19 Сурет-Ашытқы өсіретін аппаратың қосылған тізбегінің сызба нұсқасы

а-біреулік батарея; б- тізбектелген ағыммен екеулік батарея;

в- параллель-тізбектелген екеулік батарея

Екеулік батарея тізбектелген ағыммен қоректік ортадан қантты екі жақтама қолдану жүреді, басты аппаратта 70-80% қант, ал соңғы аппаратта қалған мөлшерін қолдану жүреді: екеулік (үшеулік) батерея тізбектелген ағыммен қантты қолдану және барлық аппараттарға биомассаларды өсіру біркелкі салу жүктеу ұсынылады.

Қуаттылығы үлкен зауыттарда сыйымдылығы 1300м³ аппараттар орнатылған. Ашытқының шығымы жоғарысын алу үшін қоректік ортаны үздіксіз беруді және ашытқы суспензиясын бөліп алуды, қарқынды аэрациялауды, температураны, рН мәнінің оптимальды болуын қамтамасыз етеді.

Қоректік ортаны беру жылдамдығы субстраттың биологиялық сапасына байланысты болады және аппаратта ортаның көлемі тұрақты болу үшін ашытқы суспензиясын бөліп алу жылдамдығы әр түрлі болса да теңестіріледі.Оттегінің еру жылдамдығын жоғарылату үшін, ауаны майдалап диспергирлеу керек. Ол үшін ашытқы өсіретін аппаратта әртүрлі ауа таратқыш және араластырғыш қондырғы қолданылады.

Микроорганизмнің тіршілік етуіне ортаның температурасы үлкен әсер етеді. Өндірісте ашытқы культурасын өсіру 32-38ºС температурада жүргізіледі. Ортаның температурасы 32ºС төмен болғанда зат алмасу процесі және жасушаның белсенді тіршілік етуі төмендейді. Ортаның температурасы 38-40ºС болса оттегіні белсенді жұту бірден төмендейді, жасушадағы ақуыз құрамы бойынша шығымы төмендейді. Ашытқыны өсіру процесі жылуды бөлумен жүреді: 1кг құрғақ ашытқы 10,5-тен 14,7 кДж дейін жылудың бір бөлігін аппараттан ауамен бірге шығарады, ал басқа бөлігі артық жылу аппаратта орнатылған жылу алмастырғышпен шығарылады.

Ашытқының тіршілік етуі және өсуі ортаның рН мәніне байланысты. Ашытқының әртүрлі штамдары әлсіз қышқыл ортада рН 3,5-5,5 қалыпты дамиды. Гидролизатта немесе сульфитті щелокта ашытқының көбеюі ортаның қышқылдығында процесс барысында жоғарылайды,демек, азот аммоний сульфаты және ортада күкірт қышқылының анионы жиналады. Процестегі рН мәнін қалыпты ұстау үшін ортада ашытқы өсіруде аммиакты сумен сілтілейді. Культивирлеу процесінің эффективтілігі ашытқы өсіретін аппаратта биомассаның шығымымен анықталады. Ашытқы үшін Candida туысы барынша жоғары экологиялық коэффициент -50% дейін сипатталады.

Ашытқы супензиясын концентрлеу

Ашытқы өсіретін аппараттан алынған ашытқы суспензиясындағы ашытқыдағы жасуша ішіндегі ылғалдылығы 75% дейін болатын 20-дан 40 г/л- дейін ашытқы құрайды. Техникалық талабы бойынша тауарлы азықтық ашытқының соңғы өнімнің ылғалдылығы 10% аспауы керек.

Ашытпадағы барлық суды іс жүзінде жою керек. Ол үшін ашытқыны концентрлеу қолданылады, ал сосын кептіру көптеген өндірісте кеңінен таралған ашытқы бөлудің келесі технологиялық сызба нұсқасы қолданылады: флотирлеу, сепарирлеу, булау және кептіру. Кейбір зауыттарда тізбектеле орындалуы және қолданылатын операцияның саны түрленеді. Демек, сызба нұсқаның бәрінде емес бірінші сатысында, ашытқы суспензиясын қоюландырудың флотирлеу әдісі қолданылады. Мұндай кезде ашытқы ашытпа өсіретін аппараттан бірден сепарирлеуге жіберіледі. Басқа жағдайда булау әдісі болмайды және ашытқыны сепарирлеуден кейін бірден кептіруге жіберіледі. Ашытқыны бөліп алудың технологиялық сызба нұсқасын таңдауда технологиялық тиімділігін, электр энергиясын, будың шығымын, жұмысшы күшін ескеру керек.

Флотирлеу

Флотирлеу әдісі ашытқы суспензиясын ауамен үрлегенде көбікте ашытқы жасушасын концентрлеу қабілетіне демек сұйықтықтан көбікке флотирленуге негізделген. Бұл әдіс өндірісте барынша кеңінен таралған. Флотациялық аппараттың құрылысының қарапайымдылығы олардың жұмысының тұрақтылығын қамтамасыз етеді, ол үздіксіз ашытпадан ашытқы бөлу процесін жүргізуге мүмкіндік береді.

