PL229742B1 - Przemysłowy sposób utylizacji odpadów uzyskiwanych w produkcji biodiesla oraz ewentualnie odpadowych tłuszczów roślinnych - Google Patents
Przemysłowy sposób utylizacji odpadów uzyskiwanych w produkcji biodiesla oraz ewentualnie odpadowych tłuszczów roślinnychInfo
- Publication number
- PL229742B1 PL229742B1 PL403616A PL40361613A PL229742B1 PL 229742 B1 PL229742 B1 PL 229742B1 PL 403616 A PL403616 A PL 403616A PL 40361613 A PL40361613 A PL 40361613A PL 229742 B1 PL229742 B1 PL 229742B1
- Authority
- PL
- Poland
- Prior art keywords
- medium
- liter
- amount
- per hour
- waste
- Prior art date
Links
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 22
- 239000002699 waste material Substances 0.000 title claims abstract description 20
- 235000019871 vegetable fat Nutrition 0.000 title claims abstract description 11
- 239000003225 biodiesel Substances 0.000 title claims abstract description 9
- 239000002440 industrial waste Substances 0.000 title 1
- PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N Glycerine Chemical compound OCC(O)CO PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 42
- 240000004808 Saccharomyces cerevisiae Species 0.000 claims abstract description 22
- 235000011187 glycerol Nutrition 0.000 claims abstract description 18
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 15
- VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N Ammonium hydroxide Chemical compound [NH4+].[OH-] VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 13
- 241000235015 Yarrowia lipolytica Species 0.000 claims abstract description 13
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 10
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 9
- CSNNHWWHGAXBCP-UHFFFAOYSA-L Magnesium sulfate Chemical compound [Mg+2].[O-][S+2]([O-])([O-])[O-] CSNNHWWHGAXBCP-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims abstract description 8
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 8
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 7
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 7
- 239000007836 KH2PO4 Substances 0.000 claims abstract description 5
- 229910000402 monopotassium phosphate Inorganic materials 0.000 claims abstract description 5
- 235000019796 monopotassium phosphate Nutrition 0.000 claims abstract description 5
- GNSKLFRGEWLPPA-UHFFFAOYSA-M potassium dihydrogen phosphate Chemical compound [K+].OP(O)([O-])=O GNSKLFRGEWLPPA-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims abstract description 5
- 229910052943 magnesium sulfate Inorganic materials 0.000 claims abstract description 4
- 235000019341 magnesium sulphate Nutrition 0.000 claims abstract description 4
- 238000006213 oxygenation reaction Methods 0.000 claims abstract description 4
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 claims abstract description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 32
- 239000002028 Biomass Substances 0.000 claims description 15
- 241000235013 Yarrowia Species 0.000 claims description 2
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims description 2
- 238000012258 culturing Methods 0.000 claims 1
- 239000002609 medium Substances 0.000 abstract description 31
- 239000012737 fresh medium Substances 0.000 abstract 1
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 20
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 9
- 235000011114 ammonium hydroxide Nutrition 0.000 description 8
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 7
- 239000003925 fat Substances 0.000 description 5
- 235000019197 fats Nutrition 0.000 description 5
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 5
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N Phosphoric acid Chemical compound OP(O)(O)=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 4
- 235000014113 dietary fatty acids Nutrition 0.000 description 4
- 239000000194 fatty acid Substances 0.000 description 4
- 229930195729 fatty acid Natural products 0.000 description 4
- 239000001963 growth medium Substances 0.000 description 4
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 4
- 238000005809 transesterification reaction Methods 0.000 description 4
- -1 fatty acid esters Chemical class 0.000 description 3
- 125000005456 glyceride group Chemical group 0.000 description 3
- 238000005191 phase separation Methods 0.000 description 3
- 239000000047 product Substances 0.000 description 3
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 3
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 3
- DNIAPMSPPWPWGF-GSVOUGTGSA-N (R)-(-)-Propylene glycol Chemical compound C[C@@H](O)CO DNIAPMSPPWPWGF-GSVOUGTGSA-N 0.000 description 2
- 238000005273 aeration Methods 0.000 description 2
- 229910000147 aluminium phosphate Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000001413 cellular effect Effects 0.000 description 2
