Способ улучшенной ферментации с помощью микроорганизмов - RU2018121029A

1. Способ увеличения выработки биомассы и/или скорости роста микроорганизмов в способе ферментации, указанный способ включает стадии:

(i) предоставление одного или большего количества микроорганизмов;

(ii) предоставление субстрата для ферментации, пригодного для ферментации с помощью одного или большего количества микроорганизмов;

(iii) смешивание одного или большего количества микроорганизмов и субстрата для ферментации с получением ферментационного бульона;

(iv) добавление ферментационного бульона в ферментационный бак;

(v) введение по меньшей мере одного газообразного субстрата в ферментационный бульон;

(vi) проведение процедуры ферментации в течение периода ферментации, равного не менее 1 ч;

где по меньшей мере один газообразный субстрат включает один или большее количество парниковых газов, таких как диоксид углерода (CO₂), где количество CO₂, введенного в ферментационный бульон, равно не менее 0,001 л/мин/л ферментационного бульона, например, не менее 0,005 л/мин/л ферментационного бульона, например, не менее 0,01 л/мин/л ферментационного бульона, например, не менее 0,05 л/мин/л ферментационного бульона, например, не менее 0,1 л/мин/л ферментационного бульона, например, не менее 0,13 л/мин/л ферментационного бульона, например, не менее 0,15 л/мин/л ферментационного бульона, например, не менее 0,2 л/мин/л ферментационного бульона, например, не менее 0,25 л/мин/л ферментационного бульона.

2. Способ по п. 1, в котором газообразный субстрат дополнительно включает соединение C1.

3. Способ увеличения выработки биомассы и/или скорости роста микроорганизмов в способе ферментации, указанный способ включает стадии:

(i) предоставление одного или большего количества микроорганизмов;

(ii) предоставление субстрата для ферментации, пригодного для ферментации с помощью одного или большего количества микроорганизмов;

(iii) смешивание одного или большего количества микроорганизмов и субстрата для ферментации с получением ферментационного бульона;

(iv) добавление ферментационного бульона в ферментационный бак;

(v) введение по меньшей мере одного газообразного субстрата в ферментационный бульон;

(vi) проведение процедуры ферментации в течение периода ферментации, равного не менее 1 ч;

где по меньшей мере один газообразный субстрат включает комбинацию двух или большего количества источников углерода.

4. Способ по п. 3, в котором комбинация двух или большего количества источников углерода представляет собой комбинацию одного или большего количества парниковых газов, таких как диоксид углерода (CO₂), с одним или большим количеством C1 алканов, таких как метан.

5. Способ по любому из пп. 3 или 4, где по меньшей мере один газообразный субстрат включает один или большее количество парниковых газов, таких как диоксид углерода (CO₂).

6. Способ по любому из предыдущих пунктов, в котором смешивание одного или большего количества микроорганизмов и субстрата для ферментации с получением ферментационного бульона проводят в ферментационном баке.

7. Способ по любому из предыдущих пунктов, в котором ферментационный бульон перемешивают.

8. Способ по любому из предыдущих пунктов, где способ ферментации проводят в аэролифтном реакторе, петлевом реакторе, U-образном реакторе, или реакторе с механическим перемешиванием.

9. Способ по любому из предыдущих пунктов, в котором давление в ферментационном бульоне и газообразном субстрате увеличивается, так что превышение давления по сравнению с давлением снаружи от ферментационного бака составляет не менее 1,5 бар; такое как не менее 1,75 бар; например, не менее 2,0 бар; такое как не менее 2,5 бар; например, не менее 3,0 бар; такое как не менее 3,5 бар; например, не менее 4,0 бар; такое как не менее 4,5 бар; например, не менее 5,0 бар; такое как не менее 5,5 бар; например, не менее 6,0 бар; такое как не менее 7,0 бар; например, не менее 8,0 бар; такое как не менее 9,0 бар; например, не менее 10,0 бар.

10. Способ по любому из предыдущих пунктов, в котором микроорганизм выбран из группы, включающей бактериальную клетку, клетку гриба, клетку водоросли или животную клетку.

11. Способ по п. 10, в котором микроорганизмом является бактериальная клетка.

12. Способ по п. 11, в котором бактериальная клетка представляет собой метанотрофную бактериальную клетку.

13. Способ по п. 12, в котором метанотрофная бактериальная клетка выбрана из числа Methylococcus. Предпочтительно Methylococcus capsulatus.

