Przedmiotem wynalazku jest sposób otrzymywania biomasy drozdzowej z odbialczonego soku ziemniaków, umozliwiajacy uzyskiwanie wysokobialkowegoproduktu dla celów paszowych i spozywczych oraz redukcje zanieczyszczen scieków przemyslu krochmalniczego.Podczas produkcji krochmalu z ziemniaków w okresie jesienno-zimowym, przedluzanym czesto z uwagi na zwiekszajace sie zapotrzebowanie na ten produkt do maja, powstaja duze ilosci scieków o wysokim ladunku zanieczyszczen. Zastosowanie wirówek miazgowych umozliwia otrzy¬ mywanie praktycznie nierozcienczonego soku komórkowego,z którego mozna na skale techniczna wydzielac bialko wedlugjednej ze znanych metod, a sok odbialczony ze wzgledu na wysoka wartosc biologiczna, dalej zagospodarowywac. Jedna z mozliwosci utylizacji soku komórkowego zie¬ mniaka, a równiez soku odbialczonego, jest stosowanie go do otrzymywania podlozy dla hodowli drobnoustrojów.Znany jest sposób zdrozdzowywania soku ziemniaka po wydzieleniu bialka, na przyklad wedlug publikacji w czasopismie „Przemysl Fermentacyjny i Rolny4* z 1976 r nr. 2 s. 2. Sposób ten prowadzony jest wedlug schematu z doplywem pozywki w czasie hodowli szczepu Candida tropicalis, z dodatkiem zródel azotu, fosforu, magnezu i potasu wzbogaconych w cukier przez dodatek melasowy lub hydrolu glukozowego. Wadatego rozwiazaniajest niepelne, bo tylko w 50% wykorzystania azotu zawartego w podlozu hodowlanym, nizsze wykorzystanie fosforu, oraz cukru, przez co uzyskuje sie nizsze wydajnosci biomasy.Znane sa równiez sposoby hodowli drozdzy paszowych w pianie. Ich wadajest male wykorzy¬ stanie objetosci roboczej fermentora oraz trudnosci w oddzieleniu drozdzy od piany, ze wzgledu na jej trwalosc.Sok komórkowy ziemniaka moze byc dodawany do innych pozywek w charakterze stymula¬ tora wzrostu mikroorganizmów np. do lugów posulfitowych, melasy w ilosci do 20% objetoscio¬ wych, do frakcji weglowodorowych (opis patentowy ZSRR nr 378 405) w ilosci do 1%, przez co wzrasta plon biomasy.Wada tych sposobówjest stosunkowo male wykorzystanie, uzyskiwanego w duzych ilosciach w przemysle krochmalniczym soku ziemniaka, co nie pozwala rozwiazac prob¬ lemu kompleksowej utylizacji tego odpadu.2 123426 Istotna niedogodnoscia znanych sposobów zdrozdzowywania soku komórkowego ziemniaka jest prowadzenie procesu hodowli metodami okresowymi, co przy wysokiej emisji tego odpadu znacznie ogranicza mozliwosci przerobowe drozdzowni lub wymaga duzych nakladów inwestycyjnych.Poniewaz w krochmalni przerabiajacej np. lOOOt ziemniaków w ciagu doby powstaje okolo 600 m3 odbiaN zonego soku, konieczne jest stosowanie automatycznych metod ciaglego zdrozdzo¬ wywania tego odpadu.Znany jest sposób automatycznej regulacji doplywu pozywki melasowej (podstawowego zródla wegla i energii dla drozdzy), oparty o stezenie tlenu rozpuszczonego w srodowisku hodowla¬ nym, w czasie hodowli drozdzy piekarskich na przyklad z publikacji zamieszczonej w Przemysle Fermentacyjnym i Rolnym nr 7 i 11 z 1976 r. lub z opisu patentowego PRL nr 105760. Czesc