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 2
- 230000032050 esterification Effects 0.000 description 2
- 238000005886 esterification reaction Methods 0.000 description 2
- 239000006260 foam Substances 0.000 description 2
- 235000013305 food Nutrition 0.000 description 2
- MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N nitrogen oxide Inorganic materials O=[N] MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 102000004169 proteins and genes Human genes 0.000 description 2
- 108090000623 proteins and genes Proteins 0.000 description 2
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- 239000008399 tap water Substances 0.000 description 2
- 235000020679 tap water Nutrition 0.000 description 2
- 150000003626 triacylglycerols Chemical class 0.000 description 2
- 235000013311 vegetables Nutrition 0.000 description 2
- 241000894006 Bacteria Species 0.000 description 1
- 208000035859 Drug effect increased Diseases 0.000 description 1
- 241000233866 Fungi Species 0.000 description 1
- 229910017621 MgSO4-7H2O Inorganic materials 0.000 description 1
- 240000008042 Zea mays Species 0.000 description 1
- 235000005824 Zea mays ssp. parviglumis Nutrition 0.000 description 1
- 235000002017 Zea mays subsp mays Nutrition 0.000 description 1
- 239000002250 absorbent Substances 0.000 description 1
- 230000002745 absorbent Effects 0.000 description 1
- 239000003377 acid catalyst Substances 0.000 description 1
- 150000001298 alcohols Chemical class 0.000 description 1
- 239000003513 alkali Substances 0.000 description 1
- 150000008044 alkali metal hydroxides Chemical class 0.000 description 1
- 125000005907 alkyl ester group Chemical group 0.000 description 1
- 229910052921 ammonium sulfate Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001166 ammonium sulphate Substances 0.000 description 1
- 235000011130 ammonium sulphate Nutrition 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000001580 bacterial effect Effects 0.000 description 1
- ITHZDDVSAWDQPZ-UHFFFAOYSA-L barium acetate Chemical compound [Ba+2].CC([O-])=O.CC([O-])=O ITHZDDVSAWDQPZ-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 239000002585 base Substances 0.000 description 1
- OGBUMNBNEWYMNJ-UHFFFAOYSA-N batilol Chemical class CCCCCCCCCCCCCCCCCCOCC(O)CO OGBUMNBNEWYMNJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 238000011138 biotechnological process Methods 0.000 description 1
- VSGNNIFQASZAOI-UHFFFAOYSA-L calcium acetate Chemical compound [Ca+2].CC([O-])=O.CC([O-])=O VSGNNIFQASZAOI-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 239000001639 calcium acetate Substances 0.000 description 1
- 235000011092 calcium acetate Nutrition 0.000 description 1
- 229960005147 calcium acetate Drugs 0.000 description 1
- 125000004432 carbon atom Chemical group C* 0.000 description 1
- 238000006555 catalytic reaction Methods 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 description 1
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 235000005822 corn Nutrition 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 239000002283 diesel fuel Substances 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000008030 elimination Effects 0.000 description 1
- 238000003379 elimination reaction Methods 0.000 description 1
- 150000002148 esters Chemical class 0.000 description 1
- 235000019387 fatty acid methyl ester Nutrition 0.000 description 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 1
- 229910001385 heavy metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 1
- 229920002521 macromolecule Polymers 0.000 description 1
- 239000013028 medium composition Substances 0.000 description 1
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 1
- 235000010755 mineral Nutrition 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 1
- 229960003753 nitric oxide Drugs 0.000 description 1
- 229910017464 nitrogen compound Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002830 nitrogen compounds Chemical class 0.000 description 1
- 235000019391 nitrogen oxide Nutrition 0.000 description 1
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 230000001706 oxygenating effect Effects 0.000 description 1
- 238000010979 pH adjustment Methods 0.000 description 1
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 1
- 150000003013 phosphoric acid derivatives Chemical class 0.000 description 1
- 231100000614 poison Toxicity 0.000 description 1
- 230000008092 positive effect Effects 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- CMDGQTVYVAKDNA-UHFFFAOYSA-N propane-1,2,3-triol;hydrate Chemical compound O.OCC(O)CO CMDGQTVYVAKDNA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011541 reaction mixture Substances 0.000 description 1
- 238000004064 recycling Methods 0.000 description 1
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 1
- 239000000344 soap Substances 0.000 description 1
