RU2422521C2 - Method of producing granules containing immobilised oil-oxidising microorganisms - Google Patents

Method of producing granules containing immobilised oil-oxidising microorganisms Download PDF

Info

Publication number
RU2422521C2
RU2422521C2 RU2009129562/10A RU2009129562A RU2422521C2 RU 2422521 C2 RU2422521 C2 RU 2422521C2 RU 2009129562/10 A RU2009129562/10 A RU 2009129562/10A RU 2009129562 A RU2009129562 A RU 2009129562A RU 2422521 C2 RU2422521 C2 RU 2422521C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
granules
oil
microorganisms
cells
solution
Prior art date
Application number
RU2009129562/10A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2009129562A (en
Inventor
Николай Панфилович Степанов (RU)
Николай Панфилович Степанов
Александр Васильевич Ляпустин (RU)
Александр Васильевич Ляпустин
Сергей Михайлович Алексеев (RU)
Сергей Михайлович Алексеев
Сергей Николаевич Ившин (RU)
Сергей Николаевич Ившин
Original Assignee
Федеральное государственное учреждение "48 Центральный научно-исследовательский институт Министерства обороны Российской Федерации"
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 Федеральное государственное учреждение "48 Центральный научно-исследовательский институт Министерства обороны Российской Федерации" filed Critical Федеральное государственное учреждение "48 Центральный научно-исследовательский институт Министерства обороны Российской Федерации"
Priority to RU2009129562/10A priority Critical patent/RU2422521C2/en
Publication of RU2009129562A publication Critical patent/RU2009129562A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2422521C2 publication Critical patent/RU2422521C2/en

Links

Abstract

FIELD: medicine.
SUBSTANCE: oil-oxidising microorganisms are immobilised at temperature 15-30°C in a gelling medium produced of 3-5 % sodium alginate and 5 % calcium sulphate. It is followed with simultaneous homogenising and granulation of the immobilised microorganisms with a hydrophobisated silicon dioxide powder at mixer rotation speed 2000 to 3000 rpm. The granules with a hydrophobisated surface of size no more than 0.5 mm are produced.
EFFECT: produced granules as a composition represent a free-flowing powder.
1 tbl, 10 ex

Description

Изобретение относится к биотехнологии, в частности к способам получения иммобилизованных нефтеокисляющих микроорганизмов в гранулах со свойствами, характерными для порошкообразного биопрепарата, пригодного для использования в грунтовых и водных средах при очистке окружающей среды.The invention relates to biotechnology, in particular to methods for producing immobilized oil-oxidizing microorganisms in granules with properties characteristic of a powdered biological product suitable for use in soil and water environments when cleaning the environment.

Известен способ [Композиция для получения носителя иммобилизированных микроорганизмов, расщепляющих углеводороды, и способ получения носителя. Патент РФ 2298033], состоящий в получении биодеструктора углеводородов путем иммобилизации микроорганизмов на целлюлозосодержащем носителе.The known method [Composition for producing a carrier of immobilized microorganisms that break down hydrocarbons, and a method for producing a carrier. RF patent 2298033], consisting in obtaining a biodegradable hydrocarbon by immobilizing microorganisms on a cellulose-containing carrier.

Композиция включает носитель с иммобилизованными клетками, гидрофобизатор, эмульгатор и разбавитель. Основой носителя могут быть опилки, стружка, щепа, солома, кукурузные кочерыжки; гидрофобизатором носителя является олифа; эмульгатор взят из группы (поливиниловый спирт, карбоксиметилцеллюлоза, оксиэтилцеллюлоза, этилцеллюлоза, пектин, желатина, изопропиловый спирт, бутиловый спирт), а разбавитель - из группы (уайт-спирит, петролейный эфир, серный эфир, 5-20 - водный диметилсульфоксид, вода). Количественный состав композиции (мас.ч.):The composition includes a carrier with immobilized cells, water repellent, emulsifier and diluent. The basis of the carrier may be sawdust, shavings, wood chips, straw, corn cobs; water-repellent media is drying oil; the emulsifier is taken from the group (polyvinyl alcohol, carboxymethyl cellulose, hydroxyethyl cellulose, ethyl cellulose, pectin, gelatin, isopropyl alcohol, butyl alcohol), and the diluent is from the group (white spirit, petroleum ether, sulfuric ether, 5-20 - aqueous dimethyl sulfoxide) . The quantitative composition (parts by weight):

целлюлозосодержащая основаcellulose base 100one hundred олифаdrying oil 10-2010-20 эмульгаторemulsifier 0-300-30 разбавительdiluent 10-100.10-100.

Иммобилизацию клеток проводят путем их адсорбции на подготовленный носитель в течение 3 суток при инкубации на орбитальном шейкере.Cell immobilization is carried out by adsorption on a prepared carrier for 3 days during incubation on an orbital shaker.

К недостаткам этого способа следует отнести многостадийность и длительность процесса, включающего стадии измельчения микробной культуры, ее смешения, растворения, тепловой сушки и иммобилизации микробных клеток. Кроме того, предлагаемый способ получения носителя требует проведения дополнительных мероприятий по защите окружающей среды, поскольку в технологии его изготовления использованы растворители (петролейный, серный эфиры, уайт-спирит, диметилсульфоксид), которые по завершении процесса представляют опасные отходы. Способ не позволяет получать мелкодисперсные порошки биодеструкторы.The disadvantages of this method include the multi-stage and duration of the process, including the stage of grinding the microbial culture, its mixing, dissolution, heat drying and immobilization of microbial cells. In addition, the proposed method for producing a carrier requires additional measures to protect the environment, since solvents (petroleum, sulfuric ethers, white spirit, dimethyl sulfoxide) are used in the technology for its production, which represent hazardous waste upon completion of the process. The method does not allow to obtain fine powders biodestructors.

