DD160594A3 - Verfahren zur gewinnung von einzellerprotein - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Gewinnung von mikrobiellen Eiweiss aus Alkoholen vorzugsweise auf der Basis von Methanol. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Fermentations- und Extraktionsprozess durch geeignete Mittel dahingehend zu beeinfluessen,dass die Eiweissmenge der Biomasse bezogen auf den Rohstoffeinsatz erhoeht wird.Die Aufgabe wird dadurch geloest, dass eine auf der Basis von Alkohol gezuechtete Biomasse extraktiv mit Alkohol oder einem Alkohol-Kohlenwasserstoffgemisch, das vorzugsweise im Siedebereich von 40-120 Grad C liegt, aufgearbeitet und danach der zur Extraktion benutzte Alkohol vom Extrakt bzw. vom Kohlenwasserstoffgemisch abgetrennt und anschliessend der mit Fermentationshilfsmitteln beladene Alkohol ganz oder teilweise in die Fermentation als Kohlenstoffquelle eingesetzt wird, wobei die im Alkohol enthaltenen Zellinhaltstoffe als Fermentationshilfsmittel dienen.

Description

a) Titel der Erfindung

Verfahren zur Gewinnung, von Einzellerprotein

b) Anwendungsgebiet der Erfindung

Die. Erfindung betrifft ein Verfafaren zur Gewinnung . von mikrobiallem Eiweiß aus Alkoholen vorzugsweise auf der Basis von Methanol.

Die Erfindung kann in Anlagen eingesetzt werden, in denen Biomassen, die unter Verwendung von Alkohol oder Lösungsmittelgemischen, dessen eine Komponente Ί0 ein Alkohol ist, extraktiv aufbereitet werden und in denen Alkohol gleichzeitig als Ausgang sr ohst off für die Biomas se erzeugung dient.

c) Charakteristik der bekannten technischen Losungen

Es sind verschiedene Verfahren bekannt, in denen ^5 Bakterien und Hefen auf der Basis von Methanol als Eohlenstoffquelle gezüchtet werden. Fach der Ernte aus dem lermentor werden diese Mikroorganismen durch Separation, Sindampfung und '!Trocknung von der die Mhr- und Spurensalze enthaltenden wässrigen Suspension abgetrennt und liegen dann in fester ,!Form für dan Einsatz als. butter eiweiß, vor« Die Zusammensetzung der Biomasse ist dabei abhängig von den Fermentationsparametem und den eingesetzten

228723 1

Mikroorganismen»

Weiterhin sind.verschiedene Verfahren bekannt, in denen Biomasse, die auf der Basis von Kohlenwasserstoffen, wie z· B·. reinen η-Paraffinen oder n-Paraffine enthaltende Srdöldestillatfraktionen gezüchtet wurden, zur Entfernung der der Biomasse noch anhaltenden Sohlenwasserstoff e und zur Entfernung von unerwünschten lipophilen Stoffwechselprodukten mit Lösungsmitteln extrahiert -wird*. Als. Sxtraktionsmittal dienen demgemäß vorzugsweise Kohlenwasserstoffe oder polare Lösungsmittel einzeln oder in lischung. Die zur Verwendung vorgeschlagenen Lösungsmittel neuen. Hexan, Heptan.und leichten bis mittleren Benzinfraktionen als unpolare Lösungsmittel bzw. Lösungsmittelkomponenten sind vor"allem niedere Alkohole G. bis Go, Aceton und Chlorkohlenwasserstoffe als polare Lösungsmittel bzw· Lösnngsmittelanteilev Neuere Verfahren zur Entfernung von Kohlenwasserstoffen und biogenen lipophilen ZeHinhältstoffan. durch Extraktion beruhen.darauf, daß entweder Gemische aus Kohlenwasserstoff en und Methanol oder reines Methanol" als Extraktionsmittel. Verwendung finden. Den genannten Verfahren ist gemeinsam, daß nach der.'Extraktion eine destillative Aufarbeitung dar Miszella erfolgt und die gereinigten Lösungsmittel wieder für die Extraktion genutzt werden· .

Alle diese Verfahren haben die Nachteile, daß sie einen hohen Substratverbrauch, einen hohen·Aschegehalt in der Biomasse sowie einen hohen energetischen und apparativen Aufwand für die Lösungsmittelrückgewinnung aufweisen und dia Biomasse durch den hohen Gehalt an Fettsäuren in der Lagerfähigkeit stark eingeschränkt ist.

