SU902673A3

SU902673A3 - Способ выделени биомассы

Info

Publication number: SU902673A3
Application number: SU792746103A
Authority: SU
Inventors: Митцлафф Михаэль; Шлингманн Мертен; Фауст Уве
Original assignee: Хехст Аг (Фирма)
Priority date: 1978-04-07
Filing date: 1979-04-06
Publication date: 1982-01-30
Also published as: FR2421942A1; GB2018287A; BE875432A; GB2018287B; JPS54138186A; DE2815030A1; ATA252879A; AT374494B; BR7902147A; DD142719A5; NL7902724A; CA1128462A; NO791169L

Description

(54) СПОСОБ ВЫДЕЛЕНИЯ БИОМАССЫ

I

Изобретение относитс к микробиологической промьшшенности, в частности к выделению биомассы микроорганизмов из культуральной жидкости .

Известен способ выделени биомассы микроорганизмов из культуральной жидкости путем добавки электролитов СП .

Однако этот способ вл етс довольно «трудоемким, так как вводимые добавки вл ютс нежелательными на последую1цих стад1{ х обработки и поэтому должны удал тьс из последукицей обработки с большими затратами .

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту вл етс способ выделени биомассы микроорганизмов из культуральной жидкости путем обработки ее электрическим током, в котором разбавленную суспензию осветл ют, пропуска твердае частицы через электрическое поле посто нного напр жени величиной 100-500 В и вызыва перемещение отдельных частиц в этом поле 2.

К недостаткам этого способа относитс неполное вьщеЛение биомассы 5 из культуральной жидкости, а также то, что способ, эффективен только дн водных растворов с очень малым содержанием твердых веществ.

Цель изобретени - более полное 10 выделение биомассы и упрощение способа .

Поставленна цель достигаетс тем, что в способе выделени биомассы микроорганизмов из культурапь15 ной жидкости, путем обработки ее электрическим током обработку культуральной жидкости электрическим то-. ком ведут при плотности тока от 0,093 до 9,3 мА/см и частоте 020 2000 Гц при 20-85С.

При этом выделение микроорганиз мов из культуральной жидкости осуществл ют непрерывно или периодически , предтммтительно при ее перемешивании. Сущность предлагаемого способа эак 1ючаетс в том, что частота тока 0-2000 Гц подразумевает использование как посто нного, так и переменного тока. Коагулируемые частицы реагируют друг с другом при приложении тока независимо от электролитического вьзделени газа на электродах и особенно в области токнапр жение , где еще не по вилось выделение газа. Суспензию помещают в соответствующий реакционный аппарат, устанавливают необходимую температуру и затем пропускают необходимый ток. Количе во электричества, необходимое дл коагул ции, зависит от типа и концентрации культуральной жидкости. Вьщеление предлагаемой биомассы мож но осуществл ть как периодически, так и непрерывно. Реакционный аппарат , пригодный дл периодического осуществлени способа, представл ет собой, например, бачок. На фиг. 1-3 схематически изображ аппарат дл осуществлени способа. В бачке (фиг. 1) камера 1 снабжена плотно закрывающейс крьпикой 2, через которую осуществл ют подачу электроэнергии дл электродов 3и 4 и,в которой наход тс отверст 5 дл впуска суспензии и 6 - дл отвода газов. Отверстие дл отвода газов может быть снабжено обратным холодильником (не изображен), в котором могут конденсироватьс испар ющиес компоненты культуральной жидкости. Бачок снабжен рубашкой и через впускной 7 и выпускной 8 патрубки может быть подсоединен к цир кул ционному контуру с гор чей или холодной жидкостью. Температуру кул туральной жидкости контролируют с помощью термометра 9 или термопары . Два электрода - анод 3 и катод 4расположены друг от друга на рассто нии 0,5-50 мм, предпочтительно 1-15 мм. В качестве материала электродов примен ют, например, сетки или мета

лические сита из паллади или платины , а также покрытые слоем благородного металла металлические электроды , предпочтительно титановые электроды , покрытые слоем окислов металли- ческие электроды (в качестве анодов), предпочтительно титановые аноды или также снабженные прорез ми или без 9