Также известен способ [Способ получения биокатализатора в полисахаридном носителе. Авторское свидетельство СССР №1742330], состоящий в использовании полимера фурцеллорона, 4 г которого помещают в 100 см3 0,2% раствора хлорида калия на 1 ч при температуре 22°С, а затем перемешивают в течение 40 минут при температуре 80°С. Готовый раствор полимера охлаждают до 65°С и смешивают с суспензией клеток в равных объемах до конечной концентрации полимера 1,5-3,0% и прокапывают в двухфазную стабилизирующую систему, состоящую из вазелинового масла и 10% раствора хлорида калия, охлажденную до температуры 5°С. Продолжительность выдержки гранул в стабилизирующей системе составляет 10 минут. Сформированные сферические гранулы имеют размер 5-11 мм.Also known is a method [A method for producing a biocatalyst in a polysaccharide carrier. USSR author's certificate No. 1742330], consisting in the use of a polymer of furcloronone, 4 g of which is placed in 100 cm 3 of a 0.2% potassium chloride solution for 1 h at a temperature of 22 ° C, and then stirred for 40 minutes at a temperature of 80 ° C. The finished polymer solution is cooled to 65 ° C and mixed with a suspension of cells in equal volumes to a final polymer concentration of 1.5-3.0% and instilled into a two-phase stabilizing system consisting of liquid paraffin and 10% potassium chloride solution, cooled to a temperature of 5 ° C. The exposure time of the granules in the stabilizing system is 10 minutes. Formed spherical granules have a size of 5-11 mm

К недостаткам данного способа следует отнести:The disadvantages of this method include:

- невозможность получения мелкодисперсного порошка биодеструктора;- the inability to obtain fine powder of a biodestructor;

- высокую температуру раствора полимера (65°С), приводящую к неизбежной термоинактивации части микробной популяции при смешении с ним;- high temperature of the polymer solution (65 ° C), leading to the inevitable thermal inactivation of part of the microbial population when mixed with it;

- крупный размер гранул биокатализатора и малую площадь их поверхности, снижающие площадь контакта клеток с углеводородами и увеличивающие период высвобождения и адаптации иммобилизованных клеток в среде биохимического процесса, что недостаточно для эффективной деструкции.- the large size of the granules of the biocatalyst and the small surface area that reduce the contact area of cells with hydrocarbons and increase the period of release and adaptation of immobilized cells in the environment of the biochemical process, which is not enough for effective destruction.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению является способ [Способ получения иммобилизованных микроорганизмов, разрушающих ксенобиотики. Авторское свидетельство СССР №1705345], состоящий в приготовлении 4% раствора агар-агара (агарозы) в физиологическом растворе (дистиллированной воде) и смешивании в равных количествах с культурой клеток до остаточной концентрации агар-агара - 2%. После тщательного перемешивания эту смесь через отверстие диаметром 3-4 мм прокапывают в охлажденное вазелиновое масло с динамической вязкостью около 400 Па·с. При этом получают гранулы, которые отделяют и отмывают от вазелинового масла с помощью ПАВ, а затем и от ПАВ. Общее время формирования гранул, включая отмывку, составляет 15-20 минут.Closest to the technical nature of the claimed invention is a method [Method for producing immobilized microorganisms that destroy xenobiotics. USSR Author's Certificate No. 1705345], which consists in preparing a 4% solution of agar-agar (agarose) in physiological saline (distilled water) and mixing in equal amounts with a cell culture to a residual agar-agar concentration of 2%. After thorough mixing, this mixture is dripped through a hole with a diameter of 3-4 mm into chilled paraffin oil with a dynamic viscosity of about 400 Pa · s. In this case, granules are obtained, which are separated and washed from liquid paraffin using surfactants, and then from surfactants. The total time for the formation of granules, including washing, is 15-20 minutes.

У известного и заявляемого изобретения общим является получение гидрогеля полисахарида с иммобилизованными в нем клетками и последующее его гранулирование.It is common for the known and claimed invention to obtain a polysaccharide hydrogel with cells immobilized in it and its subsequent granulation.

К недостаткам известного способа следует отнести:The disadvantages of this method include:

- отмывка гранул от масла с помощью ПАВ, с одной стороны, придает поверхности гранул гидрофильные свойства, что снижает их адгезию с углеводородами, а с другой, подвергает клетки инактивирующему воздействию детергента (ПАВ) [Самсонова А.С., Алещенкова З.М., Лим Б.Р., Хвин С.В., Семочкина Н.Ф. и др. Очистка сточных вод от дизельного топлива с помощью иммобилизованных микроорганизмов-деструкторов// Биотехнология, 2003, №4, с.83-87];- washing granules from oil using surfactants, on the one hand, gives the surface of the granules hydrophilic properties, which reduces their adhesion to hydrocarbons, and on the other, exposes the cells to the inactivating effect of detergent (SAS) [Samsonova A.S., Aleschenkova Z.M. , Lim B.R., Khvin S.V., Semochkina N.F. and others. Wastewater treatment from diesel fuel using immobilized microorganisms-destructors // Biotechnology, 2003, No. 4, p.83-87];

- при смешивании микробной культуры с раствором агар-агара его температура должна быть выше 40°С (при температуре от 36 до 40°С раствор агар-агара застывает [Руководство к практическим занятиям по микробиологии, иммунологии и вирусологии. Под ред. М.П.Зыкова. - М.: Медицина, 1977]), а при таких температурах неизбежна термоинактивация нефтеокисляющих микроорганизмов;- when mixing a microbial culture with an agar-agar solution, its temperature should be above 40 ° C (at a temperature of 36 to 40 ° C, the agar-agar solution solidifies [Guide to practical exercises in microbiology, immunology and virology. Edited by M.P. .Zykova. - M .: Medicine, 1977]), and at such temperatures the inactivation of oil-oxidizing microorganisms is inevitable;

- относительно большой размер получаемых гранул (3-4 мм) увеличивает период высвобождения и адаптации иммобилизованных клеток в среде биохимического процесса вследствие незначительной площади контакта клеток с субстратом [Коваленко Г.А., Перминова Л.В., Комова О.В., Симаков А.В., Хомов В.В., Боровцова О.Ю., Рудина Н.А. Углеводородсодержащие макроструктурированные керамические носители для адсорбционной иммобилизации ферментов и микроорганизмов. Биокаталитические свойства адсорбционной инвертазы// Биотехнология, 2003, №4, с.52-62].- the relatively large size of the obtained granules (3-4 mm) increases the period of release and adaptation of immobilized cells in the environment of the biochemical process due to the insignificant contact area of the cells with the substrate [Kovalenko GA, Perminova LV, Komova OV, Simakov A.V., Khomov V.V., Borovtsova O.Yu., Rudina N.A. Macro-structured hydrocarbon-containing ceramic carriers for adsorption immobilization of enzymes and microorganisms. Biocatalytic properties of adsorption invertase // Biotechnology, 2003, No. 4, p. 52-62].

