Способ приготовления питательного субстрата для выращивания кормовых дрожжей

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

3Ш С 12 N 1 16

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВ ГОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3397174/28-13

;(22) 15.02.82 .(46) 07.11.83. Бюл . В 41 (72) О.И.Игнатьева, В.Д.Лихобабин и В.A.Ïîïîâà (71) Ленинградская ордена Ленина лесотехническая академия им. С.М.Кирова и Научно-производственное,объединение "Гидролизпром" (53) 663.14(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

9 587148, кл. С 12 N 1/22, 1976.

2. Авторское свидетельство СССР

У 637432, кл. С 13 К 1/04, 1978. (54)(57.) СПОСОБ ПРИГОТОВЛЕНИЯ ПИТАТЕЛЬНОГО СУБСТРАТА ДЛЯ ВЫРАЩИВАНИЯ

КОРМОВЫХ. ДРОЖЖЕЙ, предусматривающий облагораживание исходного субстрата растительного происхождения, его нейтрализацию, отделение взвешенных веществ, охлаждение и введение в полученный нейтралиэат питательных

„„SU„„1052536 А солей с последующим выращиванием. дрожжей, отличающийся тем, что, с целью повышения выхода дрожжей и содержания в них белка за счет улучшения питательной ценности и доброкачественности субстрата, нейтрализацию осуществляют щелочным гидролиэатом активного ила, полученным при гидролиэе активного ила в концентрации 10-60 г/л.0,5-10%-ным раствором щелочного агента при

20-150 С н при перемешивании в течение 15-60 мин.

2. Способ по и. 1, о т л и ч а юшийся тем, что активный ил перед гидролизом щелочным агентом деэинтегрируют со скоростью 1000015000 об/мин в течение 30-60 с.

3. Способ по пп. 1 и 2, о т л и-. ч а ю шийся тем, что в качестве щелочного агента используют гидраты

-оксидов щелочных металлов.

1052536

Изобретение относится к микробно- редозировке микроэлементов и вместо логической и целлюлозно-бумажной .стимулирования роста микроорганизмов б пог промышленности, в частности к спосо- проявляется торможение синт б у подготовки субстратов, получаемых массы. Добиться оптимального содерпри гидролизе растительного сырья жания микро и макроэлементов с мине аль р ными кислотами,при водном . практически не представляется воэ-, 5 предгидролиэе и сульфитной варке для можным, так как расход пиролизованно. последующей биохимической переработки го ила составляет 5-6 г на литр гидролизата.. Ингибирующее действие мик

Известен способ подготовки гид- роэлементов на дрожжи проявляется ролизных сред для выращивания кормо- 10 особенно сильно при значениях рн х р вых дрожжей путем использования в имеющих место при получении биомассЫ качестве нейтрализующего агента кормовых дрожжей (РН 3,8-4,2), так сульфатного щелока f1 3 ° .. . как микроэлементы s этом случае наОднако нейтрализующим агентом в ходятся в виде свободных ионов. .растворах черного щелОка является )5 Особенно это относится к действию на натрий, а органическая часть суль- микроорганизмы таких элементов как фатного щелока представляет сОбой .медь, цинк, кобальт, никель и свинец. лигнин и органические кислоты, при Применение пиролизованного этом только органические кислоты . активного нла исключает испольэоваявляются компонентом, повышающим 0 ние в процессе выращивания дрожжей питательную ценность гидролизатов, биологически активных веществ соВ а мелкодисперсный лигнин иэ сульфат- держащихся в исходном активном иле

У ных щелоков удаляется полностью, таких как витаны, аминокислоты, только в сильно кислой среде белки и другие компоненты. Эти био(РН=1,0-2,0), при РН 3,2-3,8 лигнин генные вещества разрушаются в про- в значительном количестве будет на Цессе пиРолиэа активного ила. ходиться во .взвешенном состоянии. При Цель изобРетения — повышение выховыращивании дрожжей он сорбируется да дрожжей и содержание в них белка на поверхности клетки и, увеличивая за счет улучшения питательной ценвыход биомассы, снижает содержание ности и ДоброкачеСтвенности Субстрасырого протеина и истинного белка в готовом продукте. Поставленная цель достигается

