WWW.KNIGI.KONFLIB.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

 
<< HOME
Научная библиотека
CONTACTS

Pages:     | 1 |   ...   | 8 | 9 || 11 | 12 |   ...   | 49 |

«Т. Г. Волова БИОТЕХНОЛОГИЯ Ответственный редактор академик И. И. Гительзон Рекомендовано Министерством общего и профессионального образования Российской Федерации в ...»

-- [ Страница 10 ] --

Эффективный процесс получения белка одноклеточных на жидких углеводородах реализуется в ферментах типа Б-50, представляющих собой 12-секционный аппарат в виде тора общим объемом 800 м3 при рабочем объеме 320 м3. Каждая секция аппарата снабжена перемешивающим устройством в виде самовсасывающей мешалки турбинного типа и эжекционным устройством. Суспензия в ходе ферментации последовательно проходит все секции. При этом в 1–9 секциях реализуется активный рост клеток при непрерывном поступлении углеродного субстрата; в последних трех – так называемая стадия «дозревания», в ходе которой подача субстрата прекращается и происходит окисление и доутилизация дрожжами остаточных углеводородов. Такой режим позволяет практически полно утилизировать субстрат и получить продукт с допустимым уровнем остаточных углеводородов (не более 0.01 %). Окисление углеводородов с большими затратами кислорода сопровождается большим тепловыделением (2.5–3.5 ккал/кг). Поэтому система отвода тепла представляет собой встроенные теплообменники с поверхностью до 3000 м3 на каждую секцию. Время пребывания культуры в аппарате составляет около 8 ч, скорость протока среды – до 0.22 ч–1 при стабилизации рН на уровне 4.0–4.5, температуры – 32–34°С. Производительность процесса достигает 27 т в сутки, экономический коэффициент по углеводородам – 1.0–1.2, затраты углеводородов – 0.9–1.0 т, кислорода – 2.4–2.8 т/т АСВ. Готовый продукт, БВК, полученный на углеводородах, содержит (%): сырой протеин – до 60, жиры – 5, углеводы – 10–20, зола, влага – до 10; витамин D2 – до 4000 м.е. и витамины группы B.

К середине 70-х гг. технологии получения белка одноклеточных на углеводородах были разработаны всеми развитыми странами. Крупнотоннажные производства БВК были созданы в СССР, Италии, Румынии, Франции. В 1980 г. объемы производства составили: СССР около 1.0 млн.

т/г; 20 000 т/г во Франции; 300 000 т/г в Италии; 1500 т/г в Румынии, т/г в Великобритании. Однако это направление производства белка одноклеточных не получило развития, за исключением России, так как стоимость БВК из углеводородов пока не удалось снизить до уровня традиционных кормовых продуктов (соевой и рыбной муки).

Субстраты III-го поколения – оксидады углеводородов, газообразные углеводороды, углекислота, водород Перспективными видами сырья для крупнотоннажного получения микробного белка принято считать спирты, природный газ, водород.

Масштабы производства, технологичность низших спиртов и качество получаемого микробного белка выдвинули метанол и этанол в разряд наиболее перспективных субстратов. Исследование процессов микробного синтеза на спиртах с середины 70-х годов были развернуты всеми развитыми странами. Было показано, что способность усваивать метанол присуща как дрожжам (рода Hansenula, Candida), так и бактериям (Pseudomonas, Methylomonas).

Усвоение метанола микроорганизмами происходит в результате 3-х последовательных стадий через формальдегид и формиат до углекислоты:

Преимущества метанола по сравнению с жидкими углеводородами состоят в прекрасной растворимости в воде, высокой чистоте и отсутствии канцерогенных примесей, высокой летучести. Это позволяет легко удалять его остатки из готового продукта на стадии термообработки и высушивания. Тепловыделение в ходе ферментации на метаноле также существенно ниже вследствие химического строения спиртов и наличия в их составе кислорода. Биологическая активность спиртов, проявляющаяся по отношению к посторонней микрофлоре, является дополнительным фактором, обеспечивающим доминирование в культуре производственных штаммов-продуцентов. Однако горючесть спиртов и возможность образования с воздухом взрывоопасных смесей (диапазон концентраций 6–35 % объемных), а также токсичность требуют специальных мер, обеспечивающих безопасный режим работы.

Питательная среда, помимо спирта (8–10 г/л), содержит все необходимые для нелимитированного роста клеток, элементы питания. Помимо традиционных макро- и микроэлементов в среду в качестве дополнительного источника азотного питания и витаминов вводят дрожжевой экстракт (50 мг/л).

