RU2209250C2 - Method for microbiological processing waste in fractionating alcohol purification to yield protein biomass - Google Patents
Method for microbiological processing waste in fractionating alcohol purification to yield protein biomass Download PDFInfo
- Publication number
- RU2209250C2 RU2209250C2 RU2001109665A RU2001109665A RU2209250C2 RU 2209250 C2 RU2209250 C2 RU 2209250C2 RU 2001109665 A RU2001109665 A RU 2001109665A RU 2001109665 A RU2001109665 A RU 2001109665A RU 2209250 C2 RU2209250 C2 RU 2209250C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- microbiological
- nutrient medium
- vkpm
- carbon
- containing raw
- Prior art date
Links
Landscapes
- Preparation Of Compounds By Using Micro-Organisms (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к микробиологической промышленности, а именно к способам получения биомассы из углеродсодержащего сырья, и может быть использовано для получения белкового кормового продукта из отходов спиртовой промышленности - головной фракции этилового спирта и сивушного масла. The invention relates to the microbiological industry, and in particular to methods for producing biomass from carbon-containing raw materials, and can be used to obtain a protein feed product from waste from the alcohol industry - the head fraction of ethyl alcohol and fusel oil.
Отходы ректификационной очистки спирта, головная фракция и сивушное масло в своем составе содержат до 75% этилового спирта. Количество отходов составляет приблизительно 1,5% от всего объема производимого этанола микробиологическим способом. В настоящее время объем производимого этилового спирта в России растет, а следовательно, увеличивается количество отходов, которые необходимо эффективно перерабатывать. Alcohol distillation refining waste, the head fraction and fusel oil in their composition contain up to 75% ethyl alcohol. The amount of waste is approximately 1.5% of the total ethanol produced by the microbiological method. Currently, the volume of ethyl alcohol produced in Russia is growing, and consequently, the amount of waste that needs to be processed efficiently is increasing.
Существует большое количество патентов, касающихся синтеза биомассы дрожжей или бактерий на этаноле. Известно выращивание дрожжей Hansenula anomola при температуре Т= 35-38oС на этиловом спирте (Information ChimieHelpdo, 1976, 423, с. 12). Выход биомассы от субстрата при этом составляет 75%, содержание сырого протеина в биомассе - 60-66%. Наиболее известен способ получения белка одноклеточных на этиловом спирте, в котором в качестве продуцента рекомендуется использовать дрожжи С. utilis. Средний выход биомассы от субстрата 70-75% (Патент Великобритании 1375189, 1974).There are a large number of patents relating to the synthesis of biomass of yeast or bacteria on ethanol. It is known to grow the yeast Hansenula anomola at a temperature of T = 35-38 ° C. in ethanol (Information Chimie Helppdo, 1976, 423, p. 12). The biomass yield from the substrate is 75%, the crude protein content in the biomass is 60-66%. The best known method for producing unicellular protein in ethanol, in which C. utilis yeast is recommended, is used as a producer. The average biomass yield from the substrate is 70-75% (British Patent 1375189, 1974).
Известен способ получения лимонной кислоты на головной фракции этилового спирта и сивушном масле (Н.А. Филоченов, Т.Е. Арзуманов, В.А. Самойленко, Т. В. Финогенова. "Синтез лимонной кислоты дрожжами Yaro vialipolytice при использовании различных видов этанолсодержащего сырья". Биотехнология, 1998, 1, с. 57-61). В работе показано, что дрожжи потребляют субстрат и накапливают белок на всех средах, содержащих этанол, включая эфироальдегидную фракцию (смесь головной фракции этилового спирта и сивушного масла). Однако выход от субстрата был низкий, составлял 50%. Содержание белка в продукте составляло 45%. Степень утилизации 89-90%. A known method of producing citric acid on the head fraction of ethyl alcohol and fusel oil (N. A. Filochenov, T. E. Arzumanov, V. A. Samoilenko, T. V. Finogenova. "Synthesis of citric acid by Yaro vialipolytice yeast using various types of ethanol-containing raw materials. "Biotechnology, 1998, 1, pp. 57-61). It was shown that yeast consumes a substrate and accumulate protein on all media containing ethanol, including the ether-aldehyde fraction (a mixture of the head fraction of ethyl alcohol and fusel oil). However, the yield from the substrate was low, 50%. The protein content in the product was 45%. The degree of utilization is 89-90%.
