Способ производства кормовых дрожжей из торфа Российский патент 2018 года по МПК A23K10/18 A23K10/12 

Изобретение относится к способам производства кормовых дрожжей из гидролизатов, получаемых при переработке растительного сырья. Известен способ получения белковых кормовых дрожжей из растительного сырья (патент №2064275, 1996 г.), включающий гидролиз последнего с добавкой отхода производства дрожжей, обработку сырья при нагревании серной кислотой, инверсию сахаров, нейтрализацию гидролизатов, добавку питательных солей, выращивание дрожжей, утилизацию отходов, при этом в качестве отхода производства дрожжей используют активный ил, полученный из технологических сточных вод дрожжевого производства, который дополнительно вводят перед выращиванием дрожжей в количестве до 50% от общего количества питательных солей, а утилизацию дрожжевой бражки производят путем ее переработки в активный ил и технически чистую воду.

Способ предусматривает подачу сырья и суспензию активного ила с добавкой серной кислоты. Затем смесь направляют в гидролизаппарат и проводят двухстадийный гидролиз по обычной схеме с подачей пара. После удаления лигнина и летучих соединений, содержащих фурфурол, проводят нейтрализацию гидролизата 25% аммиачной водой до рН 4,2-4,4 и добавляют питательные соли. Очищенный от шлама и охлажденный гидролизат направляют в аэратор, а из него после осветления и отстоя - в дрожжевое отделение в ферментер. В ферментере в гидролизат вносят засевные дрожжи и активный ил для обогащения дрожжевой массы белком, витаминами и минеральными солями, азотом, фосфором, пропускают воздух и проводят выращивание дрожжей. После окончания процесса сусло сепарируют, дрожжи обезвоживают и сушат. Полученную последрожжевую бражку направляют на очистку и получение активного ила на очистную станцию «Симбиотенк». После двухстадийной раздельной очистки в «Симбиотенке« вода высокой степени чистоты вновь возвращается в производство, а полученный активный ил используется для добавки в исходное сырье и ферментеры.

Недостатком данного способа является проведение гидролиза с помощью серной кислоты (как катализатора процесса), требующей последующую нейтрализацию полученного гидролизата азотной кислотой, использование гидролизаппаратов. Применение кислотного гидролиза в гидролизаппаратах, с последующей нейтрализацией гидролизата требует больших объемов оборотной воды при использовании гидролизаппаратов в технологическом процессе.

Эти недостатки позволяет устранить предлагаемый способ производства кормовых дрожжей из торфа. Малоразложившийся торф влажностью 60% из бункера направляется в экструдер, имеющий зоны прогрева и гидролиза. Температура в зоне прогрева 100°С, а в зоне гидролиза 210°С, давление 2,5 МПА. В зону гидролиза подают отход производства активный ил. Активный ил по химическому составу является ценным органическим сырьем, содержащим обычно 30-50% сырого протеина. Качественный состав аминокислот белка активного ила сходен с аминокислотным составом белка дрожжей. В условиях ферментации образующиеся аминокислоты не только являются дополнительным органическим питанием для дрожжей, но также способствуют повышению скорости и глубины ассимиляции моносахаридов и других питательных веществ гидролизных сред (Холькин В.И. Технология гидролизных производств, М. Лесная промышленность,1989 г стр. 475). Прогрев торфа и активного ила проводится острым паром. Процесс высокотемпературного гидролиза происходит автокаталитическим способом под воздействием образующихся органических кислот торфа в результате сдвиговых деформаций при механическом воздействии экструдирования.

Сжатие сырья и увеличение скорости движения приводят к уменьшению времени распада и как следствие - к увеличению выхода сахара от веса сухого сырья, увеличивая концентрацию сахара в гидролизаппарате. (Шарков В.И. Гидролиз осахаривания, 1945 г. Стр. 271). Скорость гидролиза целлюлозы торфа и полисахаридов совпадают, что способствует при таком режиме увеличению выхода моносахаридов и обогащает гидролизат неорганическими микро- и макроэлементами.

