Басты өнім

Бөліп алу және спиртті тазарту

Сивуш майы

Лютерлі су

Барда

Барданың ашуы және азықтық ашытқы алу

Ашытқыны концентрлеу

ашытқы

құрғақ

ашытқы

Барданы буландыру

екіншілік бу

Тыңайтқыш алу

Суперфосфат

Тыңайтқыш

49 сурет- Мелассадан спирт алу өндірісінің технологиялық сызба нұсқасы

Ашытқылар тіршілігі барысында түзілетін көмір қышқылы да олардың дамуын тежейді. Көмір қышқыл газы көп бөлінгенде қоректік орта көбіктеніп кетеді. Бұл ашу процесіне технологиялық тұрғыдан зиянды.

Ашытқы ақуыздары аминқышқылдарына бай. Олардың ішінде организмге қажетті алмастырылмайтын амин қышқылдары да бар.

Мелассадан спирт алу өндірісінің технологиялық сызба нұсқасы құрамында крахмалы бар шикізаттан спирт алуға қарағанда қарапайым, себебі мелассаны қанттың өзі құрайды. Оны ашытқымен ашытуға болады.

Осының арқасында ашытуға дайындайтын құрамында крахмалы бар шикізатты дайындау үшін қайнату және қанттандыру процесі болмайды.

Мелассалы бардада ашытқы, тыңайтқыш және басқа өнімді алу үшін қолданылатын бағалы заттар құрайды. Соның ішінде мелассадан спирт алу өндірісінің технологиялық сызба нұсқасымен құрамында крахмалы бар шикізат бидайдан, картоптан спирт алудан негізгі айырмашылығы дайындау сатысы.

Мелассаны ашытуға дайындауда алдымен залалсыздайды және қоректік заттармен байытады, гомогенизациялайды, содан соң түссіздендіреді. Мелассаны антисептирлеудің мақсаты – ашытқыны өсуі үшін қолайлы жағдай жасау және бөгде микрофлораны залалсыздау температурасына дейін қыздырады, сосын ұстайды, салқындатады және күкірт қышқылмен қышқылдайды.

Сонымен қатар арнайы антисептикті қолданады. Мелассаның құрамында ашытқының өсуіне қажетті қоректік тұздарды азот пен фосфорды қосады. Өңделген мелассаны жинағышқа салады, сол жерде араластырады және 8-10 сағат сақталады, сосын сумен араластырады. Мелассаның құрамында ұсақ бөлшектерді жою үшін тұндырғыш центрифугадан (сепаратор) өткізіледі, сосын ашыту бөліміне жібереді.

Үздіксіз әдіспен мелассалы сусланы ашыту процесінде қант гидролизденеді де, глюкозаға және фруктозаға айналады және ол жерде спиртке айналады.

Құрамында крахмалы бар шикізаттан спирт алу өндірісіндегі технологиялық процестің негізгісі болып қайнату қаттандыру, ашыту саналады. Қайнатудың алдында дайындық операциялары жүргізіледі, жуу, шикізатты дайындау.

Спирт өнімін алуда технологиялық талаптарға сай келетін картоп өнімі өзінің эффективтілігінің арқасында сәйкес келеді. Картоптан бидайға қарағанда 3-4 есе крахмал артық алынады. Картоп крахмалы жылдам қайнатылады, сусла жасауға қолайлы. Суслада азот және фосфор өнімі бар. Бұл өнім ашытқыны қоректендіруге тиімді, осыдан өте жоғарғы дәрежелі спирт алуға мүмкіндік туғызады. Картопты қайта өңдеу процесі кезінде спиртті шығару өнімділігі бидайды өңдеуге қарағанда 10-ке артады, ал отынның шығымы 12 -ке төмендейді.

Картоптан спиртті өндіруде негізгі кемшілігі болып картопты өңдеу процесінің қиындығы, ылғалда сақталу төмендігі және алыс жолға тасмалдағанда шыдамсыздығы болып табылады.

Алдымен крахмалдың концентрациясына, картоп бөлшектерінің өлшемдеріне және қайнату жылдамдығына байланысты болады.

Толық ісіну және клейстеризация процесі орындалады. Сондықтан да қоспаны 60-65⁰С температурада қайнату процесін барлық өндіріс орындары жүргізеді. Қайнату процесі аппаратта 95-97⁰С температурада жүреді.