Основными условиями для повышения эффективности нефтеокисляющих микроорганизмов при деструкции углеводородов являются [Синицин А.П., Райнина Е.И., Лозинский В.И., Спасов С.Д. Иммобилизованные клетки микроорганизмов. М.: Изд-во МГУ, 1994, с.288]:The main conditions for improving the efficiency of oil-oxidizing microorganisms in the destruction of hydrocarbons are [Sinitsin AP, Rainina EI, Lozinsky VI, Spasov SD Immobilized cells of microorganisms. M .: Publishing house of Moscow State University, 1994, p.288]:

- наличие в зоне биохимического процесса высокой концентрации жизнеспособных углеводородокисляющих микроорганизмов;- the presence in the zone of the biochemical process of a high concentration of viable hydrocarbon-oxidizing microorganisms;

- хороший контакт клеток (препарата) с углеводородами.- good contact of cells (drug) with hydrocarbons.

Задачей изобретения является разработка способа получения иммобилизованных нефтеокисляющих микроорганизмов в гранулах по композиции, представляющей собой конечный продукт для использования в грунтовых и водных средах при очистке окружающей среды от загрязнений углеводородами.The objective of the invention is to develop a method for producing immobilized oil-oxidizing microorganisms in granules according to the composition, which is the final product for use in soil and water environments when cleaning the environment from pollution by hydrocarbons.

Технический результат достигается благодаря тому, что в способе получения гранул, содержащих нефтеокисляющие микроорганизмы, используют:The technical result is achieved due to the fact that in the method for producing granules containing oil-oxidizing microorganisms, use:

- в качестве основы гидрогеля для иммобилизации микроорганизмов 3 или 5% водный раствор альгината натрия (полисахарида), позволяющего при взаимодействии с солями металлов образовывать гель при температурах, не вызывающих термоинактивацию нефтеокисляющих микроорганизмов (15-30°С) [Lim F. // Microencapsulation of living cells and tissues - In: Biomedical applications of Microencapsulations/ Ed.F.Lim. Boca Raton, CRC Press, Inc., 1984, p.137-154];- as the basis of the hydrogel for immobilizing microorganisms, a 3 or 5% aqueous solution of sodium alginate (polysaccharide), which, when interacting with metal salts, forms a gel at temperatures that do not cause thermal inactivation of oil-oxidizing microorganisms (15-30 ° C) [Lim F. // Microencapsulation of living cells and tissues - In: Biomedical applications of Microencapsulations / Ed.F. Lim. Boca Raton, CRC Press, Inc., 1984, p. 137-154];

- в качестве отвердителя (стабилизатора) геля малорастворимую соль кальция (сульфат кальция), обеспечивающую замедление (пролонгирование) процесса отверждения геля на период времени, достаточный для механического дробления геля на гранулы при соотношении гелеобразующих реагентов в смеси с микробной суспензией (на 1 дм3):- as a hardener (stabilizer) of the gel, a poorly soluble calcium salt (calcium sulfate), which provides a delay (prolongation) of the gel curing process for a period of time sufficient for mechanical crushing of the gel into granules with a ratio of gelling agents in a mixture with microbial suspension (1 dm 3 ) :

для 3% раствора альгината натрия - 0,36 дм3;for 3% sodium alginate solution - 0.36 dm 3 ;

для 5% раствора альгината натрия - 0,15 дм3;for a 5% solution of sodium alginate - 0.15 dm 3 ;

раствор 5% раствора сульфата кальция - 0,06 дм3 (0,07 дм3);a solution of a 5% solution of calcium sulfate - 0.06 dm 3 (0.07 dm 3 );

- для получения гранул, содержащих иммобилизованные нефтеокисляющие микроорганизмы - метод гомогенизации реагентов в присутствии гидрофобизированного высокодисперсного порошка диоксида кремния с размерами частиц 15-25 нм в смесителе с частотой перемешивания от 2000 до 3000 об·мин-1, вместимостью 5 или 10 дм3, оснащенного комбинированной механической мешалкой и системой ввода реагентов в полость гомогенизатора [Макаров Ю.И. Аппараты для смешения сыпучих материалов. М., 1973, с.130-132];- to obtain granules containing immobilized oil-oxidizing microorganisms - a method of homogenizing reagents in the presence of hydrophobized highly dispersed silicon dioxide powder with a particle size of 15-25 nm in a mixer with a stirring frequency of 2000 to 3000 rpm -1 , with a capacity of 5 or 10 dm 3 , equipped combined mechanical stirrer and a system for introducing reagents into the cavity of the homogenizer [Makarov Yu.I. Devices for mixing bulk materials. M., 1973, p.130-132];

- для придания получаемым гранулам композиции конечного продукта, по своим свойствам пригодного для использования в грунтовых и водных средах при очистке окружающей среды, - гидрофобизированный высокодисперсный порошок диоксида кремния, обеспечивающий модификацию поверхности гранул за счет придания им гидрофобных свойств и сыпучести [Инкапсулированные растворы обезвреживающих реагентов для химических и биологических средств. Solid-water detoxifying reagents for chemical and biological agents: Пат. США 7030071, МПК3 А62D 3/00, С01В 15/055. The Regents of the Univ. of California, Hoffman Dennis M., Chiu Ing Lap. №10/085512; заявл. 26.02.2002; опубл. 18.04.2006; НПК 510/110. Англ.], [Нечаев А.П., Кочеткова А.А., Зайцев А.Н. Пищевые добавки. М., 2002, с.120-125].- to give the resulting granules the composition of the final product, which is suitable for use in soil and water environments when cleaning the environment, - hydrophobized highly dispersed silicon dioxide powder, which modifies the surface of the granules by giving them hydrophobic properties and flowability [Encapsulated solutions of neutralizing agents for chemical and biological agents. Solid-water detoxifying reagents for chemical and biological agents: Pat. USA 7030071, IPC 3 A62D 3/00, С01В 15/055. The Regents of the Univ. of California, Hoffman Dennis M., Chiu Ing Lap. No. 10/085512; declared 02/26/2002; publ. 04/18/2006; NPK 510/110. English.], [Nechaev A.P., Kochetkova A.A., Zaitsev A.N. Nutritional supplements. M., 2002, p.120-125].