Полученная после гидролиза реакционная смесь выводится из экструдера на отжим, отжатый остаток влажностью 40% поступает на производство органо-минерального удобрения. Отделенный отжим поступает на отстаивание и очищение от шлама, затем добавляют питательные соли и направляют на охлаждение в отстойник. Затем очищенный и охлажденный гидролизат поступает в дрожжевое отделение на ферментацию. После ферментации полученную дрожжевую суспензию сепарируют, обезвоживают и сушат до получения 10% влажности. Полученную последрожжевую бражку пропускают через биоокислитель, откуда полученную биомассу (активный ил) направляются на гидролиз торфа, а отделенная последрожжевая бражка поступает вместе с производственными сточными водами на очистную станцию «Симбиотенк», где после очистки технически чистая вода возвращается в производство, а полученный активный ил идет на получение органо-минерального удобрения вместе с гидролизованным лигнином и шламовыми отходами. Применение системы очистки технологических сточных вод гидролизного производства на очистной станции «Симбиотенк» решает проблему предотвращения загрязнения окружающей среды, позволяя осуществлять безотходную бессточную экологически безопасную технологию производства кормовых дрожжей с утилизацией отходов производства (гидролизованный отжатый торф, шламовые отходы, активный ил) для получения высококачественного органо-минерального удобрения (ОМУ). Торф, используемый для производства кормовых дрожжей, имеющий степень разложения 15-20% содержит в своем составе 60-80% гидролизуемых веществ, в том числе 45-65% редуцирующих веществ (РВ). В составе легкогидролизуемых РВ установлено до 40-80%, а в трудногидролизуемых - до 60-80% моносахаридов. Кроме моносахаридов, в составе РВ торфов обнаружено до 17% уроновых кислот, которые хорошо усваиваются кормовыми дрожжами. В составе торфа идентифицировано 17 аминокислот, в том числе такие кислоты, как аланин, тирозин, пролин, аспарагиновая и глютаминовая кислоты, фенилаланин являются веществами высокой биологической активности и играют большую роль в ускорении процесса роста дрожжей находясь в гидролизатах торфов. Также наряду РВ и аминокислотами источником питания являются органические кислоты, содержание которых в торфе составляет от 4,5 до 15%, а янтарная кислота, присутствующая в значительных количествах, обладает высокой биологической активностью. В торфах различного происхождения также содержатся витамины В1, В2, В3. Входящие в состав гидролизатов торфов органические кислоты, аминокислоты, витамины увеличивают выход биомассы дрожжей до 65,5% от РВ, стимулируя их рост. А добавка в процесс гидролиза активного ила совместно с торфом поднимает выход дрожжей от РВ до 70%.

В основе технологии гидролизного производства кормовых дрожжей предложенным способом гидролиза торфа лежат особенности химического и биологического состава малоразложившегося торфа как сырья, влияющего на биохимические процессы переработки полисахаридов под воздействием высокой температуры и сдвиговых деформаций при экструдировании в парофазном состоянии с активным илом.

Предлагаемое гидролизное производство кормовых дрожжей на базе торфодобывающих предприятий является высокорентабельным, которое позволит решить проблему снабжения высококачественным экологически чистыми продуктами питания населения по более низким ценам, обеспечит решение продовольственной программы страны, и тем самым окажет положительное влияние на экономику страны.

Изобретение относится к сельскому хозяйству и биотехнологии, а именно к производству кормовых дрожжей. Способ производства кормовых дрожжей из растительного сырья включает гидролиз сырья с добавкой отхода производства дрожжей - активного ила. Активный ил очищают от шлама, добавляют питательные соли, охлаждают и отстаивают. Затем гидролизат ферментируют культурой дрожжей. Полученную дрожжевую суспензию сепарируют с отделением дрожжей, которые обезвоживают и сушат. Полученную последрожжевую бражку пропускают через биоокислитель с отделением активного ила, который используют при гидролизе исходного растительного сырья. В качестве растительного сырья используют торф со степенью разложения 15-20%. Гидролиз растительного сырья осуществляют в экструдере в два этапа: в зоне прогрева при температуре 100°С, а затем в зоне гидролиза с добавлением отхода производства - активного ила при температуре 210°С и давлении 2,5 МПа. Полученную в результате гидролиза смесь направляют на отжим. Отжатый остаток используют для получения органо-минерального удобрения, а отделенный отжим отстаивают, отделяют от шлама, добавляют в него питательные соли, охлаждают в отстойнике и ферментируют культурой дрожжей. Осуществление изобретения обеспечивает экологически чистое безотходное и бессточное производство кормовых дрожжей без применения серной и азотной кислот, упрощает технологический процесс и снижает себестоимость получаемой продукции. 1 табл.

Способ производства кормовых дрожжей из растительного сырья, включающий гидролиз сырья с добавкой отхода производства дрожжей - активного ила, очищение полученного гидролизата от шлама, добавление питательных солей, охлаждение и отстаивание гидролизата, его ферментацию культурой дрожжей, сепарацию полученной дрожжевой суспензии с отделением дрожжей, их обезвоживание и сушку, полученную последрожжевую бражку пропускают через биоокислитель с отделением активного ила, который используют при гидролизе исходного растительного сырья, отличающийся тем, что в качестве растительного сырья используют торф со степенью разложения 15-20%, гидролиз растительного сырья осуществляют в экструдере в два этапа: в зоне прогрева при температуре 100°С, а затем в зоне гидролиза с добавлением отхода производства - активного ила при температуре 210°С и давлении 2,5 МПа, полученную в результате гидролиза смесь направляют на отжим, при этом отжатый остаток используют для получения органо-минерального удобрения, а отделенный отжим отстаивают, отделяют от шлама, добавляют в него питательные соли, охлаждают в отстойнике и ферментируют культурой дрожжей.