WWW.KNIGI.KONFLIB.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

 
<< HOME
Научная библиотека
CONTACTS

Pages:     | 1 |   ...   | 7 | 8 || 10 | 11 |   ...   | 49 |

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

-- [ Страница 9 ] --

В настоящее время в микробиологических производствах белка применяется различное сахаросодержащее сырье. Это отходы пищевой, молочной, спиртовой, сахарной и целлюлозной промышленности и продукты переработки растительного сырья (древесины, соломы, торфа, несъедобных частей растений – стебли, лузга, кочерыжки). Питательные среды, приготовленные на основе перечисленных субстратов, содержат наборы моно- и дисахаров, органические кислоты, спирты и другие органические соединения, а также минеральные элементы, то есть являются сложными многокомпонентыми субстратами. Поэтому при их применении используют штаммы-продуценты, способные, во-первых, усваивать как пентозы, так и гексозы, и, во-вторых, – устойчивые к присутствию спиртов, фурфурола и других продуктов гидролиза растительных биомасс. Наибольшее распространение получили виды дрожжей рода Candida: C. utilis, C. scottii, C. tropicalis, способные утилизировать наряду с гексозами пентозы и толерантные к наличию фурфурола в среде. Дрожжи утилизируют углеродсодержащие компоненты гидролизатов, сульфитного щелока, последовательно: глюкоза, уксусная кислота, манноза, ксилоза, галактоза, арабиноза. В зависимости от выбранной схемы культивирования дрожжей полнота использования перечисленных углеродсодержащих компонентов различна; максимальная – при использовании смешанных культур. Применяются две, наиболее эффективные, схемы соединения ферментационных аппаратов при совместном выращивании C. scottii и C. tropicalis: двухступенчатая последовательная и параллельно-последовательная. В первом варианте в качестве исходной питательной среды используют неразбавленный гидролизат (сусло) с концентрацией редуцирующих веществ (РВ) 30–35 г/л (по массе). В первом ферментере утилизируется около 70 % РВ, главным образом за счет легкоусвояемых гексоз, до остаточной концентрации РВ около 10–15 г/л, в основном, пентоз. Полученные в первом аппарате дрожжи выделяются из дрожжевой суспензии и подвергаются обработке до получения готового продукта; а отделенная культуральная жидкость поступает во второй аппарат, в котором оставшиеся пентозы утилизируются более приспособленными к ним другими штаммами дрожжей. По второму варианту используют два последовательно соединенных фермента: в первый поступает разбавленное сусло с концентрацией РВ около 15–18 г/л; в нем в ходе ферментации дрожжей утилизируются в основном гексозы. Далее дрожжевая суспензия поступает во второй аппарат, в котором без добавления субстрата происходит доутилизация оставшихся сахаров. Общий выход дрожжей достигает при этом 70–80 % по отношению к РВ.

Выращивание дрожжей на данных субстратах осуществляют в аппаратах эрлифтного типа объемом от 300 до 600 м3 с вводом воздуха в нижнюю зону аппарата при избыточном давлении 40–60 КПа. В процессе насыщения питательной среды воздухом образуется газо-жидкостная эмульсия, циркулирующая по всему объему аппарата, обеспечивающая эффективное перемешивание среды. Для борьбы с образующейся при аэрации пеной используют механическое пеногашение. Рабочий объем аппарата составляет около 70 % от общего объема. На отдельных предприятиях применяют также барботажно-эрлифтные ферментеры большего объема, до 1300 м3 с воздухораспределением по нескольким, обычно 4–5 зонам.

Процесс выращивания дрожжей осуществляется в непрерывном режиме при скорости протока среды, равной 0.20–0.25 ч-1, рН 4.2–4.6; температура среды составляет в зависимости от используемых штаммов от 30– 35 до 38–40°С. Сдвиг рН в кислую сторону в ходе ферментации дрожжей автоматически корректируется подтитровкой среды аммиачной водой.