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 1
- 238000001694 spray drying Methods 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
- 150000003464 sulfur compounds Chemical class 0.000 description 1
- 239000013589 supplement Substances 0.000 description 1
- 239000003440 toxic substance Substances 0.000 description 1
- 235000015112 vegetable and seed oil Nutrition 0.000 description 1
- 239000008158 vegetable oil Substances 0.000 description 1
- 210000005253 yeast cell Anatomy 0.000 description 1
Landscapes
- Micro-Organisms Or Cultivation Processes Thereof (AREA)
Abstract
Ujawniono przemysłowy sposób utylizacji odpadów uzyskiwanych w produkcji biodiesla oraz ewentualnie odpadowych tłuszczów roślinnych, który polega na tym, że drożdże gatunku Yarrowia lipolytica hoduje się na pożywce stanowiącej wodny roztwór zawierający jako źródło węgla od 20,0 do 70,0 g/L mieszaniny zawierającej wodę glicerynową, degumming oraz ewentualnie odpadowe tłuszcze roślinne, MgSO4 x 7H2O w ilości od 0,5 do 3,0 g/L pożywki, korzystnie około 1,0 g/L pożywki, oraz KH2PO4 w ilości od 0,1 do 2,0 g/L pożywki, korzystnie około 0,5 g/L pożywki, w temperaturze poniżej 34°C, korzystnie od około 28°C do około 31°C, natlenieniu pożywki wynoszącym powyżej 20% stanu nasycenia O2, utrzymując wartość pH od 2,5 do 7,5 poprzez dodawanie stężonego NH3•H2O, zwłaszcza w ilości od 0,5 do 3,0 mililitra/litr pożywki w ciągu godziny, korzystnie 0,8-1,8 ml/litr w ciągu godziny, oraz zapewniając źródło azotu przez dodawanie stężonego NH3•H2O w ilości 10 do 30 mililitrów/litr pożywki w ciągu godziny, korzystnie około 15-17 mililitrów/litr pożywki w ciągu godziny, do zasadniczego zużycia dostępnego źródła węgla zawartego w pożywce, przy czym korzystnie hodowlę prowadzi się w sposób periodycznie powtórzeniowy, zastępując każdorazowo po zakończeniu jednego cyklu część brzeczki pohodowlanej świeżą porcją pożywki.
Description
Opis wynalazku
Przedmiotem wynalazku jest udoskonalony sposób wielkoskalowej hodowli drożdży spożywczych i/lub paszowych Yarrowia lipolytica z użyciem fermentorów przemysłowych na mieszaninie wody glicerynowej, degummingu, z dodatkiem innych odpadowych tłuszczów roślinnych i/lub ich pochodnych.
Produkcja naturalnych komponentów oleju napędowego czyli tzw. biodiesla polega zasadniczo na otrzymywaniu estrów kwasów tłuszczowych z trójglicerydów pochodzenia naturalnego (najczęściej tłuszcze roślinne) na drodze ich transestryfikacji. Patent USA 2,271,619 ujawnia sposób przemiany glicerydów wyższych kwasów tłuszczowych w estry krótkich alkoholi poprzez dodawanie nasyconego jednowodorotlenowego alkoholu alifatycznego posiadającego mniej niż pięć atomów węgla w obecności zasadniczo bezwodnego wodorotlenku metalu alkalicznego działającego jako katalizator. Zgodnie z tym patentem proces należy prowadzić w reaktorze w temperaturze od 86 do 212°F (tj. od 30 do 100°C). Ilość alkoholu nie powinna przekraczać więcej niż 1.75 równoważników glicerydu. Ilość katalizatora to od 0.1 do 0.5% wag. glicerydu.
Późniejsze patenty poprawiają lub uzupełniają opisany sposób. Patenty USA: 2,360,844; 2,383,632; 2,383,580; 2,383,581; 2,383,614; 2,383,633; 2,383,596; 2,383,599 opisują odpowiednio kolejne warianty metody ujawnionej w US 2,271,619 polegające na: a) dodawaniu kwasu do procesu i fazy suszenia rozpyłowego; b) dodaniu etapu oddestylowania nieprzereagowanego alkoholu; c) badaniu wpływu katalizatora - sugerowanie stosowania zakresu pH od 5 do 7; d) stosowanie techniki częściowych estrów kwasów tłuszczowych; e) odzyskiwanie nieprzereagowanego alkoholu i acydyfikację cieczy w celu poprawienia rozdziału estrów i gliceryny; f) przerabianie różnymi metodami glicerydów, które uległy tylko częściowej reakcji; g) dodawanie, dodatkowo do jednowodorotlenowego alkoholu alifatycznego (nie metanolu), porcji metanolu w celu poprawienia rozdziału faz płynnych; oraz h) dodawanie rozpuszczalnika w celu poprawienia rozdziału faz.
Inne patenty proponują dalej idące modyfikacje i udoskonalenia. Patenty USA: 2,494,366; 2,383,601; 3,963,699; 4,303,590; 4,371,470; 4,668,439; 5,399,731; 5,434,279; i 5,525,126 również zasadniczo bazują na technologii opisanej w patencie USA nr 2,271,619. Dotyczą one odpowiednio: a) dodawania właściwej ilości kwaśnego katalizatora do katalizatora zasadowego; b) ponownego dodawania kwaśnego katalizatora estryfikacji; c) prowadzenia procesu na zrównoważonym poziomie temperatury i ciśnienia od próżni do ciśnienia atmosferycznego, d) dodania drugiego etapu katalizy alkalicznej; e) dodania drugiego etapu estryfikacji i usuwania estru alkilowego za pomocą absorbenta; 0 wprowadzania alkoholu w postaci gazowej; g) prowadzenia reakcji w niższej temperaturze i z dodatkową ilością kwasu; g) wprowadzenie udoskonalonej metody rozdziału faz wykorzystującej kwas; oraz h) stosowanie katalizatora będącego mieszaniną octanu wapnia i octanu baru.
