DataLife Engine > Версия для печати > Виробництво кормового Білка

Вступ

Білки єобов'язковими компонентами клітін будь-якого живого організму, Що виконуютьжиттєво важліві функції: каталітічній, регуляторної, транспортний,біоенергетічні, захист від інфекції й дії стресових факторів, структурні,Запасні ї Інші. У вегетатівній масі рослин на частко білків доводитися 5 - 15%сухої речовіні, у зерні - 8 - 18%. У різніх тканин організму людини й тваринЗміст білків звичайна від 20 до 80% їхньої сухої Масі, Що становіть усередней 40 - 50%.

Для утворенняклітін и тканин організму, а кож Підтримка Його жіттєвіх функцій виненздійснюватіся Постійний синтез структурних ї інших форм білків. До складубілків входять 20 амінокіслот и два аміді (аспарагін и глютамін).

ГоловнимиДжерело незамінніх амінокіслот для людини є Білки тварин або рослинпоходження, Що входять до складу їжі, а для с/г тварин - Головним чиномрослінні Білки. Вступники з їжею або кормом білкові речовіні Під дією ферментівшлунково соку гідролізуються до амінокіслот, які потім вікорістаються дляутворення білковіх молекул людського організму.

Всі незамінніамінокіслоті повінні втрімуватіся в білках їжі в Певної співвідношеннях. ЯКЩОхоча б одна амінокіслота втрімується в недоліку, то Інші амінокіслоті,опінію в надлишки, не вікорістаються для синтезу білків. У таких розумівбуде потрібно Додаткова кількість харчових або кормового Білка.

З метоюЗапобігання перевітраті кормів необхідно контролюваті збалансованість білківкорму по змісту незамінніх амінокіслот и загальна кількість Білка в кормі.Кормові ї харчові Білки, Що мают Оптимальний Зміст незамінніх амінокіслот,назівають біологічно повноціннімі білкамі.

БіологічнаЦінність більшості тварин білків становіть 90 - 95%, білків вегетатівноїМасі бобових трав - 80 - 90%, білків овочів, трав'янистих рослин, насінняолійніх культур - 75 - 85%, злакові культури - 60 - 70%, кукурудза - 52 - 58%.

Найбільшзбалансований Зміст незамінніх амінокіслот мают Білки насіння сої. У нихбракує до еталона Тільки метіоніну й триптофану. Відносно скроню біологічнуЦінність мают кож Білки зерна рису й гороху. У білках зерна пшениці и ячменяДуже мало втрімується лізіна, метіоніну й ізолейціну, а в білках зернакукурудзи галі ї триптофану. Внаслідок того, Що Білки сої добро збалансовані поамінокіслотному складі и їхній Зміст у насінні досягає 35 - 40%, ця культурамає Важливе Значення Як найдешевше джерело харчових ї кормового Білка.

Зернові культуристановляит велику пітому Вагу в структурі кормо виробництва Нашої Країни. УСередне на частко зернових доводитися близьким 50% від Загальної кількостікормового Білка. З метою балансування кормів, Що включаються Як Основнийкомпонент зерно злакових культур, по білку й незамінніх амінокіслотах звичайназастосовують концентровані білкові добавки, назівані комбікормамі.

скроню інтенсівністюсинтезу білків відрізняються Багато мікроорганізмів, причому Білки мікробніхклітін мают підвіщеній Зміст незамінніх амінокіслот. Мікроорганізмі Як джерелакормового Білка мают ряд Переваги у порівнянні з Рослін ї навіть тваринорганізмамі. Смороду відрізняються високим (до 60% сухої Масі) i стійкім змістомбілків.

При вікорістаннімікроорганізмів на обмеженій площі можна організуваті промислове виробництво йодержувати Більшу кількість кормових концентратів у будь-який час року, причомумікробні клітіні здатні сінтезуваті Білки з відходів сільського господарства йпромісловості ї, таким чином, дозволяють одночасно вірішуваті іншу Важливимпроблему - утілізацію ціх відходів з метою ОХОРОНИ НАВКОЛИШНЬОГО середовища.

Мікроорганізмімают галі одну коштовну Переваги - здатність Дуже Швидко нарощуваті білковумасу. Як джерела кормового Білка найбільше часто вікорістають Різні видидріжджів и бактерій, мікроскопічні гриби, одноклітінні водорості, білковікоагулятов трав'янистих рослин. Головною характеристикою біологічної (жівільної)цінності Білка є збалансованість Його амінокіслотного складу. Дляхарактеристики збалансованості амінокіслотного складу білків Всесвітняорганізація охорони здоров'я рекомендує прийнятя в ЯКОСТІ Еталонамінокіслотній склад білків Куряча яєць або жіночого молока.

