СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КОРМОВЫХ ДРОЖЖЕЙ Российский патент 2012 года по МПК A23K1/12 A23K1/16 

Предлагаемое изобретение относится к области сельского хозяйства, микробиологической и гидролизной промышленности, в частности к технологиям производства кормовых дрожжей из гидролизатов, получаемых при переработке растительного сырья и отходов животноводческих комплексов.

Известен способ получения белковых кормовых дрожжей (авт.св. №906495, А23К 1/06, А23К 1/12, 1980), включающий гидролиз сырья растительного происхождения минеральной кислотой при определенной температуре и давлении в присутствии активного ила, вводимого в количестве 1-25% к весу абсолютно сухого сырья, и последующую переработку гидролизатов обычным способом. Используемый активный ил представляет собой отход, получаемый в результате биологической очистки производственных и коммунальных сточных вод. Для опытного производства дрожжей по данному способу был использован активный ил Сясьского целлюлозно-бумажного комбината, отобранный из верхнего илового канала и затем сконцентрированный.

Однако в настоящее время использование активного ила для производства кормовых дрожжей запрещено ввиду того, что на очистные сооружения поступают различные стоки, состав его нестабилен и включает значительное количество вредных примесей, плохо поддающихся контролю и регулированию. Попадая в гидролизаты, они ухудшают качество дрожжей, делая их непригодными для использования в качестве корма.

Известен также способ производства кормовых дрожжей (А.А.Андреев, Л.И.Брызгалов. Производство кормовых дрожжей. М.: Лесная промышленность, 1986, с.9-12, рис.2), включающий гидролиз растительного сырья серной кислотой с добавлением воды и отработанной культуральной жидкости, инверсию сахаров, нейтрализацию известковым молоком (аммиачной водой), очистку, выращивание дрожжей и их последующую обработку, упаривание отработанной культуральной жидкости, сушку и сжигание остатка после упаривания.

Недостатками известного способа являются использование в процессе гидролиза отработанной культуральной жидкости, что повышает содержание в гидролизате количества примесей - ингибиторов, значительный расход энергии на упаривание и сушку культуральной жидкости, потери в результате сжигания ценных органических компонентов.

Известен способ получения корма из навоза (пат. США №3846558, кл. 426-2, 1970), предусматривающий смешивание жидкого и твердого навоза, приготовление суспензии из них, добавление дрожжей, способных ассимилировать азот. Эту суспензию аэрируют и перемешивают, поддерживая температуру 23-35°С при рН 4,7 в течение времени, необходимого для прохождения ферментации. При этом образуется продукт, который можно использовать в качестве добавки в рацион животным.

Однако известный способ не позволяет утилизировать полностью навоз, готовый продукт обладает недостаточно высоким качеством.

Известен способ обработки соломы на корм, включающий обработку 0,2-1,0%-ным водным раствором Н₂O₂ с последующим пропариванием под давлением 3-4 атм при температуре 130-140°С (авт. св. СССР №1371679, кл. А23К 1/12, 1986).

Недостаток этого способа состоит в том, что солома после обработки имеет невысокую питательную ценность, а также непритязательный внешний вид.

Наиболее близким по технической сущности к предложенному является способ получения корма для сельскохозяйственных животных (авт. св. №1701239, А23К 1/06, А23К 1/12, 1991), включающий гидролиз древесных отходов серной кислотой с термообработкой, экстракцию сахаров из прогидролизованного сырья с применением последрожжевой бражки, отделение жидкой фазы от твердой. Отфильтрованный гидролизат подвергают инверсии, нейтрализации и очистке, аэрированию. Аэрированное сусло заправляется растворами питательных солей и направляется для выращивания дрожжей. Далее дрожжевая суспензия, подверженная сгущению во флотаторе и сепараторе, отправляется на сушку. Избыток бражки после частичной очистки сбрасывается в канализацию.

Недостатками данного способа являются недостаточно высокий выход готового продукта, а также вторичное использование в технологическом процессе последрожжевой бражки, что увеличивает количество вредных веществ, в том числе ингибиторов в сусле, а следовательно, снижает качество дрожжей и замедляет процесс брожения.

Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является наиболее полная утилизация отходов животноводческих комплексов, а также безотходная технология их обработки с целью получения кормовых дрожжей с высоким выходом.

Технический результат изобретения - увеличение качества и выхода дрожжей, повышение витамина D₂ в готовом продукте.

Указанный технический результат достигается тем, что в способе получения кормовых дрожжей, включающем измельчение сырья, гидролиз сырья раствором серной кислоты с термообработкой, инверсию гидролизата, нейтрализацию и очистку гидролизата, аэрирование, отделение жидкой фазы от твердой, введение питательных солей, дрожжей в жидкую фазу, выращивание дрожжей, флотацию, сепарирование, сушку, согласно изобретению в качестве сырья используют навоз с добавлением опилок или подстилочный навоз с высоким содержанием соломы, после нейтрализации и очистки в гидролизат вводят облепиховый шрот, при этом после отделения жидкой фазы гидролизата от твердой для выращивания дрожжей используют и твердую фазу, в которую вносят питательные соли, засевные дрожжи, сепарируют и сушат, причем дрожжи подвергают ультрафиолетовому облучению: при выращивании дрожжей из жидкой фазы гидролизата - после сепарирования, при выращивании дрожжей из твердой фазы гидролизата - после сушки.