Таким образом, в настоящее время не существует эффективного способа утилизации отходов спиртового производства: головной фракции этилового спирта и сивушного масла, выход белковой массы низкий, составляет 50%. Thus, at present, there is no effective way to recycle alcohol production waste: the head fraction of ethyl alcohol and fusel oil, the protein yield is low, 50%.
Задача, решаемая использованием настоящего изобретения, состоит в разработке промышленного способа микробиологической переработки отходов спиртового производства - головной фракции этилового спирта и сивушного масла. The problem solved by the use of the present invention is to develop an industrial method for microbiological processing of waste from alcohol production - the head fraction of ethyl alcohol and fusel oil.
Технический результат, получаемый при реализации изобретения, состоит в получении белкового кормового продукта на отходах спиртового производства - головной фракции этилового спирта и сивушного масла - с высоким выходом от субстрата и высокой степенью утилизации отходов. The technical result obtained by the implementation of the invention is to obtain a protein feed product from waste from alcohol production - the head fraction of ethyl alcohol and fusel oil - with a high yield from the substrate and a high degree of waste disposal.
Для достижения указанного технического результата предложено на отходах ректификационной очистки спирта выращивать микроорганизмы непрерывно на питательной среде, содержащей до 0,8-1,5% углеродсодержащего сырья с использованием в качестве такового сырья смеси головной фракции этилового спирта и сивушного масла, взятых в соотношении от 1:0,5 до 0,5:1 соответственно, причем субстрат подают в процессе выращивания циклически, а время цикла составляет 0,5-1,5 часа при амплитуде циклической подачи от 0,3 до 1% от протока, при этом время подачи максимального количества составляет 0,5-1 часа. To achieve the specified technical result, it is proposed to cultivate microorganisms continuously on a rectification waste alcohol in a nutrient medium containing up to 0.8-1.5% carbon-containing raw materials using as a raw material a mixture of the ethyl alcohol and fusel oil head fraction taken in a ratio of 1 : 0.5 to 0.5: 1, respectively, and the substrate is fed cyclically during the growing process, and the cycle time is 0.5-1.5 hours with a cyclic feed amplitude of 0.3 to 1% of the duct, while the feed time maximum the total amount is 0.5-1 hours.
В качестве микробиологических культур используют дрожжи Candida utilis ВСБ-651, Candida lipolityca ВКПМ-Y-2206, бактерии Rhodococus erythropolis ВКПМ-S-1379. As microbiological cultures, yeast Candida utilis BSC-651, Candida lipolityca VKPM-Y-2206, and bacteria Rhodococus erythropolis VKPM-S-1379 are used.
Аэробное выращивание проводят в непрерывном процессе со скоростью протока D=0,1-0,34 ч-1, Т=28-33oС, рН 4,5-5,0, уровня аэрации 0,5-1 об/об•мин.Aerobic growth is carried out in a continuous process with a flow rate of D = 0.1-0.34 h -1 , T = 28-33 o C, pH 4.5-5.0, aeration level of 0.5-1 rev / rev • min
Возможно колебание соотношения головной фракции и сивушного масла в интервале от 1:0,5 до 1:1 соответственно, что позволяет поддерживать на ферментации концентрацию альдегидов, эфиров, метанола ниже критической. Субстрат предлагается подавать циклически, цикл - 1 час, время положительной амплитуды составляет от 0,5 часа до 1 часа, амплитуда колебаний поддерживается от 0,3 до 1% от протока. Выбранные параметры циклической подачи позволяют осуществлять более полную утилизацию головной фракции и сивушного масла, вызывая активацию ферментных систем в клетке глиоксилатного шунта. Увеличение концентрации ацетил-КоА в клетке на стадии максимальной подачи субстрата приводит к ускорению конструктивного обмена в клетке, соответственно к повышению содержания в клетке белков, витаминов и увеличению скорости роста культуры, к повышению выхода. It is possible that the ratio of the head fraction and fusel oil fluctuates in the range from 1: 0.5 to 1: 1, respectively, which allows maintaining the concentration of aldehydes, esters, and methanol below the critical level on fermentation. The substrate is proposed to be fed cyclically, the cycle is 1 hour, the time of positive amplitude is from 0.5 hours to 1 hour, the amplitude of the oscillations is maintained from 0.3 to 1% of the duct. The selected cyclic feed parameters allow for more complete utilization of the head fraction and fusel oil, causing activation of enzyme systems in the glyoxylate shunt cell. An increase in the concentration of acetyl-CoA in the cell at the stage of maximum substrate supply leads to an acceleration of constructive metabolism in the cell, respectively, to an increase in the content of proteins, vitamins in the cell and an increase in the growth rate of the culture, and to an increase in yield.