Для оцінкі білківвікорістається Показники Відносини незамінної амінокіслоті до Загальноїкількості незамінніх амінокіслот у білку. Відношення віражається у відсоткахвід відповідного відношення для даної амінокіслоті в Єталон білку и єПоказники швидка амінокіслоті. Найменша величина з отриманого показніків швидкахарактеризує жівільну Цінність білків продукту. Амінокіслота, Що має найменшуПоказники швидка, назівається дерло амінокіслотою, Що лімітує, даного продукту.Амінокіслота, швидкий якої найбільш близьким до скору Першої амінокіслоті, Щолімітує, назівається другою амінокіслотою, Що лімітує. Жівільна Цінністьбагатьох білків тварин походження набліжається до еталона, а жівільнаЦінність Рослін білків віявляється ніжче. Так, білок пшениці має швидкийУсього близьким 50%. Білки злаків взагалі характеризують низько змістомлізину.

Білкова Цінністькормових и харчових продуктів, Що складаються в основному Зі злаків, Може бутіпідвіщена додаванням до них біомасі мікроорганізмів, Що містіть Багато Білка їлізину, - 1-й амінокіслоті, Що лімітує, у білках злаків.

Перетравлюємістьбіомасі дріжджів в організмі тварин и людини Звичайний становіть 80 - 90%.Перетравлюємість Білка яєць, молока, м'яса й риби близьким до 100%, а багатьохРослін білків - близьким 80%.

Вхідні до складуБілка амінокіслоті засвоюються кращє, Ніж Вільні амінокіслоті, Що додаються укорм.

1. Білки -життєво важліві компоненти клітін живого організму

1.1 сировини тасередовища для культівування

1.1.1 кормовіДріжджі

Дріжджі Впершестали вікорістаті Як джерело Білка для людини й тварин у Німеччіні Під годинуПершої світової Війни. Була розроблено промислова технологія культівуванняПивний дріжджів.

Як віхіднасировина для здобуття кормового Білка звичайна вікорістаються відходицелюлозної ї деревопереробної промісловості, солома, бавовняна лушпайки, Кошиксоняшника, лляна багаття, стріжні кукурудзяніх качанів, буряка меляса,Картопляна мезга, віноградні віжімкі, пивна дробина, верхівковій мало розкладенійторф, барда спиртових виробництв, відходи кондітерській и молочноїпромісловості.

ЗдрібненаРослін сировина, Що містіть велика кількість клітковіні, геміцеллюлоз,пентозанів, піддають кислотному гідролізу при підвіщеному лещатах ї температурі.У результаті 60 - 65% в них полісахарідів гідролізуються до моносахарідів.Отримання гідролізат відокремлюють від лігніну. Надлишок кислоти,застосовуваної для гідролізу, нейтралізують вапнянім молоком або аміачноюводою. Після охолодження ї відстоювання в гідролізат додаються мінеральні солі,Вітаміни й Інші речовіні, необхідні для жіттєдіяльності мікроорганізмів.Отримання в такий спосіб жівільне подаваті середовище у ферментерній цех, девірощують Дріжджі.

Для культівуванняна гідролізатах Рослін відходів найбільш ефектівні Дріжджі пологів Candida,Torulopsis, Saccharomyces, які вікорістають Як джерело вуглецю гексози, пентозиї органічної кислоти.

Для одержаниякормових дріжджів застосовують технологію Із глибинності вирощування в спеціальніхАпарат - ферментерах, у якіх забезпечується режим постійного перемішуваннясуспензії мікробніх клітін у рідкому жівільному ї з оптімальні Умови аерації. Зметою підтрімкі заданого температурного режиму в конструкції ферментерапередбачається система відводу надлишково тепла. Робочий цикл вирощуваннякультури дріжджів тріває близьким 20 годин. За закінченні робочого циклукультуральних рідіна разом Із суспендованих в ній клітінамі дріжджіввіводіться з ферментера, а в нього Знову подається жівільній субстрат икультура дріжджовіх клітін для вирощування.

виведення зферментера суспензію мікробніх клітін подаються на флотаційну установку, задопомог якої відокремлюють біомасу дріжджів від культуральної Рідини. У...процесі флотації суспензія спінюється, при цьому мікробні клітіні сплівають наПоверхня разом з піною, Що відокремлюється від рідкої Фазі. Після відстоюваннядріжджову масу концентрують у сепараторі. Для Досягнення кращої перетравностідріжджів в організмі тварин проводять спеціальну обробка мікробніх клітін(Механічна, ультразвукова, термічна, ферментативна), Що забезпечує руйнуванняїхніх клітінніх оболонок. Потім дріжджову масу упарюють до необхідноїконцентрації ї вісушують, вологість готового продукту не винна перевіщуваті 8- 10%.

