Przedmiotem wynalazku jest sposób mikrobio¬ logicznego otrzymywania bialka, w szczególnosci sposób oddzielania metoda ciagla bialka z mie¬ szaniny reakcyjnej przez cidiwiiroiwainiie albo sepa¬ racje z wykorzystaniem wlasciwosci powienzichnio- woczymnych srodka ulepszajacego seperacje.Znane sa sposoby, wedlug których mikrobiolo¬ giczne otrzymywanie bialka przeprowadza sie w odpowiednich aparaturach fermentacyjnych w obecnosci fazy wodnej, fazy olejowej i fazy gazo¬ wej. Faza wodna zawiera w tych sposobach z (re¬ guly wszystkie potrzebne do zycia dla mikroorga¬ nizmów nieorganiiiczine skladniki substancji odzyw¬ czych i rozupszcizailne w woldzie produkty prze¬ miany materii.W fazie olejowej zawarte jest zródlo wegla, przewaznie w postaci proistolancuchowycih parafin o dlugosci lancucha Cio—C22. Przez faze gazowa doprowadzony jesit potrzebny tlen. Miedzy tymi fazami dla wystaircizajajceg-o zaopatrzenia w sposób ciagly mikroorganizmów we wszystkie skladniki substancji odzywczej potrzebna jest intesywna wymiana materii Wysokie stopnie wymiany materii osiaga sie w tych sposobach z reguly za pomoca mechanicz¬ nych urzadzen homogenizujacych, dodatkowo z jednoczesnyni wytprowaidzeniem wybranych sub¬ stancji powierizchniowoczynnylch, tak zwanych po¬ mocniczych srodków fermentacyjnych. Otrzymany w tylch sposobach produkt reakcji, zwany dalej ,,produktem fermentacji", sklada sie na ogól ze stabiilinej emulsji olejiu-((miitoroorganiiizmów)-wiody- -pecherzyków gazu i miusi zostac w przypadjku otrzymywania bialka po uprizedniim maksymalnym wolnym odgazowaniu rozlozony za pomoca odpo¬ wiednich procesów rozdzielania.Odpowiednie procesy rozdzielania polegaja na ciaglym odwirowaniu albo seperaoji i w celu po¬ lepszenia 'rozdzielania faz sa zaopatrzone w wyb¬ rane substancje pc^erzchniowoczynne, zwane da¬ lej ,^pomocniczymi srodkami oddzielajacymii", ja¬ ko dodatki. Dodatkowo przeprowadza sie oddzie¬ lanie, ewentualnie w podwyzszonej temperaturze.Znany jest tutaj szereg sposobów, w których do produktu fermentacji dodaje sie niejonotwórcze albo jonotwórcze, z tych ostatnich zarówno anio- noaiktyiwne jak równiez kationoaiktywne oraz za¬ leznie od problemu rozdzielania optymalne kom¬ binacje niejonotwórczych i jonotwórczych substan¬ cji poiwierzchniowoczynnych jako pomocniczy sro¬ dek oddzielajacy i poddaje dokladnemu wymiesza¬ niu z produktem fermentacji. Przygotowana w ten sposób emulsje rozklada sie nastepnie przez jed¬ no- albo wielostopniowa ciagla seperacje calko¬ wicie na zadane faizy,, mp. na faze wodna, olejowa i wodna faze mikroorganizmów.Znane sa równiez przypadki stosowainia, w któ¬ rych oddzielona emulsje przed albo po dodaniu pomocniczych srodków oddzielajacych ogrzewa sie i przeprowadza w podwyzszonej temperaturze. 