DE1417559C

DE1417559C - Verfahren zum Abtrennen von Hefen und von Kohlenwasserstoffen aus vergorenen, Hefe und Kohlenwasserstoffe enthaltenden wässrigen Nährlösungen

Info

Publication number: DE1417559C
Authority: DE
Inventors: Alfred Paris Champagnat
Original assignee: BP PLC
Current assignee: BP PLC
Publication date: 1972-12-07

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Äbtrennen von Hefen' und von Kohlenwasserstoffen aus vergorenen, Hefe und Kohlenwasserstoffe enthaltenden wäßrigen Nährlösungen durch Zentrifugieren, wobei die gewonnenen Hefen im wesentlichen frei von adsorbierten Kohlenwasserstoffen sind und sich daher zur Verwendung als Futterhefen eignen.

Emulsionen dieser Art können durch Biosynthese von Hefen aus Kohlenwasserstoffen oder Erdölfraktionen in einem wäßrigen mineralischen Nährmedium erhalten werden, das im wesentlichen die Ionen enthält, die für das Wachstum der Mikroorganismen erforderlich sind. Wenn Emulsionen dieser Art unter Anwendung der bei der Herstellung von Hefe aus Kohlenhydraten gebrauchten normalen Methode zentrifugiert werden, wird gewöhnlich einerseits eine klare wäßrige Phase eines wäßrigen mineralischen Mediums und andererseits eine mehr oder weniger zähflüssige Emulsion erhalten, die die Hefe, die Gesamtmenge oder einen Teil "der Kohlenwasserstoffe und eine gewisse Menge des wäßrigen mineralischen Mediums enthält.

Die Hefe wird gewöhnlich in Form einer Paste gewonnen, die eine gewisse Menge des wäßrigen mineralischen Mediums enthält. Gewöhnlich ist es jedoch nicht möglich, reine Hefen, d. h. solche, die frei von Kohlenwasserstoffen sind, zu erhalten.

Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zum Abtrennen von Hefen und von Kohlenwasserstoffen aus vergorenen, Hefe und Kohlenwasserstoffe enthaltenden wäßrigen Nährlösungen durch Zentrifugieren, das dadurch gekennzeichnet ist, daß vor dem Zentrifugieren der vergorenen, Hefe und Kohlenwasserstoffe enthaltenden Nährlösung dieser pro 1 Million Teile mindestens 50 Gewichtsteile, Vorzugsweise 200 bis 5000 Gewichtsteile, eines oberflächenaktiven Mittels zugesetzt werden.

Als oberflächenaktive Mittel eignen sich kationaktive oberflächenaktive Mittel, wie Stearyltrimethyl-. ammoniumchlorid, nichtionische oberflächenaktive Mittel, z. B. die Kondensate von Ölsäure und Äthylenoxyd, der anionaktive oberflächenaktive Mittel, z. B. Natriumalkalysulfate.

Vorzugsweise wird die Mischung nach Zusatz des oberflächenaktiven Mittels kräftig gerührt und, ohne der. Hefe Zeit zum weiteren Wachstum zu geben, zentrifugiert.

Durch das Zentrifugieren wird die Hefe als pastöse Phase erhalten. Die Hefezellen enthalten noch eine gewisse Menge Kohlenwasserstoffe und wäßriges mineralisches Medium. Die Kohlenwasserstoffe haften an der Hefe hauptsächlich adsorptiv.

Neben der Hefepaste werden je nach Art der Zentrifuge entweder eine wäßrige Phase des mineralischen Mediums und eine Kohlenwasserstoffphase oder ein Gemisch aus wäßriger mineralischer Phase und Kohlenwasserstoffphase erhalten. Wenn die Zentrifuge zur Trennung von nur zwei Phasen eingerichtet ist, wird die Zentrifugierung so vorgenommen, daß einerseits die Mischung der beiden Phasen, nämlieh des flüssigen, wäßrigen mineralischen Mediums und der Kohlenwasserstoffe, und andererseits die. pastöse Phase der Hefen in einem gewissen Anteil des wäßrigen mineralischen Mediums erhalten wird. In diesem Fall erfolgt die Trennung der Kohlen-Wasserstoffe und des wäßrigen mineralischen Mediums anschließend entweder durch Dekantieren oder erforderlichenfalls durch Zentrifugieren.