Типы используемых режимов ферментации и аппаратуры определяются физиологической спецификой штамма-продуцента. При выращивании дрожжей (C. boidinii, H. polymorpha) в условиях асептической или частично неасептической ферментации применяются аппараты с вводом энергии жидкой фазой с эжекционными устройствами. Температура культивирования составляет 34–37°C, рН – 4.2–4.6, скорость протока среды – 0.12– 0.16 ч-1, экономический коэффициент по метанолу – 0.4. Производительность аппаратов достигает 75 т АСВ в сутки при концентрации клеток в суспензии до 30 г/л. Затраты метанола на синтез биомассы составляют около 2.5 т/т. Получаемые на метаноле дрожжи имеют следующий состав (%): сырой протеин – 56–62, липиды – 5–6, нуклеиновые кислоты – 5–6, зола – 7–11, влажность – не выше 10.

При использовании в качестве продуцента белка одноклеточных бактериальных форм (Methylomonas clara, Ps. rosea) для ферментации используют струйные аппараты производительностью 100–300 т АСВ в сутки. Процесс проводят при 32–34°С, рН 6.0–6.4, скорости протока среды 0.5 ч-1. Экономический коэффициент по метанолу достигает 0.45, то есть его затраты на получения конечного продукта снижаются до 2.2 т/т. Бактериальная биомасса по сравнению с дрожжевой содержит больше азотсодержащих компонентов (%): сырого протеина – до 74, нуклеиновых кислот – 10–13.

Высокоочищенным субстратом для получения микробного белка пищевого назначения является этанол. Наиболее продуктивные производственные штаммы дрожжей (C. utilis, Hancenula anomala) обеспечивают получение белкового продукта пищевого назначения с содержанием белка до 60 % при скорости протока среды 0.14 ч-1 и экономическим коэффициентом по этанолу 0.40–0.45. До недавнего времени вопрос о реализации процесса получения микробного белка на спиртах в промышленных масштабах не казался злободневным из-за достаточно высокой отпускной цены на данный субстрат. Однако в связи с разработкой в последние годы более эффективных технологий получения спиртов и повышением спроса на белковые продукты данная технология становится перспективной.



В 70-е годы с поиском новых доступных источников сырья стали рассматривать возможности привлечения для получения микробного белка газообразных углеводородов, главным образом, – метана, источником которого служит широко распространенный природный газ. Природный газ, помимо сравнительно низкой стоимости и доступности, характеризуется отсутствием ингибирующих рост микроорганизмов примесей, позволяет получать сравнительно большие выходы биомассы и не требует специальной очистки ни исходного сырья, ни получаемой биомассы. Продуцентами микробного белка на метане являются бактерии родов Methylococcus, Pseudomonas, Mycobacterium, Methanomonas, которые утилизируют метан в качестве источника углерода и энергии, окисляя его через ряд последовательных стадий через спирт и альдегид до углекислоты:

При использовании метана возникает ряд существенных технологических проблем в связи с особенностями метана как субстрата роста. Метан поступает из газовой фазы и имеет низкую растворимость (до 0.02 г/л при нормальном давлении), поэтому скорость его растворения в культуре является лимитирующим фактором, определяющим скорость роста продуцента. Синтез биомассы сопровождается выделением в околоклеточную среду промежуточных продуктов окисления метана (до 0.2–0.6 г углерода на 1 г синтезированной биомассы), ингибирующих развитие основного производственного штамма. Поэтому используют микробную ассоциацию, в составе которой, помимо метанотрофов, развиваются 5–6 гетеротрофных видов, утилизирующих продукты неполного окисления метана.

В связи с высокой восстановленностью метана для его микробного окисления требуется большое количество кислорода (в 5 раз больше, чем на углеводах и в 2–3 раза больше, чем при окислении жидких углеводородов). Поэтому процесс требует сложного аппаратурного оформления стадии ферментации. Выращивание метанотрофных бактерий осуществляется в проточной культуре при 34–38°С и нейтральных значениях рН среды.

Питательная среда содержит обычный набор минеральных элементов;

источником азота служит как восстановленая, так и окисленные формы.

При использовании олигонитрофильных микроорганизмов концентрация азота в среде низка (20–30 мг/л). Потребности в кислороде у микробных клеток в 2–3 раза превышает их потребности в метане. Однако из-за взрывоопасности субстрата стехиометрическое соотношение данных газов принимается не оптимальным для развития бактерий, и процесс реализуют при лимите по кислороду и избытке метана.