Для отвода образующегося в ходе ферментации тепла в составе аппаратов применяют теплообменные устройства в виде змеевиков, через которые циркулирует охлажденная вода. Суспензия, сливаемая из аппарата, с содержанием дрожжей от 20 до 40 г/л и влажностью 75 %, поступает на стадию обработки и концентрирования, в ходе которой подвергается флотации, трехступенчатой сепарации, термообработке и высушиванию. Для обогащения дрожжевой биомассы витамином D2 дрожжи облучают ультрафиолетом, под воздействием которого содержащийся в липидной фракции клеток эргостерин превращается в витамин. Для этого сгущенную суспензию дрожжей прокачивают по кварцевым трубкам. Содержание витамина D2 достигает 5000 МЕ/1 г АСВ. В составе биомассы дрожжей (%): белок – 43–58, липиды – 2–3, углеводы – 11–23, зола – 11, остаточная влажность – не более 10. Выход товарных дрожжей на продуктах переработки отходов древесины составляет 46–48 %. Это соответствует выходу 240 кг АСБ дрожжей с 1 т отходов, при том экономический коэффициент использования субстрата составляет 0.4–0.6, затраты углеводов на получение биомассы – около 2 т, кислорода – 0.7–1.0 т/т. Удельная производительность аппаратов – 15–20 кг/м3 в сутки при расходе электроэнергии 600–800 кВт ч.

Наращивание объемов производства кормовых дрожжей на гидролизатах древесины сдерживается существующим уровнем технологий химического гидролиза растительного сырья. Некоторые преимущества имеют процессы получения кормовых дрожжей на предприятиях целлюлознобумажной промышленности, так как отходы данного производства (сульфитный щелок, предгидролизат) имеют сравнительно низкую себестоимость. Выход дрожжей из 1 т целлюлозы достигает 37 кг при комплексном получении дрожжей и спирта и 96 кг – при получении только дрожжей. Производительность процесса составляет 2.4 кг/м3 ч, содержание сырого протеина в биомассе – 48 %.

Представляется перспективным привлечение в качестве субстрата для получения кормовых дрожжей продуктов совместного гидролиза растительного сырья и ила очистных сооружений. При этом питательная среда дополнительно обогащается аминокислотами растительного и животного происхождения. Это увеличивает выход дрожжей и содержание в них белка. Сырьевая база производства микробного кормового белка расширяется также за счет использования гидролизатов торфа, которые содержат в больших количествах легкоусвояемые моносахара, а также органические кислоты. Выход дрожжей достигает 65–68 % от РВ гидролизатов, при этом качество дрожжевой биомассы превосходит дрожжи, выращенные на гидролизатах отходов растительного сырья.



Среди новых источников сырья большой интерес представляют так называемые возобновляемые ресурсы углеводов, получаемые из лигнинцеллюлозных материалов. Данные материалы с целью осахаривания подвергают обработке с использованием традиционных физических и химических, а также биотехнологических методов, например, на основе целлюлолитических ферментов или микробных клеток. Микробные клетки (дрожжи, бактерии, грибы белой гнили) в процессе роста разлагают целлюлозу и обогащают получаемый белковый продукт аминокислотами.

Круг таких продуцентов расширяется за счет быстрорастущих представителей не только дрожжей, но и грибов и бактерий, например родов Trichoderma, Cellulomonas, Aspergillus и Alcaligenes, обладающих по сравнению с дрожжами более высокими скоростями роста и лучшим набором аминокислот.

Субстраты II-го поколения – жидкие углеводороды Способность микроорганизмов использовать в качестве основного ростового субстрата углеводороды была доказана Таусоном в 1935 г. Интенсивные научные исследования углеводородов в качестве потенциального субстрата для получения белка одноклеточных были развернуты в 50–60-е годы ХХ столетия. Было установлено, что микроорганизмами могут усваиваться практически все классы углеводородов, включая прямогонные дизельные фракции, очищенные жидкие парафины, масляные дистилляты и другие нефтепродукты, содержащие n-парафины, но с наибольшими скоростями утилизируются углеводороды нормального строения с длиной углеродной цепи С11–С18, вскипающие при 200–320°.

В качестве штаммов-продуцентов белка одноклеточных на углеводородах наибольшее распространение получили дрожжи рода Candida: C.

guilliermondii, C. maltosa, C. scottii. Полученные в результате селекционногенетической работы быстрорастущие штаммы устойчивы к вытеснению другими микробными видами в условиях нестерильной промышленной культуры.

