aikaisemmin havaitut tilavuustuo-tot homoasidogeenisessä, immobilisoiduilla soluilla tapahtuvassa fermentointireaktiossa.
Taulukko II
25 Etikkahapon tuotto käytettäessä maissintähkäraealustaa pH 0T Laimentamis- Etikkahappoa Tilavuustuotto f 540 nm) nopeus ( /h)_(a/1)_(σ/1-h)_ 5,6 4,2 0,29 13,4 3,9 30 6,0 3,8 0,74 10,2 7,5 5.9 3,9 0,75 10,4 7,8 6,4 3,5 1,2 10,2 12,2 6.9 2,8 2,1 7,1 14,3
Vertailutesti 1 35 Vertailun vuoksi suoritettiin jatkuvatoiminen fer- 10 80721 mentolntl sekoitetussa reaktorissa, joka sisälsi vain väliainetta ja soluja Ilman mitään muuta kiintoainesta alustana. Fermentointi suoritettiin 58 °C:ssa ja virtausnopeuksia vaihdeltiin kokeen aikana kuten esimerkissä 1. Havait-5 tiin maksimaalinen tilavuustuotto 1,76 g/l-h laimentamisno-peudella 0,23/h. Tällaisessa systeemissä laimentamisnopeus ei voi olla suurempi kuin noin 3, koska tätä suurempi nopeus aiheuttaa solujen huuhtoutumisen reaktorista. Taulukosta III ilmenevät testitulokset osoittavat, että menetel-10 mässä, jossa käytetään jatkuvatoimista reaktoria ilman solualustaa, saavutetaan paljon pienempi tilavuustuotto kuin käsiteltävänä olevan keksinnön menetelmässä.
Taulukko III
15 Etikkahapon tuotto sekoitetussa reaktorissa ilman solualustaa pH OT Laimentamis- Etikkahappoa Tilavuustuotto (540 nm) nopeus (/h)_(q/1)_(σ/1-h)_ 20 6,7 7,4 0,20 8,2 1,66 6,8 7,0 0,23 7,6 1,76 7,0 3,4 0,30 4,9 1,50
Vertailutestl 2
Seurattiin esimerkin 1 yleismenetelmää sillä erolla, 25 että aktiivihiilialusta korvattiin verkkoutetulla solupoly-uretaanilla, josta leikattiin pylvääseen sopiva kappale. Solumuovi oli Scott Filter Foamia, jossa oli 20 huokosta/2 in (25,4 mm) . Sitä myy Scott Paper Company, Foam Division, Chester, Pennsylvania. Ajon tulokset ilmenevät taulukosta 30 IV. Kun C. thermoaceticum-solut adsorboitiin tähän alustaan, niillä saavutettiin paljon pienempi etikkahapon tilavuus-tuotto kuin adsorboituina käsiteltävänä olevan keksinnön menetelmässä käytettyihin alustoihin.
; 35 il 80721
Taulukko IV
Etlkkahapon tuotto käytettäessä verkkoutettua solu-polyuretaanialustaa 5 pH OT Laimentumls- Etikkahappoa Tilavuustuotto (5,40 nm) nopeus (/h)_(g/1)_(g/l-h) 5.8 4,9 0,12 13,3 1,6 6,4 5,4 0,28 10,1 2,8 6.9 2,5 0,96 4,4 4,2 10 7,0 2,4 1,0 3,9 3,9 7,0 2,3 1,1 3,4 3,7 7,2 1,4 1,9 1,8 3,4
Yllä olevan perusteella on Ilmeistä, että keksintö tarjoaa parannetun menetelmän orgaanisen hapon tuottamisek-15 si jatkuvatoimisesti homoasidogeenisen reaktion avulla, joka menetelmä on parempi kuin tekniikan tason menetelmät. Joskin keksintöä on kuvattu määrättyjen toteuttamismuotojansa avulla, on selvää, että yllä olevan kuvauksen perusteella monet vaihtoehdot, muunnokset ja variaatiot ovat 20 ilmeisiä ammattimiehelle. Siten keksintöön pidetään kuuluvina kaikki vaihtoehdot, muunnokset ja variaatiot, jotka ovat oheisten patenttivaatimusten suojapiirin mukaisia.

