DD206494A3 - Verfahren zur gewinnung von biomassen - Google Patents

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DD23194981A
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Klaus Triems
Engelbert Faulhaber
Lothar Wuensche
Herbert Gentzsch
Gustav-Adolf Luebbert
Joachim Bauch
Gerhard Dzingel
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Adw Ddr
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  • Preparation Of Compounds By Using Micro-Organisms (AREA)

Abstract

DIE ERFINDUNG BETRIFFT EIN VERFAHREN ZUR GEWINNUNG VON BIOMASSEN MIT EINEM HOHEN ROHPROTEIN- UND VITAMINGEHALT UND KANN IN DER MIKROBIOLOGISCHEN INDUSTRIE ANGEWENDET WERDEN. ZIEL DER ERFINDUNG IST EIN VERFAHREN, NACH DEM MIKROBILLE BIOMASSEN MIT ERHOEHTEM ROHPROTEIN- UND VITAMINGEHALT GEWONNEN WERDEN KOENNEN. AUFGABE DER ERFINDUNG IST DIE SCHAFFUNG VON VORAUSSETZUNGEN ZUR ERHOEHUNG DES ROHPROTEIN- UND VITAMINGEHALTES DURCH EINSATZ EINES SUBSTRATES DAFUER GEEIGNETER ZUSAMMENSETZUNG UND DURCH ANWENDUNG GEZIELTER TECHNOLOGISCHER MASSNAHMEN. ERFINDUNGSGEMAESS WIRD DER FERMENTATIONSPROZESS UNTER EINSATZ VON ERDOELDESTILLATEN DER SIEDEBEREICHE 240 BIS 360 GRAD C BZW. 240 BIS 400 GRAD C UND EINES KOHLENSTOFFKETTENLAENGENBEREICHES VON C UNTEN 9 BIS C UNTEN 24 BZW. C UNTEN 9 BIS C UNTEN 30 SOWIE DER RUECKFUEHRUNG VON IM PROZESSWASSER ENTHALTENEN ORGANISCHEN STICKSTOFFVERBINDUNGEN DURCHGEFUEHRT. DIE ROHPROTEIN- UND VITAMINREICHE BIOMASSE KANN ALS WERTVOLLE FUTTERMITTELKOMPONENTE IN DER TIERERNAEHRUNG EINGESETZT WERDEN.

