JP6611136B2 - 脂質または炭化水素の回収のための方法 - Google Patents
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Description
− 発酵混合物を用意するステップであって、脂質または炭化水素は、発酵槽(例えば、発酵反応器の第1の槽または第1の区画)内での微生物発酵により生産され、上記混合物は、水相および液体生産物相を含み、液体生産物相は、脂質または炭化水素を含むステップと;
− 水相の少なくとも一部および液体生産物相の少なくとも一部を、第2の槽(例えば、発酵反応器の別個の第2の槽または第2の区画)に供給し、それにより第2の混合物を形成するステップと;
− 第2の混合物中にガスを注入し、水相および生産物相の相分離を促進し、それにより水相から生産物相を分離するするステップと;
− 脂質または炭化水素を含む生産物相を収集するステップと
を含む方法を提供することにより達成される。好ましくは、発酵槽および第2の槽は、発酵反応器(好ましくはガスリフト反応器)内の別個の区画である。この場合、発酵槽は、第1の区画と呼ばれ、第2の槽は、第2の区画と呼ばれる。代替として、発酵槽および第2の槽は、別個の反応器であってもよい。発酵槽内の条件は、発酵に好適である。第2の槽内の条件は、相分離に好適である(また一般に、発酵条件とは異なる)。
回分式油回収
まず、発酵混合物を調製した。バッチ当たり1.6リットルの水中10体積%ヘキサデカン分散液を調製した。添加前に全ての成分を秤量し、4ブレードのラシュトン(Rushton)タービンおよび2つのバッフルを含む2L槽に添加した。成分は、以下の順番で添加した。
1.Milli−Q水 1402.67g
2.湿潤パン酵母 53.33g
3.ヘキサデカン 123.68g
連続的油回収
連続構成は、発酵混合物調製用の直径10cmの8L気泡カラム、濃縮された油分画を含む混合物(クリーム)を得るための沈降タンクとしての0.5L円錐漏斗、油分離用の0.5L気泡カラム(例えば上記実施例におけるカラムII−第2の槽)、および油回収用の槽からなっていた。槽の間の全ての流動は、8L気泡カラムから円錐漏斗へのオーバーフローを除き、Masterflexポンプを使用して制御した。構成の概略図を図3に示す。
回分式油回収に対する表面ガス速度の効果
まず、発酵混合物を、実施例1に従って調製した。分散液を調製した後、実施例1の場合と同じ寸法の5つのガラスカラムに、それぞれ300mLの分散液を充填した。5つのカラムを異なる表面ガス速度(0、0.1、0.2、0.5、1.0cm/秒)で2時間操作した。図4は、4つの異なるカラムに対する経時的な連続油層中の油の回収を示す。2時間の分離後、図5に示すように、カラム内の異なる相にわたる油の分布を決定した。これは、表面ガス速度の増加が、分散液中の最初に存在する油滴であるクリームの量の減少をもたらすことを示している。連続油層は、0.1cm/秒および0.2cm/秒の表面ガス速度でのカラム内でのみ形成した。0.5cm/秒および1.0cm/秒では、油は、連続油層を形成しないミリメートルオーダーのサイズを有する油滴の層である粗クリーム層として回収される。
回分式油回収に対する細胞破壊の効果
実施例1における手順に従い、2つの分散液を調製したが、一方の分散液では、分散液を調製する前に水性細胞懸濁液を高圧細胞破壊デバイス(Constant Cell Disruption Systems、Low March、Daventry、Northants)で処理した(2.7キロバールで1回の通過(pass))ことが異なる。図6は、標準分散液の調製において使用されるような、処理前の酵母細胞を示す。図7は、処理により形成された細胞残屑懸濁液を示す。この細胞残屑を用いて、同じ分散液調製に従った。調製された分散液を、実施例1の場合と同様のガラスカラムに移し、分離手順を0.1cm/秒の表面ガス速度で2時間行った。これらの条件下では、図8に示されるように、連続油は回収され得なかった。細胞残屑の存在は、水相からの生産物相の分離、特に生産物層の形成に悪影響を及ぼすと結論付けることができる。
Claims (25)
- 発酵混合物から液体脂質または炭化水素を回収するための方法であって、
− 発酵混合物を用意するステップであって、脂質または炭化水素は、発酵反応器の発酵槽の内部または第1の区画の内部での微生物発酵により生産され、前記脂質または炭化水素は、生きている微生物により分泌され、前記混合物は、水相および液体生産物相を含み、前記液体生産物相は、前記脂質または炭化水素を含むステップと;