Сущность предлагаемого изобретения заключается в следующем.The essence of the invention is as follows.

В суспензию клеток нефтеокисляющих микроорганизмов при температуре 15-30°С, содержащую 0,4-1,5 млрд клеток/см3, при постоянном перемешивании в смесителе при частоте перемешивания 2000-3000 об/мин вносят предварительно приготовленный 3 или 5% раствор альгината натрия. Процесс смешения продолжают в течение одной минуты (до получения однородной массы). Затем, не выключая перемешивание, в полученную альгинатно-микробную смесь вносят приготовленный раствор стабилизатора геля (5% раствор сульфата кальция) и процесс смешения продолжают в течение одной минуты.Into a suspension of oil-oxidizing microorganism cells at a temperature of 15-30 ° C, containing 0.4-1.5 billion cells / cm 3 , with constant stirring in a mixer at a stirring frequency of 2000-3000 rpm add pre-prepared 3 or 5% alginate solution sodium. The mixing process is continued for one minute (until a homogeneous mass). Then, without turning off the stirring, the prepared gel stabilizer solution (5% calcium sulfate solution) is introduced into the obtained alginate-microbial mixture and the mixing process is continued for one minute.

Полученный полуфабрикат сразу же переносят в питатель, который подключен к системе подачи реагентов смесителя вместимостью 5 или 10 дм3, заполненный гидрофобизированным высокодисперсным диоксидом кремния (например, кабосил или флуосил) при соотношении диоксида кремния и полуфабриката (мас.ч.) 1:2,5. Полуфабрикат с расходом 300 см3/мин из питателя подается в полость смесителя. Перемешивание осуществляют при частоте 2000-3000 об/мин в течение 3 минут. После выключения перемешивания полученные гранулы в течение 30 минут выдерживают в полости гомогенизатора для завершения отверждения геля в гранулах (химической реакции замещения ионов натрия на ионы кальция).The resulting semi-finished product is immediately transferred to a feeder, which is connected to a mixer reagent supply system with a capacity of 5 or 10 dm 3 , filled with hydrophobized highly dispersed silicon dioxide (for example, cabosil or fluosil) with a ratio of silicon dioxide and semi-finished product (parts by weight) of 1: 2, 5. Semi-finished product with a flow rate of 300 cm 3 / min from the feeder is fed into the cavity of the mixer. Stirring is carried out at a frequency of 2000-3000 rpm for 3 minutes. After mixing is turned off, the obtained granules are kept in the homogenizer cavity for 30 minutes to complete gel curing in the granules (chemical reaction of the replacement of sodium ions by calcium ions).

Полученные гранулы как композиция, представляющая собой конечный продукт используемой технологии, представляет собой легко сыпучий порошок светло-бежевого цвета с размером частиц не более 0,5 мм, содержащий от 280 до 640 млн клеток/г. Порошок не смачивается водой, но хорошо сорбируется углеводородной пленкой нефтепродукта, находящейся на водной поверхности или в почвенном грунте.The obtained granules as a composition, representing the end product of the technology used, is an easily loose powder of light beige color with a particle size of not more than 0.5 mm, containing from 280 to 640 million cells / g. The powder is not wetted by water, but is well sorbed by a hydrocarbon film of an oil product located on a water surface or in soil.

Таким образом, технологический процесс получения гранул, содержащих иммобилизованные микроорганизмы, состоит из трех стадий:Thus, the technological process for producing granules containing immobilized microorganisms consists of three stages:

- смешение суспензии нефтеокисляющих микроорганизмов с гелеобразующими реагентами (получение полуфабриката);- mixing a suspension of oil-oxidizing microorganisms with gelling agents (preparation of a semi-finished product);

- диспергирование полуфабриката с диоксидом кремния в смесителе для получения гранул;- dispersing the semi-finished product with silicon dioxide in the mixer to obtain granules;

- выдержка полученного порошкообразного продукта в гомогенизаторе для отверждения геля в гранулах с иммобилизованными микробными клетками.- exposure of the obtained powdery product in a homogenizer to cure the gel in granules with immobilized microbial cells.

Наличие причинно-следственной связи между совокупностью существенных признаков заявляемого объекта и достигаемым техническим результатом показано в таблице.The presence of a causal relationship between the set of essential features of the claimed object and the achieved technical result is shown in the table.