Углеводороды проникают в микробные клетки через липидную фракцию клеточной стенки, имеющей гидрофобную структуру, до цитоплазматической мембраны по градиенту концентрации. Микробиологическое окисление n-парафинов включает несколько этапов. В результате первичного окисления углеводородов образуются спирты:

Спирты далее с участием алкогольдегидрогеназы окисляются до альдегидов, которые альдегиддегидрогеназой окисляются до кислот. Далее в реакциях -окисления при участии ацетил-КоА образуются соответствующие производные кислот, которые при участии ацетилгидрогеназы окисляются с образованием соединений с двойной углеродной связью:

Далее ненасыщенное соединение гидратируется, превращаясь в кислоту:

которая восстанавливается до кетокислоты:

Реакции -окисления завершаются при участии -кетоацетилтиолазы с образованием ацетил-КоА и жирной кислоты с укороченной на 2 атома углерода цепью по сравнению с исходной кислотой:

Ацетил-КоА-эфир жирной кислоты снова вступает в реакции окисления.

При получении белковой биомассы на углеводородах имеются существенные ограничения, так как в исходных парафинах могут присутствовать циклические углеводороды. Поэтому в качестве сырья могут быть использованы только высокоочищенные парафины с содержанием ароматических углеводородов не более 0.01 %. Парафины не растворяются в воде, поэтому культивирование на данном субстрате осуществляется в эмульсии, представляющей собой мелко диспергированные в среде капли углеводородов диаметром не более 5 мкм. В данном случае культура является четырехфазной системой («газ – жидкость – жидкие углеводороды – микробные клетки»). Кроме перемешивания на эффективность диспергирования углеводородов оказывает влияние также поверхностное натяжение, поэтому очень важен состав и реологические свойства питательной среды. Парафины служат только источником энергии и углерода для микроорганизмов, поэтому все необходимые для роста дрожжей макро- и микроэлементы дозируют в питательную среду в соответствии с потребностями в них культуры. В питательную среду вводятся сульфат аммония, суперфосфат, хлорид калия и раствор микроэлементов, а также ПАВ для снижения поверхностного натяжения и повышения скорости роста дрожжей. Используемая для коррекции р-н среды аммиачная вода является также дополнительным источником азота. Содержание парафинов в исходной питательной среде на стадии ферментации составляет 3–5 %. С увеличением концентрации углерода потребности культуры в кислороде возрастают, так как утилизация углеводородов клетками осуществляется в режиме интенсивной аэрации. Потребности углеводородассимилирующих дрожжей в кислороде в 2.6–2.8 раза выше по сравнению с процессом на углеводах. Расход воздуха составляет от 20 до 50 м3 на кг АСВ дрожжей.



Pages:     | 1 |   ...   | 7 | 8 || 10 | 11 |   ...   | 49 |
 



Похожие работы:

«Баку­2011 РОССИЙСКО-АЗЕРБАЙДЖАНСКИЕ ОТНОШЕНИЯ ЗА 20 ЛЕТ. ИСТОРИЯ И ПЕРСПЕКТИВЫ Настоящая книга является совместным изданием Российского Института Стратегических Исследований (РИСИ) и Центра Стратегических Исследований при Президенте Азербайджанской Республики (ЦСИ) и посвящена анализу развития отношений между независимыми Россией и Азербайджаном, начиная с 1992 года. С точки зрения исторической перспективы в книге раскрываются различные аспекты политического, гуманитарного, экономического и...»

«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...»

«Об энергосбережении и о повышении энергетической эффективности и о внесении изменений в отдельные законодательные акты Российской Федерации Принят Государственной Думой Федерального Собрания Российской Федерации 11 ноября 2009 года Одобрен Советом Федерации Федерального Собрания Российской Федерации 18 ноября 2009 года В редакциях от 27.07.2010 № 237-ФЗ, от 08.05.2010 № 83-ФЗ, от 27.07.2010 № 191-ФЗ, от 11.07.2011 № 197-ФЗ, от 11.07.2011 № 200-ФЗ, от 18.07.2011 № 242-ФЗ, от 03.12.2011 № 383-ФЗ,...»

