Способ ускорения процесса жизнедеятельности микроорганизмов

 

Изобретение относится к микробиологической промышленности, к производству спирта, вина, пива, кваса, к очистке сточных вод и других производствах, использующих в технологических процессах микроорганизмы. Способ ускорения процесса жизнедеятельности микроорганизмов включает повышение давления и его сброс, выдержку после повышения давления в течение не менее 60 с. Общее время цикла составляет не менее 61 с, а разница между минимальным и максимальным давлением равна 0,4 МПа. Способ позволяет снизить продолжительность технологического процесса получения продукции, вырабатываемой в результате жизнедеятельности микроорганизмов. 3 з.п. ф-лы.

Изобретение относится к микробиологической промышленности, к производству спирта, вина, пива, кваса, к очистке сточных вод и других производствах, использующих в технологических процессах микроорганизмы.

Известен способ ускорения процесса жизнедеятельности микроорганизмов в водосодержащем органическом продукте, включающий повышение давления и его сброс [1]. Для повышения и сброса давления используется ультразвук, то есть звуковые колебания с частотой колебаний 2·10⁴...2·10⁸ Гц. Ультразвук быстро гасится в продукте, поэтому невозможно одновременно обрабатывать достаточно большой объем с нужной интенсивностью. Невозможна, во многих случаях, также длительная обработка продукта, так как он теряет свои питательные качества. Невозможна и разница между максимальным и минимальным давлением свыше 0,3 МПа (3 кгс/см²), так как в продукте происходят нежелательные физико-химические изменения, а микроорганизмы уничтожаются. Отсюда недостатки - низкая производительность, высокая энергоемкость и недостаточная эффективность процесса.

Задача, решаемая данным изобретением, - устранение недостатков, характерных для ультразвукового способа ускорения процесса жизнедеятельности микроорганизмов.

Технический результат способа ускорения процесса жизнедеятельности микроорганизмов, отличающегося тем, что после повышения давления делают выдержку в течение не менее 60 с, общее время цикла составляет не менее 61 с, а разница между минимальным и максимальным давлением равна 0,4 МПа (4 кгс/см²) - обработка продукта во всем объеме с одинаково высокой интенсивностью в течение требуемого промежутка времени и при относительно небольшом энергопотреблении.

Сущность изобретения заключается в том, что в способе ускорения процесса жизнедеятельности микроорганизмов в водосодержащем органическом продукте, включающем повышение давления и его сброс, делают выдержку в течение не менее 60 с, общее время цикла составляет не менее 61 с, а разница между минимальным и максимальным давлением равна 0,4 МПа (4 кгс/см²). Кроме того, давление сбрасывают до атмосферного. Также, во время повышения давления и выдержки в продукте растворяют воздух, инертные по отношению к продукту газы или воздух в смеси с инертными по отношению к продукту газами. И средняя скорость снижения давления составляет не менее 5 МПа/с [50 (кгс/см²)/с] на участке от не менее 50% давления выдержки до атмосферного.

Многократное увеличение общего времени цикла, наличие выдержки не менее 60 с и разница между минимальным и максимальным давлением в 0,4 МПа (4 кгс/см²) позволяет обработать органический продукт во всем объеме с высокой интенсивностью в течение необходимого промежутка времени. Это повышает производительность и эффективность, а также снижает энергоемкость процесса. Эксперименты показывают - обработка давлением заметно ускоряет процесс жизнедеятельности микроорганизмов и уменьшает общее время технологического процесса. При давлении свыше 2 МПа (20 кгс/см²) и выдержке более 2 ч процесс жизнедеятельности ускоряется на 20...50% и выше.

В некоторых случаях технологическое оборудование можно упростить без сколько-нибудь существенного снижения эффективности процесса, если давление сбрасывают до атмосферного.

Если во время повышения давления и выдержки в продукте растворять воздух, то будут создаваться особо благоприятные условия для развития аэробных микроорганизмов и неблагоприятные для анаэробных; если растворять инертные по отношению к органическим продуктам газы, то, наоборот, возникнут благоприятные условия для анаэробных микроорганизмов; растворение воздуха в смеси с инертными по отношению к продукту газами будет подавлять развитие и строгих аэробов, и строгих анаэробов.

При быстром снижении давления, со средней скоростью не менее 5 МПа/с [50 (кгс/см²)/с] на участке от не менее 50% давления выдержки до атмосферного часть микроорганизмов гибнет, что создает более благоприятные условия для других видов микроорганизмов. Эффект увеличивается, если во время повышения давления и выдержки в продукте растворяют какие-нибудь газы, которые во время быстрого сброса давления разрывают оболочки микроорганизмов.

Способ осуществляется следующим образом. Прочный герметичный сосуд заполняют каким-нибудь водосодержащим органическим продуктом, например суслом для приготовления пива. В сосуде повышают давление, например насосом нагнетают то же сусло. После достижения определенного давления продукт выдерживают под давлением, а затем снижают его до значения ниже атмосферного, например, соединяя сосуд с баллоном, из которого предварительно откачан воздух. Процесс брожения может происходить в том же сосуде или сусло переливают в другой сосуд. Разница между максимальным и минимальным давлением в некоторых случаях может достигать 7 МПа (70 кгс/см²) и более. При непродолжительной выдержке циклы обработки давлением проводят многократно, при достаточно большой - один раз. Общее время обработки находится в пределах от 10 мин до 10 ч. Обработку давлением проводят в начальный период, в середине или в конце процесса брожения. Во время выдержки давление не должно снижаться более чем на 10% за промежуток времени не менее 10 мин.

Сбрасывание давления до атмосферного облегчает процесс, так как по сравнению с предыдущим вариантом не требуется вакуумированный баллон.

Растворение в обрабатываемом продукте газов и быстрый сброс давления на участке от не менее 50% давления выдержки до атмосферного рассмотрим на следующем примере. Бытовые сточные воды подаются насосом в трубопровод с сужением на выходе под давлением не менее 0,4 МПа (4 кгс/см²); туда же подается сжатый воздух. Трубопровод подает сточные воды, например, в водоем для биологической очистки. За время нахождения в трубопроводе сточные воды проходят требуемую выдержку под давлением и насыщаются воздухом. Из-за гидравлических потерь давление в конце трубопровода падает, скажем, до 60% от максимального, а на выходе из трубопровода давление падает быстро, со скоростью не менее 5 МПа/с [50 (кгс/см²)/с]. Жизнедеятельность микроорганизмов увеличивается как за счет обработки давлением, так и за счет насыщения сточных вод кислородом воздуха.

Литература

1. SU 1202262, С 12 G 1/02.

Формула изобретения

1. Способ ускорения процесса жизнедеятельности микроорганизмов в водосодержащем органическом продукте, включающий повышение давления и его сброс, отличающийся тем, что после повышения давления делают выдержку в течение не менее 60 с, общее время цикла составляет не менее 61 с, а разница между минимальным и максимальным давлениями равна 0,4 МПа.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что давление сбрасывают до атмосферного.

3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что во время повышения давления и выдержки в продукте растворяют воздух, инертные по отношению к продукту газы или воздух в смеси с инертными по отношению к продукту газами.

4. Способ по п.2 или 3, отличающийся тем, что средняя скорость сброса давления составляет не менее 5 МПа/с на участке от не менее 50% давления выдержки до атмосферного.