Приведенные выше штаммы дрожжей и бактерий: Candida lipolytica ВКПМ-Y-2206, Candida utilis BCБ-651, Rhodococcus erythropolis ВКПМ-S-1379 - известные штаммы, депонированные в коллекциях ГОСНИИСинтезбелок и во Всероссийской коллекции промышленных микроорганизмов. The above strains of yeast and bacteria: Candida lipolytica VKPM-Y-2206, Candida utilis BCB-651, Rhodococcus erythropolis VKPM-S-1379 are known strains deposited in the collections of GOSNIISintezbelok and in the All-Russian collection of industrial microorganisms.
Дрожжи Candida lipolytica ВКПМ-Y-2206 - аэробы, на твердой питательной среде (сусло-агаре) через 1-2 суток после начала выращивания образуют колонии кремоватого цвета с ровными краями. Утилизируют глюкозу, этиловый спирт, углеводороды, сахарозу, требуют для своего роста присутствие в среде источников биотина. Способны синтезировать лимонную кислоту. Yeast Candida lipolytica VKPM-Y-2206 - aerobes, on a solid nutrient medium (wort agar) 1-2 days after the start of cultivation form a creamy-colored colony with smooth edges. They utilize glucose, ethyl alcohol, hydrocarbons, sucrose, and require the presence of biotin sources in the environment for their growth. Able to synthesize citric acid.
Дрожжи Candida utilis ВСБ-651 на твердой питательной среде через 2-е суток после начала роста образуют колонии, диаметром 3 мм белого цвета. Утилизируют углеводороды, широкий спектр сахаров. Характеризуются высокой удельной скоростью роста 0,26 ч-1.Yeast Candida utilis VSB-651 on solid nutrient medium, 2 days after the start of growth, form colonies with a diameter of 3 mm in white. Utilize hydrocarbons, a wide range of sugars. Characterized by a high specific growth rate of 0.26 h -1 .
Бактерии Rhodococcus erythropolis ВКПМ-S-1379 на твердой питательной среде (мясо-пептонный агар) образуют через 2-е суток после начало роста колонии с неровными краями желтоватого цвета. При росте на жидкой питательной среде образуют цепочки из кокков, встречаются также и одиночные клетки. Утилизируют углеводороды, сахара, не обладают амилолитической активностью. Bacteria Rhodococcus erythropolis VKPM-S-1379 on a solid nutrient medium (meat-peptone agar) form 2 days after the start of colony growth with uneven yellowish edges. When growing on a liquid nutrient medium, they form chains of cocci, and single cells are also found. They utilize hydrocarbons, sugars, do not have amylolytic activity.
Сведения, подтверждающие возможность предлагаемого изобретения
Пример 1
Штамм дрожжей Candida utilis ВСБ-651 выращивали в аппарате: объем аппарата Vp= 20 л, температура Тсреды=30-320oС, рНсреды=4,5-5,0, расход воздуха 1000-1100 л/ч, обороты мешалки 1000 об/мин. Выращивание проводят на питательной среде, содержащей сернокислый аммоний 6 г/л, фосфорнокислый однозамещенный калий 2 г/л, сернокислый магний 0,5 г/л, сернокислое железо, водное 0,002 г/л, сернокислый марганец 0,005 г/л, сернокислый цинк 0,005 г/л.Information confirming the possibility of the invention
Example 1
The strain of yeast Candida utilis VSB-651 was grown in the apparatus: apparatus volume Vp = 20 l, temperature Tsreda = 30-320 o C, pHenvironment = 4.5-5.0, air flow 1000-1100 l / h, stirrer speed 1000 r / min Cultivation is carried out on a nutrient medium containing ammonium sulfate 6 g / l, monosubstituted potassium phosphate 2 g / l, magnesium sulfate 0.5 g / l, ferrous sulfate, aqueous 0.002 g / l, manganese sulfate 0.005 g / l, zinc sulfate 0.005 g / l
Схема циклического процесса представлена на чертеже. A diagram of the cyclic process is shown in the drawing.