pozywki melasowej wprowadzono do hodowli w sposób ciagly, poza ukladem regulacyjnym, a czesc pozywki poprzez zawór elektromagnetyczny sterujacy doplywem pozywki na podstawie zmian stezenia tlenu rozpuszczonego w srodowisku hodowlanym. Zasada automatycznej metody regulacji polega na wprowadzeniu pozywki do fermentora w chwili, kiedy wartosc stezenia tlenu rozpuszczonego wyrazona w % nasycenia przekroczy wartosc regulacyjna. Po wyczerpaniu przez drozdze zródel wegla (cukrów) w brzeczce hodowlanej nastepuje ponowny wzrost pO* Znana jest na przyklad z opisu patentowego CSSR nr 158991 oraz opisu patentowego RFN nr 2546236 metoda automatycznej regulacji dozowania pozywki, wedlug której okolo 80% niezbed¬ nych zródel wegla wprowadza sie razem z solami amonowymi mocnych kwasów nieorganicznych, zwykle (NH4)2S04, na podstawie zmian pH, a pozostala ilosc zródel wegla jest dozowana w oparciu o zmiany stezenia tlenu rozpuszczonego. Istota powyzszego rozwiazania polega na tym, ze wartosc pH srodowiska hodowlanego w fermentorze ksztaltowaniajest wylacznie przez kwas wyzwalany w wyniku asymilacji N amonowego przez drozdze. Ilosc jego jest proporcjonalna do zuzytej ilosci zródel wegla, a tym samym wielkosci przyrostu biomasy.Opisany sposób ma zastosowanie wylacznie w odniesieniu do syntetycznych pozywek z takimi zródlami wegla jak etanol, metanol, frakcje weglowodorowe. Przy uzyciu takich jednorodnych zwiazków wegla latwo jest wyliczyc ilosc niezbednego azotu w postaci soli amonowej mocnego kwasu nieorganicznego. W tym celu nalezy wziac pod uwage wspólczynnik wydajnosci biomasy drozdzy wynoszacy np. dla etnaolu 0,68 oraz zalozyc, ze w suchej masie drozdzy znajduje sie 10% azotu. Regulacja pH w tak szerokim zakresie od 2 do 6 moze wywolac przedozowanie pozywki zawierajacej zródla wegla i wystepowanie efektu Crabtree, obnizajacego wydajnosc biomasy.Natomiast doplyw zwiazków wegla dopiero po wzroscie stezenia tlenu rozpuszczonego w brzeczce najkorzystniej o 20-30% moze powodowac przerwy w syntezie biomasy i pogorszenie stanu fizjologicznego komórek drozdzy.Sposób wedlug wynalazku polega na tym, ze do srodowiska hodowlanego wprowadza sie pozywke podstawowa, która stanowi odbialczony sok z ziemniaków, w oparciu o zmiany stezenia tlenu rozpuszczonego oraz dozuje sie pozywke uzupelniajaca w postaci wodnego roztworu kwasu mineralnego, ewentualnie z dodatkiem zródel wegla, najkorzystniej weglowodanów na podstawie zmian wartosci pH. Wzrost pH uruchamia doplyw pozwki uzupelniajacej w ilosci odpowiadajacej co najwyzej 25% ogólnej ilosci zródel wegla, które poddaje sie zdrozdzowaniu w calym procesie hodowli. Pozywka uzupelniajaca, zaleznie od okresu przeprowadzania hodowli zawiera w 1 m3 okolo 550 moli kwasu siarkowego oraz cukier w ilosci okolo 300 kg. Stosuje sie równiez pozywke uzupelniajaca w sklad której wchodza: kwas siarkowy w ilosci okolo 550 moli/Im3 i cukier w ilosci 150 kg/1 m3, albo stosuje sie 5% roztwór wodny kwasu siarkowego nie zawierajacy zródel wegla. W hodowlach uzywa