которые имеют рассто ние друг от друга от 1 до 60 мм. Соответственно темперированную культуральную жидкость подают через вход 19 и отбирают на выходе 20. При этом, нар ду с однократным пропусканием культуральной жидкости, возможно также многократное пропускание ее. 4 прорезей пластины из графита. Вертикальное расположенне электродов можно также заменить горизонтальным расположением. Можно также устанавливать несколько пар электродов , которые оправдали себ прежде всего в блочной комбинации изогнутых под углом или неизогнутых капилл рных щелевых электродов с вибрацией электродов или без вибрации последних. Во врем пропускани тока культуральную жидкость можно перемешивать, предпочтительно с помощью мешалки, например, магнитной мешалки 10, или перекачкой, прежде всего, в блочных комбинаци х. Если способ осуществл ют непрерьшно, то в крьш1ке 2 электролитической камеры I предусматривают дополнительное отверстие дл непрерывной перекачки культуральной жидкости. Из перекачиваемой в контуре культуральной жидкости часть ее при необходийости отбирают дл дальнейшей обработки и добавл ют соответствующее количество свежей культуральной жидкости . Другой реакционный аппарат, пригодный , в частности, дл непрерывного осуществлени способа, представл ет собой проточную камеру. Особенно пригодными вл ютс кауеры с галетными элементами (фиг. 2). В корпусе камеры из пластмассы или стали с пр моугольным сечением I1 наход тс два пластинчатых электрода простейшей конструкции - анод 12 и катод 13 на рассто нии друг от друга от 1 до 60 мм. Культуральную жидкость , соответственно темперированную , подают через впускное отверстие 14 и отбирают у выпускного отверсти 15. При этом I нар ду с разовьм пропусканием ее, возможно также многократное пропускание. Друга удобна проточна камера содержит трубчатые элементы (фиг. 3). В корпусе камеры из пластмассы или стали 16 наход тс два концентрических электрода - анод 17 и катод 18, Как правило, способ осуществл ют при нормальном давлении. Однако можно работать также и при повьшенном давлении. Под биомассой следует понимать массу микроорганизмов, котора при процессах ферментации содержитс в ферментационной жидкости в виде тве дого вещества, состо щего из отдель ных частичек. Обычно в качестве микроорганизмов примен ют бактерии, дрожжи и грибы. Примерами таких мик роорганизмов вл ютс использующие метанол бактерии семейства Methylотопа5 , например Methylomonas с)era АТСС 31.266, дрожжи Candida lipolytica АТСС 20.383, которые можно получать культивированием на н-па рафин. х в присутствии водной питател ной среды, или грибы, которые широко примен ют при известном получении антибиотиков, например, PeniciИium chrysogenum. Пример I. Methylonwnas clara АТСС 31.266 культивируют в питательном растворе, содержащем метанол в качестве источника углерода, .аммиак в качестве источника азота, фосфат, а также соли железа, магни и другие обычные микроэле1 нты. Кул тиви1)ование осуществл ют в азробных услови х. 500 мл полученной таким способом культуральной жидкости с содержанием твердого вещества. 1,1 вес.% запивают в бачок (фиг. 1) выделени биомассы в Степень культуральной ж В нее погружают два концентричио расположенных платиновых сеточных цилиндра с 225 отв./см диаметром 24 и 36 мм и высотой 95 мм. Наружный электрод служит в качестве анода. Во врем электролиза температуру поддерживают при 35С. После включени посто нного тока его сила в первом опыте составл ет 0,1 А. Этот ток обеспечивает среднюю плотность тока относительно поверхности анода, она составл ет 0,93 мА/см. Через 15 мин ток отключают. Среднее расчетное напр жение на чейке составл ет 1,8 В. Затем содержимое камеры выливают в седиментационный сосуд. Прозрачную надосадочную жидкость сливают, а осадок подают на дальнейшую обработку. Опыты 2-5 провод т таким же образом, как и опыт 1. Однако в опытах 3-5 вместо посто нного тока примен ют переменный ток частотами 20 Гц (опыт З), 200 Гц (опыт 4) и 2000 Гц (опыт 5). Соответствующие величины тока и напр жени представл ют собой величины эффективного значени . В табл. I результаты опытов сопоставлены с соответствующим контрольным опытом. В опытах 3-5 приведены эффективные значени тока и напр жени . Таблица t имости от параметров обработки и