Для выращивания метанотрофных бактерий используют аппараты со струйным диспергированием газовой среды, имеющие высокие массообменные характеристики. Для более полного усвоения метана применяют рециркуляцию газовой смеси, повышение рабочего давления в аппарате, а также использование вместо воздуха кислорода. Это позволяет повысить степень утилизации газового субстрата до 95 %. Скорость протока среды в ходе ферментации составляет 0.25–0.30 ч–1; концентрация клеток в культуре на выходе из ферментера не превышает 10 г/л. Затраты субстрата на 1 т биомассы составляют для метана и кислорода 1.8–2.2 и 4.5–5.0 т соответственно. Биомасса содержит (%): сырой протеин – до 75, нуклеиновые кислоты – 10, липиды – 5, зола – до 10, влажность – не выше 10. Получаемый белок по содержанию и соотношению аминокислот близок к рыбной муке и соевым шротам.

Крупнотоннажное производство белка одноклеточных на природном газе реализовано в России. Технологию и данный субстрат прогнозно считают перспективными. Однако рентабельность и развитие этого направления во многом будут зависеть от возможности совершенствования аппаратурного оформления и интенсификации процесса.

Принципиально новым направлением в изыскании перспективных продуцентов белка является привлечение фотоавтотрофных организмов, использующих в качестве углеродного источника углекислоту, а энергии – свет. Исследования водорослей в качестве возможных продуцентов белка проводят несколько десятилетий. Внимание к водорослям определяется способом их питания, химическим составом биомассы, технологичностью. Процесс прироста биомассы водорослей происходит за счет фотосинтеза, поэтому главным фактором, определяющим эффективность, является освещенность. С середины 60-х в качестве перспективных биосинтетиков белка активно рассматривали водоросли (Chlorella, Scenedesmus).

Однако эти надежды не оправдались из-за малой доступности данных биомасс (неперевариваемые клеточные стенки, необходимость дезинтеграции клеток и очистки белков от токсичного хлорофилла и др.), а также низкой энергетической эффективности фотосинтеза.

Эффективным белковым продуктом оказались цианобактерии рода Spirulina, растущие в природных условиях и способные фиксировать атмосферный азот. Биомасса Spirulina содержит (%): до 70 белков, полноценного аминокислотного состава, 19 углеводов, 4 нуклеиновых кислот и 4 липидов, 6 пигментов и по 3 золы и волокон. Клеточная стенка имеет отличный от микроводорослей состав и легко переваривается. Низкий уровень нуклеиновых кислот в биомассе, нетоксичность пигментов фикоцианинов, высокий уровень переваримого белка, – все это сделали данную биомассу полноценным белковым продуктом пищевого назначения. При метаболизме белков спирулины в организме человека не образуется холестерина, поэтому данный белок стали рассматривать в качестве компонента диетического питания.



Pages:     | 1 |   ...   | 8 | 9 || 11 | 12 |   ...   | 49 |
 



Похожие работы:

«Редакционный комментарий1 : ПРОФЕССОР ЕВГЕНИЙ МИХАЙЛОВИЧ МОРОЗОВ (к восьмидесятилетию со дня рождения) Механика разрушения в России берет свое начало от работ А.Ф. Иоффе по влиянию трещин на прочность твердых тел. Он установил, что после растворе ния в горячей воде слоя с поверхностными трещинами кристаллов каменной соли их прочность резко возрастала и приближалась к теоретической прочности. Явле ние увеличения прочности хрупких тел при удалении поверхностных трещин, за счет растворения в воде...»

«Звук Безмолвия http://zvyk-bezmolviya.a5.ru Звук безмолвия - труд, выступающий в роле ключа, помогающим вспомнить хорошо известную вам, забытую истину. Познаваемую и осознаваемую нами не одним воплощением. Все знания внутри нас, но многие потеряли путь к этим глубинным подсознательным знаниям-Вселенского разума- нашего высшего Я. И память это путь к этой уже имеющейся информации, а не укоренение в новых знаниях. В процессе жизни мы по мере нашей готовности вспоминаем их через внешние источники,...»