sie szczepu drozdzy Candida pseudotropicalis. W charakterze zródel wegla w pozywce uzupelniajacej, stosuje sie hydrol glukozowy, melase buraczana, hydrolizat wycierki ziemniaczanej.Sposób wedlug wynalazku dotyczy produkcji drozdzy, zwlaszcza paszowych i spozywczych z odbialczonego soku ziemniaka, a wiec substratu o róznym skladzie chemicznym, zaleznie od odmiany ziemniaka i okresu przechowywania. W wyniku przeprowadzonych badan stwierdzono, ze sok odbialczony z róznych odmian ziemniaków, a zwlaszcza po róznym okresie przechowywania na niekorzystna zawartosc zwiazków zródel wegla wystepujacych w postaci cukrów, kwasów organicznych aminokwasów, natomiast odznacza sie wlasciwa relacja azotu i fosforu.123426 3 Ustalono optymalny stosunek C: N P2O5 wynoszacy 9,9:1:0,4, przy czym stwierdzono, ze w okresie jesiennym i zimowym przecietna relacja C: N: P2O5 ksztaltuje sie jak 7,35:1:0,4. Z tego wzgledu odbialczony sok ziemniaka w tym okresie musi byc uzupelniony w zródla wegla. Nato¬ miast w okresie wiosennym wzrasta zawartosc w soku komórkowym substancji redukujacych, glównie cukrów dlatego stosunek C: N: P2O5 odpowiada optymalnemu.Po przeprowadzeniu szeregu wstepnych hodowli drozdzy paszowych z recznie regulowanym doplywem pozywki w warunkach ciaglego pomiaru stezenia tlenu rozpuszczonego pH, analizy gazów odlotowych okazalo sie, ze wyczerpywanie sie zródel wegla w srodowisku hodowlanym sygnalizowane jest przez charakterystyczny cykliczny i powtarzalny wzrost wartosci pH i stezenia tlenu rozpuszczonego, przy czym wzrost pH wyprzedza w czasie wzrost koncentracji tlenu rozpu¬ szczonego. Wzrost pH spowodowany jest asymilacja przez drozdze kwasów organicznych i ami¬ nokwasów i przy braku regulacji tego parametru moze byc tak duzy, ze nastepuje zahamowanie rozwoju komórek. Zaobserwowano ponadto, ze przecietna ilosc 5% roztworu kwasu siarkowego wprowadzonego do fermentora za pomoca automatycznej regulacji jest wielkoscia charakterysty¬ czna i wynosi srednio 20 milimoli na 1 dm3 soku odbialczonego, niezaleznie od odmiany ziemniaka i okresu przechowywania. Dobrano szczep drozdzy paszowych Candida pseudotropicalis, który pozwala na otrzymanie wysokiej wydajnosci biomasy, bogatej w bialko oraz umozliwia wysoki stopien redukcji BZT5, przy malej tendencji do tworzenia piany.Na tej podstawie zaproponowano sposób zdrozdzowywania odbialczonego soku ziemniaka z zastosowaniem automatycznej regulacji dozowania pozywki, nie wymagajacy dodatku soli azoto¬ wych i fosforowych.Podloze hodowlane stanowi oprócz pozywki podstawowej tzn. odbialczonego soku ziemniaka równiez pozywke uzupelniajaca w celu zbilansowania skladników srodowiska hodowlanego i prawidlowego uksztaltowania proporcji C: N: P oraz skorygowaniapH srodowiska hodowlanego.Pozywke uzupelniajaca otrzymuje sie przez dodatek cukrów w ilosci zaleznej od okresu prowadze¬ nia kampanii krochmalniczej, do roztworu wodnego kwasu mineralnego. Wykorzystujac charakte¬ rystyczne dla podbialczonego soku ziemniaka zjawisko cyklicznego i równomiernego