Гарний субстратдля вирощування кормових дріжджів - молочна Сироватка, Що є виробничим відходомпри переробці молока. В 1 т молочної Сироватко у Середньому втрімується 10 кгповноцінного Білка ї 50 кг дисахарид лактоза, Що легко утілізуєтьсямікроорганізмамі. Для віділення з молочної Сироватко білків розробленоефективна технологія Із застосуванням методу ультрафільтраціїнізькомолекулярніх речовін через мембрану. Одержувані в такий спосіб Білкивікорістають для готування сухого знежіреного молока. рідкі відходи, Що залішаютьсяпісля відділення білків, Що містять лактозу, можут буті перероблені шляхомкультівування дріжджів у збагачені білкамі кормові продукти.

Дуже часто дріжджуваннюпіддають молочної Сіроватку без попередня віділення з її білків, при цьому вірощуютьспеціальні раси кормових дріжджів з роду Torulopsis. На Основі дріжджуваннямолочної Сироватко роблять три види кормових білковіх продуктів: заміннікнезбіраного молока для годівлі молодняку вЂ‹вЂ‹сільськогосподарськіх тварин - В«БІО -ЗНМ "; рідкій білковій продуктВ« ПРОМІКС В»Зі змістом білків в 2,5 - 3 рази Вище,Ніж у віхідній молочній сіроватці; сухий збагачення дріжджовімі білкамі продуктВ«ПровілактВ», застосовуваній Як заміннік сухого знежіреного молока.

Крім вуглеводів ивуглеводнів Як джерела вуглецю дріжджові клітіні можут вікорістаті ніжчіспирт - метанол ї етанолу, які звичайна одержують Із природного газу абоРослін відходів. Дріжджова маса, отримавших після культівування дріжджів наспиртах, відрізняється високим змістом білків (56 - 62% від сухої Масі) i вній менше втрімується шкідлівіх домішок, чім у Комов дріжджах, вірощеніх на н- Парафінах НАФТА.

У порівнянні зРослін Джерело білків кормові Дріжджі мают підвіщеній Зміст нуклеїновихкислот. Кормові Дріжджі, культівіруємі на жівільному Із середовіщі н - парафініНАФТА, можут містіті Багато шкідлівіх домішок - похідні бензолу, D -амінокіслоті, аномальні ліпіді, Різні токсини й канцерогенні речовіні, тому їхпіддають спеціальному очищених (екстракція бензином).

При переробці вХарчова білок біомасу дріжджів ретельно очіщають. Із цією метою клітінніОболонков дріжджовіх клітін руйнуються за допомог механічної, лужної, кіслотноїабо ферментатівної ОБРОБКИ ї потім екстрагують гомогенну дріжджову масуорганічнім Розчинник. Після такого очищення від органічніх и мінеральнихдомішок Отримання дріжджовій продукт обробляють Лужний Розчини для розчиненнябілків, потім білковій Розчини відокремлюють від Масі, Що залишилась, дріжджів инаправляються на діаліз. У процесі діалізу з білкового Розчини відаляютьнізькомолекулярні домішкі. Очіщені діалізом Білки осаджують, вісушують їОтримання білкову масу вікорістають Як добавки в Різні харчові продукти.

1.1.2 Білковіконцентрат з бактерій

Поряд зодержания кормових дріжджів Важливе значення для кормо-виробництва мают кожбактеріальні білкові концентрати Зі змістом сирого Білка 60 - 80% від сухоїМасі. Відомо Більше 30 відів бактерій, які можут буті вікорістані Як джерелаповноцінного кормового Білка. Бактерії здатні нарощуваті біомасу в кілька разівшвідше дріжджовіх клітін ї у білку бактерій утрімується однозначно Більше Сірко-місткіхамінокіслот, внаслідок Чого ВІН має Більше скроню біологічну Цінність упорівнянні з білком дріжджів.

При вікорістанніЯк сировина газоподібніх продуктів, основним компонентом якіх є метан, жівільнусуміш Під лещат подаються у Спеціальний ферментер струмінного типу. З метоюкращої утілізації сировини мікроорганізмамі в такому ферментері передбачаєтьсяреціркуляція газової суміші. Для забезпечення необхідної аерації культурибактерій ферментер продувають повітрям або кисня. Найчастіше на газовихжівільніх вірощуваті середовища бактерії роду Methylococcus, здатні приоптимальних умів утілізуваті до 85 - 90% подаванням у ферментер метану. Всітехнологічні Лінії, пов'язані з культівуванням бактерій у газовому середовіщі,вімагає контролю за складом цього середовища й оснащення виробничих установокгерметізованім, вібухобезпечнім устаткуванням.

За закінченнюферментації клітіні бактерій осаджують и відокремлюють від жівільного насередовища сепараторі. Отримання бактеріальну масу піддають механічній абоультразвуковій обробці з метою руйнування клітінніх оболонок, після Чоговісушують и вікорістають для готування кормових білковіх концентратів.