14. Способ по любому из предыдущих пунктов, где способ ферментации представляет собой периодическую ферментацию, периодическую ферментацию с подпиткой или непрерывный способ ферментации. Предпочтительно, если способ ферментации представляет собой непрерывный способ ферментации.

15. Способ по п. 10, где непрерывный способ ферментации проводят, как хемостатный, pH-статный, продукт-статный или другой непрерывный режим способа ферментации.

16. Способ по любому из предыдущих пунктов, в котором газообразный субстрат содержит не менее 0,05% диоксида углерода, например, не менее 0,075% диоксида углерода, например, не менее 0,1% диоксида углерода, например, не менее 0,2% диоксида углерода, например, не менее 0,3% диоксида углерода, например, не менее 0,4% диоксида углерода, например, не менее 0,5% диоксида углерода, например, не менее 0,6% диоксида углерода, например, не менее 0,7% диоксида углерода, например, не менее 0,8% диоксида углерода, например, не менее 0,9% диоксида углерода, например, не менее 1,0% диоксида углерода, например, не менее 1,25% диоксида углерода, например, не менее 1,5% диоксида углерода, например, не менее 1,75% диоксида углерода, например, не менее 2,0% диоксида углерода, например, не менее 2,5% диоксида углерода, например, не менее 3,0% диоксида углерода, например, не менее 3,5% диоксида углерода, например, не менее 4,0% диоксида углерода, например, не менее 4,5% диоксида углерода, например, не менее 5,5% диоксида углерода, например, не менее 6,0% диоксида углерода, например, не менее 6,5% диоксида углерода, например, не менее 7,0% диоксида углерода, например, не менее 7,5% диоксида углерода, например, не менее 8,0% диоксида углерода.

17. Способ по п. 16, в котором C1 представляет собой алкан.

18. Способ по любому из пп. 16 или 17, в котором соединение C1 и/или алкан представляет собой метан, метанол, природный газ или любую их комбинацию. Предпочтительно, если соединение C1 и/или алкан представляет собой метан.

19. Способ по п. 18, в котором газообразный субстрат характеризуется отношением масс диоксид углерода и алкана, составляющим 1 часть диоксида углерода примерно на 1 часть алкана, например, 1 часть диоксида углерода примерно на 1,5 части алкана, 1 часть диоксида углерода примерно на 2 части алкана, 1 часть диоксида углерода примерно на 2,5 части алкана, 1 часть диоксида углерода примерно на 3 части алкана.

20. Способ по любому из предыдущих пунктов, в котором газообразный субстрат дополнительно включает по меньшей мере один источник азота.

21. Способ по п. 20, в котором по меньшей мере один источник азота выбран из группы, включающей аммиак, нитрат, молекулярный азот и их комбинацию. Предпочтительно, если источник азота является комбинацией аммиака и нитрата.

22. Способ по любому из предыдущих пунктов, в котором газообразный субстрат дополнительно включает кислород.

23. Способ по п. 22, в котором кислород предоставляется, как атмосферный воздух, чистый кислород или воздух, обогащенный кислородом.

24. Способ по п. 23, в котором газообразный субстрат обладает содержанием кислорода, предпочтительно атмосферного воздуха, которое в 2-15 раз больше (об./об.), чем содержание C1 алкана, предпочтительно метана; например, 3-12 раз больше (об./об.); например, 4-10 раз больше (об./об.); например, 5-9 раз больше (об./об.); например, 6-8 раз больше (об./об.).

25. Способ по любому из пп. 22-24, в котором газообразный субстрат обладает содержанием кислорода, предпочтительно атмосферного воздуха, которое в 5-25 раз больше (об./об.), чем содержание парниковых газов, предпочтительно, диоксида углерода; например, 7-20 раз больше (об./об.); например, 9-15 раз больше (об./об.); например, 10-14 раз больше (об./об.); например, 11-13 раз больше (об./об.).