«:, 2002. 506.,,,,,.,.,,,,.. 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 3 От научного редактора В науках о Земле за последние 30 лет утвердилась новая геологическая теория тектоники литосферных плит, коренным образом изменившая существовавшие ранее представления о процессах формирования земной коры и залегающих в ней полезных ископаемых. Следующим шагом развития геологической науки стала разработка общей концепции глобальной эволюции Земли. Этой проблеме и посвящена книга “Развитие...»

«Ежемесячное издание Выпуск №3, июнь 2013 ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ БЮЛЛЕТЕНЬ Выпуск №3, июнь 2013 Содержание выпуска Вступительный комментарий 3 Ключевая статистика 4 По теме выпуска Угольная промышленность в России: перспективы 10 Рост угольной генерации в Европе 14 Обсуждение Тернистый путь газомоторного топлива в России 18 Саудовская Аравия на пути к ВИЭ 23 Обзор новостей 27 Выпуск подготовлен авторским коллективом под руководством Леонида Григорьева Виктория Гимади Александр Курдин Татьяна Радченко...»

«Кафедра безопасности жизнедеятельности УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКИЙ КОМПЛЕКС ДИСЦИПЛИНЫ БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ Основной образовательной программы для специальностей: 140203 “Релейная защита и автоматизация электроэнергетических систем”, 140204 “Электрические станции”, 140205 “Электроэнергетические системы и сети” и 140211 “Электроснабжение”. Благовещенск 2012 2 Печатается по решению редакционно-издательского совета инженерно-физического факультета Амурского государственного университета А.Б....»

«КАТАЛОГ МОДУЛЬНЫХ ДИСЦИПЛИН На 2012-2013 учебный год Под редакцией академика Т.Есполова І часть Алматы 2012 г. 1 Каталог модульных дисциплин одобрен решением учебно-методического Совета КазНАУ (протокол № 5, от 2 марта 2012г.) и ученым Советом КазНАУ (протокол № 8, от 27 марта 2012 г. ) 316 стр. Каталог включает дисциплины обязательного компонента ГОСО и дисциплины по выбору 42 специальностей бакалавриата по направлениям подготовки: сельскохозяйственные науки, услуги, ветеринария, экономика и...»

«СОГЛАСОВАНО УТВЕРЖДАЮ Мэр города Ярославля Главный инженер ОАО ВНИПИэнергопром _Е.Р. Урлашов _ Л.А. Тутыхин _2012 г. _2012 г. Разработка схемы теплоснабжения на территории городского округа города Ярославля Книга 1. Существующее положение в сфере теплоснабжения г. Ярославля Том 1 Москва 2012 г. ОАО Объединение ВНИПИэнергопром Список исполнителей Главный инженер Л.А. Тутыхин А.Г. Иванов Начальник управления энергетических программ №5 Главный специалист А.А. Кудрявцев Главный специалист В.Л....»

«Кафедра Инженерная кибернетика. Специальность Автоматизация и управление. Допущен к защите Зав. кафедрой_ __2014. МАГИСТЕРСКАЯ ДИССЕРТАЦИЯ пояснительная записка Тема: Моделирование и исследование системы ориентации искусственного спутника Земли. Магистрант Бишманова А.К. подпись (Ф.И.О.) Руководитель диссертации Федоренко И.А. подпись (Ф.И.О.) Рецензент Волобуева О.П. подпись (Ф.И.О.) Нормоконтроль Копесбаева А.А. подпись (Ф.И.О.) Алматы, 2014г. 4 Некоммеческое акционерное общество...»

«В настоящее время значительно увеличилось мировое нефтяное потребление. По данным международного энергетического агентства доля нефти в общем потреблении энергоресурсов составляет 43% (данные 2006 г.). Большая доля нефти в мировой энергетике и постоянный рост нефтяного потребления неизбежно ведет к увеличению производства, который подчиняется закону спроса и предложения. Добыча нефти сейчас и особенно в будущем все больше переходит на шельф, что неизбежно приводит к загрязнению морских...»






 
© 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.