1002443 100244 4 We wszystkich przypadkach ogólna ilosc doda¬ nych pomocniczych srodków oddzielajacych wyno¬ si nie wiecej niz 0,25% wagowych, w odniesieniu do oddzielanej emulsji. W wiekszosci przypadków stosuje sie temperature nie przekraczajaca 90°C.W niektórych sposobach mozna juz przez de- kantowanie oddzielic czesc wodnej fazy srodowis- ska substancji odzywczej z produktu fermentacji . i ewentualnie zwrócic do procesu fermentacji. Ten proces dekantacji stanowi jednakze tylko czescio¬ we odwodnienie, przy czym faza zawierajaca mi¬ kroorganizmy równiez po procesie dekantacji ma wyteY podane wlaScIwosci stabilnej emulsji oleju mikroorganizmów/wody) pecherzyków gazu. Dalsza obróbke tej emulsji trzeba przeprowadzic analo¬ gicznie?: jak w opisanych procesach seperacji. ¦i Procesy hodowania i rozdzielania w celu uzy¬ skania bialka mikrobiologicznego maja ogólem na¬ stepujace wady: - W przypadku zastosowania pomocniczych srod¬ ków fermentacyjnych i oddzielajacych dla calego procesu potrzebne sa co najmniej dwie substancje powierzchniowpczynne.Pomocnicze srodki fermentacyjne i oddzielajace opuszczaja proces z poszczgólnymi oddzielonymi fazami i musza byc dodawane * na biezaco. Czes¬ ciowe odzyskanie pomocniczego srodka fermenta¬ cyjnego mozliwe jest tylko w przypadkach uprzed¬ niej dekantacji i zwrócenia wodnego srodowiska substancji odzywczej do fermentacji bez dodatko¬ wego nakladu. Odzyskiwanie srodków pomocni¬ czych z poszczególnych faz po separacji jesit zwia¬ zane ze znacznym nakladem techniezno-technolo- r gicznyni jak równiez energetycznym i jest w wiek¬ szosci przepadków nieoplacalne. tDte Oplitóaliioscr calego procesu korzystne jest, aby równiez oddzielona w separacji wodna faza srd#0wi»k substancji odzywczych zostac zawróco¬ na tio fetftleaUaeii. .W dotychczasowych sposobach jednakze przy za¬ wracaniu wodnej fazy pozywek do fermetacji za¬ warty w niej pomoetnczy srodek oddzielajacy zo¬ staje przez mikroorganizmy albo rozlozony albo z£fiibaoirbowa •rofcdzieiaflia musi byc na biezaco uzupelniany albo taft wystepuja z powodu zawróconego pomocni¬ czego srodka oddzielajacego ujemne dzialanie na ptfoces fermentacji, np. dzialanie toksyczne na mi- ferodrfftftizttiy albo ulamifce wplywy na stopnie przejscia materii, np. w przypadku alkilosulfona- nóW; "rJ" Celettt wynalazku jest ominiecie wymienionych, -Wlrd, afay. w tten sposób uksztaltowac. korzystniej oplacalnosc procesu. gadStttelrt wynalazku jest opracowania sposo¬ bi fetory przy calkowitym zawróceniu wodnej po* £ywki i fifezy olejowej, które prawie calkowicie za- wtoraja pomocniczy srodek oddzielajacy i przez z&s&Jsowaiiie jednaj jedynej substancji powierz- *fcttteWoc*ytine;j (taisydu), któfra dniala jednoczes¬ nie jako pomocniczy srodek oddzielajacy jak rów¬ nia* fertftentacyjny umozliwia sprzezony proces fefSWe^acyjno«oddziiei&jacy. £itate*iolH, ze zmiany pomocniczy srodek fermen- tacy)n-y, ptfddUkt polintetfyzacji tletiku etylenu i tlenku propylenu o srednim ciezarze czasteczko¬ wym 1750—225i0 moze byc stosowany jednoczesnie jako pomocniczy srodek oddzielajacy, jesli srodek pomocniczy zo&tal doprowadzony do produktu fer¬ mentacji przed rozdzieleniem faz przez separcje albo odwirowanie do wymaganego stezenia.