«Чернобыль. Последствия аварии на атомном реакторе для Федеративной Республики Германии и Германской Демократической Республики. Перевод – к.ф.н. Инга Левит 1 Доктор Мелани Арндт – руководитель интернационального проекта Политика и общество после Чернобыля. Беларусь, Украина, Россия, Литва и Германия в сравнительной и исторической перспективе (1986-2006). Центр современной истории. Потсдам. Финансовую поддержку проекта осуществлял фонд Volkswagen-Stiftung Перевод – к.ф.н. Инга Левит Эта...»

«5.1. О тепловых машинах и Perpetuum moвile За долго до наступления новой эры своё отношение к проблеме вечного движения и к проблеме неисчерпаемых источников энергии высказывали своё отношение древние мыслители. За пятьсот лет до рождества Христова греческий философ Анаксагор был уверен что: Ничто не может стать чем-то иным, и ничто не может быть уничтожено. Были и более агрессивные высказывания, например, Эмпедокл из Акраганта (490 430 гг. до н.э.) считал, что только сумасшедшие могут...»

«Знакомьтесь: атомная станция Эффективность, безопасность, надежность 2008 г. 2 Ростовский информационно-аналитический центр Волгодонской АЭС Авторский коллектив Кандидат физико-математических наук А.С. Боровик Доктор физико-математических наук В.С. Малышевский С.Н. Янчевский Научный консультант Кандидат физико-математических наук Ю.П. Кормушкин Книга рассказывает о сегодняшнем положении дел на Волгодонской/Ростовской атомной электростанции, знакомит читателей с ее устройством. Рассмотрены...»

«Your browser does not support inline frames or is currently configured not to display inline frames. О.Г.Сорохтин, С.А.Ушаков Развитие Земли М: Изд-во МГУ, 2002. 506 с. В книге в доступной форме изложена современная теория глобального развития Земли, рассмотрены ее происхождение, строение и состав, процесс выделения земного ядра, энергетика Земли и природа ее тектонической активности, происхождение Луны и ее влияние на развитие нашей планеты в катархее и архее. С единых позиций этой теории...»

«Законодательное Собрание области п о с т а н о в л я е т : Принять закон области О внесении изменений в закон области Об областном бюджете на 2013 год и плановый период 2014 и 2015 годов. Заместитель председателя Законодательного Собрания области А.В. Канаев Вологда 23 апреля 2013 года № 235 ЗАКОН ВОЛОГОДСКОЙ ОБЛАСТИ О ВНЕСЕНИИ ИЗМЕНЕНИЙ В ЗАКОН ОБЛАСТИ ОБ ОБЛАСТНОМ БЮДЖЕТЕ НА 2013 ГОД И ПЛАНОВЫЙ ПЕРИОД 2014 И 2015 ГОДОВ № 3031-ОЗ от 26.04.2013 Статья 1 Внести в закон области от 20 декабря 2012...»

«Пролог Ускориться можно даже на последней капле бензина. Правда, Маркус Вестерманн не догадывался, что эта капля – последняя. Он ехал по автостраде 80, только что оставив позади мост через расселину Сускеханна, и собирался всего лишь обогнать этот грузовик с прицепом, который полз перед ним с изматывающей нервы скоростью в сорок семь миль в час. Итак, он выехал на левую полосу. Шёл дождь. А он держал возле уха мобильный телефон. – Подождите, слышите? – крикнул он. – Не кладите трубку. Поверьте...»

«КАЛЕНДАРЬ ДАТ и СОБЫТИЙ - 2012 года ОМСК, 2011 От составителя Календарь состоит из трех разделов: 1. Общественно-политические и памятные даты 2012 года. В календарь включены российские и международные праздники и знаменательные даты, сведения о которых были опубликованы. 2. Информация о юбилеях выдающихся деятелей сельскохозяйственных наук и ученых, сотрудников ФГБОУ ВПО ОмГАУ им. П.А. Столыпина, внесших значительный вклад в развитие университета. 3. Список аграрных вузов РФ – юбиляров 2012...»

«Дальневосточный регион РОСС RU.0001.21АЭ32 Испытательная лаборатория по качеству электрической энергии ОАО Дальневосточная распределительная сетевая компания 675000, г. Благовещенск, ул. Шевченко, 28 РОСС RU.0001.21АЭ70 Испытательная лаборатория по качеству электрической энергии ОАО Дальневосточная энергетическая компания (филиала ОАО Дальневосточная энергетическая компания - Амурэнергосбыт) 675000, Амурская обл., г. Благовещенск, ул. 50 Октября, 65/1 РОСС RU.0001.21МС09 Испытательный центр ФГУ...»






 
© 2013 www.knigi.konflib.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.