0,93 0,093 1,67« 0,18 2,79 Контроль О Примечание: О)- частота 20 Гц . с) - частота 200 Гц, d)- частота 2000 Гц Ко Неизмер. 50 Неизмер. 45 45 45 Неизмер. 40 5050 45.50 Не измер. Не измер-. . )- эффективное значение, Из табл. i видно хорошую, до очень хорошей, седиментацию обработанных электрическим током проб по сравнению с необработанной пробо Пример 2. Штамм дрожжей Candida lipolytica АТСС 20.383, использующий углеводороды, культивируют на Н-парафинах в водной питательной среде и кислородосодержащего газа. 500 мл этой культуральной жидкости (содержание твердого вещества 2 вес.%) выливают в бачок Вли ние параметров обра

0,093

0,01

0,01 0,093

тр. 0,465

0,05 0,93

0,1

0,93

0,1

О

О Из табл. 2 видно, что количество полученной биомассы проб, обработан- ных электрическим током, значительно больше по сравнению с необработанной пробой. Пример 3. PeniciIlium chrysogenum АТСС 10.238 обычным способом культивируют в аэробных услови х в питательной среде, соде жащей лактопу, жидкий Cornsteep, фосфат, карбонат и сульфат магни , С применением описанных в примере 1(опыт )электродов на определенно врем подвод т посто нный ток и Вли ние обработки элек биом

0,0465

0,005 0,01 0,093

9,0

10,0

10 15 15 15 30 9,4 0,0 9,6 10,0 9,8 10,0 9,8 10,0 5,0 10,0

15 15

1.4

Claims

5 30 1,5 ( фиг. 1) и обрабатывают, как описано в примере 1. Надоеадочную жидкость сливают, осадок просушивают и взвешивают. Вес сухого вещества полученной биомассы, отнесенный к клеточной массе , содержащейс в суспензии, вл етс мерой хорошей флокул ции. В табл. 2 представлеиы количества полученной биомассы дл п ти опытов в зависимости от силы тока, напр жени , плотности тока и времени. Таблица 2 на выход биомассы измер ют фильтруемость суспензии замерами объема фильтрата относительно времени. Опыт I. 500 мл мицелиальной суспензии с содержанием 10 вес.% твердого вещества в течение 15 мин подвергают электролизу током 0,005 А при 20с. Затем суспензию фильтруют на нутч-фильтре (диаметр 11 см, бумага, вакуум 15 Тор.) и через 1 мин замер ют объем фильтрата. Результаты опытов 1-5 примера 3 сведены в табл. 3 и сопоставлены с соответствующим контрольным опытом ТаблицаЗ им током на выход Из табл. 3 четко виден больший объем фильтрата проб, обработаннцх электрическим током, по сравнению с иеобработаииой пробой. Таким образом, предлагаемый способ вл етс более простым по сравнению с известным, а также позвол ет на 50-70% эффективнее выдел ть биомассу из культурааьной жидкости Степень вь цслени может достигать 88% от исходного количества. Формула изобретени I. Способ выделени биомассы мик роорганизмов из культуральной жидкости путем обработки ее электрическим током, отличающий с тем, что, с целью более полного выделени биомассы и упрощени способа, обработку культуральной жидкости электрическим током ведут при плотности тока от 0,093 до 9,3 мА/см и частоте 0-2000 Гц при 20-85 С.
2. Способ по п. 1, о т л и ч а ю щи и с тем, что вцделение микроорганизмов из культуральной жидкости осуществл ют непрерывно ихш периодически, предпочтительно при ее перемешивании. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1. I. Elektrokinetische GrengflSchen vorgange, Verlag Chemie, ein helm, 1977, S. 88. 2 Авторское свидетельство СССР 523713, кл. В 03 С 5/00, 1972.