DD200372A3 - Verfahren zur gewinnung von eiweiss-und spurenelementreichen biomassen - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Gewinnung von Biomassen mit einem hohen Rohprotein- und Spurenelementgehalt auf dem Gebiet der Biotechnologie. Das Ziel der Erfindung besteht in der Darstellung eines Verfahrens zur Gewinnung von Biomassen mit einem höheren Rohprotein- und Spurenelementgehalt als bei Verfahren auf Basis konventioneller Rohstoffe. Eine Erhöhung des Gebrauchswertes der hergestellten Biomasse im Vergleich zu Biomassen, die auf konventionellen Substraten gezüchtet wurden, ist festzustellen. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die anorganischen Salze des Nähr- und Spurensalzmediums bei einem optimalen pH-Wert so in den Fermentationsprozess einzuführen, dass die physikalisch-chemischen Eigenschaften des Nähr- und Spurensalzmediums einen erhöhten technisch-ökonomischen Aufwand vermeiden und die anorganischen Bestandteile in ausreichendem Maße für den Utilisierungsprozess in gelöster Form zur Verfügung stehen. Erfindungsgemäß wird die Aufgabe gelöst, indem die anorganischen Salze in Form von zwei Nährlösungen, einer wässrigen Kaliumchloridlösung und einer sauren Salzlösung, bestehend aus Magnesium-, Kupfer,- Zink.- und Mangansulfat sowie Eisen-III chlorid oder Eisen-II-sulfat, Phosphorsäure und Wasser, dem Fermentationsprozess zugeführt wird. Der pH-Wert des Fermentationsmediums liegt zwischen 2,0 bis 4,5. Die nach einer konventionellen Aufarbeitung erhaltene Biomasse ist eiweißreich und enthält einen hohen Mineralstoffgehalt, insbesondere Magnesium, Kupfer, Eisen, Mangan und Zink. Der Gebrauchswert als Futtermittelkomponente in der Tierernährung wird dadurch verbessert.
Description
233
Titel
Verfahren zur Gewinnung von eiweiß- und spurenelementreichen Biomassen ·
Anwendungsgebjtet _der jErf ;ina.ung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Gewinnung von eiweiß- und spurenelementreichen Biomassen, die durch eine mikrobielle Konvertierung von Kohlenwasserstoffgemische^ insbesondere Erdöldestillaten bzw» -raffinaten mit einem n^Kohlenstoffkettenlängenbereich von Cg bis C^0, mit Hefen gebuchtet werden« Sie kann in der mikrobiologischen Industri angewendet werden und ist in die IPK C 12 Ή einzuordnen»
t^
Ei v/eiBreiehe mikrobielle Biomassen, die durch Züchtung von Mikroorganismen, zöBo auf der Basis von Kohlenwasserstoff» gemischen, insbesondere n-alkan-haltigen Ei'döldes'tillaten bzv/e-raffinaten des Kohlenstoffkettenlängenbereiches Cq bis C-5Q gewonnen werden, werden bekanntlich im Fermentationsprozeß erzeugt« Beim Prozeß handelt es sich um eine biochemische, heterogene, exotherme Reaktion, bei der mehrere Teilreaktionen nebeneinander ablaufen« Hierbei sind vier Phasen, Zellsub» stanz j wäßriges Nährmedium, Kohlenwasserstoffgemisch und Luftsauerstoff beteiligt« Die .Geschwindigkeit der Stoffübergänge ist hierbei abhängig vom Verteilungsgrad der Phasen im Permentor und von den angewandten Reaktionsbedingunge
Solche Verfahren sind in DE-OS' 1 417"56O, DE-OS 1 470 484, DE-DAS 1 470 484, DE-OS 1 470 49o? DE-OS 1 470 517 und DD-WP 105 825 dargelegt, . . Bei den genannten Verfahren wird die Intensität des Wachs-