Die erhaltene Hefepaste wird vorzugsweise mit einem wäßrigen Medium verdünnt, und zwar entweder mit Wasser allein oder Wasser, das ein oberflächenaktives Mittel und/oder mineralische Bestandteile enthält, und erneut zentrifugiert.

Die Behandlung besteht zweckmäßig wiederum aus mehreren Stufen, in denen verdünnt und zentrifugiert wird. In den Änfangsstufen wird die Hefe mit einem wäßrigen Medium, das ein oberflächenaktives Mittel enthält, und in den Endstufen mit einem von oberflächenaktiven Mitteln freien wäßrigen Medium verdünnt. Während der Anfangsstufen wird die Hefe von Kohlenwasserstoffen und in den Endstufen von oberflächenaktiven Mitteln· befreit.

Vorzugsweise wird nach den vorstehend beschriebenen Stufen eine Wäsche mit reinem Wasser vorgenommen, der sich eine Zentrifugierung· zur Entfernung der Mineralsalze des wäßrigen mineralischen Mediums und des in der Hefepaste verbliebenen oberflächenaktiven Mittels anschließt.

Wenn der pH-Wert der zu behandelnden Mischung unter 7 liegt, muß er auf einen Wert zwischen 7 und 9 erhöht werden. Es wurde festgestellt, daß hierdurch die Trennung der Phasen der Emulsion erleichtert wird. Diese pH-Korrektur ist vor der ersten Verdünnungsstufe des Verfahrens vorzunehmen.

Die Abtrennung der Hefepaste erfolgt vorzugsweise bei leicht erhöhter Temperatur, gewöhnlich oberhalb von 30°, aber nicht oberhalb von 99°. Je höher die Temperatur, um so stärker kann die Menge des oberflächenaktiven Mittels verringert werden, jedoch darf man nicht in einen Temperaturbereich gelangen, in dem eine Veränderung der Hefezellen eintreten könnte. Bevorzugt wird eine Temperatur von etwa 60°.

Es ist wirtschaftlich vorteilhaft, die das oberflächenaktive Mittel enthaltenden Waschflüssigkeiten nicht zu verwerfen. Diese wäßrigen Flüssigkeiten können im Kreislauf geführt und mehrere Male verwendet werden. Die in ihnen enthaltenen Kohlenwasserstoffe können kontinuierlich durch Dekantieren oder Zentrifugieren abgetrennt werden.

Die Hefepaste wird vorzugsweise getrocknet, um sie biologisch stabil zu machen. Die Trocknung kann nach den für die Trocknung von Futterhefe bekannten Methoden vorgenommen werden.

Das Verfahren gemäß der Erfindung eignet sich besonders zur Gewinnung von Futterhefe durch Züchten einer Hefe in einem Nährmedium in Gegenwart einer aus Erdöl stammenden paraffinischen Fraktion eines durchschnittlichen Molekulargewichts, das wenigstens 10 Kohlenstoffatomen je Molekül entspricht und eines freien Sauerstoff enthaltenden Gases unter Bedingungen, die das Wachstum der Hefe begünstigen und Abtrennen der Hefe vom wäßrigen Medium. Geeignet sind z. B. Kerosine, Gasöle und Mitteldestillatfraktionen, vorzugsweise solche, die im Bereich von 150 bis 450° sieden. Es ist auch möglich, behandelte Fraktionen, z. B. Gatsch oder andere Wachsfraktionen, wie sie beispielsweise bei der Entparaffinierung von Schmierölfraktionen anfallen, und Paraffine, die bei Trennverfahren unter Verwendung von Molekularsieben erhalten werden, zu verwenden.

Vorzugsweise wird auf dem paraffinischen Material eine Hefe der Familie Cryptococcaceae, insbesondere der Unterfamilie Cryptococcoidae, gezüchtet. Gegebenenfalls können jedoch auch beispiels-

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weise ascosporogene Hefen der Unterfamilie Saccharo- ' Die Versuche a), b) und c) wurden bei einer

myceloidae verwendet werden. Die bevorzugten Gat- Temperatur von 30° durchgeführt,

tungen der Unterfamilie Cryptococcoidae sind Toru- d) Der Versuch c) wurde bei einer Temperatur von

lopsis (auch als Torula bekannt) und Candida. Be- 60° wiederholt. Die Trennung durch Zentri-

vorzugte Stämme von Candida sind Candida Tropi- 5 fugieren war deutlich besser als im Versuch c),

calis und insbesondere Candida Lipolytica (auch als da die pastöse Phase aus Hefezellen weniger

