Федеральное государственное автономное образовательное учреждение
Высшего профессионального образования СИБИРСКИЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ Институт Фундаментальной биологии и Биотехнологии Базовая кафедра биотехнологии
Производство кормового белка. Технология и аппаратурное оснащение процесса
Производство микробной биомассы
•В настоящее время мировой дефицит белка составляет около 15 млн. т.
•Наиболее перспективным является микробиологический синтез (Мировое производство пищевых белковых продуктов за счет микробного синтеза составляет более 15 тыс. т. в год. )
•Микробная биомасса может быть хорошей белковой добавкой для домашних животных, птиц и рыб. Производство микробной биомассы особенно важно для стран, не культивирующих в больших масштабах сою (соевую муку используют как традиционную белковую добавку к кормам).
•В качестве источников кормового белка чаще используют различные виды дрожжей и бактерий.
В настоящее время известны только две группы микроорганизмов, которым присущи свойства, необходимые для крупномасштабного промышленного производства это:
•дрожжи рода Candida на n-алканах (нормальных углеводородах)
•бактерии Methylophillus methylotrophus на метаноле.
Технология процесса
Подготовительные стадии
включают в себя технологические процессы: стерилизация среды; подготовка и стерилизация газов (воздуха); подготовка посевного материала; приготовление биокатализатора, засевного материала; предварительная обработка сырья.
Биотехнологическая стадия.
(основной процесс ферментация). Технология получения корма зависит и от метода культивирования. Глубинное культивирование (жидкая фаза) – проводится внутри водной фазы. В этом случае чаще всего применяются дрожжи.
Стадия разделения жидкости и биомассы может включать в себя технологические процессы:
отстаивание (декантация); фильтрация; флотация; сепарация; центрифугирование; микрофильтрация; коагуляция.
Рисунок 1 – функциональная схема технологии производства кормовых продуктов
Стадия выделения внутри- и внеклеточных продуктов заключается в отделении основной части продукта от жидкости, и может включать в себя следующие технологические процессы: экстракции; осаждения; адсорбции; ионного обмена; отгонки, ректификации; центрифугирования; ультрафильтрации; гидролиза, ферментолиза.
Технология процесса
Рисунок 1 – Принципиальная функциональная схема технологии производства кормовых продуктов
Очистка продукта требуется, как правило, для получения биопродуктов более высоких стандартов. Для очистки биомассы также, как и для операции выделения продуктов биосинтеза, применяют процессы экстракции, осаждения, адсорбции, ионного обмена, ультрафильтрации, ферментолиза и ректификации.
Стадия изготовления готовой формы продукта может включать в себя технологические процессы : гранулирования – формирования гранул из порошка или из раствора; дражирования – обволакивания гранул целевого продукта защитной оболочкой; таблетирования – формирование таблеток; разлива - переливания жидкостей из бoльших емкостей в меньшие; фасовки - разделения целевого продукта на определенные заранее фиксированные порции; ампулирования – затаривания в ампулы
Технологический комплекс производства
кормовыхС целью успешной реализациибелковрассмотренных этапов производства кормовых белковых продуктов каждому технологическому процессу соответствуют специальные технические устройства. Приготовление сырья производится в основном в пробирках, колбах и прочих ёмкостях, затем в инокуляторах, после – в посевных ферментаторах.
Рисунок – 2 . Принципиальная структурная схема технологии производства кормовых продуктов: 1 - компрессор; 2 - ресивер; 3 – парогенератор; 4 - чиллер; 5 - загрузочный бункер блока хранения сырья; 6 - парогенератор; 7 – жидкофазный ферментер на 10 л; 8 - жидкофазный ферментер на 50 л; 9 - жидкофазный ферментер на 500 л; 10 - твердофазный ферментер на 5000 л; 11 - измельчитель сушилки; 12 - сушилка; 13 - инкапсулятор; 14 - циклонный сепаратор; 15 - фасовка
Технологический комплекс производства кормовых белков
Рисунок – 2 . Принципиальная структурная схема технологии производства кормовых продуктов
В жидкофазных ферментерах (7, 8, 9) происходит приготовление питательной среды для подготовки спорового инокулята и последовательное выращивание микроорганизмов. При достижении заданного количества спор производится их последовательная перекачка по трубопроводу в жидкофазный ферментер большей емкости. К линии жидкофазных ферментеров для поддержания необходимых параметров среды подключены парогенератор (3), чиллер (4) и компрессор (1) через ресивер (2).
В ферментере (9) с производится наращивание биомассы с использованием оборудования для ультразвуковой стимуляции микроорганизмов для ускорения биопроцессов. При достижении заданного количества микроорганизмов производится их перекачка по трубопроводу в твердофазный ферментер (10), к которому подключен компрессор (6). Через загрузочный бункер блока хранения сырья (5) в ферментер (10) поступает твердый субстрат. Далее продукт поступает в измельчитель (11), затем – в сушилку (12) . По окончании сушки продукт загружается в инкапсулятор (13) и через циклонный сепаратор (14) достигает стадии фасовки (15). Данная компактная схема позволяет сравнительно быстро получить качественный кормовой белок в необходимых объёмах.
Список источников:
•Бирюков В.В. Основы промышленной биотехнологии. М., 2004. 296 с.
•Беккер М.Е. Введение в биотехнологию. Пер с латышского. Рига: Изд. "Звайгэне", 1978.
•Кузнецов Н.И., Воротников И.Л. и др. Перспективы научно-технологического развития переработки сельскохозяйственного сырья: производство готовых кормов для животных. Саратов ФГБОУ ВО Саратовский ГАУ, 2016. 27 с.
•Текутьева Л.А. Технологический комплекс производства кормовых белковых концентратов. Вестник науки и образования № 12(48) 2018.