Таблица 1 Table 1 Причинно-следственная связь между совокупностью существенных признаков заявляемого объекта и достигаемым техническим результатомCausal relationship between the set of essential features of the claimed object and the achieved technical result Виды технического результата и их размерностьTypes of technical result and their dimension Показатели фактические или расчетныеActual or Estimated Indicators Объяснение, за счет чего (отличительный признак и/или их совокупность) стало возможным улучшение показателей предложенного объекта по сравнению с прототипомExplanation, due to which (distinguishing feature and / or their combination), it became possible to improve the performance of the proposed object compared to the prototype прототипаprototype заявляемого объектаthe claimed object Минимальная температура процесса иммобилизации микроорганизмов, °СThe minimum temperature of the process of immobilization of microorganisms, ° C 4040 15fifteen Иммобилизация микроорганизмов в гель на основе 4% раствора агар-агара происходит при температуре не менее 40°С. Иммобилизация в альгинатно-кальциевом геле при концентрации альгината натрия 3 или 5% обеспечивается при температуре 15-30°С, что ниже порога начала термоинактивации нефтеокисляющих микроорганизмов и не влияет на текучесть полуфабриката при получении гранулThe immobilization of microorganisms in a gel based on a 4% agar-agar solution occurs at a temperature of at least 40 ° C. Immobilization in alginate-calcium gel at a concentration of sodium alginate of 3 or 5% is provided at a temperature of 15-30 ° C, which is below the threshold for the onset of thermal inactivation of oil-oxidizing microorganisms and does not affect the fluidity of the semi-finished product when producing granules Размер гранул (частиц), ммThe size of the granules (particles), mm 3-43-4 0,5. не более0.5. no more Получение гранул размером не более 0,5 мм достигается за счет механического дробления полуфабриката в гомогенизаторе в присутствии гидрофобизированного порошка диоксида кремния при частоте перемешивания от 2000 до 3000 об/минObtaining granules with a size of not more than 0.5 mm is achieved due to mechanical crushing of the semi-finished product in the homogenizer in the presence of hydrophobized silicon dioxide powder at a mixing frequency of 2000 to 3000 rpm Сыпучесть, г/сFlowability, g / s ОтсутствуетAbsent 3,0, не менее3.0, not less Обеспечивается модификацией поверхности гранул за счет тонкой оболочки из высокодисперсных частиц диоксида кремния, препятствующей их слипаниюIt is provided by the modification of the surface of the granules due to the thin shell of highly dispersed particles of silicon dioxide, preventing their adhesion Гидрофобность поверхности гранул, нет/даThe hydrophobicity of the surface of the granules, no / yes НетNo ДаYes Обеспечивается за счет образования на поверхности гранул оболочки из частиц высокодисперсного гидрофобизированного диоксида кремнияIt is provided due to the formation on the surface of the granules of the shell of particles of highly dispersed hydrophobized silicon dioxide

Изобретение позволяет за счет смешения микробной суспензии с гелеобразующими реагентами (растворами альгината натрия и сульфата кальция) и последующей гомогенизации полученной смеси с гидрофобизированным порошком диоксида кремния получать гранулы размером не более 0,5 мм, содержащие иммобилизованные нефтеокисляющие микроорганизмы.The invention allows by mixing the microbial suspension with gelling agents (solutions of sodium alginate and calcium sulfate) and subsequent homogenization of the mixture with a hydrophobized silica powder to obtain granules with a size of not more than 0.5 mm containing immobilized oil-oxidizing microorganisms.

Возможность осуществления заявляемого изобретения показана следующими примерами.The possibility of carrying out the claimed invention is shown by the following examples.

В качестве нефтеокисляющих микроорганизмов могут быть использованы культуры: дрожжевых клеток - рода Yarowia Lipolitica, бактерий: псевдомонад - рода Pseudomonas Stutzeri, родококков - родов Rhodococcus species и Rhodococcus erythropolis, входящие в состав ассоциации препарата «Деворойл» [Патент №2114071 от 22.05.97 г. Способ очистки почвы, природных и сточных вод, загрязненных нефтью и нефтепродуктами, с использованием биопрепаратов].The following cultures can be used as oil-oxidizing microorganisms: yeast cells of the genus Yarowia Lipolitica, bacteria: pseudomonads of the genus Pseudomonas Stutzeri, rhodococci of the genera Rhodococcus species and Rhodococcus erythropolis, which are part of the Devoroil drug association [Patent No. 21174071 22 The method of purification of soil, natural and wastewater contaminated with oil and oil products, using biological products].

Количественный состав получаемых гранул (мас.ч.):The quantitative composition of the obtained granules (parts by weight):

При использовании 3% раствора альгината натрияWhen using a 3% solution of sodium alginate

суспензия микроорганизмовmicroorganism suspension 14fourteen раствор альгинатаalginate solution 4four 5% раствор сульфата кальция5% calcium sulfate solution 77 диоксид кремнияsilica 1.one.

При использовании 5% раствора альгината натрияWhen using a 5% solution of sodium alginate

суспензия микроорганизмовmicroorganism suspension 2121 раствор альгинатаalginate solution 66 5% раствор сульфата кальция5% calcium sulfate solution 1010 диоксид кремнияsilica 1,5.1,5.

В качестве оборудования для получения гранул использован высокоскоростной смеситель-гомогенизатор вместимостью 5 или 10 дм3 производства ООО «Биомашприбор», г.Йошкар-Ола.As equipment for the production of granules, a high-speed mixer-homogenizer with a capacity of 5 or 10 dm 3 manufactured by Biomashpribor LLC, Yoshkar-Ola, was used.

Пример 1. Получение гранул, содержащих иммобилизованные клетки Rhodococcus erythropolis.Example 1. Obtaining granules containing immobilized Rhodococcus erythropolis cells.

В суспензию клеток Rhodococcus erythropolis при температуре 15-20°С (14 мас.ч.), содержащую 700 млн клеток/см3, при постоянном перемешивании в смесителе при частоте перемешивания 2000 об/мин вносят предварительно приготовленный 3% раствор альгината натрия (4 мас. ч.). Процесс смешения продолжают в течение одной минуты (до получения однородной массы). Затем, не выключая перемешивание, в полученную альгинатно-микробную смесь вносят приготовленный раствор стабилизатора геля (5% раствор сульфата кальция) (7 мас. ч) и процесс смешения продолжают в течение одной минуты.In a suspension of Rhodococcus erythropolis cells at a temperature of 15-20 ° C (14 parts by weight) containing 700 million cells / cm 3 , with constant stirring in a mixer at a stirring frequency of 2000 rpm add a pre-prepared 3% solution of sodium alginate (4 parts by weight). The mixing process is continued for one minute (until a homogeneous mass). Then, without turning off the stirring, the prepared gel stabilizer solution (5% calcium sulfate solution) (7 wt. H) was added to the obtained alginate-microbial mixture and the mixing process was continued for one minute.