Бір сатылы флотаторда флотирлеу процесін жүргізеді, кемшілігі ашытқының үлкен бөлігінің жоғалуы (5% дейін). Азықтық ақуыз өндірісінде ашытқы жасушасын концентрлеу үшін флотирлеу әдісі қолданылады. Орындалу мақсаты культуральды сұйықтық көбіктенгенде ашытқының негізгі массасы ауамен бірге көбікке ауысады, оны культуральды сұйықтықтан бөліп алады. Флотирлеу процесі арнайы аппаратта – құрылысы әр түрлі флотаторда жүргізеді.

Флотациялық әдіспен ашытқыны концентрлеу дәрежесі флотирлеу коэффициентімен сипатталады. Оны көбік жинағыштан алынған ашытқы концентрациясына көбік жинағыштан алынған концентраттың бастапқы ашытқы суспензиясындағы ашытқы концентрациясына қарай есептейді. Бұл коэффициент үштен төртке дейін, кейде алтыға дейін жетеді. Флотирлеудегі ашытқы концентрациясының дәрежесі штамының қасиетіне, оның жасына, физиологиялық жағдайына, флотатор құрылысына, процестің ұзақтығына, флотаторға берілетін ауаның мөлшеріне және көптеген басқа факторларға байланысты, бірінші сатыда флотирлеу әдісін ашытқыны концентрлеу үшін қолдану экономика жағынан ақталған, демек бұл сатыда ашытқының қоюлануы қымбат тұратын сепаратордың санын қысқартуға мүмкіндік жасайды, келесі саты ашытқыны қоюландыру.

Сепарирлеу

Флотирленгеннен кейін ашытқы концентраты әрмен қарай қоюлану үшін сепарирлеуге жіберіледі. Ол үшін ашытқы концентратын насостың көмегімен айдайды және оны диэмульгирлендіреді, демек көбіксіздендіреді. Қазіргі кезде көбікті сұйылту үшін флотатор немесе арнайы ыдыс (деэмульгатор) механикалық әдіс қолданылады.

Осы мақсатқа сәйкес күрекшелі бұлғағыш немесе құрылысы басқа қолданылады. Флотатордан шыққан немесе диэмульгатордан шыққан сұйылтылған ашытқы суспензиясында біраз мөлшерде ауа болады, ол суспензияны ортадан тепкіш насостың көмегімен айдауға қиындық тудырады. Ашытқы суспензиясынан ауаны бөлу үшін ортадан тепкіш насостың алдына газды бөлуге арналған ыдыс орнатылады, оны газ бөлгіш деп атайды. Бір немесе бірнеше флотатордан газ бөлгішке келіп түседі, онда бос ағымның кеңеюінің нәтижесінде сұйықтықтың жылдамдығы төмендейді. Бұл ауаның бөлінуіне мүмкіндік жасайды, ол жоғарғы штуцер газ бөлгіштен атмосфераға жіберіледі.

Сепарирлеу әдісі ортадан тепкіш күштің әсеріне негізделген. Ашытқы суспензиясы сепараторға келіп, барабанның айналуынан ортадан тепкіш күштің әсеріне түседі. Ашытқының тығыздығы 1,1 г/см² болғаннан айналудың әсерінен шет-шетіне лақтырады. Ашытпа ашытқыдан босатылған және тығыздығы 1,01 г/см³ болғанда айналу ортасына ығыстырылады. Демек, ашытқы суспензиясы ашытқының ашытпасына және ашытқы суспензиясының қоюлануына бөлінеді. Барабанда ашытқы ашытпасының тұну ұзақтығы 2-5с. Сепаратордың барабанының айналу жиілігі 4500-6000 айн/мин. Қазіргі заманғы сепаратордың өнімділігі 25-80 м³/сағ (ашытқы есебі бойынша).

Сепаратордың жұмыс жасау сенімділігі оларды дұрыс қолдану дәрежесіне байланысты. Сепараторлар жүйелі тазартуды және профилактикалық жөндеуді қажет етеді. Тазартылмаған сепаратордың жұмыс жасау ұзақтығы келіп түсетін ашытқы ашытпасының сапасына байланысты және орташа 12-24 сағат ұзақтығын құрайды, арнайы столда қолмен сепараторда жуады және талдайды. Жуып болғаннан кейін тарелкаларды реттеп жинайды.

Булау.Сепарирленгеннен кейін ашытқы концентратында ашытқының ішіндегі ылғалдылығы 75% болатын, демек 15% абсолютты құрғақ затты құрайтын 600 г/л ашытқы болады. Мұндай ашытқы концентраты кептіруге жіберілуі мүмкін, бірақ электр энергиясын үнемдеудің мақсатын кептіруге жіберер алдында буландырғыш аппаратта ҚЗ 23-25% дейін қоюландырады.

Ашытқы концентратын буландыру бір немесе екі корпусты вакуум буландырғыш қондырғыда жүргізіледі. Ашытқы суспензиясын буландырғыш аппаратқа берер алдында плазмолиз (термолиз) жүргізіледі. Оны қыздыру үшін құбыр аралық кеңістік арқылы өтетін жылу алмастырғыш плазмолизаторда 75-80 ºС температураға дейін бумен қыздырады және ұстағыш ыдыста 30-40 минут ұстайды. Осы операцияның процесінде барлық микрофлораға сәйкес келіп ашытқы жасушасы өледі және малға азықтық қоспа ретінде ашытқыны қолдану өте маңызды. Жануардың организмінде тірі жасуша нашар сіңіріледі және кандидоз ауруын тудыруы мүмкін. Одан басқа ашытқы суспензиясын плазмолиз нәтижесінде гомогенизациялайды, келесі булау процесіне оң әсерін береді.