Description

Titel
Verfahren zur Gewinnung von Biomasse
Anwendungsgebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Gewinnung von Biomassen mit einem hohen Rohprotein- und Vitamgehalt, die durch Züchtung von Hefen auf KohlenwaBserstoffgemischen insbesondere Erdöldestillaten gewonnen werden· Sie kann in' der mikrobiologischen Industrie angewendet werden und ist in die IPK C 12 N einzuordnen·
Charakteristik der bekannten technischen Lösungen
Verfahren zur Gewinnung von Biomasse, die durch Züchtung von Hefen auf Kohlenwasserstoffgemischen, insbesondere Erdöldestillaten, gewonnen werden, sind bekannt (DE-OS 1 417 560, DE-OS 1 470 484, DE-AS 1 470 484, DE-OS 1 470 480, DE-OS 1 470 575, WP C 12 c/1 170 034).
Ebenso ist die Gewinnung von Biomassen, speziell zur Gewinnung von Futtereiweiß, auf Basis anderer Substrate, wie ζ·Β· Sulfitablauge, n-Alkangemische, Melasse u.a· bekannt· Alle diese Verfahren zur Gewinnung von Biomasse unterscheiden sich in ihrer technisch-ökonomischen Effektivität von dem angewendeten Permentortyp, dem Produktionsstamm, der Technologie der Aufarbeitung und Reinigung der Biomasse sowie der Qualität des Endproduktes· Bei der Gewinnung von Biomassen, die als Futtermittel eingesetzt werden, wird hierbei vor allem auf die Gewinnung eines eiweißreiche Produktes orientiert. Entsprechende Produktionsstämme wer-
21JUL 1981*948;
2319 A 9 O
den durch Selektion aus der Hatür gewonnene Außer den Proteinen sind Lipoide, Kohlenhydrate, Wasser und eine breite Palette von anorganischen Ionen, vor allem Calcium, Kalium, Natrium, Phosphor und Spurenelemente die wesentlichen Bestandteile der mikrobiellen Biomassen. Hierbei ist jedoch festzustellen, daß der Rohproteingehalt vieler Biomassen, die nach verschiedenen Verfahren gewonnen werden, unter 57% liegt
Bei der Tierzüchtung werden entsprechend den staatlich vorgeschriebenen Fütterungsregimen Futtermittel bereitgestellt, die über den enthaltenen Anteil an mikrobiell hergestelltem Eiweißkonzentrat hinaus weitere Bestandteile wie Füllmittel, Wirkstoffe, Vitamine usw. enthalten. Hierbei wird am Beispiel der Vitamine davon ausgegangen, daß mikrobiell gewonnene Biomassen nur geringe Vitamingehalte in ungünstiger Zusammensetzung aufweisen, so daß dieser Vitamingehalt der Hefebiomassen bei der Zusammenstellung von Futterrationen bisher nicht berücksichtigt wurde. Alle Mineralstoff-Vitamin-Gemisehe werden zusätzlich zu den Futtermitteln zugegeben. Bei der Züchtung von Mikroorganismen sind die Vitamine Riboflavin/B 2, Nicotinsäure/Nicotinsäureamid/B 5 und Pyridoxin/B 6 von besonderer Bedeutung, Sie sind verantwortlich für oxidierende Dehydrierungsreaktionen, den Wasserstoffaustausch und für die Transaminierungsreaktion, und damit stellen sie Wachstumfaktoren für die Hefen dar (WP 108 767, OS 1 936 238).
Ziel der Erfindung
Es ist das Ziel der Erfindung, ein Verfahren darzustellen, das erlaubt, mikrobielle Biomassen mit einem höheren Rohproteingehalt bei einem gleichzeitig hohen Vitamingehalt des B-Komplexes zu gewinnen und damit den Gebrauchswert der erzeugten Hefebiomasse gegenüber konventionell gewonnenen Trockenhefen zu erhöhen.
3- 231 949 O
Erfindung
Die Aufgabe, die durch die Erfindung gelöst wird, besteht in der Schaffung von Voraussetzungen zur Erhöhung des Rohproteingehaltes und Vitamingehaltes von gezüchteten Mikro-5 Organismen, insbesondere Hefen, durch den Einsatz eines Substrates mit einer dafür geeigneten Zusammensetzung und durch Anwendung gezielter technologischer Maßnahmen* Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst, indem im Fermentations· prozeß Erdöldestillate mit einem Siedebereich von 240 bis 360° C bzw. 240 bis 400° C bei einem Kohlenstoffkettenbereich von Cq bis C2. bzw* C« bis C^0 eingesetzt werden. Die Erdöldestillate setzen sich aus 8 bis 10% Kohlenwasserstoffen der Kettenlänge < c 12» ^0 bis ^ 5% der Kettenlänge C1, bis C17 und 25 bis 32% der Kettenlänge > C18 zusammen·
Außerdem wurde gefunden, das die bei einer Aufarbeitung des Fermentationsmediums zusammen mit dem Prozeßwasser abgetrennten gelösten organischen Stickstoffverbindungen bei ihrer kontinuierlichen Rückführung in den Fermentationsprozeß im Bereich von 100 bis 1500 mg organisch gebundenen Stickstoff, bezogen auf 1 Liter Prozeßwasser, die Utilisationsgeschwindigkeit der Kohlenwasserstoffe stark fördert und zur Erhöhung des Rohprotein- und Vitamingehaltes in der Biomasse führt.