(Produkt fermentacji przed separacja albo odwi¬ rowaniem ogrzewa sie do temperatury 65—90°C Koirzysftnie 80—85°C, poniewaz dopiero w tym za¬ kresie temperatur, powierzehniowoczyrine dzialanie srodka fermentacyjnego dla wplywu na zawiesine mikroorganizmów (oleju) wody w celu uzyskania zdolnosci do rozdzielania poszczególnych faz jest wystarczajaco wysokie.Ogrzany produkt fermenitacjd, który zawiera sub¬ stancje powierzchniowoczynna w wystarczajacej ilosci, rozklada sie nastepnie przez ciagla jedno- Sitopniowa separacje 3-fazowa alit o separacje dwu¬ stopniowa na faze olejowa, wodna faze pozywki i wodna faze mikrooirgainiizimów.W procesie fermentacji wymieniony pomocniczy srodek fermentacji w zakresie stezen 0,0:2—0,15, korzystnie 0,03—0,05% wagowych osiaga swa pel¬ na skutecznosc. Wyzsze stezenia nie wplywaja na proces fermentacji. Dla jego skutecznosci w se¬ paracji potrzebne jest stezenie w produkcie fer¬ mentacji 0,07—0,15% wagowych. Wystarczajace za¬ opatrzenie calego procesu, tj. fermentacji wlacz¬ nie z separacja, w pomocniczy srodek powierzch- niowoczynny mozna przy tym prowadzic nastepu¬ jaco: * 1. Ciagle dawkowanie substancji powierzchnio- woczynnej w fermentacji do 0,07—0,15% wago¬ wych bez zawracania fazy wodnej albo olejowej do fermentacji. 2. Ciagle dozowanie substancji powierzchniowo- czynnej w stopniu fermentacji do 0,02—-^15% wa¬ gowych i dodatkowe dozowanie przed separacja do 0,07-^15% wagowych bez zawracania wodnej fazy pozywki albo fazy olejowej do fermentacji. 3% Zawracanie wodnej fazy pozywki albo tez fa¬ zy olejowej do fermentacji i uzupelnianie braku¬ jacej ilosci substancji powierzchniowoczynnej, któ¬ ra zostala wyniesiona pnzez wodna faze mikroor¬ ganizmów i faze olejowa, przez dodatkowe dozo¬ wanie do fermentacji i /albo separacji.W niniejszym sposobie korzyistaie stosuje sie trzeci wariant, poniewaz stanowi on techniczno- ekonomiczne optymalne rozwiazanie sprzezenia fer¬ mentacji i separacji. £aleita wynalazku polega na tym, ze przy wyko¬ rzystaniu jednej jedynej substancji powierzchniowo¬ czynnej zarówno w stopniu fermentacji jak równiez w stopniu separacji umo&liwia sprzezenie procesu fermentacji z procesem separacji i przera zawrócenie wodnej pozywki i fazy olejowej osia¬ ga sie maksymalne stopnie przechodzenia matefiii i tym samym maksymalne wydajnosci w fermen¬ tacji przy minimalnie wymaganym nakladzie dla materialów energetycznych, odzywczych, surowco¬ wych i pomocniczych.Frzyfcfcut wykonania.Dla przykladów wykonania wybrano nastepu¬ jaca jednolita doswiadczalna baze wyjsciowa-: W wielkotechinticznym doswiadczalnym uarcajdze- 40 45 50 55 60100244 & niu fermentacyjnym hodowano szczep drozdzy „i62fnidifda' gurillenm-cndiLi" w sposób cliagly na des¬ tylacie ropy naftowej w celu uzyskania „single celi protein".Warunki i parametry" fermentacji: Fermen;ta.toi: Stopien wypelnienia: ferment rurowy 25Q cm8 75 t produktu fermen¬ tacji Wlasciwe wprowadzenie mocy przez mieszalnik: 3,2 kW/t Wlasciwy stopien przewietrzenia: • 8.0 Nm3/th Temperatura produktu fanmemtacji: 32°C wartoscpH: 4,2 Czas przebywania w femieiiibatorze: 5 h destylat .ropy naftowej: w produkcie fenmetacjd: ,20% zakpes temfoeratur wrzenia destylatu ropy naHtowej: 2/Mh^3&Q°C zawartosc n-parafin w destylacie ropy naftowej: 18—»20% W celu zapewnienia nieograniczonego wzrostu dozowano roztwór odzywczy, w którym znajdo¬ waly sie azot, fosfor, potas