Способ получения питательного субстрата для выращивания кормовых дрожжей

 

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПИТАТЕЛЬного СУБСТРАТА ДЛЯ вирАщивАшя котоВЫХ ДРОЖЖЕЙ, предусматривающий парофазную термокаталитическую обработку пентозансодержащего сырья с получением целлоЛигнйна, перколяционный гидролиз целлолигнШа раствором серной кислоты концентрацией 0,7-1,0% при 180-190 С и введение в гидролизат минеральных питательных элементов , отличающийся тем, что, с целью улучшения качества и повышения выхода питательного субстрата , перед парофазной термокаталитической обработкой исходное сырье смешивают с аммиачной селитрой в количестве 2-4% от абсолютно сухого (/) сырья. С

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН ае сэ

3G9 С 12 N 2

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

nO PE AM ИЗОБРЕТЕНИЙ V ОТНРЫТИЙ

$0

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3580400/28-13 (22) 11,02 ° 83 (46) 23.11.84. Бюл. Ф 43 (72) Е.Ф.Морозов, В.М.Шкут, М.С.Кебич, Е.П.Шишаков, Н.С.Ручай и Г.А.Семенович (71) Белорусский ордена Трудового

Красного Знамени технологический институт им. С.M.Êèðîâà (53) 663. 14.031.3(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

У 421199, кл. С 12 D 13/06, 1969.

2. Малхасьян С.С., Гаврилова И.И. и Карпов В.А. Влияние азотного и углеродного питания на рост и липидообразующую способность дрожжей

Candida guilliermondii НП-2. Рефера" тивный сборник "Микробиологическая .промышленность", 1982, N 5, с. 2-4.

3. Шарков В.И. Технология гидролизных производств. М., "Лесная промышленность", 1973, с. 307-309 (прототип). (54) (57) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПИТАТЕЛЬНОГО СУБСТРАТА ДЛЯ ВЫРАЩИВАНИЯ КОРМОВЫХ ДРОЖЖЕЙ, предусматривающий парофазную термокаталитическую обработку пентозансодержащего сырья с получением целлолигнина, перколяционный гидролиз целлолигнииа раствором серной кислоты концентрацией 0,7"1 ОХ при 180-190 С и введение в гидролио зат минеральных питательных элементов, отличающийся тем, что, с целью улучшения качества и повышения выхода питательного субстрата, перед парофазной термокаталитической .обработкой исходное сырье смешивают с аммиачной селитрой в Я количестве 2-4Х от абсолютно сухого сырья.

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

1125244

Изобретение относится к гидролизной промышленности, а именно к получению фурфурола и кормовых дрожжей методом двухфазного гидролиза пентозансодержащего сырья. 5

Известен способ получения дрожжевой биомассы с использованием в качестве азотного питания солей аммония, вносимых в виде водных растворов непосредственно в питатель- 10 ную среду, в частности аммиачной селитры j1) .

Однако указанный способ предусматривает применение в качестве источника углеродного питания смеси метана и кислорода и не применим в гидролизной промышленности, использующей

1для этой целн раствор моносахаридов (гидролизат) °

Известно применение аммиачной селитры как источника азотного питания. Дрожжи выращивают в жидкой среде, содержащей глюкозу (углеродное питание), куда задают источник азота(сульфат аммония, мочевина, азотнокислые соли калия.и аммония)(2).

Недостатком этого способа, предусматривающего использование амми чной селитры (азотнокислого ама

30 мония) в качестве источника азотного питания при подаче ее в питательную среду для выращивания дрожжей, является низкий выход биомассы, не превьппающий 447. от глюкозы.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является способ получения питательного субстрата для выращивания. кормовых дрожжей, предусматривающий парофазную термокаталитическую обработку пен40 тозансодержащего сырья с получением целлолигнина, перколяционный гидролиз целлолигнина раствором серной кислоты концентрацией 0,7-1,0% при

180-190 и введение в гидролизат о минеральных питательных элементов (3) .

Ф

Недостатком известного способа является низкий выход кормовых дрожжей, не превышающий 46-48Х от редуцирующих .веществ (PB), что вызвано 50 низкой доброкачественностью питательной среды.

Целью изобретения является улучшение качества и повышение выхода питательного субстрата. 55

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу получения питательного субстрата для выращивания кормовых дрожжей, предусматривающему парофазную термокаталитическую обработку пентоэансодержащего сырья с получением целлалигнина, перколяционный гидролиз целлолигнина раствором серной кислоты концентрацией 0,7-.