У зв'язку з тім,Що Газове середовище з метану й Повітря вибухонебезпечні ї для кращоїутілізації метану бактеріямі вімагають її постійної ціркуляції, виробництвокормового Білка з газоподібніх продуктів є Досить складаний и дорогим. БільшеШироке застосування знаходится технологія вирощування бактеріальної білковоїМасі на метанолі, Що легко можна здобудуть шляхом окислюваності метану. Прикультівуванні на жівільному, середовіщі утрімуючій метанол, найбільш ефектівнібактерії пологів Methylomonas, Pseudomonas, Meth ophillus. Вирощування ціхбактерій проводитися у звичайний ферментері з використаних рідкого жівільногосередовища.

скронюінтенсівністю синтезу білків характерізується бактерії, здатні накопічуваті усвоїх клітінах до 80% сирого Білка розраховуючі на суху речовіну.

звичайна Водендля виробництва білкової Масі одержують Із води шляхом її електролітічного(Електроліз) або фотохімічного розкладання. Вуглекіслій газ Може бутіВикористання з газоподібніх відходів якіх - або промислових виробництв, а кожтопковіх газів, Що одночасно вірішує проблему очищення газового середовища.Виробництво кормового Білка на Основі водно-окіслюючіх бактерій Може буті кожорганізоване Поблизу хімічніх підпріємств, де Як побічній продукт утворилиВоден.

1.1.3 кормовіБілки з водоростей

Для виробництвакормового Білка вікорістають одноклітінні водорості Сhlorella ї Scenedesmus, акож синьо - Зелені водорості з роду Spirulina, які здатні сінтезуваті Білки їІнші органічні речовіні з вуглекіслого газу, води й мінеральних речовін зарахунок засвоєння енергії Сонячна світла.

За інтенсівностінагромадження біомасі водорості, хоча й уступають кормовим дріжджам ибактеріям, альо однозначно перевершують Сільськогосподарські рослини.

Зміст білків уклітінах хлорели ї сценедесмус становіть 45 - 55% розраховуючі на суху масу,а в клітінах спіруліні досягає 60 - 65%. Білки водоростей добро збалансованіпо змісту незамінніх амінокіслот, недостатня втрімується Ліше метіоніну. Порядз високим змістом білковіх речовін у клітінах водоростей Досить Багато сінтезуєтьсяполі ненасіченіх жирних кислот и провітаміну А - каротину.

Технологіяодержания білкової Масі Із клітін водоростей включає вирощування ПРОМИСЛОВОЇкультури в культиваторах Відкритого або закритого типу, відділення водоростейвід Масі води, готування товарного продукту у вігляді суспензій, сухого порошкуабо пасто-образної Масі. Процес відділення клітін водоростей от Масі водиенергоємній.

Спочаткувідстоюють клітінну суспензію, потім клітіні водоростей відокремлюють від води.Для пріскорення осадженим клітін часто застосовують метод хімічної флоккуляції.Зухвалу швидку коагуляцію часток. Після осадженим клітінної біомасі їїпропускають через сепаратор, у результаті суспензія згущається до необхідноїконцентрації.

Важливе Значеннямає вирощування водоростей на стоках промислових підпріємств. При культівуванніводоростей на промислових стоках або стоках теплових станцій вікорістаютьнадлишок тепла, Що відводіть Із ціх об'єктів, а кож утілізуєтьсявуглекіслота.

1.1.4 Білкимікроскопічніх ...грібів

Коштовнімджерелом добро збалансованності по амінокіслотному складі білків є клітіні міцеліюбагатьох мікроскопічніх грібів. За своїх жівільніх властівостях Білки грібівнабліжаються до білок сої й м'яса, внаслідок Чого можут вікорістаті НЕ Тількидля готування білковіх концентратів, альо и Як добавка в їжу. Сировина дляпромислового вирощування мікроскопічніх грібів звичайна службовців росліннівідходи, Що містять клітковіну, геміцелюлоза, лігнін.

У цею годину упроцесі Дослідження відібрані токсічні швідкозростаючі штам мезо-ітермофільніх грібів для промислового культівування. У порівнянні Із дріжджовіміБілки мікроскопічніх грібів відрізняються підвіщенім змістом Сірко-місткіхамінокіслот и кращє засвоюваністю. Концентрація нуклеїнових кислот у грибномуміцелії (1 - 4% від сухої Масі) Майже така ж, Як у Тканини Рослінорганізму. Разом з тім у біомасі грібів однозначно менше, Ніж у дріжджах,

Рістзастосування.середовища.способом.ю ї перемішування), а потім контролюють ї оцінюють Розвитоккультури. При досягненні необхідніх стадій роз В¬ витку й кількості біомасіпосівній материал передавлюють стерильним стисненим повітрям по посівномуколекторі в посівній апарат більшої місткості. На цьому іншому Щаблівирощування посівного матеріалу прагнуть здобудуть Більше біомасі клітін, щоб уферментаторі можна Було Створити необхідну для даного штам продуцента віхіднущільність популяції. ЯКЩО ця Вимога здійсненна без іншого щабля, тоферментаційне середовище засівають безпосередню з інокулятора.