Ашытқы суспензиясын кептіру

Ашытқы концентратын буландырғыш қондырғыда буландырудан кейін тауарлы өнімнің ылғалдылығы 8-10% болғанша арнайы кептіргіш қондырғыда кептіріледі.

Азықтық ашытқыны буып түю

Құрғақ ашытқы күшті шаң қонатын ұнтақ болып келеді. Олар қағаз қапта сақталады және тасымалданады. Азықтық ашытқы ашытқы кептіргіш бөлімнен шнекпен немесе пневмотасымалдағышпен қабылдағыш бункерге беріледі.

Бункер тік бұрышты дәнекерленген болып келеді, төменгі жағында төрт саңылауы бар. Бункердің астында буып түюге арналған ВРА маркалы машина болады, оның өнімділігі 2 т/cағ. Қағаз қап қолмен металл дөңгелекке кигізіледі. Машинаны іске қосқанда 15-20 секундта белгіленген массада толтырылып автоматты түрде жабылады.

Қапты қолмен алып сілкиді қағаз қаптың ішкі жағы жабылу үшін және оны ленталы тасымалдағышпен қоймаға жібереді. Салу, шығару, түсіру жұмысын тездету үшін қоймада бес қатардан ашытқысы бар қапты қойып тасымалдайды.

Ескере кету керек, қаптағы азықтық ашытқыны буып түюге арналған сызба нұсқасымен азықтық ашытқы өндірісінің барлық өсуші көлемімен сәйкес келмейді.

Өте аз тығыздықта (540 кг/м³) ашытқы ұнтағын буып түю үшін қымбат тұратын таралардың көп санын қажет етеді және қоймалардың үлкен аумағын қажет етеді. Мұндай өнімді тасымалдауда үлкен шығын болады. Демек, жүк тасымалдағыш 50 тонналық бір вагонға 18-20т ашытқы сияды екен. Сондықтан болашақта азықтық ашытқыны түйіршіктелген түрде шығарғаны қолайлы, тасымалдауға, сақтауға, тұтынуға және мөлшерлеу үшін өте қолайлы.

Паприн өндірісі

Микроорганизмдерді тотықтыру қабілеттілігі және мұнай көмірсуларын ассимилизациялау қабілеттілігі бұрыннан белгілі, бірақ көмірсу негізінде ақуыздық өнімдерді алудағы қарқынды зерттеулер ХХ ғасырдың екінші жартысында ғана басталған. Біздің елімізде осы мәселе бойынша зерттеулер ғылымдар мен көптеген жоғарғы оқу орындарының инженерлерінің бірлескен мемлекеттік координациялық жоспарымен жүргізілген, ол қысқа мерзімде ғылыми және техникалық мақсатта жаңа перспективті шикізаттан ақуыздық ашытқы өнеркәсіптік өндірісін құруға мүмкіндік жасады. Кеңес Одағы кезінде 1968 жылы әлемде ең бірінші мұнай парафинінен азықтық ақуыз алу өндірісі негізінде өндірістік – тәжірибелік зауыт ашылды. Қазіргі кезде елімізде микробиологиялық өндіріс мұнай көмірсуларын көміртегі көзі ретінде қолдана отырып азықтық ақуыздың жүздеген мың тоннасын шығаруға болады.

Шикізатқа сипаттама

Мұнай көмірсуларын сіңіретін ақуыз биосинтезінің өнімділігі жоғары ашытқылардың ішіндегі Candida болып табылады. Мұнай парафинінде өсіретін Candida ашытқысынан алынған микроорганизмдердің биомассасы өсімдік шикізатының гидролизатынан алынған азықтық ашытқыдан айырмашылығы ақуыз-витамин концентраты немесе паприн деп аталады.

Мұнай әр түрлі көмірсулардың қосылысынан (метандық, мұнайлық, ароматтық) оттегі, күкірт және азот қосылыстарынан тұрады. Микробиологиялық өндіріс үшін көмірсулар метан қатарының - алкандары немесе С_nH_2n+2 жалпы формуласы парафиндер қызығушылық тудыруда. Азықтық ашытқы өндірісі үшін құрылысы қалыпты парафиндерді қолдануға болады. Суда ерімейтін парафиндер, химиялық инертті, бірақ микроорганизмдері оларды тез арада үлкен жылдамдықпен тотықтыра алады. Жеңіл микроорганизмдер тізбегінде 14-19 көміртегі атомы бар (С₁₄-С₁₉) сұйық Н-парафинін қолданады. Құрамында көп көміртегі атомы бар парафинді көмірсулар қалыпты температурада қатты зат болып келеді. Сондықтан микроорганизмдер оларды өте баяу тотықтырады.

Микробиологиялық синтез үшін қажетті С₁₀-С₂₇ н-парафиндерді (сұйық Н-парафин деп атайды). Мұнай өндіретін зауыттарда мұнай фракцияларына тиісті екі әдіс арқылы алынады: карбамид көмегімен депарафинизациялау (мочевина) немесе цеолитте адсорбция әдісі арқылы (молекулярлы торда) өндіреді.