1,0% при 180-190 и введение в гидролизат минеральных питательных элементов, перед парофазной термокаталитической обработкой исходное сырье . смешивают с аммиачной селитрой в количестве 2-43 от абсолютно сухого сырья °

Аммиачная селитра в условиях парофазного гидролиза сырья подвергается термической днссоциации с образованием аммиака и азотной кислоты.

Последняя взаимодействует с компонентами растительного пентозансодержащего сырья с образованием легкоусвояе-. .мых, биологически активных соединений азота, которые вместе с гидролизатом выводятся из гидролизаппарата и при выращивании дрожжей позволяют.им более полно усваивать органические вещества питательной среды.

Пределы расхода аммиачной селитры, .подаваемой на загрузку (2-4Х к массе абсолютно сухого сырья}, выбраны Hs условия оптимального содержания азота в питательной среде. При расходе менее 2Х ощущается недостаток, а при расходе более 47 - избыток азота, что .отрицательно сказывается на наращивании биомассы.

Пример 1 (выполнен по из вестному). В качестве сырья для получения гексозных гидролизатов методом двухфазного гидролиза с последующим выращиванием кормовых дрожжей используют березовые опилки естественной влажности (ф=45%) с размером частиц 2-3 мм.

Навеску сырья массой 300 r или l65 r абсолютно сухого сырья (а.с.с., равномерно смачивают 127-ным раствором серной кислоты при гидромодуле 0,25. Смоченное кислотой сырье загружают в гидролизаппарат и прогрео вают перегретым до 220 С водяным паром до 170 С. Сгонку фурфуролсоо держащих паров ведут при 170 С и дав. о ленни 0,8 МПа в течение 120 мин. По окончании сгонки фурфурола оставшийся целлолигнин подвергают перколяционному гидролизу в присутствии серной кислоты концентрацией 0,8Х при

187 С и давлении 1,2 МПа в течение

150 мин. Полученный гидролизат ней1 1.25244

3 трализуют известковым молоком до рН 4,2 и отделяют от выпавшего осадка. Нейтрализованный гидролизат про дувают воздухом в течение 1, 5 ч при расходе воздуха 20 л/1 л гидролизата. Аэрированное сусло отделяют от выпавших частиц, разбавляют водой до содержания PB 17. и обогащают следующими питательными солями в количестве: сульфата аммония (ЯQ)$0<

2,83 г/л (600 мг/л 8g), суперфосфата 0,60 г/л (250 мг/л Р20g), хлорида калия КС 0,26 г/л (165 мг/л

К20) . В подготовленную таким образом питательную среду вносят чистую культуру засевных дрожжей Candida

scottii в количестве 10 г/л и про" водят выращивание дрожжей в ферментере с барботажным воздухораспределением до полной утилизации PB. Время выращивания 7 ч. По окончании выращивания дрожжи отделяют от культуральной жидкости и определяют их выход от PB и от исходной древесины.

Выход РВ 28Х от а.с.с., выход дрожжей 48, 17 от PB или 13,5 от а.с.с.

Пример 2. Навеску сырья с массой и фракционным составом по примеру 1 смешивают с аммиачной селитрой, взятой в количестве. 2Х от а.с.с. (3,3 г) и загружают в гидролизаппа,рат. После герметизации гидролизап парата загруженное сырье прогревают до 190 С и осуществляют сгонку фур0

Фуролсодержащих паров при 190 С и о давлении 1,28 ИПа в течение 120 мин, З5

Гидролиз целлолигнина, подготовку питательной среды и выращивание дрожжей ведут но условиям примера 1. Отличие состоит в том, что ,полученная питательная среда не требует обогащения соединениями азота, т.е. сульфата аммония (КН4) 0 не задается. Выход PB составляет

36,5Х от а.с.с., выход дрожжей—

56Х от PB или 19,4 от а.с.с. Время выращивания 5 ч 30 мин.

Пример 3. Аналогичен примеру 2, отличие состоит в том, что количество задаваемой аммиачной селитры ЗХ от а.с.с. (4,95 r).

Выход РВ 387 от а.с.с., выход дрожжей 58Х от PB или 227 от а.с.с.

Время выращивания 5 ч.

Пример 4; Аналогичен примеру 2, отличие состоит в том, что количество задаваемой аммиачной селитры 47 от е.с с. (6,6 г) ., Выход PB 357 от а.с.с., выход дрожжей 57Х от PB или 20,07 от а.с.с.

Время выращивания 5 ч.

Пример 5 (BbmoJIHPHHbIA по технологии способов (1) и (2).) . В аэрированное сусло, полученное и подготовленное IIQ условиям примера 1, перед выращиванием дрожжей вносят аммиачную селитру в количестве 7, 14 от РВ,,что соответствует внесению аммиачной селитры на стадии загрузки сырья в количестве 27. от а.с.с ° Выход дрожжей 47,5Х от PB или 13,3 от а.с.с. Время выращивания 7 ч 30 мин.