Mycotorula Lipolytica bekannt). . ■ reich an Kohlenwasserstoffen war, die zum

Schließlich ist das Verfahren gemäß der Erfindung größeren Teil in die feuchte Kohlenwasserstoff-

nicht nur auf Kohlenwasserstoffe und Hefen enthal- phase übergingen,

tende Emulsionen, sondern ebenso auf Emulsionen, io " ο δ he't

die beliebige Mikroorganismen mit Kohlenwasser- ' ■ - . r ι sgang

stoffen enthalten, zwecks Gewinnung der von Kohlen- e) Die aus Versuch d) erhaltene pastöse Phase aus

Wasserstoffen freien Mikroorganismen anwendbar. mit Kohlenwasserstoffen und wäßrigem mine-

: ralischem Medium imprägnierten Hefezellen

Beispiel 1 ₁₅ · wurde mit Wasser bei 90° gewaschen und zen-

. Die Emulsion, aus der die Hefen abgetrennt wer- - .„ trifugiert. Erhalten wurden:

den sollen, besteht aus Zellen von Saccharomyces Eine pastöse Phase aus Hefezellen, die noch

cerevisiae und einem paraffinischen Gasöl, das in Kohlenwasserstoffe mit einer wäßrigen Phase

kleinen Teilchen in einer kontinuierlichen wäßrigen . enthielten;

Phase eines mineralischen Mediums folgender Zu- ao eine Kohlenwasserstoffe enthaltende wäßrige

sammensetzung dispergiert ist: Phase.

Vier aufeinanderfolgende Behandlungen durch

Monokaliumphosphat ..: 7 g Waschen und Zentrifugieren bei 90° waren er-

Magnesiumsulfat 0,2 g forderlich, um eine von Kohlenwasserstoffen

Natriumchlorid 0,1 g ₂. _frei_{e Paste von} Hefezellen zu erhalten.

\ Ammoniumchlond 2,5 g f) Der Versuch e) wurde wiederholt, jedoch wurde

Trinkwasser 100 cm^:S . bei 60° mit Wasser gewaschen, das pro 1000

Destilliertes Wasser an 1000 cm^:s _Ten_{e 0},5 Teile des oben genannten oberflächenfehlender Rest aktiven Mittels enthielt. Zweimaliges Waschen

Das Medium hat einen pH-Wert von 4. 3« bei 60° genügte, um eine von Kohlenwasserstoffen freie Paste der Hefezellen zu erhalten.

!.Arbeitsgang Abschließend wurde die Hefe mit reinem Wasser Die folgenden Versuche wurden mit Proben der bei 60° gewaschen, um das in der Hefe verursprünglichen Emulsion durchgeführt: bliebene oberflächenaktive Mittel zu entfernen.

a) Intermittierendes Zentrifugieren der Emulsion 35 Beiso el 2
als solcher ergab: ·..."■

Eine pastöse Phase aus Hefezellen, imprägniert Die Emulsion, aus der die Hefe abgetrennt werden mit Kohlenwasserstoffen und wäßrigem Medium; sollte, bestand aus Zellen von Candida Lipolytica eine trübe Phase, bestehend aus dem wäßrigen und einem paraffinischen Gasöl, das in Form kleiner mineralischen Medium; 40 Teilchen in einer kontinuierlichen Phase aus dem eine sehr stabile Emulsionsphase aus Hefe + gleichen wäßrigen Medium, das im Beispiel 1 bemineralischem Medium + Kohlenwasserstoffen; schrieben ist und einen pH-Wert von 3,5 aufwies, eine feuchte Kohlenwasserstoffphase. dispergiert war.

b) Zur ursprünglichen Emulsion wurde ςίη ober- 1 α h "t
flächenaktives Mittel, und zwar ein Kondensat 45 Aroeitsgang

von Ölsäure und Äthylenoxyd, in einer Menge Die folgenden Versuche wurden mit Proben der

von 1 Gewichtsteil pro 1000 Gewichtsteile; be- ursprünglichen Emulsion durchgeführt:

zogen auf-die wäßrige Phase, gegeben und die a) Intermittierendes Zentrifugieren der ursprüng-

Mischung kräftig gerührt. Durch Zentrifugieren liehen Emulsion bei 60° ergab eine ebenso un-

wurden erhalten: - - ^ 50 vollkommene Trennung wie im Falle des Bei-

Eine pastöse Phase, bestehend aus Hefezellen, spiels I, a).