Парафинді мұнай фракциясынан карбомид СО(NH₂)₂ көмегімен бөлу, оның парафинмен қосылып қатты комплекс түзуі негізделген, құрылысы қалыпты парафин, мұндай комплексті изоқұрылысты парафинге қарағанда оңай түзіледі.

Алынған карбамид комплексін Н-парафиндермен бірге сұйық фазадан (фильтр немесе центрифуга) бөледі, (ыстық сумен) парафиндерді бөледі, ал карбамидті қайта қолдануға жібереді. Карбамидті парафиндеу әдісі өте қарапайым, бірақ бөліп алынған парафиндердің құрамында 10%-ге дейін изопарафиндер мен ароматты көмірсулар болады.

Жоғарғы сатыда тазартылған қалыпты құрылысты парафиндердің молекулалық торлары – цеолиттерде селективті адсорбция әдісімен алынады. Бұл әдіс цеолиттің молекула мөлшері цеолит саңылауының диаметрінен кіші болатын заттарды адсорбциялау қабілеттілігіне негізделген. Н-парафиндерді алу процесі үш адсорберден тұратын «Парекс» құрылғысында жүзеге асырылады, әрбір адсорберде адсорбцияның үрлеудің және десорбцияның сатылары тізбектеліп жүреді. Тазартылған Н – парафиндерді «Парекс» құрылғысынан қайнауы басында 200⁰С температурадан төмен емес және қайнаудың соңы 320⁰С температурадан жоғары емес, температуралары Н – парафиндердің қосынды құрамы 99%- дан кем емес, ароматты көмірсулардың құрамы – 0,05%- дан кем емес, түссіз және ашық сары сұйықтық түрде шығарылады. Ароматты көмірсулар ашытқының өсуіне ингибитор болғандықтан олардың құрамына ерекше көңіл бөлінеді.

Сұйық Н – парафиндер микроорганизмдердің тіршілік етуінің жақсы тұрақтылығын қамтамасыз ететін салыстырмалы таза және стандартты шикізат болып табылады. Шикізаттың бұл түрі 100 % және қолданылған парафин массасына жақын азықтық ашытқы алуға мүмкіндік береді.

Микробиологиялық синтез үшін көміртегі көзі ретінде отынның керексіз қоспалары болып, ал дизель отынының Н – парафиндері болуы мүмкін, температураны төмендету кезінде тоңады және жылу жүйесінің фильтрлері толып бітеледі. Дизель отынның депарафинделуі микроорганизмдердің көмегімен жүзеге асуы мүмкін. Дизель отынында микроорганизмдерді культивирлеу кезінде бір мезгілде екі өнім алынады: азықтық ақуыз және температурасының төмендеумен дизель отыны суытылады. Бірақта бұл процесте шешілмеген бір қатар технологиялық проблемалар бар, ашытқыдан және ашытқының көмірсу қалдықтарынан дизель отынын тазарту көп компоненті байланысқан қоспаны бөлуге негізделген.

Паприн алу өндірісінің технологиясы

Паприн өндірісінің процесі микробиологиялық технологияның барлық негізгі сатылары енгізіледі (сызба нұсқа):

Ферментация

Сепарирлеу

Су

Жуу

Сепарирлеу

культуральды сұйықтықты

биотазарту

Плазмолиз

Бу

Булау

Бу Су

Кептіру

Жылу тасығыш Су

27 cурет-Паприн алу өндірісінің технологиялық сызба нұсқасы

1.егіс материалын алу;

2.қоректік ортаны дайындау;

3.ферментация;

4.ашытқы суспензиясын концентрлеу;

5.биомассаны термоөңдеу(плазмолиз);

6.кептіру;

7.буып, түю.

Паприн алудың технологиялық процесі өсімдік шикізатының гидролизатында азықтық ашытқы алу өндірісінен айырмашылығы

жоқ. Бірақ процестің кейбір сатыларында айырмашылығы болады. Шикізатты дайындау сатысы болмайды, яғни паприн шығаратын биохимиялық зауыттар биосинтезге берер алдында мұнай өңдеу зауыттарынын алынатын негізгі шикізат–сұйық Н–парафинді ешқандай қосымша дайындауды қажет етпейді. Паприн өндірісінде ашытқыны концентрлеу сатысында флотирлеу процесі жоқ ашытқының суспензиясы сепарирлеу және булау жолымен қоюланады.

Егіс материалын алу

Витаминді-ақуыз концентратын алу үшін Н-парафиннің 10-нан 30-ға дейін көмірсу атомын сіңіретін Candida ашытқысы қолданылады.

Ашытқының Candida туысы Н-парафинді ассимиляциялайтын ең жақсы түрлері мыналар: C.tropikalis, C. lipolytica, C. intermedia, C. geillermondii.

Технологиялық және физиологиялық көрсеткіштерімен ашытқы Candida guillermondii меңгеріледі, олар негізгі өндіріс культуралары болып қолданылады. Кейбір зауыттарда Candida ашытқыларының мутантты штамдары алынған, олар сол өндіріс жағдайларына бейімделген. Егіс материалдарын алу биохимиялық зауыттарда үздіксіз процесте жүргізіледі. Егіс материалы өндірісті іске қосу үшін қажет, инфекция болған кезде ферментерде қажетті бастапқы культура санын ұстап тұру жаңа культураға өткен кезде және тағы басқада қолданылады.