wzrostu stezenia tlenu rozpuszczonego i wyprzedzajacego go w czasie wzrostu pH w momencie wyczerpy¬ wania sie zródel wegla, wdozowuje sie co najwyzej 25% ogólnej ilosci zródel wegla razem z pozywka uzupelniajaca, w momencie wzrostu pH powyzej wartosci optymalnej. Umozliwia to pelna asymi¬ lacje nadmiaru zwiazków azotowych i fosforowych przez drozdze, pozostajacych w srodowisku hodowlanym. Wystepujacy jednoczesnie dalszy wzrost stezenia tlenu rozpuszczonego powyzej wartosci zadanej powoduje uruchomienie urzadzenia dozujacego swieza porcje soku odbialczonego.Pozywka uzupelniajaca stosowana w okresie jesiennym zawiera w 1 m3 okolo 550 moli H2SO4 oraz 300 kg cukru. W okresie zimowym dodatek cukru jest mniejszy o okolo 50%, natomiast w czasie wiosennej kampanii krochmalniczej uzywa sie 5% roztwór H2SO4 bez dodatku uzupelniaja¬ cego zródla wegla.Sposób wedlug wynalazku umozliwia ciagly i zautomatyzowany przerób odbialczonego soku ziemniaka. Minimalny dodatek cukrów, wyeliminowanie dodatku azoiu i fosforu obnizaja koszty produkcji biomasy drozdzowej. Dozowanie dodatkowych ilosci cukru razem z roztworem kwasu (pozywka uzupelniajaca) wedlug zmian pH zapobiega kumulowaniu sie nadmiaru niezasymilowa- nych organicznych zwiazków azotowych i fosforowych, co stwarzaloby warunki do roztwoju szkodliwej mikroflory bakteryjnej. Pozywka uzupelniajaca jest stosunkowo sterylna z uwagi na niskie Ph i moze byc przechowywana w dluzszym okresie. Plon biomasy, uzyskany przy optymalnej koncentracji cukru wynoszacej okolo 2% jest o blisko 50% wyzszy, anizeli z roztworu melasy wzbogaconej w azot, fosfor o tym samym stezeniu weglowodanów tzn. rozcienczeniu koncowym 1:25. Przyswajalnosc wegla z jego zwiazków ogólem wynosi przecietnie 85% a asymilacja zwiaz¬ ków organicznych przez drozdze ksztaltuje sie na poziomie 80%, co przyczynia sie do znacznej redukcji uciazliwosci scieków krochmalni.Proponowany sposób zostal scharakteryzowany przy pomocy nastepujacych przykladów: Przyklad I. Jako pozywke podstawowa w ciaglym procesie hodowli uzywano odbialczony sok ziemniaka, otrzymany z surowca po 3 miesiacach przechowywania, zawierajacy 1,48% sub¬ stancji redukujacych ogólem, 1950 mg/dm3 azotu ogólnego, 995 mg/dm3 P2O516,42 g/dm3 wegla4 123 426 ogólem. Sucha masa wynosila 4,37% BZT5 263000 mg Oi/dm3. W sklad zródel wegla ogólem wchodzily: cukry w 35,7% kwasy organiczne 24,2% aminokwasy 21,3% i amidy 9,8%. Pozywke uzupelniajaca przygotowywano nastepujaco: 330 g hydrolu glukozowego, czyli okolo 150 g cukru i 510 milimoli kwasu siarkowego uzupelniano woda do 1 dm3. Pozywke podstawowa dozowano do fermentora na podstawie zmian rzeczywistego stezenia tlenu rozpuszczonego przy pomocy oxy- steru skonstruowanego w Instytucie Technologii Przemyslu Chemicznego i Spozywczego AE we Wroclawiu sterujacego praca pompy dozujacej swiezy sok odbialczony. Zmiany stezenia tlenu rozpuszczonego oscylowaly wokól wartosci zadanej wynoszacej 12% stanu nasycenia w granicach od 4 do 16%. Pozywke uzupelniajaca wprowadzono