Способ получения питательного субстрата для выращивания кормовых дрожжей Советский патент 1984 года по МПК C12N1/22 

Изобретение относится к гидролиз ной промьшшенности, а именно к полу чению фурфурола и кормовых дрожжей методом двзгафазного гидролиза пентозансодержащего сырья. Известен способ получения дрожжевой биомассы с использованием в качестве азотного питания солей аммония, вносимых в виде водных растворов 1непосредственно в питател ную среду, в частности аммиачной селитры ll . Однако указанный способ предусма ривает применение в качестве источника углеродного питания смеси мета на и кислорода и не применим в гидролизной промьшшенности, использующ для этой цели 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 аммиачной с5литры (азотнокислого аммония) в качестве источника азотного питания при йодаче ее в питатель ную среду для выращивания дрожжей, является низкий выход биомассы, не превышающий 44% от глюкозы. Наиболее близким к изобретению по технической сущности является способ получения питательного субст рата для выращивания, кормовых дрожжей, предусматривающий парофазную термокаталитическую обработку пентозансодержащего сырья с получением целлолигнина, перколяционньй гидролиз целлолигнина раствором серной кислоты концентра1щей 0,7-1,0% при 180-190° и введение в гидролизат минеральных питательных элементов 3 Недостатком известного способа я ляется низкий вЬ1ход кормовых дрожжей, не превышающий 46-48% от редуцируннцих веществ (РВ), что вызвано низкой доброкачественностью питател ной среды. Целью изобретения является улучш ние качества и повьшение выхода пит тельного субстрата. Поставленная цель достигается те что согласно способу получения пита тельного субстрата для выращивания кормовых дрожжей, предусматривающему парофазную термокаталитическую обработку пентозансодержащего сырья с получением целлолигнина, 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 2-4% от абсолютно сухого сырья . .Аммиачная селитра в условиях парофазного гидролиза сырья подвергается термической диссоциации с образованием аммиака и азотной кислоты. Последняя взаимодействует с компонентами растительного пентозансодержащего сьфья с образованием легкоусвояегмых, 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 (2-4% к масс абсолютно сухого сьфья), выбраны из условия оптимального содержания азота в питательной среде. При расходе менее 2% ощущается недостаток, а при расходе более 4% - 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 () с размером частиц 2-3 мм. Навеску сырья массой 300 г или 165 г абсолютно cyicoro сырья (а.с.с.) равномерно смачивают 12%-ным раствором серной кислоты при гидромодуле 0,25, Смоченное кислотой сырье загружают в гидролизаппарат и прогревают перегретым до 220 С водяным паром до 170 С. Сгонкуфурфуролсодержащих паров ведут при 170с и давлении 0,8 МПа в течение 120 мин. По окончании сгонки фурфурола оставшийся целлолигнин подвергают перколяционному гидролизу в присутствии серной кислоты концентрацией 0,8% при 187 С и Давлении 1,2 МПа в течение 150 мин. Полученный гидролизат нейтрализугот известковым молоком до рН 4,2 и отделяют от выпав.шего осадка. Нейтрализованный гидролизат продувают воздухом в течение 1,5ч при расходе воздуха 20 л/1 л гидролизата. Аэрированное сусло отделяют от выпавших частиц, разбавляют водой до содержания РВ 1% и обогащают следующими питательными солями в- количестве: сульфата аммония (NH4)Oij 2,83 г/л (600 мг/лИг) суперфосфата 0,60 г/л (250 мг/л PjOj), хлорида калия KCg 0,2 г/л (165 мг/л KjO). В подготовленную таким образом питательную среду вносят чистую культуру з севных дрожжей Candida scottii в количестве 10 г/л и проводят выращивание дрожжей в ферментере с барботажным воздухораспределением до полной утилизации РВ. Время выращивания 7 ч. По- окончании выращивания дрожжи отделяют от культу ральной жидкости и определяют их выход от РВ и от исходной древесины Выход РВ 28% от а.с.с., выход дрожжей 48,1% от РВ или 13,5 от а.с Пример 2. Навеску сырья с массой и фракционным составом по при меру 1 Смешивают с аммиачной селитрой, взятой в количестве 2% от а.с.с (3,3 г) и загружают в гидролизаппа.рат. После герметизации гидролизап арата загруженное сьфье прогревают до и осуществляют сгонку фурфуролсодержащих паров при 190 С и давлении 1,28 МПа в течение 120 мин Гидролиз целлолигнина, подготовку питательной среды и выращивание дрожжей ведут по условиям примера 1. Отличие состоит в том, что .полученная питательная среда не требует обогащения соединениями азота, т.е. сульфата аммония не задается. Выход РВ составляет 36,5% от а.с.с., выход дрожжей 56% от РВ или 19,4% от а.с.с. Время вьфащивания 5 ч 30 мин. ПримерЗ. Аналогичен примеру 2, отличие состоит в том, что ко личество задаваемой аммиачной селит ры 3% от а.с.с. (4,95 г). Выход РВ 38% от а.с.с., выход дрожжей 58% от РВ или 22% от а.с.с. Время вьфащивания 5ч. Пример 4. Аналогичен примеру 2, отличие состоит в том, что количество задаваемой аммиачной Ьелитры4% от а.с..с.(6,6 г). Выход РВ 35% от а.с.с., выход дрожжей 57% от РВ или 20,0% от а.с.с. Время вьфащивания 5 ч. Пример 5 (выполненньй по технологии способов fj и 2.) . В аэрированное сусло, полученное и подготовленное по условиям примера 1, неред выращиванием дрожжей вносят аммиачную селитру в количестве 7,14 от РВ,,что соответствует внесению аммиачной селитры на стадии загрузки сьфья в количестве 2% от а.с.с. Выход дрожжей 47,5% от РВ или 13,3% от а.с.с. Время вьфащивания 7 ч 30 мин. Пример 6 (вьтолненный по технологии способов l и L2j). Аналогичен примеру 5, отличие состоит в том, что количество задаваемой аммиачной селитры составляет 14,28% от РВ, что соответствует внесению . аммиачной селитры на стадии загрузки сьфья в количестве 4% от а.с.с. Выход дрожжей составляет 46,1% оч РВ или 12,9% от а.с.с. Время выращивания 7 ч 30 мин. В табл. 1 представлены сопоставительные результаты опытов по наращиванию биомассы на питательной среде, полученной по предлагаемому способу и известному. Расчет вько- 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 РВ на 10-12% абсолютных и ускоряет процесс наращивания биомассы. Как следует из табл. 1 при осуп ствлении предлагаемого способа, наряду с увеличением выхода дрожжей от РВ на 11,9% абсолютных, увеличивается и скорость утилизации дрож- жами РВ в 1,38 раза. м м м f ш 01 со о г« о Гь. S SJ « ш 00 « 2, о «k 2