Қоректік ортаны дайындау

Ашытқыларды Н-парафинде өсіру барысында қоректік ортаның компоненттері көміртегі көзі, макро - және микроэлементтерді культивирлеу аппараты ферменттерге үздіксіз жеке-жеке ағыммен беріліп отырады.

Көмірсу көзі болып табылатын сұйық Н-парафинін биохимиялық зауыттарға темір жолдармен цистерналар арқылы немесе таратылған құбырлар арқылы жеткізіледі. Зауыттарда Н-парафиндер резервуарда қоймаларда сақталады.

Сол жерден оларды қажет жағдайда ортадан тепкіш насостар арқылы ферментерге беріп отырады. Ашытқылардың тіршілік етуі үшін қажетті микро - және макроэлементтерді, жеке дайындалған тұздардың ерітіндісін қоректік ортаға жіберіп отырады. Осы заттарды қоспас бұрын микро -және макроэлементтердің жеке-жеке ерітінді тұздарын дайындап алады. Аммофосты, аммоний сульфатын, калий сульфатын белгілі концентрацияға дейін араластырғышта сумен ерітеді. Араластырғышта автоматты бақылау жүйесі болады және таратқыш араластырғыштан тұз қоспасын биосинтездің бөлімдеріне таратады. Ферментерге қоректік тұздардың ерітіндісін берер алдын шламды жою үшін фильтрлейді.

Mg, Zn, Fe, Mn сульфат ерітіндісінің әрқайсысын жеке-жеке ыдыста тізбектелген қажет мөлшерде алып дайындалады. Дайын ерітінді насос арқылы биосинтез бөлімдеріне жеке-жеке ағыммен беріледі. Биосинтез бөліміне түскен тұздың ерітіндісі сақиналы сызба ңұсқа бойымен беріледі.

Артық ерітінді жинағышқа қайта қайтарылып жиналады. Ашытқылардың қалыпты өсуі және дамуы үшін қоректік орта құрамына витаминдері бар биостимуляторлар енгізіледі. Н – парафинінде ашытқыларды өсіру кезінде биостиммуляторға қажет ферментация процесіне өңделген культуральды сұйықтықтың қайтарылуы есебінен толығымен қанағаттандырылады.

Ферментация процесі

C_nH_2n+2 парафиндерінің молекулалары көмірсулардың молекулаларына қарағанда, мысалы глюкозаның С₆Н₁₂О₆, құрамында оттегі болмағандықтан, ашытқыларды парафиндерде өсіру үшін көмірсудағы оттегінен 2-3 есе көп еріген оттегі қажет. Сұйық Н – парафиндер суда ерімейді, сондықтан өсіп келе жатқан ашытқы жасушаларының көміртегі көзімен байланысын жақсарту үшін культуральды сұйықтықта парафиндерді нәзік диспергирлеу қажет, яғни сұйықтықтың барлық көлемі қарқынды аэрациялануы және араласуы керек.

Ашытқыларды мұнай парафиндерінде өсіру үшін хемостатты жүйе бойынша жұмыс істейтін құбыр эжекторлы араластырғышы бар үлкен көлемді үздіксіз жұмыс істейтін ферментер қолданылады. Осы типті аппараттар үшін ауа үрлегіш машиналар қажет емес, өйткені ауа құбыр эжекторлы араластырғыштарымен сорылады. Б–50 немесе АДР–90 типті құбыр эжекторлы араластырғыш қондырғылары бар ферментер онда өзара байланысатын он екі секциялардың әрқайсысында айналғыш эжектор болып табылатын және культуральды сұйықтыққа ауаның берілуін және оның араласуы үшін қызмет ететін аэрациялаушы құбырлар жасалған.

Қоректік ортадағы ашытқылардың өмір сүруге қабілетті компонеттері үшін (парафин, макро – және микроэлементтер) және егіс материалы ферментердің бірінші секциясына беріледі. Ашытқыны өсіру процесі үздіксіз араластыру процесімен және ортаның қарқынды аэрациялануы арқылы жүзеге асырылады. Алғашқы он секцияда ашытқыларды өсіру, ал қалғандарында – биомассаның «жетілуі» жүреді, демек бұл кезде қалдық көмірсулар қолданылады.

Н – парафинінде Candida туысының ашытқы культурасының ферментация процесіндегі негізгі технологиялық параметрлері төменде көрсетілген:

Н – парфиндердің бастапқы концентрациясы, % ..............................2-4

Культиверлеу температурасы, ⁰ С....................................................33-38

Орталардың рН-ы..............................................................................4,0-4,5

Ферментация ұзақтығы, сағат.........................................................4,0-7,0

Аэрацияға ауаның берілуі, м³/(м³мин)...........................................1,0-2,0

Ортада ерітілген оттегі концентрациясы, %...................................10-40

Ортаның газ құрамы, %....................................................................25-35

Оттегін меншікті тұтыну ,1 кг биомассаға 1 кг оттегі. ..................2-2,5

Көмір қышқыл газының меншікті бөлінуі,1 кг биомассаға 1 кг СО₂.....................................................................................................1,4-1,8