Полученный полуфабрикат сразу же переносят в питатель, который подключен к системе подачи реагентов в смеситель вместимостью 5 дм3, заполненный гидрофобизированным высокодисперсным диоксидом кремния (например, кабосил или флуосил) (1 мас. ч.). Полуфабрикат с расходом 300 см3/мин из питателя подается в полость смесителя. Перемешивание осуществляют при частоте 2000 об/мин в течение 3 минут. После завершения перемешивания полученные гранулы в течение 30 минут выдерживают в полости гомогенизатора для завершения отверждения геля в гранулах (химической реакции замещения ионов натрия на ионы кальция).The resulting semi-finished product is immediately transferred to a feeder, which is connected to a reagent supply system in a mixer with a capacity of 5 dm 3 filled with hydrophobized highly dispersed silicon dioxide (for example, cabosil or fluosil) (1 part by weight). Semi-finished product with a flow rate of 300 cm 3 / min from the feeder is fed into the cavity of the mixer. Stirring is carried out at a frequency of 2000 rpm for 3 minutes. After mixing is complete, the obtained granules are kept in the homogenizer cavity for 30 minutes to complete gel curing in the granules (chemical reaction of the replacement of sodium ions by calcium ions).

Полученные гранулы как композиция по структуре представляют собой легко сыпучий порошок (сыпучесть 3,8 г/с) светло-бежевого цвета с размером частиц не более 0,5 мм, содержащий 500 млн клеток/г. Порошок не смачивается водой, но хорошо сорбируется углеводородной пленкой нефтепродукта, находящейся на водной поверхности или в почвенном грунте.The resulting granules as a composition in structure are an easily loose powder (flowability 3.8 g / s) of light beige color with a particle size of not more than 0.5 mm, containing 500 million cells / g. The powder is not wetted by water, but is well sorbed by a hydrocarbon film of an oil product located on a water surface or in soil.

Пример 2. Получение гранул, содержащих иммобилизованные клетки Rhodococcus erythropolis.Example 2. Obtaining granules containing immobilized Rhodococcus erythropolis cells.

В суспензию клеток Rhodococcus erythropolis при температуре 25-30°С (14 мас.ч.), содержащую 1,5 млрд клеток/см3, при постоянном перемешивании в смесителе при скорости вращения мешалки 2000 об/мин вносят предварительно приготовленный 5% раствор альгината натрия (6 мас. ч.). Процесс смешения продолжают в течение одной минуты (до получения однородной массы). Затем, не выключая перемешивание, в полученную альгинатно-микробную смесь вносят приготовленный раствор стабилизатора геля (5% раствор сульфата кальция) (10 мас.ч.) и процесс смешения продолжают в течение одной минуты.In a suspension of Rhodococcus erythropolis cells at a temperature of 25-30 ° C (14 parts by weight) containing 1.5 billion cells / cm 3 , with constant stirring in a mixer at a speed of rotation of the stirrer 2000 rpm add pre-prepared 5% alginate solution sodium (6 parts by weight). The mixing process is continued for one minute (until a homogeneous mass). Then, without turning off the stirring, the prepared gel stabilizer solution (5% calcium sulfate solution) (10 parts by weight) was added to the obtained alginate-microbial mixture and the mixing process was continued for one minute.

Полученный полуфабрикат сразу же переносят в питатель, который подключен к системе подачи реагентов в смеситель вместимостью 5 дм3, заполненный гидрофобизированным высокодисперсным диоксидом кремния (например, кабосил или флуосил) (1,5 мас. ч.). Полуфабрикат с расходом 300 см3/мин из питателя подается в полость смесителя. Перемешивание осуществляют при частоте 2000 об/мин в течение 3 минут.The resulting semi-finished product is immediately transferred to a feeder, which is connected to a reagent supply system in a mixer with a capacity of 5 dm 3 filled with hydrophobized highly dispersed silicon dioxide (for example, cabosil or fluosil) (1.5 wt.). Semi-finished product with a flow rate of 300 cm 3 / min from the feeder is fed into the cavity of the mixer. Stirring is carried out at a frequency of 2000 rpm for 3 minutes.

После завершения перемешивания полученные гранулы в течение 30 минут выдерживают в полости гомогенизатора для завершения отверждения геля в гранулах (химической реакции замещения ионов натрия на ионы кальция).After mixing is complete, the obtained granules are kept in the homogenizer cavity for 30 minutes to complete gel curing in the granules (chemical reaction of the replacement of sodium ions by calcium ions).

Полученные гранулы как композиция конечного продукта в используемой технологии представляли собой легко сыпучий порошок (сыпучесть 4,5 г/с) светло-бежевого цвета с размером частиц не более 0,5 мм, содержащий 640 млн клеток/г. Порошок не смачивается водой, но хорошо сорбируется углеводородной пленкой нефтепродукта, находящейся на водной поверхности или в почвенном грунте.The obtained granules as a composition of the final product in the technology used were an easily loose powder (flowability 4.5 g / s) of light beige color with a particle size of not more than 0.5 mm, containing 640 million cells / g. The powder is not wetted by water, but is well sorbed by a hydrocarbon film of an oil product located on a water surface or in soil.

Пример 3. Получение гранул, содержащих иммобилизованные клетки Pseudomonas Stutzeri.Example 3. Obtaining granules containing immobilized Pseudomonas Stutzeri cells.

Получение гранул осуществляют в соответствии с порядком, приведенным в примере 1, при температуре 22-25°С при том же соотношении гелеобразователя, стабилизатора геля и диоксида кремния, с использованием 14 мас. ч. суспензии клеток, содержащей 400 млн клеток/ см3.The preparation of granules is carried out in accordance with the procedure described in example 1, at a temperature of 22-25 ° C with the same ratio of gelling agent, gel stabilizer and silicon dioxide, using 14 wt. including cell suspension containing 400 million cells / cm 3 .