Амплитуда циклической подачи (SA+, SA-) 0,5% к протоку. Время цикла (Тц) 1 час, время подачи ТА+ и ТА- 0,5 часа, рН поддерживали за счет титрования 6% аммиачной водой, концентрация источника углерода 1,5%, соотношение головной фракции и сивушного масла 0,5:1. The amplitude of the cyclic feed (SA +, SA-) is 0.5% of the duct. The cycle time (TC) is 1 hour, the feed time of TA + and TA- is 0.5 hours, the pH is maintained by titration with 6% ammonia water, the concentration of the carbon source is 1.5%, the ratio of the head fraction and fusel oil is 0.5: 1.
Процесс проводили непрерывно, в пробах определяли концентрацию биомассы, концентрацию сырого протеина, (% С) П, концентрацию остаточного этанола (%), концентрацию остаточных эфиров, (%), концентрацию остаточных альдегидов. В результате выращивания выход от субстрата составил 71,2%, средняя удельная скорость роста культуры составила 0,25 ч-1, содержание остаточного этанола 0,01. Концентрация альдегидов, эфиров - следы. Концентрация сырого протеина составила 54,1%. Степень утилизации 92%.The process was carried out continuously, the samples determined the concentration of biomass, the concentration of crude protein, (% C) P, the concentration of residual ethanol (%), the concentration of residual esters, (%), the concentration of residual aldehydes. As a result of the cultivation, the yield from the substrate was 71.2%, the average specific growth rate of the culture was 0.25 h -1 , the residual ethanol content was 0.01. Concentration of aldehydes, esters - traces. The concentration of crude protein was 54.1%. The utilization rate is 92%.
Пример 2
Процесс выращивания проводили так же, как и в примере 1, величина положительной амплитуды (SA+) составила 0,8%, величина отрицательной амплитуды (SA-) - 0,3%. Время цикла 0,5 часа. В результате выращивания выход от субстрата составил 73%, D= 0,25l ч-1, содержание остаточного этанола 0,01%, эфиры, альдегиды - следы. Содержание белка 53,9%. Соотношение головной фракции и сивушного масла 1:1, степень утилизации 95%.Example 2
The growing process was carried out in the same way as in example 1, the value of the positive amplitude (SA + ) was 0.8%, the value of the negative amplitude (SA-) was 0.3%. The cycle time is 0.5 hours. As a result of cultivation, the yield from the substrate was 73%, D = 0.25l h -1 , the residual ethanol content was 0.01%, esters, aldehydes - traces. The protein content of 53.9%. The ratio of the head fraction and fusel oil is 1: 1, the degree of utilization is 95%.
Пример 3. Example 3
Штамм бактерий Rhodococcus erythropolis ВКПМ-S-1379 выращивали в аппарате так же, как и в примере 1, при этом концентрация сырого протеина составила 58,3%, а степень утилизации отхода ректификованной очистки - 94%. The bacterial strain Rhodococcus erythropolis VKPM-S-1379 was grown in the apparatus in the same way as in example 1, while the concentration of crude protein was 58.3%, and the degree of utilization of rectified waste was 94%.
Пример 4. Example 4
Штамм дрожжей Candida lipolytica ВКПМ-Y-2206 выращивали так же, как в примере 1, при этом концентрация сырого протеина составила 54,2%, степень утилизации отхода ректификационной очистки - 92%
Контроль
В контрольном опыте выращивание проводили непрерывно без циклической подачи субстрата. Удельная скорость роста 0,24 ч-1, источник углерода составил 1,5%. Выход составил 57%, содержание сырого протеина 53,2%, остаточное содержание этанола 0,17%, эфиров 0,095%, альдегидов - следы. Степень утилизации 80%. Таким образом, использование циклической подачи эфироальдегидной фракции позволяет повысить выход биомассы от углеродного субстрата до 73%.The strain of yeast Candida lipolytica VKPM-Y-2206 was grown in the same way as in example 1, while the concentration of crude protein was 54.2%, the degree of utilization of rectification purification waste was 92%
The control
In the control experiment, cultivation was carried out continuously without cyclic supply of the substrate. The specific growth rate of 0.24 h -1 , the carbon source was 1.5%. The yield was 57%, the crude protein content was 53.2%, the residual ethanol content was 0.17%, the esters were 0.095%, and the traces of aldehydes. The utilization rate is 80%. Thus, the use of a cyclic feed of the etheroaldehyde fraction allows one to increase the biomass yield from the carbon substrate to 73%.