Картоп немесе бидайдан жасалған қайнатылған массаны 58-60⁰С температурада суытылғаннан кейін қанттандырады (гидролездейді), бұл процесс бізге суслоны алу үшін қанттандырушы материал ферменттер көмегімен жүзеге асырылады.

Картопты қабылдау

Ұнтақтау

Қоспа дайындау 40°С

су

Қайнату 125°С

бу

Ұстау 125-105°С

Ыдырату және суыту 90-95^0С

термамил

Қанттану 59-60°С

сан-супер

Сусланы пастерлеу 80°С

Суслоны суыту 22-24⁰С

е

22-24°С суыту

Спиртті ашыту 30°С

гетін ашытқылар

Ашытқы өсіру

Ашуы жетілген ашытпаны айдауға жіберу

50 сурет-Картоптан этил спиртін алудың технологиялық сызба нұсқасы

Қанттандырушы материалды дайындау. Бидайлы-картопты крахмалды қанттандыру үшін сұлы қоспасы (50%), арпа (25%) немесе уыт (25%) қолданылады. Арпа және уыт 30% мөлшерде болу керектігін ескерген жөн. Уыттың негізінде екі қоспасын қолдану мүмкіндігі бар: сұлы және арпа немесе арпамен уыттың өзін алады, егер бұл қоспалар дайын болмаған жағдайда уытты қолдануға болады.

Бидай және картоп крахмалының массасын қанағаттандыратын беттік культуралар құрайды. Бұл культурада аз ғана мөлшерде а- амилаза бар болады. Ашу процесінің ұзақтығы 72 сағат ашуда а- амилаза шығыны болады. Ашыту чанына ашытқыларды қанттандырғыш аппараттан береді. Мұнда ашытылған сусла көлеміндегі ашытқы шығыны 6-8% құрайды. Ашуы жетілген ашытқыны айдағанға дейінгі ашу процесінің ұзақтығы 72 сағатты құрайды.Ашуы жетілген ашытпадан ректификациялық бағаналар арқылы спирт алынады. Этил спирті түссіз, жеңіл сұйықтық, оның өзіне тән иісі және дәмі болады.

Еріткіштердің биотехнолгиялық өндірісі

Органикалық еріткіштер – ацетон және бутанол тек химия өндірісінде ғана емес бір қатар өндіріс салаларының халық шаруашылығында кеңінен қолданылады.

Ацетон-бутилдің ашу процесі анаэробты болып келеді және Clostridium acetobutylincum бактериясын немесе соған жақын май қышқылы тәрізді бактериясын тудырады оны ацетон және бутанолды өндірістік масштабта алуға қолданады. Химиялық синтездеу жолмен алған микробиологиялық синтездеу жолымен алғаннан екі есе күрделі. Клостридиннің көмегімен 30 жылы академик В.Н.Шапошников алғаш рет ТМД-да ацетонды және ацетон – бутанолды микробиологиялық синтездеу жолымен алуды ұйымдастырған. Ацетонды және бутил спиртін дәннің және мелассаның ашумен алған. Сульфидті сілтіден және ағаш гидролизатыннан ацетонды және бутил спиртін алу әдісін өңдеді.

Ацетон-бутилдің ашу процесі. Май қышқылының ашу процесі кезінде онда бутил спиртінің, ацетонның, аз мөлшерде этил спиртінің болатынын Л. Пастер 1861 жылы анықтаған болатын. Міне, ашудың осындай түрін ацетон-бутилдің ашу процесі деп атаған. Бұл процесте ацетон, бутил спиртінен басқа май қышқылы, сірке қышқылы, сутегі және көмір қышқыл газы пайда болады. Бұл реакцияның жалпы бағыты мына төмендегідей:

12С₆Н₁₂0₆ = СН₃СН₂СН₂СН₂ОН + 4СН₃СОСНз + бутил спирті ацетон

+ СН₃СН₂ОН + СН₃СН₂СН₂СООН + 18Н₂ + 2Н₂0 + энергия

этил спирті май қышқылы

Белгіленген атомдарды қолдана отырып зерттегенде, сірке қышқылының белгіленген атомын қолданғанда, оның 50 % бутил спиртінен, 15% ацетоннан, 10% көмір қышқыл газынан табылған. Ал май қышқылының белгіленген атомдарының 85% бутил спиртінен табылғаны анықталды. Міне, бұл зерттеулерден бутил спиртінің түзілуі үшін аралық өнім май қышқылы деген қортынды шығаруға болады. Сонымен қатар ацетонда сірке қышқылының қатысуымен түзіледі.