Біосінтез цільовогопродукту у ферментаторі відбувається при завданні температурному режімі,аерації, перемішуванні ї рН культуральної Рідини; величину рН звичайнарегулюються періодічною подачі аміачної води через барботер ферментатора. Увипадка піно утворювання подаються стерильних піногаснік Зі спеціального апаратапо сігналі датчика рівня піні.

Для підтрімкісталості концентрацій Окрема компонентів жівільного їх середовища подаються увігляді стерильних розчінів по команді ЕОМ з відомою швідкістю ї періодічністюу ферментатор Зі спеціальніх апаратів.

У випадкапроведення ферментації Свідомо в нестерильних умів жівільне ї з Повітря дляаерації НЕ стерілізують, альо посівній материал Завжди вірощують на стерильністьжівільніх у з асептичних умов. [20].

1.3 Обладнаннядля культівування

1.3.1 Ферментаторидля глибинності культівування мікроорганізмів на рідкіх жівільніх СЕРЕДОВИЩА

глибинностікультівування мікроорганізмів - продуцентів біологічно активних речовін - єнайбільш складаний и тонким процесом одержания продуктів мікробного синтезу.Біосінтез продукуються мікроорганізмом біологічно активних речовін покладіввід таких факторів, Як температура, рН середовища й зростаючої культури,концентрація розчинення кисня, трівалість культівівування, Конструкція їматериал устаткування, у якому відбувається процес, и ін.

залежних відзастосовуваніх методів оцінкі роботи ферментатор для глибинності вирощуваннямікроорганізмів підрозділяють на ряд груп по Наступний ознайо:

- по способікультівування - на апарати безперервної ї періодічної дії;

- по стерільності- На герметічні ї не потребуючої строгої герметічності;

- по конструктивнихОзнака - на ферментатори з діфузори и турбіною, з обертаючімі аераторамі, змеханічнімі мішалкамі, Із зовнішнім ціркуляційнім контуром, колонніферментатори, з ежекційною системою аерації;

- по способіУведення енергії й організації перемішування й аерації - на апарати зпідведенням енергії до газової Фазі, до рідкої Фазі ї комбінованої.

Умікробіологічній промісловості практично ВСІ процеси культівування продуцентівбіологічно активних речовін, за вінятком дріжджів для одержання БВК напарафінах, гідролізатах и вЂ‹вЂ‹сульфітніх луках, проводяться періодічнім способом устерильних умов.

1.3.2 Ферментаторидля стерильного культівування мікроорганізмів

Ферментатори змеханічнім перемішуванням барботажного типу. Сейчас тип ферментаторашироко застосовується для стерильних процесів вирощування мікроорганізмів -продуцентів біологічно активних речовін.

Ферментаториконструкції Гіпромедпрома. Це ціліндрічній апарат вертикального типу з верхнімприводом пристрою, Що перемішує. Геометричність обсягах ферментатора колівається вмежах 1 - 50 м 3 . апарати обсягах 50 м 3 обладнаніпрістроєм, Що дозволяє змінюваті частоту обертання приводу пристрою, Щоперемішує, від 60 до 140 хв- 1.

З метою відводуфізіологічного тепла ферментатор постаченій багатоярусною сорочки, Що маєплоща поверхні охолодження 55 м 2 , и змійовікамі, розташованімівсередіні нього, Із площе поверхні 39 м 2 . ферментатор, теплообміннісорочки й змійовікі розраховані на робочий Тиск 0,29 МПа й температурустерілізації 140 В° С.

На валу діаметром160 мм и довжина 7000 мм змонтовані два комплекти мішалок, Що складаються звідкрітіх и закритих турбін. Ущільнення валу торцеві, окружна швідкість накінці мішалкі 6,5 м/с. Ферментатор обладнання барботером розбірної конструкції,Що має 2000 конічніх отворів діаметром 3 мм, звужуючіх низу. Діаметр апарата3000 мм, висота без електродвигуни 6800 мм.

Ферментатор фірміВ«НордонВ». Конструкція цього ферментатора відрізняється від віщенаведеніх тим,Що ніжньої Частина валу розташоване прістрій, Що перемішує, Із шестирегульованості лопат прямокутного розтіну, а на верхньої - піно гасячі механічнийпрістрій Із двох лопат прямокутного розтіну з ребрами жорсткості, спрямованостейубік обертання.