Отличительными признаками заявляемого способа являются новые условия осуществления способа, а именно использование в качестве сырья для получения дрожжей навоза с добавлением опилок или подстилочного навоза с высоким содержанием соломы, введение в гидролизат добавки - облепихового шрота, а также использование для выращивания дрожжей твердой фазы гидролизата, что обеспечивает безотходную технологию производства кормовых дрожжей и способствует увеличению выхода готового продукта. Кроме того, новым является обработка дрожжей ультрафиолетовым облучением, что способствует повышению в кормовых дрожжах витамина D₂, который необходим для регулирования метаболизма кальция и фосфора в живом организме.

Проведенными опытами доказано, что содержание витамина D₂ в 1 г облученных кормовых дрожжей доходит до 7000-8000 международных условных единиц, что повышает качество готового продукта.

Используемый в заявляемом способе облепиховый шрот является отходом производства. Облепиховый шрот имеет большой витаминно-минеральный комплекс и содержит много сырого протеина, клетчатки, золы, углеводов, также он богат витаминами группы В, в особенности никотиновой и фолиевой кислотой, содержит органические кислоты (суммарно до 4,2%): яблочную, винную, щавелевую, янтарную. Также он стимулирует рост и развитие животных, регулирует процессы пищеварения, повышает иммунитет. Использование навозной массы с высоким содержанием питательных веществ совместно с облепиховым шротом обеспечивает благоприятные условия для роста дрожжей, обогащает продукт биологически активными веществами, что повышает качество готового продукта. В ходе экспериментальных исследований было установлено, что заявляемый способ способствует повышению выхода кормовых дрожжей. Результаты исследований приведены в таблице.

№ п/п % раствора H₂SО₄ Температура термообработки, °C Время гидролиза, мин Выход дрожжей, % Жидкая фаза Твердая фаза Изобретение 1,0 100-150 30 46,2 41,5 0,5 100-150 20 51,7 46,3 Прототип 1,0-3,0 165-200 2-6 36,5-42 -

Щепа и опилки содержат около 70% углеводов (целлюлоза и гемицеллюлоза) и 27% лигнина. Баланс химических веществ: 50% углерод, 6% водород, 44% кислород и около 0,1% азот.

В среднем в навозе крупного рогатого скота содержится 21% органического вещества, 0,5-0,55% азота общего, 0,10-0,15% азота аммиачного, 0,2-0,25% фосфора, 0,6% калия и 0,40% кальция. Кроме того, навоз содержит все необходимые микроэлементы. В 20 т его содержится в среднем - 101 г бора, 1005 г - марганца, 5,2 г - кобальта, 78 г - меди, 481 г - цинка, 10,3 г - молибдена, 2 г йода.

В соломе содержится 35-45% клетчатки и других сложных трудноперевариваемых углеводов, 2-6% белка, 1,2-2% жира, 4-7% золы. Из этих данных видно, что основную часть питательных компонентов для выращивания дрожжей содержит навоз, так как он помимо основных химических веществ содержит также микроэлементы, благодаря которым получают более качественные дрожжи, а соответственно и больший выход дрожжей.

Технический результат достигается более глубокой переработкой грубого растительного сырья, позволяющей получать корма высокой питательной ценности за счет повышения содержания в нем легкоусвояемых компонентов, например сахаров и протеинов, отсутствия в нем вредных веществ.

Таким образом, именно отличительные признаки заявляемого способа обеспечивают обогащение продукта питательными и биологически активными веществами, витамином D₂, что повышает качество кормовых дрожжей, увеличивает выход готового продукта.

Способ получения кормовых дрожжей осуществляют следующим образом.

Пример 1. Навоз и опилки измельчают до размеров 1-2,5 мм. После этого растительное сырье подвергают гидролизу разбавленной до 1%-ной серной кислотой в гидролизаппаратах при температуре 100-150С° в течение 30 минут (на 300 кг берут 100 л раствора серной кислоты). Образующийся попутно при этом фурфурол выводят в виде фурфуролосодержащего конденсата, а часть его остается в гидролизате. Оставшийся после гидролиза лигнин удаляют из аппарата.

Полученный гидролизат с содержанием сахара до 3-3,5% подвергают инверсии при температуре 130-150°С и нейтрализации известковым молоком или аммиачной водой. Полученный в результате нейтрализации гипс вместе со всем шламом удаляют из раствора методом осаждения в отстойниках или сепарированием в вихревых очистителях (циклонах). После очистки от механических примесей в нейтрализованный гидролизат добавляют измельченный облепиховый шрот, затем происходит перемешивание, вакуум-охлаждение до 31-32°С, аэрирование. Полученный субстрат фильтруют. Отфильтрованную жидкую фазу направляют на выращивание дрожжей, а полученную твердую фазу на твердофазную ферментацию.