jak równiez wszystkie potrzebne pierwiastki odzywcze 1 sladowe w wys¬ tarczajacej ilosci.Z fermentatora odciagano w sposób ciagly 15t/h (co odpowiada czasowi przebywania 5h) produktu fermentacji i w celu uzyskania bialka rozkladano w nastepujacy sposób na faze wodna, faze olejo¬ wa i faze bialkowa. «—l oddzielanie 5,5 t/b wodnej iiazy pozywki jwzez ciagla dekantacje i zawracanie tego strumienia do fermentatora. — oddzielanie okolo 3 t/h destylatu ropy nafto¬ wej w 1 stopniu separacji i dalsze oddzielanie okolo 3;5 t/h wodnej pozywki w 2 stopniu sepa¬ racji za pomoca separatorów przemyslowych o dzialaniu ciaglym.Ogólem otrzymano faze bialkowa w ilosci okolo 3 t/h, które mozna bylo doprowadzic do dalszej przeróbki. Ta faza bialkowa miala we wszystkich nizej podanych przykladach nastepujacy sklad: 0—|l(2°/o bialka, 0,5—d°/o destylatu resztkowego iropy naftowej, 87—OWo wody (woda komórkowa i wodna pozywka).Hodowle i rodzielanie na poszczególne fazy pod- dejmowano wedlug obydwóch typowych znanych mozliwosci prowadzenia pirocesu. a Feia»eaf*fcacja bez srodków pomocniczych i od¬ dzielanie destylatu*- iropy naftowej z dodatkiem al- kUosuKonjiaau (dlugosc . lancucha Cu—Cu*) jako pom sulfcniaswa jako dodatek w doplywie do pierw¬ szego stopnia separacji). flb) Dodatek KP/trigo roztworu tensydu typu ad¬ duktu tteiku propylenu i tlenku etylenu. Nasta¬ wianie wodowskazu na 0,4% tensydu w cieczy fermaintacyjnej i separacja wedlug a). iPo ustaleniu trwalego stanu procesu (po uply¬ wie okolo 36 h) pffizeMarwiono na wiaffiamty sposo¬ bu wedlug nfcuejgaego wynalazku.Wyniki fazy nastawiania wedlug znanych apo- 40 45 50 sobów w celu uwypuklenia zalet rozwiazania wed¬ lug wynalazku podano równiez w nastepujacej ta¬ blicy w kolumnach 3 14.Przyklad I (tablica kolumna 5) Proces rozpoczeto w sposób podobny pod a) i b).Po 36 godzinnej fazie rozruchu przez zwiekszenie doprowadzenia 10°/o-go roztworu tensydu podwyz¬ szono wodowskaz adduktu tlenku propylenu i tle¬ nku etylenu w eteezy fermentacyjnej w sposób ciagly do 0,13% utrzymano w przyblizeniu na sta¬ lym poziomie. Po osiagnieciu stalej- wartosci pro¬ dukt ogrzano w wymienniku ciepla posrednio za pomoca pEiry w sposób ciagly do temperatury 80°C i jednoczesnie przerwano doprowadzanie roztworu alikilosulfonianu. Nie pojawilo sie zadne pogorsze¬ nie oddzielania destylatu ropy naftowej i wody.Fazy bialkowa i destylatu ropy Mito9*t$ tSKSHa bylo doprowadzic bez pogorszenia da&M# prW- róbki. Faze wodna odprowadzano do scieków; Przyklad n (tabfócJUkolumna 6).Proces rozpoczeto analogicznie jak w przykladnie I, jednakze pozostawiono wodowskaz adduktu ifeo- ku propylenu i tlenku etylenu w produkcie fermen¬ tacji przy 0,04%. Przez dodatkowe dobywa*** J0#o go roztworu adduktu tlenku pro&jrl«n& i tfcafeu etylenu przed wyrmeiflsiteiem cieplfr jródtagano stezenie tensydu w doplywajacym produkcie do se¬ paracji do 0,13%. Separacje i dalsza? Obtfflbte^ Jfrfii- mieni produktu przeprowadzo analogfcetfnfte jak-w przykladzie I.Przyklad III. (tablica kolumna 7). ^ - Proces rozpoczeto analogiicfcnie jak w jprzy^a,ó*zie II. Po 24^godziLnnym czasie rozrufenu zwrócono