Niezależnie od stosowanej technologii zasadniczym produktem odpadowym powstającym w wyniku transestryfikacji trójglicerydów wymagającym zagospodarowania jest tzw. frakcja glicerolowa, którą stanowią rozpuszczalne hydrofilowe produkty reakcji, tj. gliceryna, resztki użytego katalizatora, oraz pozostałości estrów kwasów tłuszczowych i innych odczynników stosowanych w trakcie dalszych etapów rozdziału produktów transestryfikacji np. kwas fosforowy i sole nieorganiczne. W większości procesów przemysłowych wykorzystywanych obecnie do produkcji biodiesla i/lub utylizacji powstających odpadów frakcja glicerolowa przybiera postać tzw. „wody glicerolowej” zawierającej: glicerynę o stężeniu 20%-80%, oraz pozostałości z procesu technologicznego takie jak: mydła (0-5%), estry metylowe kwasów tłuszczowych (0-5%), metanol (0-1%), monoglicerydy (0-6%), popiół (0-5%) i woda jako dopełnienie do 100% objętości.
Kolejnym trudnym do utylizacji odpadem powstającym w trakcie produkcji biodiesla jest tzw. „degumming” powstający podczas odszlamowywania tj. wstępnego czyszczenia i dostosowywania odczynu pH tłuszczów roślinnych lub zwierzęcych do transestryfikacji, obejmującego działanie kwasem fosforowym. Powstający w efekcie odpad zawiera głównie pochodne kwasu fosforowego występującego w związkach z tłuszczami, białkami oraz innymi obecnymi w tłuszczach makrocząsteczkami. Ponadto odpad ten zawiera także wolne tłuszcze roślinne i zwierzęce o różnym stężeniu 0-10%, białko o różnym stężeniu 0-10%, popiół w ilości 0-5%, glicerynę 0-1% oraz wodę.
Zagospodarowanie i/lub utylizacja powstających odpadów stanowi istotny problem w procesie produkcji biodiesla.
Celem wynalazku jest dostarczenie sposobu pozwalającego na efektywniejszą hodowlę drożdży paszowych Yarrowia lipolytica które utylizują opisane powyżej odpady.
PL 229 742 B1
Szczególnym problemem technicznym wymagającym wyeliminowania jest ograniczenie substancji odpadowych powstających w trakcie tego procesu, które nie są asymilowane przez wytwarzaną biomasę i przyczyniają się do podwyższenie zawartości popiołu w wysuszonej biomasie komórkowej oraz zwiększają zasolenie odpadowych płynów pohodowlanych (tzw. odcieku).
Nieoczekiwanie, tak określone problemy zostały rozwiązane w niniejszym wynalazku.
Przedmiotem wynalazku jest przemysłowy sposób utylizacji odpadów uzyskiwanych w produkcji biodiesla oraz ewentualnie odpadowych tłuszczów roślinnych, w którym drożdże gatunku Yarrowia lipolytica hoduje się na pożywce stanowiącej wodny roztwór zawierający jako źródło węgla od 20,0 do 70,0 g/L mieszaniny zawierającej wodę glicerynową, degumming oraz ewentualnie odpadowe tłuszcze roślinne, MgSO4 x 7H2O w ilości od 0,5 do 3,0 g/L pożywki, zwłaszcza 1,0 g/L pożywki, oraz KH2PO4 w ilości od 0,1 do 2,0 g/L pożywki, zwłaszcza 0,5 g/L pożywki, w temperaturze poniżej 34°C, zwłaszcza od 28°C do 31°C, natlenieniu pożywki wynoszącym powyżej 20% stanu nasycenia O2, utrzymując wartość pH od 2,5 do 7,5, oraz zapewniając źródło azotu, do zasadniczego zużycia dostępnego źródła węgla zawartego w pożywce, przy czym hodowlę prowadzi się zwłaszcza w sposób periodycznie powtórzeniowy, zastępując każdorazowo po zakończeniu jednego cyklu część brzeczki pohodowlanej świeżą porcją pożywki, charakteryzujący się tym, że hoduje się szczep Yarrowia lipolityca SKOTAN zdeponowany w IBPRS pod numerem dostępu KKP 2018 p, przy czym wartość pH od 2,5 do 7,5 utrzymuje się poprzez dodawanie stężonego NH3-H2O, zwłaszcza w ilości od 0,5 do 3,0 ml/litr pożywki w ciągu godziny, korzystnie w ilości od 0,8 do 1,8 ml/litr pożywki w ciągu godziny, natomiast źródło azotu zapewnia się przez dodawanie stężonego NH3-H2O w ilości od 10 do 30 ml/litr pożywki w ciągu godziny, korzystnie od 15 do 17 ml/litr pożywki w ciągu godziny.