Claims (6)

1. Menetelmä etikkahapon tuottamiseksi jatkuvatoimi-sesti homoasidogeenisen fermentointireaktion avulla, t u n- 5. e t t u siitä, että fermentoidaan hiilihydraattiliuosta, jota syötetään homoasidogeenisen mikro-organismikannan Clostridium thermoaceticum ATCC 39 289 solujen yli, joita kasvatetaan aktiivihiilestä tai maissintähkärakeista muodostuvan alustan pinnalla, sellaisissa pH-, lämpötila- ja 10 laimentamisnopeusolosuhteissa, että happoa muodostuu tila- vuustuottona vähintään noin 5 g/l-h.
2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että hiilihydraattiliuos on glukoosin vesipitoinen liuos.
3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tun nettu siitä, että pH pidetään alueella noin 4,0 - noin 7,5.
4. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että lämpötila pidetään alueella noin 45 - 20 noin 70°C.
5. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että laimentamisnopeus on noin 0,4 noin 3/h.
5. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, t u n -25 n e t t u siitä, että hiilihydraattiliuos syötetään kaa-sunpoistokammion läpi ennen syöttämistä mikro-organismi-solujen yli. i3 80721
FI840915A 1983-03-11 1984-03-07 Foerfarande foer framstaellning av aettiksyra med hjaelp av ett kontinuerligt fermentationsfoerfarande. FI80721C (fi)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US47441283 1983-03-11
US06/474,412 US4506012A (en) 1983-03-11 1983-03-11 Production of organic acids by a continuous fermentation process

Publications (4)

Publication Number Publication Date
FI840915A0 FI840915A0 (fi) 1984-03-07
FI840915A FI840915A (fi) 1984-09-12
FI80721B true FI80721B (fi) 1990-03-30
FI80721C FI80721C (fi) 1990-07-10

Family

ID=23883417

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
FI840915A FI80721C (fi) 1983-03-11 1984-03-07 Foerfarande foer framstaellning av aettiksyra med hjaelp av ett kontinuerligt fermentationsfoerfarande.

Country Status (14)

Country Link
US (1) US4506012A (fi)
EP (1) EP0120369B1 (fi)
JP (1) JPS59205993A (fi)
AT (1) ATE43638T1 (fi)
BR (1) BR8401077A (fi)
CA (1) CA1211729A (fi)
DE (1) DE3478471D1 (fi)
DK (1) DK134384A (fi)
ES (1) ES8506802A1 (fi)
FI (1) FI80721C (fi)
GR (1) GR81371B (fi)
IE (2) IE840295L (fi)
MX (1) MX7694E (fi)
NO (1) NO159289C (fi)

Families Citing this family (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0458370B1 (en) * 1985-02-08 1995-09-13 Daicel Chemical Industries, Ltd. Fermentation to d-lactic acid
US4814273A (en) * 1985-03-20 1989-03-21 Michigan Biotechnology Institute Production of organic acids by an improved fermentation process
CA1267858A (en) * 1985-11-06 1990-04-17 Sushama Joshi Microorganism immobilization
EP0236156A3 (fr) * 1986-01-17 1987-12-09 Societe De Production Et Commercialisation Des Engrais Et Phytos Nouveau procédé de compostage, inoculum microbien comportant comme support, de la pulpe de raisin sechée et broyée et application, notamment, à l'enrichissement des sols
FR2593191B1 (fr) * 1986-01-17 1990-04-27 Production Commerc Engrais Phy Inoculum microbien comportant, comme support, de la pulpe de raisin sechee et broyee et application, notamment, a l'enrichissement des sols
US4921799A (en) * 1986-03-14 1990-05-01 Kabushiki Kaisha Kobe Seiko Sho Fermentation method
DE3618076A1 (de) * 1986-06-02 1987-12-03 Kernforschungsanlage Juelich Verfahren zur mikrobiellen anaeroben gewinnung von essigsaeure
FR2649719B1 (fr) * 1989-07-17 1993-08-27 Cerbio Sa Procede de protection et de conservation de micro-organismes notamment de bacteries
US5595893A (en) * 1992-06-19 1997-01-21 Iowa State University Research Foundation, Inc. Immobilization of microorganisms on a support made of synthetic polymer and plant material
US6013491A (en) * 1997-08-06 2000-01-11 Martinez; Leticia Fibrous cellulose support containing adhered yeast for converting sucrose to glucose and fructose
US7074603B2 (en) * 1999-03-11 2006-07-11 Zeachem, Inc. Process for producing ethanol from corn dry milling
CN100575331C (zh) * 1999-03-11 2009-12-30 齐凯姆公司 一种生产乙醇的方法
CN1938257A (zh) * 2004-01-29 2007-03-28 齐凯姆公司 有机酸的回收
US7815741B2 (en) * 2006-11-03 2010-10-19 Olson David A Reactor pump for catalyzed hydrolytic splitting of cellulose
US7815876B2 (en) * 2006-11-03 2010-10-19 Olson David A Reactor pump for catalyzed hydrolytic splitting of cellulose
US8329436B2 (en) * 2007-02-09 2012-12-11 Zeachem, Inc. Method of making propanol and ethanol from plant material by biological conversion and gasification
WO2009009320A1 (en) * 2007-07-06 2009-01-15 Best Energies Inc. Improved indirect process for producing ethanol
CN112481316B (zh) * 2020-06-23 2023-03-10 哈尔滨工业大学 一种强化厌氧混合菌群发酵秸秆制备丁酸的阴极电发酵方法