-3- 228723 1-

d) Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, die Ausbeute an Futtereiweiß zu erhöhen, den Roh- und Hilfsstoffeinsatz zu senken und den Futterwert der Biomasse zu verbessern«

e) Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, dan Fermentations- und. Extraktionsproζeß -durch geeignete Mittel dahingehend zu beeinflußen, daß die Eiweißmenge der Biomasse bezogen auf den Rohstoff einsatz erhöht wird·

ErfindungsgemäB wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß als Kohlenstoffquelle-der Fermentation zur Gewinnung von Einzellerprotein ein Alkohol eingesetzt wird, der vorher ganz oder teilweise als Lösungsmittel oder als Komponente im Lösungsmittelgemisch der Lösungsmittelextraktion fungiert und derart mit der Biomasse kontaktiert wird, daß der Alkohol die die Fermentation fördernden Fermentationshilf smittel" aufnimmt *

Das geschieht erfindungsgemäß dadurch, daß das Substrat als Lösungsmittel oder Lösungsmitte!komponente in der Lösungsmittelextraktion zur Reinigung der Biomasse eingesetzt, mit der Biomasse in üblicher Weise kontaktiert und aas dem Extraktor als Miszella abgezogen wird. Nach dem Extraktionsprozeß einschließlich mechanischer und thermischer 'Trennung von Lösungsmittel und Biomasse wird die Alkohol und ZeIlinhaltsstoffe enthaltende Miszella ganz oder teilweise dem Fermentationsprozeß zugeführt.

Bei Te.r^ndung eines,, Alkohol enthaltenden Lö.sung.smitte!gemisches erfolgt dia Abtrennung das Lösungs-

LLKILS \

mittels aus der Miszella durch Brechung mit Wasser und/oder Kühlung, wobei die schwere Phase nahezu den gesamten. Alkohol und. die aus der Biomasse entfernten Zellinhaltastoffe enthält. Die den Alkohol, und die Zeilinhaltsstoffe enthaltende schwere Phase, wird der Fermentation zugeführt. Die vorzugsweise im Siedebereich von 40—120° G liegenden Kohlewasser stoff e. der leichten Phase werden wieder aufbereitet und dienen erneut, zur Extraktion· In diesem Falle wird die aus der Extraktion ablaufende Hszellä destillativ in Extrakt, der aus dem Prozeß zur Weiterverwendung ausgeschleust werden kann,- und in die Kohlenwasserstoffkomponente des Lösungsmittels, die wieder für die Srtraktion aufbereitet wird, getrennt. Die Hauptmenge des zugesetzten Alkohols geht aufgrund der höheren Affinität an die Biomasse. Sach. einer zunächst auf¹ mechanischem" Wege' erfolgenden Biomasse abtrennung, erfolgt eine thermische Lösungsmittelabtrennung, wobei die entstehenden Brüden mit Wasser gebrochen und die wässrige, von der Kohlenstoff komponente des Lösungsmittels befreite, Alkohol und Zeilinhaltsstoffe enthaltende Phase ganz oder teilweise zur Fermentation geführt wird. ' Gegebenenfalls kann, zur Aufrechterhaltung der Substratkonzentration, nicht erfindungsgemäß behandeltes Substrat aus anderer Quelle der Fermentation zugegeben werden*

Als Mikroorganismen für die Alkoholfermentation können aerobe Bakterienstämme wie Methylomonas methanolica, Pseudomonas methanica, verschiedene andere Pseudomonas— arten, Corynebakterien verschiedener Spezies, Mischkulturen methanolassiißilierender Bakterien, auch, in Mischung mit nichtmethanolverwertenden Bakterien,, obligat, methylotrophe Bakterien sowie alkoholassimilierende Hefe eingesetzt, werden«

Die so gewonnene Biomasse enthält außer dem hohen Proteingehalt, einen erhöhten Anteil an wertvollen Inhalts-

-5- 228723 1

stoffen and weist eine bedeutend verbesserte Verdaulichkeit auf·.