na podstawie zmian pH srodowiska hodowla¬ nego stosujac pH-ster skonstruowany w tym samym Instytucie, sterujacy praca pompy dozujacej kwas siarkowy wraz z niezbednym dodatkiem cukru. Jednonaczyniowy proces prowadzono w ciagu 72 godzin przy objetosci roboczej fermentora 2 dm3 zzastosowaniem mieszania 600 obr/min i aeracji okolo 25 dm3/godz. Nadmiar srodowiska hodowlanego byl odbierany przelewem poprzez króciec umieszczony na wysokosci odpowiadajacej wymienionej objetosci roboczej. Kazdorazowo po odebraniu 1 dm3 brzeczki z drozdzami przeprowadzono analizy na zawartosc biomasydrozdzo¬ wej, analize skladu chemicznego otrzymanych drozdzy i analize soku podrozdzowego pozwalajaca okreslic stopien asymilacji skladników pozywki w trakcie procesu.W warunkach hodowli ciaglej zmiany pH i stezenia tlenu rozpuszczonego maja charakter cykliczny, przy czym jeden cykl (czas pomiedzy kolejnymi dozowaniami, pozywki podstawowej i uzupelniajacej) trwal srednio 80 sekund. Amplituda zmian pH wynosila 0,04, a stezenie tlenu rozpuszczonego wahalo sie w granicach od 4% (wartosc minimalna) do 16% (wartosc maksymalna) stanu nasycenia. Wzrostowi rzeczywistego stezenia tlenu rozpuszczonego kazdorazowo towarzy¬ szyl wzrost pH, a róznica pomiedzy momentem otwarcia przez pH-ster zaworu dozujacego pozywke uzupelniajaca i momentem otwarcia przez oxyster zaworu wprowadzajacego do fermen¬ tora pozywke podstawowa (sok odbialczony wynosila srednio 7 sekund. Laczenie w ciagu 72 godzin zdrozdzowano okolo 22,5 dm3 odbialczonego soku oraz 1,1 dm3 pozywki uzupelniajacej, otrzymujac 350 g Dioo.Równolegle prowadzona hodowla ciagla w analogicznych warunkach na melasie rozcienczo¬ nej w stosunku 1:20 (2,5% cukru) umozliwial otrzymanie okolo 300 g D ioo. W rezultacie zdrozdzo- wania 1150 g tego podloza. Wydajnosc w przeliczeniu na cukier w przypadku melasy wynosila okolo 52%, natomiast dla odbialczonego soku ziemniaka — 78%.Drozdze wykorzystywaly wegiel ogólem w procesie hodowli na odbialczonym soku ziemniaka w okolo 88%, azot ogólny w ponad 80%, fosfor—68%, kwasy organiczne w 97%, BZTsulegalo redukcji w blisko 90%. Uzyskana biomasa drozdzy odznaczala sie wysoka zawartoscia bialka surowego (ponad 60%), fosforu (4,5%) i korzystnym skladem aminokwasowym.Przykladu. Proces hodowli drozdzy Candia pseudotropicalis mial przebieg okresowy przy zastosowaniu automatycznej regulacji jak w przykladzie I. Jako pozywke stosowano odbialczony sok ziemniaka o zawartosci 0,86% substancji redukujacych po hydrolizie. Hodowle przeprowa¬ dzono w okresie jesiennym, stosujac pozywke uzupelniajaca, zawierajaca w 1 dm3 660 g hydrolu glukozowego tzn. okolo 150 g cukru, 510 milimoli H2S04i wode do podanej objetosci. Ogólna ilosc zródla wegla w soku odbialczonym wynosila 13,97 g/dm3 w tym okolo 25% to wegiel zawarty w cukrach 37% w kwasach organicznych, 21% w aminokwasach i ponad 10% wamidach. Zawartosc azotu ogólnego w pozywce wynosila 1.760 mg/dm3 a fosforu wyrazonego jako P2O3—1053 mg/dm3.Ogólem wprowadzono do fermentora w ciagu 8 