26. Способ по любому из предыдущих пунктов, в котором скорость роста микробов во время проведения способа ферментации равна не менее 0,04 ч^-1, например, не менее 0,06 ч^-1, например, не менее 0,08 ч^-1, например, не менее 0,10 ч^-1, например, не менее 0,12 ч^-1, например, не менее 0,14 ч^-1, например, не менее 0,15 ч^-1, например, не менее 0,16 ч^-1, например, не менее 0,17 ч^-1, например, не менее 0,18 ч^-1, например, не менее 0,19 ч^-1, например, не менее 0,20 ч^-1, например, не менее 0,22 ч^-1, например, не менее 0,25 ч^-1, например, не менее 0,27 ч^-1, например, не менее 0,30 ч^-1, например, не менее 0,32 ч^-1, например, не менее 0,35 ч^-1, например, не менее 0,37 ч^-1.

27. Способ по любому из предыдущих пунктов, в котором обеспечивается выработка биомассы, равная не менее 2,5 г/л в пересчете на массу в сухом состоянии, например, обеспечивается выработка биомассы, равная 2,6 г/л в пересчете на массу в сухом состоянии, например, обеспечивается выработка биомассы, равная 2,7 г/л в пересчете на массу в сухом состоянии, например, обеспечивается выработка биомассы, равная 2,8 г/л в пересчете на массу в сухом состоянии, например, обеспечивается выработка биомассы, равная 2,9 г/л в пересчете на массу в сухом состоянии, например, обеспечивается выработка биомассы, равная 3,0 г/л в пересчете на массу в сухом состоянии, например, обеспечивается выработка биомассы, равная 3,5 г/л в пересчете на массу в сухом состоянии, например, обеспечивается выработка биомассы, равная 4,0 г/л в пересчете на массу в сухом состоянии, например, обеспечивается выработка биомассы, равная 4,5 г/л в пересчете на массу в сухом состоянии, например, обеспечивается выработка биомассы, равная 5,0 г/л в пересчете на массу в сухом состоянии, например, обеспечивается выработка биомассы, равная 5,5 г/л в пересчете на массу в сухом состоянии, например, обеспечивается выработка биомассы, равная 6,0 г/л в пересчете на массу в сухом состоянии, например, обеспечивается выработка биомассы, равная 6,5 г/л в пересчете на массу в сухом состоянии, например, обеспечивается выработка биомассы, равная 7,0 г/л в пересчете на массу в сухом состоянии, например, обеспечивается выработка биомассы, равная 7,5 г/л в пересчете на массу в сухом состоянии.

28. Способ по п. 27, в котором выработку биомассы обеспечивают менее, чем за 5 дней, например, менее, чем за 4 дня, например, менее, чем за 3 дня, например, менее, чем за 2 дня, например, менее, чем за 24 ч, например, менее, чем за 20 ч, например, менее, чем за 16 ч, например, менее, чем за 14 ч, например, менее, чем за 12 ч, например, менее, чем за 10 ч, например, менее, чем за 8 ч.

29. Способ по любому из предыдущих пунктов, в котором выработку биомассы, равную не менее 3,5 г/л в пересчете на массу в сухом состоянии, обеспечивают менее, чем за 24 ч, например, выработку биомассы, равную не менее 4,0 г/л в пересчете на массу в сухом состоянии, обеспечивают менее, чем за 20 ч, например, выработку биомассы, равную не менее 4,5 г/л в пересчете на массу в сухом состоянии, обеспечивают менее, чем за 14 ч, например, выработку биомассы, равную не менее 5,0 г/л в пересчете на массу в сухом состоянии, обеспечивают менее, чем за 10 ч, например, выработку биомассы, равную не менее 5,5 г/л в пересчете на массу в сухом состоянии, обеспечивают менее, чем за 8 ч.

30. Ферментационный бак, включающий вход для введения по меньшей мере одного газообразного субстрата в ферментационный бак, где по меньшей мере один газообразный субстрат включает диоксид углерода (CO₂).

31. Ферментационный бак по п. 30, где ферментационный бак дополнительно включает одно или большее количество перемешивающих устройств.

32. Ферментационный бак по п. 31, в котором одно или большее количество перемешивающих устройств представляет собой статическое перемешивающее устройство и/или активное перемешивающее устройство.

33. Ферментационный бак по любому из пп. 30-32, где ферментационный бак дополнительно включает один или большее количество сенсоров.

34. Ферментационный бак по п. 33, в котором один или большее количество сенсоров представляет собой сенсор для определения CO_2.

35. Ферментационный бак по п. 33 или 34, в котором один или большее количество сенсоров представляет собой сенсор для определения растворенного CO₂.

36. Композиция, включающая один или большее количество микроорганизмов, которую можно получить способом по пп. 1-29.