5 trims der eingesetzten Mikroorganismen als Produktionsstamme von der pptimalen Zusammensetzung der verwendeten Nahrund Spure'nsalzmedien und dem pH-Wert stark beeinflußt« Bei den bekannten Züchtungsprozessen zur Biomassegewinnung wer-. den die als Nähr- und Spurensalze zugegebenen anorganischen Salze in gelöster Porin in den Reaktor gegeben* Dazu v/erden die festen Salze in Löse- bzw« Chemikalienstationen nach bestimmten Arbeitsvorschriften- und Rezepturen gelöst und als Lösungen in Vorratbehältern gelagert, ehe sie für den Prozeß bereitgestellt werden*
Es ist auch ein Verfahren bekannt," wo die anorganischen Salze in fester Form oder als Maische direkt in den Per-, mentor und/oder in zum Permentor 'führende Stoffströme eingetragen werden* Die Salze werden danach durch Anwendung bestimmter Bedingungen im Reaktionsmedium gelöst (DD-WP 111 584)* In DD-WP 105 001 wird ein Verfahren zur Gewinnung von Hefezellsubstanz mit vorausbestimmten Wertstoffgehalten auf Kohlenhydraten beschrieben, wo während des.kontinuierlichen Züchtungsprozesses pro Kilogrammm zu-gewinnender Hefe in den Nährlösungen die Konzentrationen der Elemente Eisen, Kupfer, Zink und Mangan so eingestellt werden, daß sie zur Erzielung eines hohen Proteingehaltes für Zink im Bereich von 50 bis 150 mg, für Kupfer im Bereich von 22 bis 35 mg, für Mangan im Bereich von 30 bis 40 mg und für Eisen im Bereich von 30 bis 20 mg-· und zur Erzielung eines hohen Glykogengehaltes für Zink im Bereich von 5 bis 10 mg, für Kupfer im Bereich von 3 bis 5 mg, für Mangan im Bereich von 10 bis 15 mg und für Eisen im Bereich von 150 bis 200 mg liegen« Diese bekannten Verfahren mit verschiedenen Regimen der Nähr·» und Spurensalzdosierung und der Gewinnung von Bio-
35. massen in hoher Ausbeute und Qualität haben den Nachteil, daß die Stabilität der angestrebten Biomasseausbeute und
&>$, JjR^1 /3*, ^s
3 *· £ J j ij Ö
die Biomassequa?uität im kontinuierlichen Prozeß eingeschränkt ist* ·
Die Anwendung von Hochleistungspi-oduktionsstänimen verlangt den Einsatz eines Nähr- und. Spurensalzmediums mit einer
.5 komplexen Zusammensetzung» Bei Verwendung von Kohlenwasserstoff gemischen, ZeB0 n-alkanhaltiger Erdöldestillate bzw« -raffinate im Kohlenstoffkettenlängenb-reich C„ bis C^0 als Kohlenßtoffquelle und Hefen als Produktionsstamme enthält das Kulturmedium die Kationen K+, Mg + s Cu+, Pe+++ bzw« Pe++, die Anionen Cl", SO^, ~"% PO.*""""„ Die zugrundeliegenden anorganischen Salze werden im sauren Medium gelöst« Auf Grund des sauren Charakters der Nährlösung und der komplexen Zusammensetzung der Kationen und Anionen werden große Anforderungen an die Korrosionsbeständigkeit der verwendeter Werkstoffe für Behälter und Rohrleitungen gestellt und die Gefahr besteht, d.aß unter den spezifischen Bedingungen der Lagerung des komplex zusammengesetzten Nähr- und Spurensalzmediums bzw* mikrobiellen Prozesses schwerlösliche Bodensätze bildende Niederschläge entstehen, die für die Bio- massesynthese nicht mehr zur Verfügung stehen und damit nachteilig das angewandte Verfahren hinsichtlich Ausbeute und Qualität der Biomasse beeinflussen*
Ziel der Erfindung
Das Ziel der Erfindung besteht in der Gestaltung eines Verfahrens zur Gewinnung von Biomassen mit hoher Ausbeute und Qualität durch eine rationelle und optimale Einbringung der Nähr- und Spurensalzlösung in den Fermentationsprozeß.·