Кроме того, проведение процесса тЕм, что согласно способу приготовлевыращивания микроорганизмов при ния питательного субстрата для выра РН 5,2-5,4 до 7,0 способствует ути- .щивания кормовых дрожжей, предусматлизации органических кислот, и, с З5 ривающему облагораживание исходного другой стороны, приводит к инфициро- субстрата растительного происхождения ванню питательной среды бактериальной его нейтрализацию, отдЕление взвеУ микрофлорой. шенных веществ, охлаждение и введеНаиболее близким к предлагаемому ние в полученный нейтралиэат пита является способ приготовления пита- 40 тельных солей с последующим выращивательного субстрата для выращивания иием дрожжей, полученным при гидроликормовых дрожжей, предусматривающий зе,активного .ила концентрацией облагораживание исходного субстрата 10-60 г/л 0,5-10%-ным раствором щерастительного происхождения, его лочного агента при 20-150 С и при пенейтрализацию, отделение взвешенных 45 Ремешивании в течение 15-60 мин. веществ, охлаждение и введение в . При этом активный ил перед гидрополученный нейтралиэат питательных лизом щелочным агентом дезинтегрируют солей с последующим выращиванием со скоростью 10000-15000 об/мин в дрожжей (2 3. течение 30-60 с.

Согласно известному способу прово- В качестве щелочного агента испольдят нейтрализацию гидролизатов 50 зуют гидраты оксидов щелочных метал.растительного сырья и сульфитных ще- лов, лохов путем обработки их агентом Сущность способа заключается в (активным илом), .предварительно под- следующем. вергнутым пиролиэу ИзбыточнЫй активный ил после конK недостаткам способа относится 5э центрирования в илоуплотнителях то, что пиролизу подвергают активный насосом перекачивают- в емкости, где ил, процесс проводят при высоких на определенный объем задают расчеттемпературах, равных 800-950 С, перед ное количество щелочного агента и пиролизом активный ил необходимо после проведения процесса щелочного обезвоживать и сушить,что требует Щ гидролиза при заданной температуре больших технологических затрат. отбирают щелочной гидролиэат, испольПиролиэованный активный ил-эола зуя его для нейтрализации кислых содержит в значительном количестве субстратов, макро- и микроэлементы. Это может Субстраты растительного происхожпривести при его использовании к пе- 65 дЕния обогащают питательными солями

1052536

I и нейтрализуют щелочным гндролизатом активного ила до величины рН 3 8I

5,6. После осветления (отстоя) и охлаждения полученное сусло направляют на выращивание дрожжей °

Активный нл-продукт биологической очистки сточных вод содержит биогенные вещества (белкн, аминокислоты

t витамины, макро- н мнкроэлементи) и являются неутнлнэируемым отходом на предприятиях целлюлозно-бумажной и гидролнзной промыаленности. Биоген ные вещества активного нла при щелоч ной обработке переходят в раствор ,и при этом не содержат живых микро-, организмов, что исключает инфицированне субстрата прн его нейтрализа-, ции щелочным гндролиэатом.

Щелочной гидролизат активного ила обогащает субстраты аминокислотами, белками, витаминами, особенно группы В, макро- и микроэлементами, что способствует увеличению выхода дрожжей н содержанию в ннх сырого протеина, Влияние температуры щелочного гидролиза на доброкачественность субстратов представлено в табл. 1, а в табл. 2 — данные влияния продолжительности щелочного гндролиза на доброкачественность субстрата.