Ацетон-бутилдің ашу процесінде екі кезең бар екені байқалады. Біріншісі — қышқылдық кезең. Мұнда бактериялар көбейіп, ортада май және сірке қышқылдары түзіледі. Ал екінші кезең — ацетон-бутил кезеңінде орта қышқылдылығы азайып, ацетон-бутил және этил спиртінің түзілуі күшейеді. Сонда ацетон-этил ашу процесінің май қышқылының ашу процесінен айырмашылығы болады. Май қышқылының ашу процесінде ортада жиналған қышқыл, одан әрі қышқылдың жиналуын тежейді, тіпті кейде тоқтайды. Ал ацетон-бутилдің ашу процесінде пайда болған қышқылдарды басқа бактериялар қолданып, одан басқа заттар түзеді.

Бұл процесс Клостридиум ацетонбутиликум микроорганизмінің көмегімен жүреді. Оның қозғалғыш мөлшері 3,5 — 5 мкм болатын, таяқша, анаэробты, спора түзетін, клеткалары қосақтала немесе тізбектеле орналасқан бактериялар. Олар дайын аминқышқылдары мен витаминдерді қажет етеді.

Қазіргі кезде өндірісте ацетон-бутил процесіне жүгері ұны немесе басқа да крахмалға бай шикізаттарды қолдана отырып, ацетон және бутил спиртін алады. Ацетон халық шаруашылығының кеңінен саласында қолданылады. Ал бутил спирті автомобиль, самолет, ағаштан үй жиһаздарын жасауда қолданылады. Ацетон-бутилдің ашу процесі барысында түзілетін газдан метил спиртін (СН₃ОН) жасайды.

Сүт қышқылы бактериялары ацетон-бутилдің ашу процестеріне көп зиянын тигізеді. Олар ортада сүт қышқылын түзіп, ацетон-бутилдің ашу процесін тежейді. Сондықтан ацетон-бутилдің ашу процесінде микробиологиялық бақылау жасалуы керек.

Органикалық заттардың трансформациясы

Микробтық трансформация – микроорганизм ферментінің әсерінен органикалық қосылыстың толық емес өзгеруі осы өзгергеннен ортада өнімнің жиналғанын тудырады.

Микроорганизмді қолданудың синтетикалық аумағын шартты екі бағытқа бөлуге болады .

- биологиялық активтік заттың және өнімнің микроорганизммен толық биосинтезі (антибиотик, фермент, витамин, стерин, аминқышқылы және т.б.), қоректік орта компонентінің көмегімен іске асырылатын:

-микробиологиялық трансформация, демек халық шаруашылығының өніміне арналған дәрілік препараттың көп сатылы синтезінде микробиологиялық сатыны және жеке химиялық сатыны бірлесе қолдануды айтады.