Ein weiterer Torteil des beschriebenen Verfahrens besteht darin, daß durch die Extraktion der Biomasse auf eine Sterilisation verzichtet werden kann,, da durch das· Lösungsmittel eine Abtötung von Keimen erfolgt·"Außerdem wird durch die Entfernung ungesättigter fettsäuren, die Haltbarkeit des Bndproduktes verbessert-

d) Alisführungsbeispiel

Die Erfindung, soll nachstehend an zwei Ausführungsbeispielen erläutert werden·

Beispiel 1

In einem kontinuierlich arbeitenden Bührwerksko— lonnenexferaktor von 150 mm Durchmesser und 6 m Länge werden pro Stunde 20 kg sprühgetrocknete Biomasse, die durch Züchtung vom Methylobacter acidophilus auf Methanol erhalten wurde, im. Gegenstrom im Verhältnis 1:1 mit Sästhanol extrahiert. Sxtraktphase und Brüden wurden vereinigt, mit 15 kg/h Wasser versetzt und die ca. 60 % äfethanol enthaltende wässrige Phase einem 'Bioreaktor von 700 1 Volumen, der nach einem Umwälzrpri η zip arbeitet,

zugeführt· Bei einer Durchflußrate v-on 0,25-kg . h- ,

—1—1 einer Produktivität von 12,5g·! · h , einem

Systemdruck.von 1,5 at und einem pH-Wert.von 4,3 wurde der Gleichgewichtszustand erhalten,, wobei noch 22 kg/h Methanol zusätzlich zum Fermentor zugegeben wurden· Die wässrigen Phasen aus der machanischen 3Q Abtrennung werden zu ca. 50 % in den Fermentor zurückgeführt;· Der aus,.der msthaiiplh,altigen._;P.has,B teilweise abgeschiedene Ssrtrakt konnte der Weiter-

— β ~m

228 723 1

verarbeitung zugeführt werden· .

Hack: der !Erocknung wurde ein Feststoff erhalten, der aus 75 % Sohprotein, 3,7 % aus Fett und 3,5 % aus Asche bestand·.

Beispiel 2

Ebenfalls in' einem kontinuierlich arbeitenden Bührwerkskolonnenextraktor von 150 mm Durchmesser und 6 m Länge wurden pro Stunde 25 kg sprühgetrocknete Biomasse, die durch Züchtung von lethylobacter acidophilus, auf Methanol erhalten wurde, im Gegenstrom mit einem Gemisch aus 80 Ma-% Benzin und 20 Ma-% ~ Methanol, extrahiert·. Die ablaufende fiüsaella, die praktisch nur aus Benzin und Extrakt bestand und nur Spuren von Methanol enthält, wurde destillativ aufgearbeitet und als frisches Lösungsmittel dem Extraktionsprozeß wieder zugeführt. Die durch die thermische Lösungsmittelaustreibung nach der Extraktion freige— wordenen Brüden, die vorwiegend aus Methanol bestanden, wurden kondensiert und mit Wasser im Verhältnis 1:1 gemischt« Dabei entstanden awei flüssige Phasen, wobei die obere benzinreiche dem frischen Lösungsmittel zugesetzt wurden und die untere nur Methanol und Wasser enthaltende Phase dem Permentor zugeführt wurde. Die Fermentation wurde analog"Beispiel 1 durchgeführt, wobei die zusätzlich dem Fermentor zugegebene Methanolmenge erhöht wurde.

Das Endprodukt hatte.einen Bohproteingehalt von 80 %, einen Fettgehalt von 1,5 % und einen Aschegehalt von 4 %· '

Claims (2)

1. -⁷- 228723

   Erf indung s anspruch

   1. Verfahren zur Gewinnung von Einzellerprotein gekennzeichnet dadurch, daß eine auf der Basis von Alkohol gezüchteten Biomasse extraktiv mit Alkohol.oder einem Alkohol-Kohlenwasserstoffgemisch,. wobei die Kohlenwasserstoffe vorzugsweise im Bereich von 40 - 120° 0 liegen, aufgearbeitet, and danach der zur Extraktion benutzte Alkohol vom Extrakt bzw· vom Sohlenwasserstoff-Gemisch durch Wasserzugabe und/oder Kühlung abgetrennt und anschließend der "mit ffermentatioηshi If smitteIn beladene Alkohol· ganz'oder teilweise in die Fermentation als Kohlenstoffquelle eingesetzt wird, wobei die im Alkohol, gelösten Ze Hinhält sst off β als Permentationshilfsmittel dienen·
2. 2. Verfahren nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß zusätzlich zu, dem in der Extraktion eingesetzten Alkohol weiterer Alkohol, entsprechend den für. die fermentation erforderlichen Isngen direkt dem Permentor zugeführt wird»