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die anorganischen Salze des Nähr» und Spurensalzme'dium'sbei einem optimalen . pH-Wert so in den Permentationsprozeß einzuführen, daß die Nähr- und Spurensalze im Permentationsprozeß vollständig utilisier-t v/erden und es zu keinen größeren Salzausfällungen kommt, die einen erhöhten technisch-ökonomischen Aufwand verursachen <5
_ A- » J J I O C J |fV
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe so gelöst, daß die anorganischen Salze in Form von zwei unterschiedlich zusammen» ' gesetzten Nährlösungen dem Fermentationsprozeß zugeführt werdenβ
- 5 Die Nährlösung I ist eine Kaliumchloridlösung«, Zu ihrer Herstellung wird eine' bestimmte Kaliumchloridmenge in 40 bis 50° C. warmes Trinkwasser eingetragene Nach Beendigung des Rührvorganges werden die abgesetzten unlöslichen Bestand-= teile nach Bedarf abgetrennt und die Lösung bis zur Verwendung gelagert« Die Nährlösung II ist eine aus den Salzen Magnesiumsulfat, Kupfersulfat, Zinksulfat, Eisen-III-chlorid, Phosphorsäure und Wasser bestehende saure Salzlösung« 40° C angewärmtes Trinkwasser wird hierzu vorgegebene Anschließend gibt man zuerst die Phosphorsäure, dann die Eisen-III-chlorid-Lösung und danach die anderen Salze in das verwendete Rührgefäß» Der Rührvorgang wird nach der Zugabe der flüssigen Produkte begonnen und mindestens bis 15 Minuten nach Zugabe aller Chemikalien fortgeführte Danach wird unter weiterem Rühren das noch fehlende angewärm- te Trinkwasser zugegeben«
Die Nähr- und Spurensalzlösungen für den Fermentationsprozeß von Kohlenwasserstoffgemischen, insbesondere Erdöldestillaten bzw© -raffinaten mit Hefen werden auf der Grundlage der spezifischen Verbrauchskennziffern des Fermentationsprozesses gewählt«,
Die sich aus den spezifischen Verbrauchs- und Prozeßwerten ergebenden Dosiermengen der Nähr- und Spurenelemente sind der im kontinuierlichen Prozeß tatsächlich erreichten Produktivität anzupassen*. ·
Außerdem wurde gefunden, daß im pH~Y/ert-Bereich von 2,0 bis 4,5 die Lebensfähigkeit der Hefen die. Stabilität des Nährmediums gesichert und das Auftreten von Fremdinfektionen eingeschränkt ist« Unterhalb von pH = 3 wird das Wachstum der Mikroorganismen vermindert5 ihre Lebensfähigkeit bleibt er- halten« Ein pH-Wert von 4,1 - 0,1 wurde im Ergebnis langjähriger Versuche als optimaler pH«Wert gefunden» Oberhalb von pH = 4s5 ist die Stabilität des Nährmediums nicht
/4
mehr gewährleistet $ da durch \'.drd die Wachs turn sge schwindiglrteit herabgesetzt* Im kontinuierlichen Prozeß ist ein Ausschwemmen der biologischen Substanz die Folge, die Gefahr der Fremdinfektion nimmt zu* Die Zugabe von zwei spezifisch .zusammengesetzten Nährsalzlösungen in den Permentationsprozeß in Kor->plung mit einem optimalen pH-Wert bei Eineatz eines Erdöldestillates bzw« -raffinates im Kohlenstoff kettenlängenbereich von C0 bis· CUq als Kohlenstoffquelle und der Hefe lodderomyces elongispor-us als Produktionsstamm führt zu einer Biomasse, die in Form ihres Trockenproduktes folgende durchschnittliche Zusammensetzung hinsichtlich Rohproteingehaltes und Spurenelementgehaltes .aufweist:
Rohproteingehalt: 62s7 %
Magnesium: 1 400 mg/kg
Kupfer: 75s5 mg/kg
"Eisen: ? · 484 mg/kg Mangan: 149 mg/kg
Zink: 725 mg/kg