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2320349A1 (fr) * 1975-08-06 1977-03-04 Agronomique Inst Nat Rech Procede enzymatique utilisant des microorganismes inclus
JPS5841839B2 (ja) * 1976-04-13 1983-09-14 日新製糖株式会社 ブドウ糖の連続異性化法
US4204041A (en) * 1977-10-03 1980-05-20 Illinois Water Treatment Company High loading of immobilized enzymes on activated carbon supports
US4371619A (en) * 1980-06-23 1983-02-01 Union Carbide Corporation Acetic acid by fermentation
JPS57110192A (en) * 1980-12-26 1982-07-08 Mitsubishi Chem Ind Ltd Preparation of l-lactic acid
FR2509748B1 (fr) * 1981-07-16 1985-07-05 Santerre Orsan Procede de production d'aminoacides en continu par emploi d'une souche bacterienne selectionnee adsorbee sur un support poreux et aminoacides obtenus par ledit procede
US4438196A (en) * 1982-09-28 1984-03-20 Miles Laboratories, Inc. Immobilization of biocatalysts on granular carbon

Also Published As

Publication number Publication date
DE3478471D1 (en) 1989-07-06
JPS59205993A (ja) 1984-11-21
IE840294L (en) 1984-09-11
ATE43638T1 (de) 1989-06-15
FI840915A (fi) 1984-09-12
FI840915A0 (fi) 1984-03-07
GR81371B (fi) 1984-12-11
BR8401077A (pt) 1984-10-16
US4506012A (en) 1985-03-19
IE840295L (en) 1984-09-11
DK134384D0 (da) 1984-02-29
DK134384A (da) 1984-09-12
EP0120369A2 (en) 1984-10-03
MX7694E (es) 1990-09-05
NO840909L (no) 1984-09-12
EP0120369A3 (en) 1985-12-27
ES530444A0 (es) 1985-07-16
NO159289C (no) 1988-12-14
NO159289B (no) 1988-09-05
FI80721C (fi) 1990-07-10
ES8506802A1 (es) 1985-07-16
CA1211729A (en) 1986-09-23
EP0120369B1 (en) 1989-05-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
FI80721B (fi) Foerfarande foer framstaellning av aettiksyra med hjaelp av ett kontinuerligt fermentationsfoerfarande.
Karube et al. Continous hydrogen production by immobilized whole cells of Clostridium butyricum
Ishizuka et al. Breeding of a mutant of Aureobasidium sp. with high erythritol production
Wada et al. Continuous production of ethanol in high concentration using immobilized growing yeast cells
Huang et al. Acetate production from whey lactose using co‐immobilized cells of homolactic and homoacetic bacteria in a fibrous‐bed bioreactor
CN105400860B (zh) 微生物共培养系统及其应用
Talabardon et al. Acetic acid production from lactose by an anaerobic thermophilic coculture immobilized in a fibrous‐bed bioreactor
Talabardon et al. Anaerobic thermophilic fermentation for acetic acid production from milk permeate
JPS6137919B2 (fi)
Jones et al. Methanogenesis from sucrose by defined immobilized consortia
Morinaga et al. The production of acetic acid from carbon dioxide and hydrogen by an anaerobic bacterium
Vollbrecht et al. Excretion of metabolites by hydrogen bacteria: III. D (−)-3-hydroxybutanoate
Gunasekaran et al. High ethanol productivity from lactose by immobilized cells of Kluyveromyces fragilis and Zymomonas mobilis
Kunduru et al. Evaluation of plastic composite-supports for enhanced ethanol production in biofilm reactors
US20100136643A1 (en) Method and apparatus for producing hydrogen and microorganism-immobilization pellets used in the same
CN109628505A (zh) 一种基于晶胶的微生物发酵合成苯乳酸的方法
CN1355318A (zh) 制备天然活性脱落酸的方法
CN1067724C (zh) 真菌发酵生产天然脱落酸的新方法
FI80718B (fi) Foerfarande foer framstaellning av aettiksyra av kolhydrater med hjaelp av en clostridium thermoaceticum stamm.
Tasaki et al. Propionate formation from alcohols or aldehydes by Desulfobulbus propionicus in the absence of sulfate
JP2009050250A (ja) グリセリン酸の製造方法
US3994781A (en) Process for the production of protein
Matsunaga et al. Methane production from organic acid-rich wastewaters by immobilized thermophilic methane-producing bacteria
JPH05184376A (ja) ５−アミノレブリン酸の生産方法
CN111378693A (zh) 一种微生物发酵法制备1,3-丙二醇的方法

Legal Events

Date Code Title Description
MM Patent lapsed

Owner name: CPC INTERNATIONAL INC.