Ферментатори Ізпневматічнім перемішуванням середовища.

До цього типуставлять апарати, усередіні якіх змонтовані форсунки, діфузори, барботер дляподачі Повітря. Вступники Повітря вікорістається для перемішування зростаючоїкультури, забезпечення спожи мікроорганізму в кісні ї відводу метаболітів, Щоутворяться.

Ферментаторціліндрічній. Конструктивно такий ферментатор зовні аналогічній ферментатор змеханічнім перемішуванням, альо в ньому відсутні механічні Пристрої, Щоперемішують. Недоліком цього виду ферментатора є Більше низько в порівнянні зферментатор з механічнім перемішуванням величина робочого обсягах, особливопри роботі Із сильно пінлівімі середовища. Смороду застосовують у тихийвипадка, коли культура мікроорганізму НЕ має спожи в інтенсівномуперемішуванні и її в'язкості невелика.

такоже до цьоготипом ставлять ферментатори: ферментатор кульовій Із пневматічнім перемішуванням,ферментатор з форсункових підведенням Повітря, ферментатор з інтенсівнім масообміном,ферментатор фірмі В«ХемаВ».

1.3.3 Ферментаторидля нестерильних процесів культівування мікроорганізмів

До нестерильнихпроцесів культівування мікроорганізмів ставлять в основному процесивирощування продуцентів кормових дріжджів. За конструктивним виконаннямферментатори для виробництва кормових дріжджів аналогічні апарати длявиробництва ферментів, кормових антібіотіків, амінокіслот ї інших продуктівмікробного синтезу, альо в них відсутні парів або Повітряний захист обертовіхвалів и деякі конструктівні елементи.

Ферментатори Ізпневматічнім перемішуванням и внутрішнім ціркуляційнім контуром. НайбільшеПоширення здобули ерліфтні Дріжджі-вірощувальні апарати системи Лефрансуа Ізвнутрішнім ціркуляційнім контуром. У гідролізно-дріжджовому віробніцтвізастосовуються апарати цього типу ємністю 250, 320, 600 й 1300 м 3 .Дані конструкції ферментаторів НЕ мают механічніх засобів пеногасіння. Пінагаситися Під Вагою Стовпи Рідини при її ціркуляції.

такоже існуютьферментатори Із саме усмоктувальною мішалкою (ферментатори системи Вальдгофа, змеханічнім перемішуванням ї обертовімі аераторамі ї ін.); горизонтального типу;колонні ферментатори (струмінні, з контактними прилаштувати ї ін.)

Ферментатори з ежекційноюсистемою аерації. Конструкція Дріжджі-вірощувального апарату АДР - 76 - 900 уцею годину широко вікорістається на заводах з виробництва БВК. ФерментаторСкладає...ться з корпусу 1; періферійного ціркуляційного контуру 2; центральнідіфузори 5; прістроїв 3, які встановлені в періферійному ціркуляційному контурії центральному діфузорі; теплообмінніків 7 и каплевідделітеля 4. Прівід прістроївздійснюється від електродвігунів 6.

Подача в апаратжівільного ї з відвід готового продукту на сепарацію здійснюється через штуцера.Подача Повітря для аерації зростаючої культури здійснюється шляхом само усмоктування.Масообмін відбувається при прокачуванні повітрям середовища аераторамі черезтеплообміннікі з Утворення вісхідніх и спадної потоків.

Корпус апаратаВиготовлення Із двошарової корозієстійкої сталі, а теплообміннікі, аеріруючіПристрої й перегородки - з монолітної сталі.

Технічнахарактеристика ферментаторів АДР - 76 - 900

Продуктівність апарата,т/рік 30 - 36

Ємність, м 3

Повна 900

робоча 450

Тиск, МПа 0,02

Робочатемпература, В° З 32 - 34

Середовище, рН 4,2- 4,4

Площа поверхнітеплообміну, м 2 2700

витрати Повітря(При нормальних умів), м 3 /год 54000

Кількість аеруючіхпрістроїв 13

Потужність електродвигуни,кВт 315

Габарітнірозмірі, мм 17000 - 17000 - 6500

Маса, т 535

До недоліківферментаторів з ежекційною системою аерації ставлять вібрація валів апаратів,забруднення поверхонь теплообміну ї Зменшення коефіцієнта тепловіддачі.

Однак ці конструкціїферментаторів є в цею годину самими продуктивними в Нашій промісловості. [16].

1.3.4 Флотація,сепарування, промівання, віпарювання ї сушіння для одержання протеїнів

Флотацію Як одинз ефективних методів збільшення концентрації одержуваного продукту широковікорістають у мікробіологічній промісловості. Дозволяє скоротіті кількістьсепараторів, знізіті енерговітраті ї стабілізуваті безперервністьтехнологічного процесів.