Увеличение температуры в процессе щелочного гидролиза до 150ОС приводит к частичному разрушению аминокислот (до 10%), одновременно уменьшается и содержание биологически активных веществ, о чем свидетельствует,снижение выхода дрожжей и содержание в ннх сырого протеина. Увели,чение времени щелочного гндролиза.. при температуре 150 С способствует распаду биологически активных веществ..

Увеличение продолжительности щелочного гндролиза прн 80 С с

15 до 60 мин способствует переходу в раствор аминокислот и биологически активных веществ.

Влияние концентрации щелочного агента на доброкачественность суб.страта представлено в табл, 3.

Повышение концентрации щелочного реагента при прочих равных условиях приводит к увеличению в гидролиэате количества аминокислот и биологическн активных веществ, Внд щелочного реагента в пределах предлагаемых концентраций .(5-100 г/л} не оказывает влияния на биологически активные . компоненты щелочного гидролизата активного ила н поэтому могут быть использованы следующие реагенты: едкий натр, сода, аммиак, известь..

Щелочной гидролизат может быть получен и прн щелочной обработке избыточного активного ила, предварительно подвергнутого дезинтеграции.

Дезинтеграция — механическое разрушение клеток.за счет высокоскоростных ударов, осуществляемых рядами штырей, установленных на дисках, вращающихся со скоростью до

15000 об/мин. Скорость ударов

80-250 м/с, время деэннтегрирования

5 30-60 с.

Предварительная дезинтеграция избыточного актИвного ила позволяет .

s процессе щелочного гидролиза пере" вести в раствор большее количество

1ф биогенных веществ и сам процесс гндролиэа провести эа более короткое время..

Избыточный активный нл концентра.цией 10-60 г/л самотеком подают в

15 дезинтегратор (конструкция. СКТБ

"Дезннтегратор"), регулируют скорость вращения дисКов до 10000-15000 об/мин время дезинтеграции 30-60 с, процесс можно. вести прн 20-80 С.

В табл..4 представлены .результаты

20 щелочного гидролиэа предварительно подвергнутого дезинтеграции активного ила концентраций 30 г/л при 20 С при вращении дисков

12000 об/мин в течение 30 с, В про25 цессе щелочной обработки при 80 С за 15 мин в растворе содержалось на

4,3% больше аминокислот н других биологически активных веществ, чем при гидролизе недезинтегрнрованной

gp биомассы или при той же температуре, но за 30 мин.

Л р и м е р 1. К 1 л суспензни активного нла концентрацией 10 г/л добавляют едкий натр из расчета его концентрации суспензия 5 г/л и при перемешивании выдерживают прн 20 С в течение 15 мнн. Затем щелочной гидролнзат ила декантнруют и используют для нейтрализации кислого сульфнтного щелока. Один литр сульфит4О ного щелока нейтрализуют до остаточной,кислотностн 30-35 мг- экв/л, т,е. до рН=4,0 щелочным гидролиэатом активного нла. Нейтрализацию щелока проводят . прн 80 С при перемешнва45 нии, вводят питательные соли, раз-. бавляют сусло, охлаждают и проводят выращивание кормовых дрожжей рода .

С&ааааа при рН 4,0-4,8, температуре

36-38 С, подаче воздуха 100 мл/ч на

5О 1 л среды.. Выход дрожжей составляет

45,.6Ъ а.с. от РВ, содержание протеина 51,03.

Пример .2. Способ подготовки субстратов растнтельного происхождения к выращйванию кормовых дрожжей осуществляют по примеру 1, но взяты оптимальные параметры процесса щелочного гидролиза активного ила; концентрация ила 30 г/л, концентрация едкого натра 50 г/л, температура 80 С

40 продолжительность 30 мнн, Выход дрожжей составляет 49,83, содержание бел ка 53,8%, содержание аминокислот в гидролизате 44,7Ъ, . Пример 3. Способ подготовки б5 субстрата осуществляют по примеру 1, 1052536 но при максимальных значениях параметров процесса щелочной деструкции активного ила; концентрация ила

60 г/л, едкого натра 100 г/л, темпе ратура 150 С, продолжительность

60 мин.