Korzystnie, hodowlę prowadzi się przy pH od 3,4 do 3,9, korzystnie na poziomie 3,7±0,1.
Korzystnie, uzyskiwaną biomasę suszy się rozpyłowo, w temperaturze 200°C na wlocie i 90°C na wylocie tunelu lub poprzez suszenie walcowe w temperaturze 155-165°C do osiągnięcia wilgotności poniżej 5% zawartości wody.
Korzystnie, uzyskiwaną biomasę poddaje się działaniu superkawitacji.
Korzystnie, hodowlę prowadzi się w objętości co najmniej 10 000 litrów.
Korzystnie, z oddzielanej brzeczki pohodowlanej uzyskuje się od 15 do 35 g/L suchej masy drożdży.
Korzystnie, zawartość białka w suchej biomasie wynosi od 35 do 45% wagowych.
Ujawniono przemysłowy sposób podawania związków będących źródłem azotu do hodowli drożdży paszowych Yarrowia lipolytica w instalacji przemysłowej gdzie zamiast dwóch składników zastosowano jeden składnik, a przy okazji wyeliminowano te związki chemiczne, które nie były wkomponowywane do biomasy drożdży lecz pozostawały jako niekorzystne sole w odcieku.
W korzystnej realizacji proces produkcji rozpoczyna się od przyjęcia surowców: wody glicerynowej i degummingu, i innych składników tłuszczów roślinnych które są magazynowane w odrębnych zbiornikach o objętości do 60 m3 każdy, w temperaturze 65°C przez czas nie przekraczający 72 godziny. Komponenty te są następnie przepompowywane do kolejnego zbiornika (15 m3), gdzie mieszane są w stosunku 1:1 lub 40%:40%:20%. jeżeli do mieszanki dodajemy dodatkowo inne tłuszcze roślinne lub ich związki (np. zużyte lub przeterminowane oleje roślinne wykorzystywane w produkcji lub obróbce termicznej produktów spożywczych).
W sposobie znanym ze stanu techniki tak przygotowana mieszanina służyła do przygotowania podłoża hodowlanego o końcowym składzie: woda glicerynowa 40 g/L, degumming 40 g/L, 20 g/l inne tłuszcze, namok kukurydziany 1 g/L, MgSO4-7H2O 0,3 g/L; (NH4)2SO4 14 g/L, (NH4)3PO4 1 g/L.
Niekorzystną cechą znanego procesu hodowli drożdży Yarrowia lipolytica było używanie (NH4)2SO4 14 g/L - siarczanu amonu. Ten składnik wprowadzał do masy wzrostowej konieczne do wzrostu drożdży ilości związków azotu ale jednocześnie wprowadzał niewykorzystywane przez biomasę ilości związków siarkowych, które w efekcie powodowały podwyższenie wartości popiołu w wysuszonej biomasie komórkowej.
Drugim koniecznym warunkiem jest utrzymywanie wartości pH w okolicy pH 3,7. W znanej metodzie, stałe pH hodowli utrzymywane było poprzez dozowanie wodorotlenku sodu - NaOH. Związek ten pozwalał skutecznie regulować pH, ale wprowadzał do masy wzrostowej dodatkowe ilości składników niewykorzystywane przez biomasę ilości związków chemicznych. Pozostawały one jako sole w odcieku, ograniczając możliwość zawracania odcieku do ponownej produkcji i wypływały na wzrost zawartości popiołu w suszonej biomasie.
PL 229 742 Β1
Istotą wynalazku jest zastąpienie wykorzystywanych w znanym w sposobie hodowli drożdży Yarrowia lipolytica (NI-I^SCM - będącego źródłem azotu oraz wodorotlenku sodu służącego do regulacji pH w trakcie hodowli jednym związkiem chemicznym tj. wodą amoniakalną - (ΝΗ3Ή2Ο). Nieoczekiwanie okazało się, że związek ten nadaje się do stosowania w omawianym procesie hodowli jak źródło azotu i regulator pH.