«л

во

г

«ч ts

W

«

«л vO

« см

см

N Ч

S2

ит

оо

-о

«ь«

«О

g

ш

о сГ

о

«

о

%

1Л

л

vO

о

N

«

А

«

я

а

«9н

м

г

vo а

«

«о о

аа п aot

л со

1Г|

«о f

СЦ

«

г

t;

со

1Л

о

«л

00 сч

vO СМ

оо м

г «ч

О1

см

§ J

о

«в О

о

g ;

«-

о

о О, О

ш

1Л

о vO ео

vO

о

о

О

«

- ЧГ

|s

I I

8 §

Is

1Л 1Л

О

8

го

о S

8

«о -

о о

о

О

1Л

1Л

л и

л

о о

и

1Л

о

оо

о о о

Qо

г

§

О, О

СОt

го

го

о

O О

S

8

§

g

о см « о

го

-

го см П -

Характ ерис тик и

Взято на вьфащивание дрожжей 78%-ной влажности с суспензией, г

Подано пит;ательной среды за 8 ч выращивания, л

Осталось дрожжей 78%-ной влажности в дрожжевой суспензии, г

Прирост 78%-ной влажности на весь цикл, г

Получение абсолютно сухих дрожжей, г

Утилизировано РВ за цикл выращивания дрожжей, г

Выход дрожжей от РВ, %

Увеличение скорости утилизации РВ по сравнению с известным

Таблица 2

Способ

I

Известный Предлагаемый

3,0 X 30 90 3,5

3,0 X 24,3 72,9

(85,75+72,9)90

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

68,65x0,,103 i2j.5xZlsl292

too

(2.2ilOa)- «29,4

15 10x100 (0,5х7ТхТоООх

-Tj-sr xlOO xO, 94

45,90

.

1,38 29,4

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