Полученные гранулы по структуре представляли собой легко сыпучий порошок (сыпучесть 3,8 г/с) светло-бежевого цвета с гранулами размером не более 0,5 мм, содержащий 350 млн клеток/г. Порошок не смачивается водой, но хорошо сорбируется углеводородной пленкой нефтепродукта, находящейся на водной поверхности или в почвенном грунте.The obtained granules in structure were a light-flowing powder (flowability 3.8 g / s) of light beige color with granules no larger than 0.5 mm in size, containing 350 million cells / g. The powder is not wetted by water, but is well sorbed by a hydrocarbon film of an oil product located on a water surface or in soil.

Пример 4. Получение гранул, содержащих иммобилизованные клетки Pseudomonas StutzeriExample 4. Obtaining granules containing immobilized cells of Pseudomonas Stutzeri

Получение гранул, содержащих иммобилизованные клетки Pseudomonas Stutzeri, осуществляют в соответствии с порядком, приведенным в примере 1, только при температурных условиях и при соотношении компонентов по примеру 2.The preparation of granules containing immobilized Pseudomonas Stutzeri cells is carried out in accordance with the procedure described in example 1 only under temperature conditions and with a ratio of components of example 2.

Полученные гранулы по структуре представляли собой легко сыпучий порошок (сыпучесть 4,5 г/с) светло-бежевого цвета с гранулами размером не более 0,5 мм, содержащий 350 млн клеток/г Pseudomonas Stutzeri. Порошок не смачивается водой, но хорошо сорбируется углеводородной пленкой нефтепродукта, находящейся на водной поверхности или в почвенном грунте.The obtained granules in structure were a light-flowing powder (flowability 4.5 g / s) of light beige color with granules no larger than 0.5 mm in size, containing 350 million cells / g of Pseudomonas Stutzeri. The powder is not wetted by water, but is well sorbed by a hydrocarbon film of an oil product located on a water surface or in soil.

Пример 5. Получение гранул, содержащих иммобилизованные клетки Yarowia LipoliticaExample 5. Obtaining granules containing immobilized Yarowia Lipolitica cells

Получение гранул, содержащих иммобилизованные клетки Yarowia Lipolitica при их концентрации в суспензии 370 млн клеток/см3, проводят по примеру 1 при той же температуре и при таком же соотношении компонентов. Полученные гранулы представляли собой сыпучий порошок (сыпучесть 3,8 г/с) светло-бежевого цвета с размером гранул не более 0,5 мм. В 1 г порошка содержалось 290 млн клеток.The preparation of granules containing immobilized Yarowia Lipolitica cells at a concentration of 370 million cells / cm 3 in suspension is carried out according to Example 1 at the same temperature and at the same ratio of components. The obtained granules were free-flowing powder (flowability 3.8 g / s) of light beige color with a granule size of not more than 0.5 mm. 1 g of powder contained 290 million cells.

Пример 6. Получение гранул, содержащих иммобилизованные клетки Yarowia Lipolitica при их концентрации 370 млн клеток/см3, проводят по примеру 1, только при температурных условиях и соотношении компонентов по примеру 2. Полученные гранулы представляли собой сыпучий порошок (сыпучесть 4,5 г/с) светло-бежевого цвета с размером гранул не более 0,5 мм. В 1 г порошка содержалось 280 млн клеток.Example 6. The preparation of granules containing immobilized Yarowia Lipolitica cells at a concentration of 370 million cells / cm 3 is carried out according to Example 1, only under temperature conditions and the ratio of components of Example 2. The obtained granules were free-flowing powder (flowability 4.5 g / c) light beige in color with a granule size of not more than 0.5 mm. 1 g of powder contained 280 million cells.

Пример 7. Получение гранул, содержащих иммобилизованные клетки, проводят по примеру 1 при тех же температурных условиях и соотношениях компонентов, только в качестве микробной культуры используют ассоциацию культур на основе Rhodococcus erythropolisa, Pseudomonas Stutzeri, Yarowia Lipolitica, суспензии которых взяты в равных объемах и в прежних концентрациях. Полученные гранулы представляли собой сыпучий порошок (сыпучесть 3,8 г/с) светло-бежевого цвета с размером гранул не более 0,5 мм.Example 7. The preparation of granules containing immobilized cells is carried out according to example 1 under the same temperature conditions and ratios of components, only as a microbial culture use the association of cultures based on Rhodococcus erythropolisa, Pseudomonas Stutzeri, Yarowia Lipolitica, suspensions of which are taken in equal volumes and in previous concentrations. The obtained granules were free-flowing powder (flowability 3.8 g / s) of light beige color with a granule size of not more than 0.5 mm.

Пример 8. Получение гранул, содержащих иммобилизованные клетки на основе ассоциации микроорганизмов, приготовленной по примеру 7, проводят по примеру 1, только при температурных условиях и соотношении компонентов по примеру 2. Перемешивание проводят при частоте 3000 об/мин. Полученный продукт также представлял собой сыпучий порошок (сыпучесть 4,5 г/с) светло-бежевого цвета с размером гранул не более 0,5 мм.Example 8. Obtaining granules containing immobilized cells based on the association of microorganisms prepared according to example 7, is carried out according to example 1, only under temperature conditions and the ratio of the components of example 2. Mixing is carried out at a frequency of 3000 rpm The resulting product was also a free-flowing powder (flowability 4.5 g / s) of light beige color with a granule size of not more than 0.5 mm.

Пример 9. Получение гранул, содержащих иммобилизованные клетки, проводят в гомогенизаторе объемом 10 дм3 с использованием исходных компонентов и при температуре по примеру 1, только механическое дробление полуфабриката проводят при частоте перемешивания 2000 об/мин. Полученный продукт представляет собой сыпучий порошок (сыпучесть 3,9 г/с) светло-бежевого цвета с размером гранул не более 0,5 мм.Example 9. The preparation of granules containing immobilized cells is carried out in a 10 dm 3 homogenizer using the starting components and at the temperature of Example 1, only the mechanical crushing of the semi-finished product is carried out at a stirring frequency of 2000 rpm. The resulting product is a free-flowing powder (flowability 3.9 g / s) of light beige color with a granule size of not more than 0.5 mm.