Przykład 1:
Podstawowy skład podłoża do produkcji biomasy drożdży gatunku Yarrowia lipolytica na pożywce bazującej na degummingu i frakcji glicerolowej pochodzącej z produkcji biodiesla (ilości w g/litr):
| Podłoże znane ze stanu techniki | Podłoże według wynalazku |
| Degumming - od 10,0 do 70,0 korzystnie około 30,- | Degumming - od 10,0 do 70,0 korzystnie około 30,- |
| frakcja glicerolowa - od 20,0 do 70,0, korzystnie około 50,0 | frakcja glicerolowa - od 20,0 do 70,0, korzystnie około 50,0 |
| (NH4)2SO4-8,5-15,0,korzystnie około 12,6 | (ΝΗ4)ίδθ4 - 0,0 (wyeliminowany) ΝΗ3Ή2Ο 10 do 30 mililitrów/1 litr w ciągu h korzystnie około 15 17militrów/litr w ciągu h |
| MgSO4x7H2O- 0,5 - 3,0, korzystnie około 1,0 | MgSO4x7H2O- 0,5 - 3,0, korzystnie około 1,0 |
| KH2PO4 - 0,1 - 2,0, korzystnie około 0,5 | KH2PO4 - 0,1 - 2,0, korzystnie około 0,5 |
| Woda wodociągowa do objętości roboczej | Woda wodociągowa do objętości roboczej |
| pH - 2,5-7,5, korzystnie około 3,5 - 4,0 uzyskiwane poprzez dodawanie wodorotlenku sodu NaOH -1-2 ml NaOH 1 litr drożdży na godzinę w sposób nadążny za obniżającym się pH tak aby wynikowe pH mieściło się w ww przedziale | pH - 2,5 - 7,5, korzystnie około 3,5 - 4,0 uzyskiwane poprzez dodawanie nie dodaje się w trakcie hodowli, może być jednak wykorzystany do ustalenia pH początkowej pożywki woda amoniakalna NH3 H2O - od 0,5 do 3,0 militra/litr w ciągu godziny, korzystnie 0,8- 1,8 ml /litr w ciągu godziny w sposób nadążny za obniżającym się pH tak aby wynikowe pH mieściło się w ww przedziale |
Zastosowanie powyższych zmian, wpływa nieoczekiwanie korzystnie na sprawność procesów biotechnologicznych poprzez znaczące obniżenie ilości związków chemicznych nie podlegających wbudowaniu w biomasę i stanowiących balast powodujący powstawanie popiołu.
Zawartości obcych substancji pochodzenia mineralnego i biologicznego (np. zawartość metali ciężkich, substancji toksycznych itp.) w surowcach wykorzystanych do produkcji nie powinny przekraczać zawartości dopuszczalnych dla produktów paszowych określonych w odpowiednich znanych normach i przepisach.
Po dokładnym rozpuszczeniu składników podłoża należy wlać je do bioreaktora. Do podłoża należy dodać 10% ww. objętości roboczej namnożonych komórek drożdży z bioreaktora, wyhodowanych w podłożu jak wyżej.
Warunki prowadzenia hodowli dla różnych szczepów drożdży gatunku Yarrowia lipolytica·. hodowlę należy prowadzić w temperaturze 25-35°C (korzystnie około 30°C±1), przy szybkości obrotów mieszadła 100-500 obrotów/minutę (korzystnie około 150-300), szybkości napowietrzania 0,2-4 L powietrza/1 L pożywki/minutę (korzystnie około 1-2,5 L powietrza/1 L pożywki/minutę).
PL 229 742 B1
W przypadku powstania obfitej piany można użyć środka do gaszenia piany takiego jak ACEPOL lub innego.
Sterowalność procesu za pomocą PH-STATU polega na kontroli poziomu pH pożywki stosowanej w produkcji drożdży paszowych. Kontrola polega na monitorowaniu zmian wartości pH medium hodowlanego zachodzących w trakcie produkcji drożdży. Sterownik utrzymuje poziom pH na wartości 3,5 przy oscylacjach pH w granicach 3,4-3,6. Startowe pH na poziomie 3,5 jest wymogiem bezwzględnym i uzyskiwanym poprzez dozowanie wodorotlenku sodu. Ustalony poziom pH ogranicza rozwój niepożądanej flory bakteryjnej i pozwala uzyskać jednorodną kulturę drożdży Y. lipolytica pozbawioną innych grzybów i bakterii.
Kolejnym istotnym parametrem hodowli jest temperatura pożywki. Temperatura medium hodowlanego nie powinna przekraczać 34°C. Optymalna temperatura mieszaniny reakcyjnej to 28-31 °C.