Биомассаның түзілу жылдамдығы, кг/ (м³сағат)..............................3-6

Меншікті биологиялық жылудың бөлінуі, МДж/кг...................25,2-33,6

Ашытқылардың тіршілік ету процесі кезінде қоректік ортаның рН мәнін төмендетуге әкеліп соғатын қышқыл бөлінеді. Ортаны бейтараптау үшін ферментерге бір мезгілде микроорганизмдерге арналған азот көзі болып табылатын аммиакты суды береді. Ашытқыларды өсіру секцияларында рН 4,0-4,2, ал жетілу секцияларында 5,0-6,0 мәні көрсетіледі. Жылу жүргізу және ортаның температурасының оптимальды мәнін сақтау үшін ферментерге жыланша типті жылу алмастырғыштар құрылған. Температураның тұрақты болуы және ортаның рН мәнінің маңыздылығы ферментерде автоматты түрде ұстап тұрады. Процестің соңында құрамында 1,4-1,7% құрғақ зат бар ашытқы суспензиясы ферментерден насостың көмегімен үздіксіз айдалып және сепарирлеуге жіберіледі.

Сепарирлеу

Н – парафиндерде алынған ашытқыларды концентрлеу суспензия бойынша өнімділігі 20 м³/сағат болатын СОС-501 сепараторда жүргізіледі. Бұл сепараторлар–қоюландырғыштар тарелка тәріздес үздіксіз жұмыс жасайды, ортадан тепкіш барабанның тұмсығынан шығатын суспензияны қоюландыру және культуральды сұйықтықты еркін күшпен өңдеу.

Ферментация бөлімінен ашытқы суспензиясы қоюлануға түседі, сепараторда ыстық су аралық жуумен бірге бір сатыда жүреді. Ашытқы суспензиясында құрғақ заттардың құрамы 1,4-1,7 % болса, насос арқылы бірінші топты сепараторларға беріледі, осы жерде құрамында құрғақ заттар 4,0-6,0% болғанша қоюланады. Қоюланған ашытқы суспензиясының температурасы 60-80⁰С ыстық сумен жуылып жинағышқа келіп түседі және жинағыш түбінде орналасқан барботажды қондырғы арқылы өткір бумен буландырылып жинағышқа келіп түседі. Ашытқы суспензиясын жуғаннан кейін екінші топты сепараторларға жіберіледі. Құрамында құрғақ заттар 8-12% болғанша қоюланып, ашытқы суспензиясы жинағышқа құйылады, сол жерден насостың көмегімен термоөңдеуге және булауға жіберіледі.

Жылына қуаттылығы 120 мың тонна зауытқа арналған сепарирлеу қондырғысының жұмыс жасау параметрлері төменде көрсетілген:

Бірінші топтағы сепараторларға ашытқы суспензиясының берілуі, м³/сағ........................................................................................................900

Бастапқа ашытқы суспензиясындағы ашытқы концентрациясы, %.. 1,6

Жууға судың берілуі, м³/сағ.................................................................287

Екінші топтағы сепараторларға берілетін суспензиядағы ашытқы

концентрациясы, %...............................................................................4,85

Екінші топтағы сепаратордан ашытқы суспензиясының шығымы,

м³/сағ.......................................................................................................120

Қоюланған суспензиядағы ашытқы концентрациясы, %...................11,5

Сепаратордан кейінгі өңделген культуральды сұйықтықтың мөлшері, м³/сағ Бірінші топ ..................................................................................613

Екінші топ ..............................................................................................246

Екінші топтағы сепаратордың алдындағы ашытқы суспензиясының

температурасы, С.....................................................................................50

Сепарирлеу кезіндегі ашытқының жоғалуы, %.....................................2

Құрамында көмірсулары, минералды тұздары және ашытқылары бар өңделген культуральды сұйықтық сепарирлеуден кейін технологиялық процеске қайтарылуы тиіс. Өңделген культуральды сұйықтықты ферментация сатысына қайтару үздіксіз және биологиялық тазартудан кейін жүзеге асырады.

Булау және термоөңдеу

Булауға берер алдында ашытқы суспензиясын вакуум – буландырғыш аппаратта қайнату температурасына жақын температураға дейін толық қыздыру керек. Бұл үшін ашытқы суспензиясын сепарирлеуден кейін ол 1 сағат аралығында ұстап тұратын тізбектеле қосылған плазмолизаторларға жібереді. Плазмолизденген суспензия вакуумды – буландырғыш қондырғының қабылдау (ыдысы) багіне келіп түседі.

Паприн өңдірісінде үш корпусты вакуум – буландырғыш қондырғылар қолданылады. Ашытқы суспензиясын булау өсімдік шикізатының гидролизатында азақтық ашытқы өңдірісінде жүзеге асырылады. Вакуум – буландырғыш қондырғыдан кейін құрамындағы құрғақ заттың құрамы 18-22% болған соң, ашытқы суспензиясының буланған суспензиясы жинағышқа келіп түседі.

Ашытқы суспензиясын кептіру

Кептіру процесі паприн өңдірісіндегі соңғы сатысы болып табылады. Кептіру қондырғысындағы құрғақ заттың құрамы 18-22 % болатын ашытқы суспензиясы жинағышқа келіп түседі. Процесс өнімділігі 15-20 т/сағат СРЦ-12,5/1500 НК типті шашыратқыш кептіргіштерде жүргізіледі.