Пример 6 (выполненный по технологии способов (1) и, (2J ). Аналогичен примеру 5, отличие состоит в том, что количество задаваемой аммиачной селитры составляет 14,28Х от PB что соответствует внесению аммиачной селитры на стадии загрузки сырья в количестве 47 от а.с.с.

Выход дрожжей составляет 46, 1Х оч

PB или 12,97. от а.с.с. Время выращивания 7 ч 30 мин.

В табл. 1 представлены сопоставительные результаты опытов по нарапр ванию биомассы на питательной среде, полученной по предлагаемому способу и известному. Расчет выхо- да биомассы по предлагаемому способу в сравнении с известным представлен в табл. 2.

По сравнению с известным (пример

1) предлагаемый способ (примеры 2-4) обеспечивает увеличение выхода дрожжей от PB на 10-12Х абсолютных и ускоряет процесс наращивания биомассы. Как следует из табл. 1 при осу. п14ствлении предлагаемого способа, наряду с увеличением выхода дрожжей от РВ на 11,9Х абсолютных, увеличивается и скорость утилизации дрож-. жами РВ в 1,38 раза.

1125244

)k $.9

СЧ л еа

Ф

aJ

О

С»

O an

»aN

Сс л ое мСЧ

Р» а»

00

Ф о о

О\

Ф м о

Ф м

Ф м о

0аа

СЧ ь л а л.

ССЪ

I 1 00

Ю

Я л

N л

СЧ

° О

СЧ

СО

ССЪ

СЧ м

Ф сф

Ф ь

0аа о

Ф о сО о

O о О о

Ф о

ССЪ

Ю о о е» о

0Ъ

СЧ

СЧ

° Ф о

% at

Я

Я

D ь

6 о

3

«Ъ о о

ССЪ о

I 1

1 с, Ф

Я

СУ"

& ф

0» кк о к о о!

»I g к л

° О Ch

Ф A мо о

Ф

СЧ а!

ССЪ м

° Ь

ССЪ е

СС

ССЪ л

Ф м

СЧ

Ф л

СЧ а» о

С Ъ фЬ

Ф ° Ь

00 . 00

СЧ СЧ о

Ф м О

Ю

СЧ л

Ю о м

Ю аСа

СЧ м

С1\

CV а а

В Ю

СЬ

N N

СО о о о

° \ о

С3

Ю о

°

О о

O о

D. о

° \ о о

° о . °

0а ! О

ССЪ о

° \ 3 о

° Ь

»0

I о о

ССЪ о о

ССЪ

I о о

an о о

an о о

1 о о

ССЪ о о и

1 о о

СЪ

3 о. о

СЪ о о

3 8 о

С Ъ

СЪ

D м о

3 м ь о о о о о о о о о о о

С Ъ М

О О м о

Ю ь

С Ъ о

4Ф

СЧ

1й к к

С» мЪ ол

В Ю

СЧ O й| к.

СЧ

Ф

„ Ь о о.

3 в г и н

Ф

° О Ch е л мо й3 Ю аа

Ц

«»

ССЪ л м

1 1

9 1

Юс Мь

° Ф

О

С о о

0О !ю

Ж 1

1 125244

Таблица 2

Характеристика

Способ

Предлагаемый

Известный

3,0 х 34 102

3,0х 30 90

Подано питательной среды за

8 ч выращивания, л

4,5

3,5

3 0 х 24,3 72,9

3,0 х 29,8 89,4 (85, 75+72, 9)-90

68,65 (127,2+89, 4) -102 114,6

Получение абсолютно сухих дрожкей, r

114,6хО, 22 = 25, 21

68,65x0,22=15, 103 (О 5z7)z1000 д (О 5х9)х1000(Од97Утилизировано РВ за цикл выращивания дрожжей, г

25 21z100 (0,5x9}x1000z0,97

15 10z100

Выход дрокжей от РВ, Х

x100 = 57,8 — 1 38

40 50

29,4

С оста вит ель А. Синицын

Редактор.Н.Джуган Техред С.Легеза Корректор А.Тяско

Заказ 8435/18 Тираж 521 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП"Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Взято на выращивание дрожжей

78Х-ной влажности с суспензией, r

Осталось дрожжей 78Х-ной влажности в дрожжевой суспензии, r

Прирост дрожжей 78Х-ной влажности на весь цикл, г

Увеличение скорости утилизации PB по сравнению с известным

100

-Од07) 40 50

«(Од94 Од1) 29 4

У (О, 5х7) х1000z хО 94

45,90