die mit Kohlenwasserstoffen und wäßrigem b) Die ursprüngliche Emulsion wurde nach EinMedium imprägniert waren; , stellung ihres pH-Wertes auf 8 bei 60° zentrieine klare Phase, bestehend aus dem wäßrigen ' fugiert. Die Trennung war etwas besser, aber mineralischen Medium; 55 immer noch völlig ungenügend,
eine feuchte Kohlenwasserstoffphase. ^c) ^Der ursprünglichen Emulsion wurde als kation-Konzentrationen des oberflächenaktiven Mittels aktives oberflächenaktives Mittel Stearyltrimeunter 1 Teil pro 1000 Teile waren weniger wirk- thylammoniumchlorid in einer Menge von 0,25 sam. Teilen pro 1000 Teile, bezogen auf die wäßrige Die vorstehend beschriebenen Versuche wurden 60 Phase, zugegeben, und der pH-Wert wurde auf bei einem pH-Wert von 4 durchgeführt. 8 eingestellt.

c) Der pH-Wert der ursprünglichen Emulsion , Die Zentrifugierung wurde bei 60° durchgeführt - wurde auf 8 eingestellt, worauf das gleiche und ergab die gleichen drei Phasen, die ebenso

oberflächenaktive Mittel in einer· Menge von gut getrennt waren wie im Beispie! I, Versuch d).

nur 0,5 Teilen pro 1000 Teile, bezogen auf die 65 .

wäßrige Phase, zugegeben wurde. Beim Zentri- Aroeitsgang

fugieren wurden die gleichen Ergebnisse erhal- d) Die in Versuch c) erhaltene pastöse Phase aus

ten, wie sie vorstehend unter b) angegeben sind, mit Kohlenwasserstoffen imprägnierten Hel's:-

Claims

zellen wurde mit Wasser bei 60° gewaschen und dann zentrifugiert. Fünfmaliges aufeinanderfolgendes Waschen und Zentrifugieren waren erforderlich, um eine von Kohlenwasserstoffen freie Paste von Hefezellen zu erhalten, e) Der Versuch d) wurde wiederholt, jedoch wurde in diesem Fall mit Wasser gewaschen, das auf 1000 Teile 0,25 Teile des gleichen oberflächenaktiven Mittels wie in Versuch c) enthielt. Zweimaliges Waschen und Zentrifugieren genügte, um Hefen zu erhalten, die von Kohlenwasserstoffen frei waren. Zur Entfernung des in der Hefe verbliebenen oberflächenaktiven Mittels wurde eine abschließende Wäsche mit reinem Wasser bei 60° vorgenommen.

Beispiel 3 *

Die im Beispiel 2 beschriebenen Versuche wurden wiederholt, wobei als oberflächenaktives Mittel ein anionaktives Mittel, nämlich ein Natriumalkylsulfat, in einer Menge von 0,25 Teilen pro 1000 Teile, bezogen auf die wäßrige Phase, verwendet wurde. Im wesentlichen wurden die gleichen Ergebnisse wie im . Beispiel 2 erhalten.

Beispiel 4

Die in den Versuchen gemäß Beispiel 2 und 3 erhaltenen Produkte wurden in die feste Form umgewandelt, indem sie in einem Luftstrom hoher Geschwindigkeit auf 80 bis 90° erhitzt und zu Pulver gemahlen wurden.

U . : ■-■;..' Patentansprüche:

"i. Verfahren zum Abtrennen von Hefen und von Kohlenwasserstoffen aus vergorenen, Hefe· und Kohlenwasserstoffe enthaltenden wäßrigen Nährlösungen durch Zentrifugieren, dadurch

ίο gekennzeichnet, daß vor dem Zentrifugieren der. vergorenen, Hefe und Kohlenwasserstoffe enthaltenden Nährlösung dieser pro 1 Million Teile mindestens 50 Gewichtsteile, vorzugsweise 200 bis 5000 Gewichtsteile,' eines oberfiächenaktiven Mittels zugesetzt werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein nichtionisches oberflächenaktives Mittel eingesetzt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ao gekennzeichnet, daß die vergorene Nährlösung nach Zusatz des oberflächenaktiven Mittels kräftig gerührt und, ohne der Hefe ein weiteres Wachstum zu ermöglichen, dann in bekannter Weise zentrifugiert wird.
4. Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Phasentrennung bei Temperaturen zwischen etwa 30 und 99⁰C erfolgt.