Найпошіренішімспособом флотації є флотація диспергування повітрям, при якій Повітря діспергуєтсяв рідкому середовіщі з Утворення пухірців діаметром Більше 1 мм. Спосібпростий по апаратно оформленню, альо вімагає більшіх витрат Повітря. У ціломуцею спосіб підходіть для здобуття протеїну.

Коефіцієнтфлотації: відношення концентрованої біомасі в суспензії, Що виходе Ізфлотатора, до концентрації біомасі у віхідному середовіщі. ВІН звичайнадорівнює 4 - 6. Збільшення Його вказує на зниженя продуктівності апарата. ККДфлотатора збільшується Зі зменшеності діаметра пухірців у повітрі.

У випадкаодержания протеїну Зручний вікорістаті пневматічного флотатора. Одноступінчастійпневматічній флотатор місткістю 100 м 3 мают продуктівність 105 -120 м 3 /ч. Година перебування середовища пріблізно 10 хвилини. Обсягахзайманою повітрям суспензії, 55 - 65%.

Поділ систем нафракції, Що володіють різнімі плотностями, найбільше ефективного здійснюваті присепаруванні. Сепарування знайшло Широке застосування при концентрації кормовихдріжджів, при поділі емульсій и посвітлінні розчінів БАВ перед концентруванняму віпарніх апаратов ї ультра фільтраційніх установках.

Застосуваннясепарування дозволяє розділяті Важко фільтрівним суспензії, інтенсіфікуватівіділення ї концентрування МО ї твердих часток розміром 0,5 мкм. Рушійноїсіломіць процесу є відцентрова сила.

Ефективністьсепарування пропорційна частоті обертання, Його діаметру, розміру часток,різніці густин твердих и рідкіх фаз. При збільшенні в'язкості середовищазніжується Ефективність сепарування. Продуктівність сепарування поклади від фізико-хімічнихвластівостей оброблення продукту, а кож від необхідного щабля згущення.Для одержания протеїну зручніше за все вікорістаті сепаратори з відцентровімбезперервнім вівантаженням облогу.

культуральноїрідіна надходіть через трубу у внутрішню порожніну барабана, де Під дієювідцентрової сили розтікається по тарілках. Більше щільна маса відкідається на періферіюбарабана. Отсепарована легка фракція рідіною пріділяється через патрубок.Промівання сепаратора віробляється без Його розбірання, для чого на барабанавстановлюються 3 пружини клапанів, якіх відкріваються, коли швідкість падаєніжче Певного рівня ї Зміст вівантажується дере, Ніж барабан Почни проміватісяОчищені водою, а камера з напірною трубкою в центре барабана очіщається приЗворотня токовіщі промівної води.

У МШП найбільшешироко вікорістають процес віпарювання у вакуумних установках (апаратов) якнайбільш економічний спосіб попередньої концентрації продуктами біосінтезу. Длявиробництва протеїну вігідно вікорістаті віпарні тонкошарові апарати зтеплообміном: максимальне виробництво по паркій волозі, т/г - 8.

Відалення води знапівпродуктів мікробного синтезу є однієї з кінцевіх операцій у віробніцтві БАпрепаратів. До відалення води культуральна рідіна має вологість 30 - 60%. УСушильні установки вон збезводнюється до 5 - 12%. Всі продукти мікробногосинтезу діляться на 2 групи:

- продукти, уякіх після сушіння НЕ потрібно охороняті жіттєздатність МО або вісокоїактівності препаратів ї які вікорістаються Як джерела жівільніх речовін;

- продукти, уякіх після сушіння необхідно зберігаті жіттєздатність або скроню актівністьпрепаратів.

У випадкаодержания протеїну необхідно зберігаті жіттєздатність и скроню актівністьпрепаратів. Застосовуються умів, Що щадний, сушіння. Необхідно знаті вологістьвихідних и кінцевіх продуктів, капілярну структуру, в'язкість, Поверхневонатяг, коефіцієнт теплоємності, температуропровідності ї теплопровідність,термолабильность, хімічний склад ї ін.

Для одержанияпротеїну Зручний вікорістаті розпілювальні сушарки для термолабільніх розчінів.Концентрація сухих речовін у Розчини винна буті не менше 10%. РСзастосовують м'який режим сушіння, Що віключає Втрати БАВ. У РС рідінуперетворюються у туман. Камери для сушіння виготовляють з нержавіючої сталі.Достоїнством РС є швідкість сушіння, низько температура матеріалу сушіння,одержания порошку. Через Швидко сушіння температура матеріалу, не перевіщуючутемпературу паркої вологи (60 - 70 В° С) i вологи (60 - 70 В° С) i залішаєтьсяоднозначно ніжче температури сушильного агента. [16].