fa¬ ze wodna (wodna pozywka) z drugiego stopnia seperacji calkowicie do fermentatora Zawarta w tym strumieniu ilosc tensydu (ókoto tT,Ii^^%) wystarczala calkowicie do uftrzymania poffrzefcnego stezenia tensydu wiekslze^o (równego tyl4Wo w sro¬ dowisku fermentacja, tak ze dozowanie1' tensydu z fermenltatora moglo byc przerwane. t Dodatkowe dozowanie roztworu £Le#ku jw- lenu i tlenku etylenu przed separacja nastawiotw na potrzebna wiartosc 0„13% tensydu w doplywa¬ jacym produkcie. Nie wystapilo pogorszenie wyni¬ ków w porównaniu z poprzednimi przykladami.Slabo polarne tetnsydy, ró*two¥ a^dbfotti 4!feAiku propylenu i tlenku etylenu sa rozpuszczalne didb- rze w temperaturze 60—Q0°C w destylatach* ropy naftowej. Przez obnizenie przerobu destylatu ropy naftowej mozna zminimalizowac fcuzycie. WpWOfr- lizacje przeprowadzono wedlug nastepujacego przykladu.P r z y k l a d IV (tablica kolumna $) Proces- roapoczeto afia&giczinie jak w przyWa^r dzie III. Po nastawienki trwalego ppoocau dopro- wadzanie destylatu ropy naftowej d& ieraaeiotaeji1 zmniejszano powoli tak dlugo az wystapil sgpadtpk 0,2 jednostek bialka w wyd^mossi aa jednostka, czasu i objetosci' 3a podis^awóe abyt maletj podamy destylatu ropy naftowej. Od te#o iwoenantiu de^y- lat ropy naftowej z pierwszego stojmia separacji, który zawiera jesacae zdolne do koowecaji aktach* niki, zawracano do fermentatora i z&wrapainie zwiekszano tak dlugo, az osiagnieto pfmetw$to #100244 t 8 Tablica Wydajnosc bialka na jednostke czasu i objetosci w fer- imentatorze Wyrzut produkcyj¬ ny fermentatora Doplyw pomocni¬ czego srodka fer¬ mentacyjnego Doplyw pomocni¬ czego srodka od¬ dzielajacego Ogólne zapotrze¬ bowanie srodka po¬ mocniczego Specyficzne zapo¬ trzebowanie ener¬ gii mieszania w fermentacji (netto) Specyficzne zapo¬ trzebowanie srodka pomocniczego | (ogólem) Wymliar UcgHrTS/h+ ikg HTS/h kg/h kg/h kg/h kWh/kg HTS g^kg HTS Proces wyjsciojwy —< bez po¬ mocniczego srodka fer¬ mentacyjnego — z alkilo- sulfoniamem jako pomioc- miczymy srod¬ kiem oddzie¬ lajacym $fi 1,95 13 v» 1,23 67 — iz pomoc¬ niczym srod¬ kiem fermen¬ tacyjnym — iz alkilo- sulfoinianem jako pomoc¬ niczym srod¬ kiem oddzie¬ lajacym i3,9 2&a 3,8 19,0' \2Z -. 4«2 88 (przyk¬ lad I 3,94 296 112$ H ,12,3 Qy81 42,0 •.przyk¬ lad II 3,9 2912/ &8 i (a,55 12,35 Q,a2 42,4 przyk¬ lad III 3,9,1 ;203 /8,5(0 8,5 G,8fc , przyk¬ lad IV 3,9(1 219.3 H 7,9 7,9 0b82 ,27 ) kg suchej substancji drozdzowej na t produktu feirmentcji i godzine pewnoscia pierwotna wydajnosc na jednostke cza¬ su i objetosc.Ilosciowo strumienie destylatu ropy naftowej ksztaltowaly sie przy tym nastepujaco: Ogólem okolo 3,3 t/h, z tego okolo 2 t swiezego destylatu ropy naftowej i okolo 1,3 t/h zawracanego desty¬ latu ropy naftowej.' W zawracanym destylacie ropy naftowej rozpu- # czczonych jest w temperaturze ap°C okolo 600i— 80ib mg/litr adduktu tlenku propylenu i tlenku ety¬ lenu. W temperaturze 32°C w produkcie fermen¬ tacji przechodzi ten rozpuszczony tesyd w okolo 9CP/o do fazy wodnej, tak ze ogólem zapotrzebowa¬ nie adduktu tlenku propylenu i tlenku etylenu dla fermentacji i separacji wyraznie zmalalo o 