Hiermit werden Voraussetzungen zur effektiven Speicherung von !Jähr- und Spurenelementen geschaffen$ die in ausge-= wogenem biologischen Verhältnis in der Futterhefe vorlie~ gene Wie in der nachfolgenden Tabelle dargestellt, unterscheidet sich die Biomasse, die auf Basis Kohlenwasser«* stoffen und Hefen gezüchtet wurde, gegenüber Biomasse auf Basis konventioneller Substrate und Hefen im Spurenelementgehalt vor allem im Zinkgehalt, aber auch der Mangan-, Kupfer« und Eisengehalt ist vorteilhaft ausge\viesen« Bei einem optimalen Züchtungsregime und günstiger Nähr- und
3'0 Spurensalzbedingungen sowie einem optimalen pH-Wert kommt es also zu Speicherurigseffekten für bestimmte Spurenelemente durch den Mikroorganismus*
£~S
Cf
Tabelle
Spurenelemente" von Futterhefen
Q11V0+^0J. Spurenelemeritmenge (mg/kg Futterhefe) bubotrau . Mg Cu pe Mn Zn
Erdöldestillat 1400 75,5 484 149 725 (C0 bis C-, Λ ) ι
| Sulfitablauge (Pichte) | . 2300 | 8 | 354 | 63 | 110 |
| Sulfitablauge 10 (Buche) | 1650 | 5 | 250 | 97 | 45 |
| •Melasse/Schlempe | 1000 | 77 | 662 | 100 | 105 |
| Melasse | 1560 | 12 | 575 | 41 | 120 |
| Rohrohrzucker/ Melasse | 2190 | 32 | 212 | 42 | 150 |
Am nachstehenden Beispiel ist die Erfindung näher erläutert
In einem Rührfermentor mit einem Gesamtvolumen, von 250 m und einem Arbeitevolumen von 90 t werden in einem kontinuierlichen Verfahren Hefen des Stammes Lodderomyces elon~ gisporus auf einer Erdöldestillatfraktion vom. Siedebereich
. -240 bis.360° C gezüchtete Der n-Alkangehalt im Erdöldestillat beträgt 16,5 %« Die Fermentationstemperatur ist 33° C, der pH-Wert beträgt 4S2* Die spezifische Begasungsintensität beträgt 65OO m /h, die Energieaufnahme 250 kW* Die Verweilzeit beträgt 5 Stunden« Die Nähr«· und Spurensalze v/erden in Form von zwei Nährsalzlösungen in den Fermentationsprozeß eingeführt* Nährsalz·»· . lösung I ist eine 15 %ige wäßrige Kaliumchloridlösung, Nähr-. salzlösung II ist eine' aus den"Medien Magnesiumsulfat, Kupfersulfat, Zinksulfat, Mangansulfat, Eisen-III-chlorid, Phosphorsäure und Wasser bestehende saure Salzlösung. Die sich aus den nachfolgend 'aufgeführten Verbrauchs- und den Prozeßwerten ergebenden Dosiermengen der Nähr« und Spurenelemente sind der im kontinuierlichen Prozeß ange-
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L·
Spezifische Verbrauchskennziffern dor Nähr- und Spuren- Salzlösungen
| Element | speze | E-Bedarf | eingesetzter |
| g E/kg | HTS · | Rohstoff | |
| 5 P | 17,5 | ~ 18 | Phosphorsäure, 74,5 %±g |
| K | 20 | Kaliumchlorid | |
| Mg | Of94 | 'Magnesiumsulfat | |
| Pe | 0,02 | Eisen-II-sulfat | |
| Cu | 0,02 | - 0,03 | Kupfersulfat |
| 10 Mn | 0,16 | Mangansulfat | |
| Zn | 0,22 | Zinksulfat |
Die Nährlösung II besitzt auf dieser Grundlage folgende Zusammensetzung, bezogen auf wasserfreie Substanz*
| ' Medium | • 7 | H2O | Masse~% | |
| 15 | MgSO4 | • 5 | HpO | 10,20 |
| CuSO4 | * 7 | H2O | 0,18 | |
| PeSO4 | * 7 | H2O . | 0,18 | |
| ZnSO4 | - 4 | H2O | 0.69 | |
| MnSO4 | (74, | ,5 %±s) . | 0,58 | |
| 20 | H3PO4 | Trinkwasser | 10,17 | |
| 78,00 |
100,00
In das v/äßrige Kulturmedium v/ird zur Intensivierung des Permentationsprozesses eine Hilfsstoffkombination von der Struktur Propylenoxid- ethylenoxidaddukt/polyethylenglykol in einer Konzentration von 600 mg/1 wäßriges' Kulturmedium zugegeben»
Die Produktivität des Permentationsprozesses beträgt 3*6 kg • Hefetrockensubstanz/t « iu
In einem Trennapparat wird durch'Aufrahmung eine Abscheidung von 60 % des Prozeßwassers aus dem Vierphasengemisch Erdöldestillat/Biomasse/Prozeßwasser/luft erreicht* Zur abgetrennten Erdöldestillat/Biomasse/Prozeßwasser-Suspension" führt man y/iederum ca* 0,8 g der genannten Hilfsstoff-