Ашытқы суспензиясы булау бөлімінен фильтр арқылы кептіру қорегін бақылау блогына (КҚББ) беріледі. КҚББ кептіргіштен шығатын өңделген кептіру агентінің температурасына байланысты кептіруге берілетін суспензияның мөлшерін реттеу үшін, сонымен қатар судан ашытқы суспензиясына жәймен ауысу үшін және керісінше, кептіргішті қосу және тоқтату кезінде қызмет етеді. КҚББ – мен бірге ашытқы суспензиясы кептіргіштің қақпағында орналасқан ортадан тепкіш шашыратқыш механизмге жібереді. Майда бөлшектерге дейін шашыраған ашытқы суспензиясын кептіру агентінің тогында кептіру камерасында кептіріледі.

Жылдық өнімділігі 120 мың тонна паприн өндіретін зауытқа арналған кептіру бөлімінің жұмыс істеу параметрлері төменде көрсетілген:

Кептіруге ашытқы суспензиясының берілуі, м³/сағ.............................80

Суспензиядағы ашытқы суспензиясы, %........... ................................17,1

Кептіру агентінің температурасы, С:

камераға кіруде.............................................................................440

камерадан шығуда........................................................................100

1 т буланған суға кеткен отынның меншікті шығыны, кг/т..............119

Кептіру сатысындағы биомасаның жоғалуы, %.....................................2

Дайын өнімнің ылғалдылығы, %..............................................................8

Кептіру агенті болып атмосфералық ауамен отынды газдардың қоспасы саналады. Отын ретінде мазут немесе жағуға жанатын табиғи газ. Жану өнімдері 1000-1150⁰С температурамен араластыру камерасына келіп түседі, бұған бір мезгілде таза ауа беріледі.

Араластыру нәтижесінде отынды газдардың температурасы 400-550⁰С дейін төмендейді. Отынды газдар ауамен қосымша 280-680⁰С температураға дейін ауамен араластырылады және орталық газ жүргіш кептіру камерасына бағытталады. Ауа үрлегіштің сыртқы қабырғасын салқындау үшін суық ауа үнемі беріліп отыратын «жейде» қарастырылған.

Кептірілген өнім кептіру камерасының конусында тұнады, ол жерден пневматикалық тасымалдағыш арқылы қораптау бөліміне жіберіледі. Кептіргіштен шығару кезінде ашытқылардың температурасы 90-100⁰С жоғары болмайды. Өңделген кептіру агенті су буларымен бірге 15 % ашытқыға дейін кептіргіштен алады. Оларды ұстау үшін кептіру агентін СК-ЦН-34 типті циклонды батарея арқылы өткізеді, бұл жерде құрғақ ашытқылар өңделген кептіру агентінен бөлінеді және пневматикалық тасымалдағыш құбыр өткізгіштен шығарылады. Атмосфераға тастар алдында өңделген кептіргіш агенті ашытқы бөлшектерінен толық тазарту үшін сулы тазартуға ұшыратады, ал өңделген ауа пневматикалық тасымалдағыш жүйесінен кептіргіш қондырғысының циклон батареясы арқылы өтеді.

Папринді буып түю және қораптау

Папринді буып түю, қораптау және қоймаға жіберу өсімдік шикізатының гидрализатында және сульфидті щелкте азықтық ашытқы өндірісі зауытындағы сияқты жүргізіледі. Бұл кезде қолданылатын әдістердің кемшілігі болып паприн өңдіретін зауыттар үшін қуаттылығының бірнеше есе жоғарылығы. Қорапсыз сақтауға көшіру және түйіршіктелген азықтық ашытқыларды тасымалдауда қораптау кезінде қол еңбегінің болмауы, ақуыз өнімдері өндірісінің одан әрі ұлғаюы қажетті шарт болып табылады.

Гаприн өндірісі

Микробиологиялық синтез үшін көміртегі көзі ретінде табиғи газды пайдалану өте маңызды, себебі ол ақуыз өнімдерді азықтық емес шикізаттардан алу проблемаларын шешу.