Активті полифенол жүйесінде тасымалдағыш ретінде микроорганизмді қолдану, әртүрлі қажет өнімге және физиологиялық активті затқа экзогенді органикалық қосылысты ауыстыруға синтез кезінде 20 химиялық сатыны қажет ететін, бір сатыда маңызды өзгеріске ұшырауын олар іске асыратыны негізделген. Одан басқа да қиын және химиялық әдіспен іске асырылмайтын реакцияның жүруін оңайлатады, соңғы он жылдықта химиялық реакцияға қарағанда микробиологиялық өзгеріске ұшырау әдісінің артықшылығы анық көрсетілді; күрделі молекулалық қайта өңдеу мүмкіндігі, технологиялық процестің экономикалық жағынан тиімділігі және қолайлығы. Бұл әдістердің артықшылығы стероидтар химиясының аумағында анық көрінді. Стероидтың молекуласының көлемділігі және күрделілігі олардың химиялық жолмен аз ғана модификациясы қиындатады. Микроорганизмдер дәрілік препараттардың синтезінде ерекше реакция іске асырады, ол 1,2- дегидрирлеу, 11 β- гидроксилирлеу. Өндірістік синтез мынадай күшті дәрілерде, гидрокортизон, преднизон, преднизолон, дексаметазон сияқтыларды микробиологиялық әдіспен өңдегеннен соң оларды алу мүмкіндігі бар. Бұл препараттар ауыр аурулармен ревматиз, бронхиальды астма, суықтаған процестерге және созылмалы тері ауруымен ауыратынды емдеуде кеңінен қолданылады. Соңғы жылдары органикалық заттардың құрылысы қарапайым микробиологиялық өзгергенін бірқатар зерттеушілер көрсетті, сонымен қатар іс жүзінде қызығушылық көрсетті. Органикалық қосылыстардың негізгі класына арналған микробтық және типтік ферменттік өзгеруі көрсетілген.Микробиологиялық трансформацияның көптеген процестері субстраттың бір немесе бірнеше іске асырылатын молекуласының шамалы өзгеруіне әкеледі. Бірақ та тасымалдаушы қосылыстардың құрылысын әжептеуір өзгертетін микробиологиялық процестер бар. Микробиологиялық трансформацияның барлық процесі болып тасымалдаушы de novo молекуласының синтезі емес заттың молекулярлық құрылысының өзгеруі оның қорытындысы болып саналады. Микробиологиялық трансформацияға сонымен қатар предшественниктен метаболизм синтезі жатады, егерде мұндай кезде реакция өнімінің құрылысы анықталса, негізінде предшественниктің (мысалы, гетероциклді негізден, пентоздан кейбір нуклеид синтезінен) молекуласының негізі. Қазіргі кезде микробтың трансформация процесінің келесі типтерін бөліп алады: тотықтыру, тотықсыздандыру, декарбоксилирлеу, дезаминирлеу, глюкозидтің түзілуін, гидролиз, метилирлеу, этерификация, дегидратация. Өндірістік процесте тотығу реакциясы кеңінен қолданады және тереңірек меңгерген. Олар гидроксилдеуді активтелмеген көміртегімен біріктіреді, шексіз байланыстың тотығуы, ароматты сақинаны гидроксилдеу, дегидрирлеу май қышқылының β тотығуы мысалға, мынадай реакция суықтаған ауруға қолдануға алынған преднизонның стероидты препараты, преднизалон және оның туындысы стероидты дегидрлеу болып саналады:

Микробтық тотықсыздану осындай түрдегі көптеген химиялық реакцияның алдындағы артықшылығы болып табылады. Мысалы микробтық ферменттің әсерін селективтілігі стероидтың белгілі кето-тобының тотықсыздануына мүмкіндік жасайды (химиялық жолмен бұл болмайды). Белгілі мысалдар ферментативті декарбоксилдеу негізінде кето қышқылы және аминқышқылының декарбоксилдеуіне жатады.

Аспаралиновая кислота β –Аланин

Микробтық процесс химиялықпен салыстырғанда «жайлы» жағдайда өнімнің жақсы шығыммен жүреді.Микробтық дезаминирлеу аминқышқылының пурин және пиримидин негізінде және нуклеотидтің өзгеруі үшін жоғарғы мәнге ие, мысалы:

Гуанозин Ксантозин

Гидролиз реакциясы микробтық химияда барынша кең таралған. Олар эфирдің, амидтің және басқа да қосылыстың гидролизін қосады. Көптеген бұл реакция стероид өндірісінде және антибиотик өндірісінде қолданылады. Пенициллиннің қазіргі заманғы өндірісі 6-аминпеницил қышқылының әртүрлі туындысының синтез негізінде (6- АПК) Бензилпенициллиннен ферментативті гидролизбен қышқылды алады:

Бензилпенициллин 6-Аминопенициллин қышқылы

Конденсация реакциясы - әртүрлі микробтық ферменттің көмегімен екеу немесе одан да көп фрагменттен органикалық заттың молекулалық синтезі. Реакция жаңа антибиотик – пенициллин және цефалоспорин туындысын алуда кеңінен қолданылады:

Пирокатехин L- аланин L-диоксифенилаланин

Изомеризация реакциясының іс жүзінде жоғарғы мәні бар. Оған қолданылғаны негізделген, мысалы, фруктозаны глюкозадан алған сияқты маңызды өнеркәсіптік процесс саналады.

Глюкоза Фруктоза