godzin 2,5 dm3 pozywki podstawowej oraz okolo 100 cm3 pozywki uzupelniajacej uzyskujac 17,85 g Dioo/dm3 czyli wydajnosc 89,2% w stosunku do wprowadzonego cukru. W wyniku procesu hodowli drozdze zasymilowaly 88% azotu ogólnego, 91% zródel wegla oraz 69% fosforu zawartych w pozywce podstawowej i uzupelniajacej.Przyklad III. Proces hodowli okresowej prowadzono w warunkach jak w przykladzie II z tym, ze pozywke podstawowa stanowil sok odbialczony z ziemniaków po 6 miesiacach przechowy¬ wania o zawartosci 2,06% cukrów, 2450 mg/dm3 azotu ogólnego i 1080 mg/dm3 P2O5. W bilansie zwiazków zródel wegla najwiekszy udzial, okolo 46% mialy weglowodany, nastepnie aminokwasy 22,4% kwasy organiczne 16,2% i amidy 9,9%. Ze wzgledu na wlasciwa proporcja C: N: P2O3 w podlozu, pozywke uzupelniajaca stanowil 5% H2SO4, bez dodatku weglowodanów. Proces i123 426 5 hodowli trwal 9 godzin. Lacznie wdozowano 2-5 dm3 odbialczonego soku ziemniaka i okolo 100 cm35%H2S04. Uzyskano 18,16 g Dioo z 1 dm3 soku odbialczonego, czyli wydajnosc 90,8% w stosunku do wprowadzonego cukru.Proces zdrozdzowania pozwolil wykorzystac 89% zwiazków zródel wegla zawartych w pod¬ lozu, 82% azotu ogólnego i 70% P2O5 oraz zredukowac PZT5 w 90%.Zastrzezenia patentowe 1. Sposób otrzymywania biomasy drozdzowej z odbialczonego soku ziemniaków, uzyskiwa¬ nego w czasie procesu produkcji krochmalu po koagulacji i wydzieleniu bialka z soku komórko¬ wego, polegajacy na prowadzeniu hodowli drozdzy paszowych na odbialczonym soku ziemniaka jako pozywce podstawowej z dodatkiem substratów stanowiacych zródlo wegla, w warunkach automatycznej regulacji doplywu swiezej pozywki w oparciu o zmiany stezenia tlenu rozpuszczo¬ nego, znamienny tym, ze do srodowiska hodowlanego wprowadza sie pozywke podstawowa, która stanowi odbialczony sok w oparciu o zmiany stezenia tlenu rozpuszczonego oraz dozuje sie pozywke uzupelniajaca w postaci wodnego roztworu kwasu mineralnego ewentualnie zdodatkiem zródel wegla, najkorzystniej weglowodanów, na podstawie zmian wartosci pH, przy czym wzrost pH uruchamia doplyw pozywki uzupelniajacej w ilosci odpowiadajacej co najwyzej 25% ogólnej ilosci zródel wegla, które poddaje sie zdrozdzowaniu w calym procesie hodowli. 2. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze stosuje sie pozywke uzupelniajaca, zawierajaca w 1 m3 okolo 550 moli kwasu siarkowego oraz cukier w ilosci okolo 300 kg. 3. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze stosuje sie pozywke uzupelniajaca zawierajaca w 1 m3 okolo 550 moli kwasu siarkowego oraz okolo 150 kg cukru. 4. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze jako pozywke uzupelniajaca stosuje sie 5% wodny roztwór kwasu siarkowego. 5. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze jako szczep drozdzy stosuje sie Candida pseudotropicalis. 6. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze jako pozywke weglowodanowa wchodzaca w sklad pozywki uzupelniajacej stosuje sie hydrol glukozowy, melase buraczana, hydrolizat wycierki ziemniaczanej. PL