Шикізатқа сипаттама

Табиғи газдың негізгі компоненті метан CH_4­ болып табылады, оның құрамы 94-98% аралығында болады, алынатын жеріне байланысты. Метаннан басқа табиғи газда белгісіз мөлшерде этан С_2­Н₆, пропан С_3­Н₈, бутан С_4­Н₁₀, көміртегі диоксиді СО₂ және азот N₂ қатысады. Метанды сіңіретін (тотықтыратын) микроорганизмдер табиғатта кеңінен таралған. Олар топырақта, өзен мен көл суларында, шахта сулары мен табиғатта кеңінен таралған. Метанды ассимилирлеуге қабілеті бар бактериялар туысы: Mycobacterium, Pseudobacterium, Chromobacterium, Brevibacterium, Bacillus және сонымен қатар тағы басқа микроорганизмдер. Көрсетілген микроорганизмдердің негізгі белгісі көмірсутегінен тек бір көміртегі атомымен барлық жасушалық компоненттерді синтездеу қабілеті бар метан болып саналады. Метан негізінде биосинтезге аралас культураларды пайдалануда үлкен қызығушылық туғызуда. Кейбір таза культуралар метанды тотықтырмайтын бактериялармен қосылып метанды тотықтырады. Аралас культуралар популяциядан бөлініп алынған және таза культураларға қарағанда, метанды активті ассимилияциялайды.Табиғи газда культивирлеу арқылы алынған бактерия биомассасы тазалығы жоғарғы деңгейде ерекшеленеді және сапасы бойынша көмірсулар мен Н-парафиндерден алынған азықтық ашытқылардан кем емес. Оның құрамында 65% ақуыз бар, жануарлардың организмінде қажетті барлық аминқышқылдары және В тобының витамині бар. Микроорганизмдерді табиғи газда культивирлеу арқылы алынған ақуыз өнімі гаприн деп аталады. Табиғи газдың мол қоры, оның арзандылығы, тиімділігі микробиологиялық синтез үшін ең тиімді көміртегі көзі болып саналады. Бірақ табиғи газ негізінде азықтық ақуыз өндіру технологиясын жасауда күрделі техникалық қиындықтар болды, ол негізгі қоректік зат метан мен оттегі – газдары бар болуымен байланысты. Метан культуральды сұйықтықта нашар ериді (максимум 0,02 г/л), микроорганизмдер метанда баяу өседі, олардың өсуін Н-парафинде культивирлеумен салыстырғанда 2,5 есе артық оттегі қажет. Сондықтан микроорганизмдерді өсіруге арналған аппараттарда интенсивті зат алмасуды қамтамасыз ету керек. Метанның ауамен қоспаның оптимальды концентрациясын таңдауда, мұндай қоспаның жарылу қаупінің бар екендігін ескеру керек. Метанның жарылу қауіптілігі бар концентрациясының ауадағы аумағы 5-15%, ал оттегіде 6-60%. Метанды ассимиляциялайтын микроорганизмдер – бұл бактериялар, олардың жасушаларының өлшемі бойынша ашытқы жасушаларынан кіші, ол микроорганизмдер биомассасын культуральды сұйықтықтан бөліп алу сатысында қосымша қиындықтарды туғызады. Метанды тотықтыратын микроорганизмдердің өсуі үшін, қоректік ортаның құрамына азот көзі, фосфор, микроэлементтер және тағы басқа қоректік заттар кіруі керек. Метанды тотықтыратын бактериялар әр түрлі азот қосылыстары бар азотты тұтынуын қанағаттандырады: нитраттар, аммоний тұздары, аммиак, мочевина және де органикалық азот көзі (пептон, аминқышқылдары) арқылы толықтырылады. Бактериялардың кейбір түрлері атмосфералық азотты сіңіреді. Микроорганизмдерді метанда культивирлеуде фосфор көзі ретінде әртүрлі фосфор қышқылының тұздары атқарады. Микроорганизмдердің өсуін стимулирлейтін микроэлементтер құбырдағы судың құрамында, тұздардың ерітіндісінде болады, ал олар қоректік орта құрамына кіреді. Алайда қоректік ортаға кейбір микроэлементтерді енгізу, метанды тотықтыратын бактериялардың тіршілік етуіне жағымды әсер етеді. Гаприн өндірісінде қоректік тұздар мен микроэлементтердің ерітіндісін дайындау, азықтық ашытқы мен паприн өндірісінде тұздардың ерітіндісін дайындау ерекшеленеді, демек дайын ерітінділер залалсызданады.

Гаприн өндірісінің технологиясы

Микроорганизмдерді құрамында табиғи газы бар қоректік ортада культивирлеудің технологиялық сызба нұсқасы, сұйық Н-парафиндерде ашытқы биомассасын алу технологиялық сызба нұсқасынан едәуір ерекшеленеді, әсіресе микроорганизмдердің өсу сатысында.

Гаприн алудың технологиялық процесі келесі негізгі сатылардан тұрады:

1) егіс материалын алу;

2) қоректік тұздардың ерітіндісін дайындау;

3) табиғи газ бен ауаны (немесе оттегін) дайындау;

4) фермантация;

5) бактериалды биомассаны концентрлеу;

6) биомассаның плазмолизі;

7) кептіру;

8) буып түю.

Микроорганизмдерді табиғи газда өсіру өндірістің процесінің ерекшелігі, ферментация процесі жоғары қысымда және аппаратқа көміртегі мен оттегінің газ тәрізді көзін беру арқылы жүреді.Сондықтан ферментер герметикалық түрде жабық болады және жарылуға қауіпсіз болуы керек.Сонымен қатар метанды тотықтыратын бактериялардың ферментация процесі асептикалық жағдайда жүретіндіктен, ферментерге келетін сұйық және газ тәрізді компоненттерді және құралдар мен коммуникацияларды залалсыздау керек.

Егіс материалын алу

Бактерия культурасының –продуцентін өсіру сатысында табиғи газда егіс материалын алу үшін микробиологиялық технологияда дәстүрлі түрде жүретіндермен ажыратылмайды. Өсіру бірнеше ферментерде тізбектеле жүреді, культивирлеудің қолайлы жағдайы сақталып, қоректік ортаның көлемі ұлғаяды.Алынған таза культура жинағышқа келіп түседі, ол жақтан насостың көмегімен ферментерге келіп түседі.

Табиғи газ

Аммиакты су

Су

Коректік тұздар

Микро

элементтер

Ферментация

Ауа (оттегі)

Егіс материалы

Декантация

Сепарирлеу

Центрифугирлеу

Биотазартуда өңделген культуральды сұйықтық

Плазмолиз

Бу Су

Кептіру

Жылуалмастырғыш Су