При выращивании дрожжей из жидкой фазы гидролизата в ферментер вносят засевные дрожжи, питательные соли, содержащие азот, фосфор, калий и другие, необходимые для роста дрожжей элементы, а также вводят воздух для обеспечения кислородом процесса образования биомассы дрожжей и осуществления дыхания дрожжевых клеток. Выращивание дрожжей происходит при температуре 36-38°С.

Выращенные дрожжи выводят из аппарата в виде дрожжевой суспензии, которая в дальнейшем проходит стадии флотации и сепарирования. Для исключения потерь дрожжей с последрожжевой бражкой возможен обратный однократный пропуск через ферментатор отфлотированной дрожжевой бражки. Затем после сепараторов кормовые дрожжи в виде суспензии облучают в специальном витаминизаторе каскадного типа прямым воздействием ультрафиолетовых лучей на дрожжи. При облучении происходит превращение эргостерина, содержащегося в различных количествах в дрожжах, в витамин D₂. Для увеличения витаминного состава суспензия по каскаду пропускается многократно. В дальнейшем дрожжевой концентрат упаривают до содержания 22-25% сухого вещества и сушат до влажности 8-10%. Полученные дрожжи упаковывают и отправляют на склад.

При использовании твердой фазы гидролизата в растильную установку также вносят засевные дрожжи, питательные соли, необходимые для роста дрожжей, воздух, и при этом происходит интенсивное перемешивание. Оптимальная температура для нормального роста дрожжей находится в пределах 22-32°С. Это будет зависеть от штамма выбранного микроорганизма. Затем дрожжи направляют на сепарирование и сушку. Сушку проводят до влажности не более 5-6%. Для повышения витамина D₂ кормовые дрожжи после сушки направляют на ультрафиолетовое облучение. Облучение происходит на витаминизаторе ультрафиолетовыми лучами на движущейся ленте. И конечный этап это упаковка и складирование. Выход дрожжей из жидкой фазы гидролизата составляет 46,2%, из твердой фазы - 41,5%.

Пример 2. Способ осуществляют также, как в примере 1, за исключением того, что в качестве сырья используют подстилочный навоз с высоким содержанием соломы. Сырье заливают 0,5%-ным раствором серной кислоты и гидролизуют при температуре 100-150°С в течение 20 минут. Далее приемы и операции аналогичны примеру 1. Выход дрожжей из жидкой фазы гидролизата составляет 51,7%, из твердой фазы - 46,3%.

Изобретение относится к области сельского хозяйства, микробиологической и гидролизной промышленности, в частности к технологиям производства кормовых дрожжей из гидролизатов, получаемых при переработке отходов животноводческих комплексов. В качестве исходного сырья используют предварительно измельченный навоз с добавлением опилок или подстилочный навоз с высоким содержанием соломы. Сырье подвергают гидролизу серной кислотой с термообработкой. Проводят инверсию, нейтрализацию и очистку гидролизата. В полученный очищенный и нейтрализованный гидролизат добавляют измельченный облепиховый шрот, проводят аэрирование. Отделяют жидкую фазу от твердой. В жидкую фазу вводят питательные соли и дрожжи, проводят выращивание дрожжей, флотацию, сепарирование и сушку. В твердую фазу вносят питательные соли и дрожжи, проводят выращивание дрожжей, сепарацию и сушку. Полученные кормовые дрожжи подвергают ультрафиолетовому облучению: при выращивании на жидкой фазе - после сепарирования, при выращивании на твердой фазе - после сушки. Осуществление изобретения позволяет увеличить качество и выход дрожжей, повысить содержание витамина D₂ в готовом продукте. 1 табл.

Способ получения кормовых дрожжей, включающий измельчение сырья, гидролиз сырья раствором серной кислоты с термообработкой, инверсию гидролизата, нейтрализацию и очистку гидролизата, аэрирование, отделение жидкой фазы от твердой, введение питательных солей, дрожжей в жидкую фазу, выращивание дрожжей, флотацию, сепарирование, сушку, отличающийся тем, что в качестве сырья используют навоз с добавлением опилок или подстилочный навоз с высоким содержанием соломы, после нейтрализации и очистки в гидролизат вводят облепиховый шрот, при этом после отделения жидкой фазы от твердой фазы для выращивания дрожжей используют и твердую фазу, в которую вносят питательные соли, засевные дрожжи, сепарируют и сушат, причем дрожжи подвергают ультрафиолетовому облучению: при выращивании дрожжей из жидкой фазы гидролизата - поле сепарирования, при выращивании дрожжей из твердой фазы гидролизата - после сушки.