Istotnym parametrem jest także natlenienie hodowli. Natlenienie powinno wynosić powyżej 20% stanu nasycenia O2. Uzyskanie takiego wskaźnika nasycenia tlenem może zapewnić użycie bioreaktora z turbiną. Hodowle należy prowadzić do wyczerpania dostępnego źródła węgla (np. glicerolu) z podłoża hodowlanego. Tak prowadzony proces propagacji drożdży pozwala uzyskać 15-35 g/L (korzystnie około 33 g/L), suchej masy drożdży, z szybkością 1,5-3,0 g/1 h (korzystnie około 2,5 g/1 h), z wydajnością całkowitą co najmniej 0,4-0,5 g suchej masy drożdży/g frakcji glicerolowej, (korzystnie około 0,60 g/g w przypadku szczepu Yarrowia lipolytica SKOTAN).
Zawartość białka w wysuszonych wynosi drożdżach od 30 do 50%. Dla szczepu Yarrowia lipolytica SKOTAN uzyskano zawartość białka w suchej masie około 42% dla składu pożywki opisanego powyżej.
P r z y k ł a d 2 - opis instalacji przedstawionej na figurze 1
Woda amoniakalna jest magazynowana w paletopojemnikach lub innych przystosowanych do jej przechowywania zbiornikach (Z1). Woda amoniakalna jest podawana na instalację układem pomp membranowych (P1, P2) poprzez zbiornik buforowy (Z2) na instalację. Zbiornik Z2 jest posadowiony jak najniżej, tak by po grawitacyjnym spłynięciu całej wody amoniakalnej ze zbiornika Z1 była możliwa jego wymiana bez wstrzymania dozowania surowca. W instalacji jest utrzymywane stałe ciśnienie wody amoniakalnej. Zbiorniki produkcyjne wyposażone są w systemy złożone z miernika przepływu i zaworu regulacyjnego, umożliwiającego podawanie wody amoniakalnej z ustaloną w czasie prędkością przepływu. Woda amoniakalna może być podawana przez system napowietrzania zbiorników lub przez wstępne mieszanie z pozostałymi surowcami (woda glicerynowa, degumming, inne surowce tłuszczowe).
Claims (7)
1. Przemysłowy sposób utylizacji odpadów uzyskiwanych w produkcji biodiesla oraz ewentualnie odpadowych tłuszczów roślinnych, w którym drożdże gatunku Yarrowia lipolytica hoduje się na pożywce stanowiącej wodny roztwór zawierający jako źródło węgla od 20,0 do 70,0 g/L mieszaniny zawierającej wodę glicerynową, degumming oraz ewentualnie odpadowe tłuszcze roślinne, MgSO4 x 7H2O w ilości od 0,5 do 3,0 g/L pożywki, zwłaszcza 1,0 g/L pożywki, oraz KH2PO4 w ilości od 0,1 do 2,0 g/L pożywki, zwłaszcza 0,5 g/L pożywki, w temperaturze poniżej 34°C, zwłaszcza od 28°C do 31°C, natlenieniu pożywki wynoszącym powyżej 20% stanu nasycenia O2, utrzymując wartość pH od 2,5 do 7,5, oraz zapewniając źródło azotu, do zasadniczego zużycia dostępnego źródła węgla zawartego w pożywce, przy czym hodowlę prowadzi się zwłaszcza w sposób periodycznie powtórzeniowy, zastępując każdorazowo po zakończeniu jednego cyklu część brzeczki pohodowlanej świeżą porcją pożywki, znamienny tym, że hoduje się szczep Yarrowia lipolytica SKOTAN zdeponowany w IBPRS pod numerem dostępu KKP 2018 p, przy czym wartość pH od 2,5 do 7,5 utrzymuje się poprzez dodawanie stężonego NH3-H2O, zwłaszcza w ilości od 0,5 do 3,0 ml/litr pożywki w ciągu godziny, korzystnie w ilości od 0,8 do 1,8 ml/litr pożywki w ciągu godziny, natomiast źródło azotu zapewnia się przez dodawanie stężonego NH3-H2O w ilości od 10 do 30 ml/litr pożywki w ciągu godziny, korzystnie od 15 do 17 ml/litr pożywki w ciągu godziny.
2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że hodowlę prowadzi się przy pH od 3,4 do 3,9, korzystnie na poziomie 3,7±0,1.
PL 229 742 Β1
3. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że uzyskiwaną biomasę suszy się rozpyłowo, w temperaturze 200°C na wlocie i 90°C na wylocie tunelu lub poprzez suszenie walcowe w temperaturze 155-165°C do osiągnięcia wilgotności poniżej 5% zawartości wody.
4. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że uzyskiwaną biomasę poddaje się działaniu superkawitacji.
5. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że hodowlę prowadzi się w objętości co najmniej 10 000 litrów.
6. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że z oddzielanej brzeczki pohodowlanej uzyskuje się od 15 do 35 g/L suchej masy drożdży.
7. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że zawartość białka w suchej biomasie wynosi od 35 do 45% wagowych.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PL403616A PL229742B1 (pl) | 2013-04-19 | 2013-04-19 | Przemysłowy sposób utylizacji odpadów uzyskiwanych w produkcji biodiesla oraz ewentualnie odpadowych tłuszczów roślinnych |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PL403616A PL229742B1 (pl) | 2013-04-19 | 2013-04-19 | Przemysłowy sposób utylizacji odpadów uzyskiwanych w produkcji biodiesla oraz ewentualnie odpadowych tłuszczów roślinnych |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| PL403616A1 PL403616A1 (pl) | 2014-10-27 |
| PL229742B1 true PL229742B1 (pl) | 2018-08-31 |
Family
ID=51753999
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PL403616A PL229742B1 (pl) | 2013-04-19 | 2013-04-19 | Przemysłowy sposób utylizacji odpadów uzyskiwanych w produkcji biodiesla oraz ewentualnie odpadowych tłuszczów roślinnych |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| PL (1) | PL229742B1 (pl) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| PL234978B1 (pl) * | 2017-11-13 | 2020-05-18 | Skotan Spolka Akcyjna | Preparat drożdży Yarrowia lipolytica o wysokiej zawartości cynku, selenu lub chromu oraz sposób jego wytwarzania |
-
2013
- 2013-04-19 PL PL403616A patent/PL229742B1/pl unknown
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| PL403616A1 (pl) | 2014-10-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Cheah et al. | Microalgae cultivation in palm oil mill effluent (POME) for lipid production and pollutants removal | |
| Wainaina et al. | Utilization of food waste-derived volatile fatty acids for production of edible Rhizopus oligosporus fungal biomass | |
| Fontanille et al. | Bioconversion of volatile fatty acids into lipids by the oleaginous yeast Yarrowia lipolytica | |
| US20090151241A1 (en) | Method for producing algae in photobioreactor | |
| CA2769543C (en) | A method of reducing nitrate leaching from soil | |
| PL215829B1 (pl) | Nowy szczep Yarrowia lipolytica oraz jego zastosowanie do przemyslowej utylizacji frakcji glicerolowej uzyskiwanej w produkcji biodiesla | |
| CN103224887A (zh) | 一种废水生化处理微生物营养剂的制备方法 | |
| Elsayed et al. | Valorization of abattoir water discharge through phycoremediation for enhanced biomass and biodiesel production | |
| CN103204713A (zh) | 利用酶解海带渣促进浒苔粉高效腐熟的方法及产物应用 | |
| CN102083325B (zh) | 生物柴油生产中的副产品的微生物再加工 | |
| JP2024165179A (ja) | メタン発酵装置、及びメタン発酵方法 | |
| CN102014658B (zh) | 生物柴油生产过程中形成的脱胶残渣的微生物再加工 | |
| PL229742B1 (pl) | Przemysłowy sposób utylizacji odpadów uzyskiwanych w produkcji biodiesla oraz ewentualnie odpadowych tłuszczów roślinnych | |
| CZ32099A3 (cs) | Způsob a zařízení pro výrobu kompostu | |
| KR101155070B1 (ko) | 가축분료를 이용한 액체비료의 제조방법 | |
| PL229741B1 (pl) | Przemysłowy sposób utylizacji odpadów uzyskiwanych w produkcji biodiesla oraz odpadowych tłuszczów roślinnych | |
| US10494650B2 (en) | Process for production of biogas | |
| RU2413408C1 (ru) | Способ метанового сбраживания навозных стоков | |
| Golub et al. | Biotechnology of leather production fat-containing waste recycling using co-fermentation | |
| KR20160063208A (ko) | 유기성 폐기물의 혐기성 소화 공정에서 나트륨에 의한 메탄생성 저해 억제 방법 | |
| CN103664358B (zh) | 一种茄果类增产沼液固化有机肥及其制备方法 | |
| CA3087213C (en) | Systems and methods of producing compositions from the nutrients recovered from waste streams | |
| HAMANAKA et al. | Suppression of ammonia inhibition in anaerobic digestion of high nitrogen concentrated feedstock with continuous pH control by acid addition | |
| Cai et al. | Influence of substrate load on polyhydroxyalkanoates (Pha) accumulation by unenriched mixed cultures from excess sludge fermentation liquid | |
| WO2025048631A1 (en) | A method for cultivation of mixotrophic microalgae |