Выход дрожжей 46,1%., содержание сырого протеина 49 2% содержание аминокислот в щелочном гидролизате

38,4%.

Пример 4. К 1 л облагороженного гидролиэата растительного сырья добавляют щелочный гидролиэат активного ила для доведения рН субстрата до 4 0. Расход щелочного гидролиэата активного ила гри доведении кислотности перерабатываемого субстрата до 35 мг-вкв/л составляет 15 мл нри концентрации исходного активного . ила. 40 г/л и щелочности его 80 г/л.

Нейтрализация гидролиэата проводится при 75 С и непрерывном перемешивании в течение 15 мин, Осветленный гидролиэат разбавляют и вводят в него питательные соли из расчета обеспечения 50% выхода от используемых PB гидролизата древесины. В каТаблица

Прототип Предложенный способ

Показатели

Температура, С 150

20

30

Время, мин

50

12,2 рк

11,5

12,8

42,8

44,7

40 1

49,3

49,8

44,2

44,0

53 8

52,8

50,5

49,7

Таблица 2

Температура, С

В0

30

Время, мин

50

12,4 рН

12,2

12,7

Концентрация NaOH, г/л

Содержание аминокислот, % от органических веществ щелочного гидролизата

Выход а. с. дрожжей,% от P.Â., Содержание сырого протеина в а.с.д., %

Концентрация, NaOH, г/л честве рабочей культуры используют дрбжжи рода Candida. Параметры культивирования: температура 36-38 С, рН 4,6-4,8, обороты мешалки

1200 об/мин; подача воздуха 100 мл/ч на 1 л жидкости.

Выход дрожжей составляет 48,5%, содержание сырого протеина 59,9%. .Таким образом, предлагаемый способ позволяет повысить по сравнению

10 с известным способом выход дрожжей на 5,8% с увеличением содержания. белка в биомассе на 4,1-10,2%.

Кроме того, предлагаемый способ позволит утилизировать избыточный активный ил очистных сооружений, являющийся крупнотоннажнымотходом на предприятиях целлюлозно-бумажной и гидролизной промьааленности,, исполь-зовать все биогенные вещества активного ила, упростить схему подготовки субстратов эа счет совмещения операции получения биогенной добавки с однозременным ее обеззараживанием на стадии получения щелочного гид-.

2,ролизата активного ила.

1052536

Продолжение табл 2.. 44,7

39 0

45,2

48 4

44,0

45,6

49,8

Содержание сырого протеина в а.с.д. %

49,7

51 0

53,8

52 8, ававююееюююююе ев юю

Е Е ОМЕЕЕЕЕЕЕВЕЙ

Таблица 3., Показатели, Температура, С о

80

Время, мин

30

50

100

11,2

12,2

14,0 рН

45,2

44, 7

38,6

Выход а.с. дрожжей, % от P.Â, 44,0;

49,8

46,1

51, О.

Содержание сырого протеина в а.с.д., %

49,7:

52,7

53,8

52,4

Таблица 4

Активный ил

Прототип

Показатели недеэинтег-

I рированный дезинтегрированный

80.

Температура, еС

Время, мин

30

50

44,2

46,2.

Выход а.с. дрожжей, % от е.В.

44,0

49,2

50 0

Содержание сырого протеина,.в а.с.д,, %

49,7

53,8 53,1

ВНИИПИ Заказ 8794/19 Тираж 523 Подписное

Филиал ППП "Патент", r.Óæãîðîä,ул,Проектная,4

Содержание аминокислот,, % от органических веществ щелочного гидро,лизата Выход а,с, дрожжей,.

% от P.Â.

Концентрация, ИаОН, г/л.

Содержание аминокислот, % от органических веществ щелочного гидролизата

Концентрация, NaOH, г/л

Содержание аминокислот, % от органических веществ щелочного гидролиэата

Прототип Предложенный способ