Итак, в результате реализации предлагаемого способа микробиологической переработки отходов спиртового производства - головной фракции этилового спирта и сивушного масла - можно достичь практически полной утилизации эфиров, альдегидов. Степень утилизации составляет 95%. Содержание белка в биомассе 54%. Выход биомассы от углеродсодержащего субстрата 73%. So, as a result of the implementation of the proposed method of microbiological processing of alcohol production waste - the head fraction of ethyl alcohol and fusel oil - it is possible to achieve almost complete utilization of esters, aldehydes. The degree of disposal is 95%. The protein content in biomass is 54%. The yield of biomass from the carbon-containing substrate is 73%.
Claims (3)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2001109665A RU2209250C2 (en) | 2001-04-10 | 2001-04-10 | Method for microbiological processing waste in fractionating alcohol purification to yield protein biomass |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2001109665A RU2209250C2 (en) | 2001-04-10 | 2001-04-10 | Method for microbiological processing waste in fractionating alcohol purification to yield protein biomass |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2001109665A RU2001109665A (en) | 2003-05-10 |
RU2209250C2 true RU2209250C2 (en) | 2003-07-27 |
Family
ID=29209489
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2001109665A RU2209250C2 (en) | 2001-04-10 | 2001-04-10 | Method for microbiological processing waste in fractionating alcohol purification to yield protein biomass |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2209250C2 (en) |
-
2001
- 2001-04-10 RU RU2001109665A patent/RU2209250C2/en not_active IP Right Cessation
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Hujanen et al. | Optimisation of media and cultivation conditions for L (+)(S)-lactic acid production by Lactobacillus casei NRRL B-441 | |
CN100351386C (en) | Production of valuable compound by using chemically defined culture medium and adopting industrial scal fermentation process | |
US4044500A (en) | Integrated fermentation-photosynthesis biomass process | |
CA1210716A (en) | Continuous production of ethanol by use of respiration deficient mutant yeast | |
CN1367244A (en) | Method for producing L-arginine microbe by fermentation | |
Wojtanowicz et al. | Effect of inoculum onkinetics and yield of citric acid production on glucose by Yarrowia lipolytica A-101 | |
RU2209250C2 (en) | Method for microbiological processing waste in fractionating alcohol purification to yield protein biomass | |
JPS59227294A (en) | Pseudomonas microorganism and use thereof | |
RU2405829C2 (en) | Method of preparing organic solvents | |
RU2096461C1 (en) | Yeast strain yarrowia lipolytica - producer of citric acid and method of citric acid production | |
RU2180689C2 (en) | Consortium of strains of bacteria rhodococcus erythropolis and yeast saccharomycopsis fibuligera as protein producer in nutrient medium containing alcoholic mash and grain raw | |
US20060270004A1 (en) | Fermentation processes with low concentrations of carbon-and nitrogen-containing nutrients | |
RU2807059C1 (en) | Method for obtaining biomass of methane-oxidizing bacteria | |
RU1218672C (en) | Method of obtaining yeast biomass | |
RU2103346C1 (en) | Fungus strain aspergillus niger - a producer of citric acid | |
Rao et al. | Studies on Continuous Reactor Kinetics of L-Lysine by Immobilized Corynebacterium glutamicum Cells. | |
RU2077573C1 (en) | Strain of yeast hansenula species - a producer of food biomass | |
KR100513996B1 (en) | Method for preparing L-glutamic acid by continuous fermentation | |
US4795708A (en) | Novel backteria and single cell protein production therewith | |
RU2090610C1 (en) | Strain of yeast candida famata - producer of food biomass | |
SU1655980A1 (en) | Method of producing biomass of microorganisms | |
CN116949106A (en) | Method for preparing agricultural grade gamma-polyglutamic acid by using lysine bacillus to treat fermentation brewing waste | |
SU553283A1 (en) | Alcohol dehydrogenase production method | |
RU2157848C1 (en) | Method of intensification of geliomycin biosynthesis | |
RU2148643C1 (en) | Method of operation over biochemical process |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20090411 |