Das durch die Verhefung assimilierbarer Kohlenwasserstoffe gewonnene Vierphasengemisch Biomasse/Kohlenwasserstoffgemisch/wäßriges Kulturmedium/Luft wird im Verfahren durch Dekantation, Separation, mit bzw· ohne Eindampfung, Trocknung und Extraktion aufgearbeitet und eine hochwertige Biomasse gewonnen, die vorwiegend als Proteinkomponente für industriell hergestellte Futtermittel eingesetzt wird·
Die Biomasse hat folgende Zusammensetzung:
Rohproteingehalt: 62,5% Lysingehalt (g/i6N): 7,5%
Gehalt an Vitamin B3: 170 mg/kg Biomasse Gehalt an Vitamin B,-: I6O mg/kg Biomasse Gehalt an Vitamin B^: 16 mg/kg Biomasse
231949 O
Vitamingehalte von konventionellen Eiweißträgern (Gehalt in rag/kg):
Riboflavin (B2) Nicotinsäure (Bc) Pyridoxin
Rindfleisch 2 3 40-100 1 -4
5 Milch 1 - 1,5 1 - 5 1 - 3
Getreide 1 - 10 - 30 3 -6
Trockenhefe aus
Sulfitablauge - 65
Fichtenholz 40 - 50 547 - 700 40 - 50
0 Buchenholz 39 427 - 688 40 - 50
Es ist aus den Kennzahlen ersichtlich, daß die auf der Basis der eingesetzten Kohlenwasserstofffraktion bestimmter Zusammensetzung als Substrat und durch die Rückführung organischer Stickstoffverbindungen in den Fermentationsprozeß gewonnene Biomasse eine hochwertige Zusammensetzung aufweist· Das betrifft sowohl den Protein-, Lysingehalt als auch den Gehalt an Vitaminen des B-Komplexes. Der hohe Gehalt an Vitamin B2 macht die erzeugte Futterhefe besonders geeignet als Zusatz in der Futtermittelindustrie·
Ausführungsbeispiel
An dem nachstehenden Beispiel wird die Erfindung näher erläutert.
In einem Rührfermentor von 250 m Fassungsvermögen und einem Arbeitsvolumen von 90 t wird in einem kontinuierlichem Verfahren der Hefestamm Lodderomyces elongisporus IMET H 128 auf einer Erdöldestillatfraktion vom Siedebereich 240 bis 360° C und einem n-Alkangehalt von 16,7 Ma.% kultiviert· Der Kohlenstoffkettenbereich liegt zwischen C9 bis C25 ((C12 : 10$S , C13 bis C17 : 65% »>C18 : 25%), 14,9 Ma»% Erdöldestillat enthält das Kulturmedium. Die Zusammensetzung der Nähr- und Spurensalze im Kubikmeter Nährlösung beträgt:
231 9 49 O.
100 kg KCL H3PO4 ( 7H2O
26 kg MgSO4 . 7H2O
2,6 kg MnSO. . 2H2O
1,8 kg MnSO4 . 5H2O
0,4 kg CuSO4 «
0,22 kg PeCl3 75%ig
90 1
Zur Intensivierung des Permentationsprozesses wird dem wäßrigen Kulturmedium eine Hilfastoffkombination von der Art Propylenoxidethylenoxidaddukt/Polyethylenglykol in eine Konzentration von 600 mg/1 Prozeßwasser zugegeben. Der pH-Wert wird mit Ammoniakwasser geregelt und auf 4,2 eingestellt» Die Permentationstemperatur beträgt 33° C, die Verweilzeit 5 Stunden· Die eingetragene Rührleistung in den Permentor ist 220 kW, die eingetragene Luftmenge 6850 ur/h«
Die Produktivität des Permentationsprozesses beträgt 3,6 kg Hefetrockensubstanz/t · h·
Der Fermentationsauslauf wird in einem Trenngefäß 30 min* zur Aufrahmung der Hefe-/Öl-Schicht gebracht, wobei 60% des Prozeßwassers abgetrennt werden· Zur abgetrennten Biomasse/Öl-Schicht wird etwa 0,8 g der genannten Hilfsstoffkombination zugegeben und die Suspension auf 80 bis 85° C erhitzt
Mit Hilfe von konventionellen geeigneten Industrieseparatoren wird die entparaffinierte Erdöldestillatfraktion weitgehendst abgetrennt und danach die entölte Suspension mit Hilfe einer weiteren Separatorstufe bis auf ca· 10,7 Ma% Hefetrockensubstanz aufkonzentriert. Die weitere Wasserentfernung erfolgt durch eine anschließende Vakuumeindampfung· Das abgetrennte Prozeßwasser aus der Aufrahmungsstufe und 40% des separativ abgetrennten Prozeßwassers werden vollkommen in den Permentationsprozeß zurückgeführt.
2319 49 0
Die auf etwa 21% HTS aufkonzentrierte Biomassesuspension wird in einem Sprühtrocknungsprozeß getrocknet und die erhaltene Trockenbiomasse in einer kontinuierlichen Dreh-· scheibenextraktionsanlage bei 40° C mit dem Extraktionsmittelgemisch Benzin-Äthanol-Wasser = 80-19-1 Vol% extrahiert« Nach der Entfernung der extrahierbaren nichtbiogenen Bestandteile und des Hauptanteis der Lipide aus dem Extraktionsgut, der sich anschließenden thermischen Trocknung der extrahierten Biomasse zur Entfernung anhaftender Extraktionsmittelreste wird ein Endprodukt mit hoher Qualität, optimaler Verdaulichkeit und hoher biologischer Wertigkeit gewonnen.
Zusammensetzung der Biomasse (bezogen auf Trockenprodukt):
Aussehen: beige bis hellbraun Besatz: ohne
Gefüge: nicht klumpig
Geruch: orteigen
Rohproteingehalt (N χ 6,25): 62,5%
Rohasche: 6,8%
Kohlenwasserstoffgehalt 0,30% Restextraktionsmittelgehalt: 0,06%
Aminosäurezusammensetzung (in %) 10,9
Asparagin 5,7
Threonin 5,0
Serin 12,3
Glutaminsäure 4,0
Prolin 5,3
Glykokoll 5,2
Alanin 6,2
Valin 5,8
Isoleucin 8,5
Leucin 4,3
Tyrosin 5,2
Phenylalanin 7,5
Lysin 2,0
Histidin