0,6i— 0,8 kg/h. Podczas ogólem 10-dniowej próby nie nastapilo pogorszenie wyników w porównaniu z przykladami I—UL Z tablicy wynika, ze przy zastosowaniu sposobu $5 wedlug wynalazku wystepuje znacza oszczednosc srodków pomocniczych do separacji i fermentacji, w szczególnosci przedstawione przez specyficzne zapotrzelbowainie substancji pomocniczej.Ponadto wykazano, ze w ten sposób mozliwe jest w korzystne technologiczne sprzezenie separacji i fer¬ mentacji. Parametry sprawnosci w fermentacji (wydajnosc na jednostke czasu i objetosci, specy¬ ficzne . zapotrzebowanie energii) nie ulegaja pogor¬ szeniu przez zastosowanie sposobu wedlug wyna- 65 Lazku9 100244 Zcistrzezeniia patentowe 1. Sposób mikrobiologicznego oltrzymyiwamia bial¬ ka przez oddzielanie w sposób ciagly z mieszani¬ ny reakcyjnej, z wykorzystaniem znanego produk¬ tu polimeryzacji tlenku etylenu i tlenku propy¬ lenu o srednim ciezarze czasteczkowym 1750—2250 jako pomocniczego srodka fermentacyjnego, zna¬ mienny tym, ze- dzialajacy jako substancja po- wierzchniowoczynna niej onotwórczy pomocniczy srodek fermentacyjny, stosuje sie jednoczesnie ja¬ ko pomocniczy srodek oddzielajacy. 2. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze niezuzyta substancje poiwierzchmiowocizynna z fer¬ mentacji po zdekantowaniu przez wodna faze sub¬ stancji odzywczej zwraca sie do fertaientora. 3. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze niezuzyta powierzchniiowoczynna substancje z od¬ dzielania przez faze zawierajaca olej zawiraca sie bezposrednio albo posrednio do fermentora. 4. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze dzialajaca jako pomocniczy srodek fermentacyjny substancje powderzchniowoczynna stosuje sie w stezeniu 0,0il^0,15, korzystnie 0,03^0,08V* wago¬ wego.. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze jako pomocniczy srodek oddzielajacy substancje powierzchniowoczynna stosuje sie w stezeniu 0,01—0,8, korzystnie 0,05-^0,2% wagowego. 6. Sposób wedlug zastrz. 1, 4 i 5, znamienny tym, ze produkt oddzielania ogrzewa sie do tempera- tury" 30^90°C, korzystnie 65^85°C. 7. Spo"sób wedlug zastirz. 1, znamienny tym, ze doprowadzanie w sposób ciagly substancji po- wierzchniowoczymnej, która jednoczesnie dziala ja¬ ko pomocniczy srodek fermentacyjny i oddziela- jacy, przeprowadza sie bez zawracania wodnej fa¬ zy srodowisk odzywczych i/albo zawierajacej olej, do fermentacji w stezeniu 0,5—1,9°/* wagowego. 8. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze doprowadzanie w sposób ciagly substancji po- wierzchniowoczyninej, która jednoczesnie dziala ja¬ ko pomocniczy srodek fermentacyjny i oddziela¬ jacy bez zawracania fazy wodnej srodowisk od¬ zywczych i/albo olejowej, do fermentacji przepro¬ wadza sie w stezeniu 0,0!1—O^lWo wagowego i ja- ko dodatkowe doprowadzanie przed oddzielaniem do 0,01—0,8% wagowego. 9. Sposób wedlug zastrz. 1—6, znamienny tym, ze po zawróceniu substancji powierzchmiowoczyn- nej przez faze Rodnia srodowisk odzywczych i/al- bo olejowa do fermentacji doprowadza sie braku¬ jaca ilosc substancji powienzchoiiowoczynnej do¬ datkowo do fermentacji i/albo oddzielania, PL PL