kombination zu und erhitzt die Suspension auf 80 bis 85° C* Mittels zweier Industrie Separatoren wird das entparaffinier·-» te Erdöldestillat weitgelienst und weiteres Prozeßwasser abgetrennt» Die auf etwa 10,5·% aufkonzentrierte Biomassesuspension wird durch Vakuumeindampfung weiter angereichert . und anschließend in einem Sprühtrocknungsprοζeß getrocknete Die Prozeßwässer aus Aufrahmung und 40 % der in der Separation abgetrennten wäßrigen Phase werden in den Pennentationsprozeß zurückgeführt«
Durch eine extraktive Reinigung der Trockenbiomasse in einer kontinuierlichen. Drehscheibenextraktionsanlage bei 40° C mit einem Extraktionsmittelgemisch Benzin-Äthanol-Wasser (80 - 19 -1 Vo1%) werden restliche Kohlenwasserstoffe und der Hauptteil der Lipide aus der Biomasse entfernt* Das Extraktionsmittel wird anschließend aus der extrahierten Biomasse durch eine zweistufige thermische Trocknung entfernte Das erhaltene Endprodukt zeichnet sich durch eine hohe Qualität, optimale Verdaulichkeit und eine hohe biologische Wertigkeit aus«
Aussehen; beige bis hellbraun
Besatz: ohne
Qefüge: nicht klumpig
Geruch; arteigen Rohproteingehalt: 62,6 %
Lysingehalt: 1,5% ,
Magnesium: 1438 mg/kg
Kupfer: 83 mg/kg
Eisen: 489 mg/kg
Mangan: . 164 mg/kg
Zink: 765 mg/kg
Claims (1)
- 0%1« Verfahren zur Gewinnung von eiweiß- und spurenelement«· reichen Biomassen, die durch Züchtung von Hefen auf- ' · Kohlenv/asserstoffgemischen, insbesondere Erdöldeistillatei bzv/e -raffinaten mit einem Kolilenstofflcettenlängenbereich Cq bis C^0 erhalten werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Dosierung der anorganischen Nähr- und Spurensal2i in Form von zwei unterschiedlich zusammengesetzten Na'hrsalzlösungen in den'Permentationsproaeß.erfolgt, wobei die Nährlösung I eine 10 bis 20 /Sige, insbesondere ca, 15 %ige wäßrige Kaliumchlorid·!ö'-sung beinhaltet, die Nährlösung II eine aus den Salzen Magnesiumsulfat, Kupfersulfat, Zinksulfat, Mangansulf at, Eisen-lII-chlorid bzw«, Eisen™II~sulfat, Phosphorsäure und Wasser bestehende .saure Salzlösung darstellt, deren quantitative Zusammen«·- setzung sich nach den spezifischen Bedarfekennziffern des Fermentationsprozesoes richtet bei einem pH-Wert von 2,0 bis 4,5, insbesondere 4,1 ~ 0,1 des JPermentationsmediumse
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DD23386281A DD200372A3 (de) | 1981-10-05 | 1981-10-05 | Verfahren zur gewinnung von eiweiss-und spurenelementreichen biomassen |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DD23386281A DD200372A3 (de) | 1981-10-05 | 1981-10-05 | Verfahren zur gewinnung von eiweiss-und spurenelementreichen biomassen |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DD200372A3 true DD200372A3 (de) | 1983-04-20 |
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ID=5533957
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| DD23386281A DD200372A3 (de) | 1981-10-05 | 1981-10-05 | Verfahren zur gewinnung von eiweiss-und spurenelementreichen biomassen |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DD (1) | DD200372A3 (de) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1313596C (zh) * | 2003-03-12 | 2007-05-02 | 中国科学院微生物研究所 | 一株高生物量富锌酵母及其发酵方法 |
-
1981
- 1981-10-05 DD DD23386281A patent/DD200372A3/de not_active IP Right Cessation
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