− 前記発酵混合物の少なくとも一部を、前記発酵反応器の第2の槽または第2の区画に供給するステップであって、前記一部は、少なくとも前記水相の一部と前記液体生産物相の一部を含み、それにより第2の混合物を形成するステップと;
− 前記第2の混合物の中にガスを注入することにより前記水相および生産物相の層分離を促進し、それにより前記水相から前記生産物相を分離し、前記第2の混合物に生産物層を形成するステップと;
− 前記脂質または炭化水素を含む前記生産物層を収集するステップと
を含む方法。 - 請求項1に記載の方法において、
相分離は、前記ガスの表面ガス速度を制御することにより促進される方法。 - 請求項2に記載の方法において、
前記ガスは、前記槽の内部で、0.01〜2cm/秒の範囲内の表面ガス速度を有する方法。 - 請求項2または3に記載の方法において、
前記発酵混合物または第2の混合物の少なくとも一部は、前記ガスを注入する前に沈降ステップに供される方法。 - 請求項1から4までのいずれか一項に記載の方法において、
相分離は、誘導ガス浮選により促進される方法。 - 請求項1から5までのいずれか一項に記載の方法において、
前記ガスは、前記発酵反応器の前記第2の槽または第2の区画に能動的に供給される方法。 - 請求項1から6までのいずれか一項に記載の方法において、
前記ガスは、非酸化性ガスである方法。 - 請求項1から6までのいずれか一項に記載の方法において、
前記ガスは、空気である方法。 - 請求項1から8までのいずれか一項に記載の方法において、
前記脂質または炭化水素の他に、発酵ガスもまた微生物発酵により生成され、前記発酵ガスは、前記発酵混合物から分離され、その後、相分離を促進する前記ステップにおいて前記第2の混合物の中に注入される方法。 - 請求項1から9までのいずれか一項に記載の方法において、
前記ガスは、所望の気泡サイズおよび/または流速を得るために、スパージャおよび/または焼結板を通して分配される方法。 - 請求項1から10までのいずれか一項に記載の方法において、
前記発酵槽および第2の槽は、発酵反応器内の別個の区画である方法。 - 請求項11に記載の方法において、
前記発酵反応器は、ガスリフト反応器であり、内部再循環または外部再循環を有する方法。 - 請求項1から12までのいずれか一項に記載の方法において、
前記微生物発酵は、好気性または嫌気性条件下で行われる方法。 - 請求項1から13までのいずれか一項に記載の方法において、
前記脂質または炭化水素は、回分式、流加培養式、または連続的に生産され分離される方法。 - 請求項1から14のいずれか一項に記載の方法において、
脂質および炭化水素の混合物は、前記微生物発酵において生産される方法。 - 請求項1から15までのいずれか一項に記載の方法において、
前記第2の槽の内部に溜まる固体物質は、前記発酵槽にリサイクルされる方法。 - 請求項1から16までのいずれか一項に記載の方法において、
前記第2の混合物は、前記第2の混合物の総重量を基準として、5重量%未満の細胞残屑を含む方法。 - 請求項1から17までのいずれか一項に記載の方法において、
ガスは、前記発酵槽に導入され、前記ガスは、1.5cm/秒超、好ましくは2cm/秒超の表面ガス速度を有する方法。 - 請求項1から18までのいずれか一項に記載の方法において、
相分離の前記促進は、0.9から1.0の間にある脂質または炭化水素の体積分率を有する生産物層をもたらす方法。 - 請求項1から19までのいずれか一項に記載の方法において、
前記発酵槽は、前記発酵混合物に導入されるまたは前記発酵混合物の中で形成されるガスの気泡が前記第2の槽に直接進入しないように、ガスの気泡が前記発酵槽から出るためのガス出口を備える方法。 - 請求項1から20までのいずれか一項に記載の方法において、
前記液体生産物相は、有機溶媒をさらに含み、前記液体発酵生産物が微生物により生産された後に前記有機溶媒に抽出される方法。 - 請求項21に記載の方法において、
前記液体生産物相は、前記微生物発酵において生産されない1種または複数の炭化水素を含む方法。 - 請求項1から22までのいずれか一項に記載の方法において、
前記生産物層は、液体生産物として収集される方法。 - 請求項1から23までのいずれか一項に記載の方法において、
前記第2の混合物は水層、クリーム層およびフォーム層を含み、
前記クリーム層は、水中における前記脂質または炭化水素のエマルジョンであり、
前記生産物層は、前記クリーム層と前記フォーム層との間に形成される方法。 - 請求項12に記載の方法において、
前記微生物を含み、前記第2の槽に留まる固体物質は、前記発酵槽にリサイクルされる方法。
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