Пример 10. Получение гранул, содержащих иммобилизованные клетки, проводят в гомогенизаторе объемом 10 дм3 с использованием исходных компонентов и температуры по примеру 1, при частоте перемешивания 3000 об/мин. Полученный продукт представляет собой сыпучий порошок (сыпучесть 3,8 г/с) светло-бежевого цвета с размером гранул не более 0,5 мм.Example 10. Obtaining granules containing immobilized cells is carried out in a homogenizer with a volume of 10 dm 3 using the starting components and the temperature of example 1, with a stirring frequency of 3000 rpm The resulting product is a free-flowing powder (flowability 3.8 g / s) of light beige color with a granule size of not more than 0.5 mm.

Изобретение позволяет получать иммобилизованные нефтеокисляющие микроорганизмы в гранулах по композиции, представляющей собой конечный продукт для использования в грунтовых и водных средах при очистке окружающей среды от загрязнений.The invention allows to obtain immobilized oil-oxidizing microorganisms in granules according to the composition, which is the final product for use in soil and water environments when cleaning the environment from pollution.

Claims (1)

Способ получения гранул, содержащих иммобилизованные нефтеокисляющие микроорганизмы, включающий иммобилизацию микроорганизмов в гелеобразующей среде с последующим гранулированием, отличающийся тем, что иммобилизацию нефтеокисляющих микроорганизмов при концентрации в суспензии 0,4-1,5 млрд клеток/см3 осуществляют при температуре 15-30°С, в качестве гелеобразующих реагентов используют 3-5%-ный раствор альгината натрия и 5%-ный раствор сульфата кальция, гранулирование осуществляют на стадии гомогенизации иммобилизованных микроорганизмов с гидрофобизированным порошком диоксида кремния при скорости вращения мешалки от 2000 до 3000 об/мин и получением гранул с гидрофобизированной поверхностью размером не более 0,5 мм при исходном соотношении компонентов, мас.ч.:
суспензия нефтеокисляющих микроорганизмов 14-21 3-5%-ный раствор альгината натрия 4-6 5%-ный раствор сульфата кальция 7-10 порошок диоксида кремния 1-1,5

полученные гранулы выдерживают в течение 30 мин для отверждения геля в них.
A method of producing granules containing immobilized oil-oxidizing microorganisms, including immobilizing microorganisms in a gelling medium, followed by granulation, characterized in that the immobilization of oil-oxidizing microorganisms at a concentration in suspension of 0.4-1.5 billion cells / cm 3 is carried out at a temperature of 15-30 ° C , 3-5% sodium alginate solution and 5% calcium sulfate solution are used as gelling agents, granulation is carried out at the stage of homogenization of immobilized microorganisms hydrophobized silicon dioxide powder with the stirrer rotation speed from 2000 to 3000 rev / min and give granules with hydrophobized surface of not larger than 0.5 mm at the starting component ratio, mass parts .:
suspension of oil-oxidizing microorganisms 14-21 3-5% sodium alginate solution 4-6 5% calcium sulfate solution 7-10 silica powder 1-1.5

the resulting granules are incubated for 30 minutes to cure the gel in them.
RU2009129562/10A 2009-07-31 2009-07-31 Method of producing granules containing immobilised oil-oxidising microorganisms RU2422521C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2009129562/10A RU2422521C2 (en) 2009-07-31 2009-07-31 Method of producing granules containing immobilised oil-oxidising microorganisms

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2009129562/10A RU2422521C2 (en) 2009-07-31 2009-07-31 Method of producing granules containing immobilised oil-oxidising microorganisms

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2009129562A RU2009129562A (en) 2011-02-10
RU2422521C2 true RU2422521C2 (en) 2011-06-27

Family

ID=44739488

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2009129562/10A RU2422521C2 (en) 2009-07-31 2009-07-31 Method of producing granules containing immobilised oil-oxidising microorganisms

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2422521C2 (en)

Also Published As

Publication number Publication date
RU2009129562A (en) 2011-02-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2018196382A (en) Biodegradable immobilized enzyme and method for producing the same
CN108996709B (en) A kind of round-the-clock composite photocatalyst collaboration system and preparation method thereof
CN101993867B (en) Immobilization method using chitosan as carrier
CN104508118A (en) Microbial fermentation methods and compositions
CN101979633B (en) Method for preparing Fe3O4 magnetotactic bacterial cellulose spheres
Liu et al. Enzyme recovery from biological wastewater treatment
CN108273380B (en) For improving the growth-promoting flora and waste gas processing method of exhaust treatment efficiency
CN109052655A (en) A kind of disinfection oxygenation agent used for aquiculture
Li et al. Investigation on the immobilization of carbonic anhydrase and the catalytic absorption of carbon dioxide
Ren et al. Multiscale immobilized lipase for rapid separation and continuous catalysis
CN108085312B (en) Preparation method of environment-friendly organic wastewater biological purifying agent
CN108993425B (en) Composite biological adsorbent and application thereof
RU2422521C2 (en) Method of producing granules containing immobilised oil-oxidising microorganisms
CN104651341B (en) A kind of method that biology enzyme fixation is carried out using rice bran
JP2007049966A (en) Immobilization of microbial cell on hydrophobic carrier
CN104342428A (en) Artificial zoogloea and preparation method thereof
CN105838828B (en) A kind of leather processing inorganic agent and preparation method thereof
Chaiyarat et al. Recycling efficiency of Rhodopseudomonas faecalis PA2 immobilized in Ca-alginate for waste cooking oil removal
Nikovaev et al. New biocomposite materials based on hydrocarbon-oxidizing microorganisms and their potential for oil products degradation
Ouyang et al. Encapsulation and algicidal properties of fermentation products from Vibrio brasiliensis H115
KR101694585B1 (en) Immobilization of methanotrophs onto macro-porous Fe2O3 carrier and its application
JP2016528883A (en) Hybrid silica alginate beads and methods for obtaining them
CN109055347A (en) Immobilized microorganism and preparation method thereof and removal waste water in nitrogen phosphorus application
RU2754927C1 (en) Method for immobilizing microorganisms on montmorillonite clays
CN108163994A (en) A kind of microorganism formulation for handling trade effluent and its preparation method and application

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20110801