Claims (2)

  1. 2319 49 O
    Erfind.ungsanspruch
    1« Verfahren zur Gewinnung von Biomassen mit einem hohen Rohprotein- und Vitamingehalt, die durch Züchtung von Hefen auf Kohlenwasserstoffgemischen erhalten werden, gekennzeichnet dadurch, daß Erdöldestillate mit einem Siedebereich von 240 bis 360° C bzw· von 240 bis 4000C mit einem Kohlenstoffkettenlängenbereich von Cq bis C«* bzw· Cq bis Coq eingesetzt werden, wobei sich das Kohlenwasserstoff gemisch zusammensetzt aus 8 bis 10% der Kettenlänge^C-p» ^3 ^5% der Kettenlänge G^ bis Cj„ und 25 bis 32% der Kettenlänge > C18, und daß die nach der Aufarbeitung des Permentationsmediums im wäßrigen Kulturmedium enthaltenen organischen Stickstoffverbin-• düngen in einer Menge von 100 bis 1500mg ^organisch/l kontinuierlich in den Fermentationsprozeß zurückgeführt werden,
  2. 2. Verfahren nach Punkt ι 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Biomassen einen Rohproteingehalt von über 60%, einen Lysingehalt von 6,7 bis 8,5% und einen Vitamin-Bp-Gehalt von 50 bis 200 mg, Vitamin-Bc - Gehalt von 130 bis 180 mg sowie einen Vitamin-Bg-Gehalt von 5 bis 25 mg aufweisen·
DD23194981A 1981-07-21 1981-07-21 Verfahren zur gewinnung von biomassen DD206494A3 (de)

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