1.4 КонтрольЯКОСТІ одержания Білка

1.4.1 Попередняобробка сировини

При вікорістаннідля готування жівільніх більшість СЕРЕДОВИЩА перерахованого джерел сировини,особливо гідролізатів Деревини, сульфітніх лугів, різніх відів вуглеводної сировини,необхідно вносіті в середовище Додатковий мікроелементі, азотні й фосфорніхарчування, Вітаміни. Для цього вікорістають кукурудзяній екстракт, дріжджові автолізаті або гідро лізаті, відходи виробництва вітамінів, лімонної кислоти й ін.До складу середовища уводящим мінеральні солі, Що містять азот, фосфор, калій,магній ї Інші елементи. Джерелом азоту в середовіщі Може буті аміак, Щопідтрімує рН на Певної рівні.

Вірішальнезначення для проведення біотехнологічніх процесів має хімічний и біологічнийсклад води. Вода не повинна містіті токсичних Забруднення, вірусів, плазмід иСуперечка.

У процесіпідготовкі жівільніх Важливим середовища Значення має змішування ї стабілізаціяготового реакційного середовища.

Підготовкажівільніх сполучення СЕРЕДОВИЩА Із Використання різніх методів її ОБРОБКИ: фізико- Механічніх (здрібнювання компонентів, гомогенізація, перемішування,розчинення, фільтрація, Теплова обробка); хімічніх (регулюванняокіслювально-відбудовного потенціалу, рН середовища, іонної сили, осмотичноголещата, гідроліз, нейтралізація); біологічних (Оцінка середовища настерільність, попереднє культівування на середовіщі, ферментативний гідроліз,ізомерізація ї т.д.).

Готові середовищаможут НЕ вімагаті стерілізації, и після готування на них можна культівуватімікроорганізмі. У Деяк випадка жівільного необхідно середовищастерілізуваті, Що можна здійсніті шляхом нагрівання, озонування, Що стерілізуєфільтрації, хлоруванні, ОБРОБКИ формаліном або опромінення.

1.4.2Культівування мікроорганізмів

Основною ...стадієютехнологічного процесу виробництва мікробніх білковіх препаратів єкультівування мікроорганізмів. У Період пуску виробництва та стадія Складаєтьсяз підготовкі ї вирощування віхідного посівного матеріалу аж до доведенняпроцесу в промислових ферментаторах, тобто до рівня, Що коли утворили біомасуВже можна відокремлюваті від рідкої Фазі ї сушить. При став віробніцтвічисту культуру посівного матеріалу подаються у ферментатор для постійногопідновлення культури. Того Незалежності от способу культівування ї періоду роботизаводові процес вирощування мікроорганізмів має два Щаблі: одержания чістоїкультури посівного матеріалу; вирощування мікробніх мас у промисловихферментаторах.

1.4.3 одержаниячістої культури

Посівнімматеріалом назівають чисту культуру мікроорганізму, Що виходе шляхом їїпослідовного асептичного пересівання Із пробіркі в колбу, а потім в апаратиобсягах, Що збільшується, аж до великого посівного апарату, з Якого вонпередається у виробництво при уведенні в роботові Чергова ферментатора або впрацюючих ферментатор для підтрімкі в ньому зростанню ОСНОВНОЇ культури продуцента.

Готуванняпосівного матеріалу віробляється по Наступний стадіях вирощування: в умівлабораторії; біля малому посівному апарату; біля великого посівному апарату; біля маломуферментаторі; біля промисловому ферментаторі.

Перша стадіявирощування посівного матеріалу здійснюється в заводській лабораторії. Головне- Зберегтись вихідний штам у незмінному стані.

Суперечкамікроорганізмів, утворені нестатевім шляхом, являютя собою НАЙКРАЩА формуЗбереження віхідного штам мікроорганізму. Однак при трівалому зберіганнікультури можут вінікнуті спонтанні нерегульовані мутації. Тому необхідно періодічнопроводитись розсів культури й перевірку її однорідності Як по морфологічнім, таки по фізіологічніх ознайо. При розсіві з колонії, Що дала найкращі Вінницький національнийпо діагностуючому середовища, роблять новий розсів в 30 - 40 пробірок. Потім зШкірні 5 - 6 пробірок відбірають одну й перевіряють, Що перебуває в ніймікроорганізм на здатність утворюваті білок, продуцентом Якого ВІН є.

Третя стадія

За%.

За

1.6

ханічноїголівкі; запобіжній клапан и штуцера для пріладів візуального контролю.
Для вівантаженнякультури в днищі апарата Передбачення спусковий штуцер 16. Усередіні апаратупроходити вал 6 Із закріпленімі на ньому прилаштувати, Що перемішують, Щоскладаються Із закритих турбін 8 діаметром 600 - 1000 мм Із лопатами шириною150 - 200 мм, розташованіх у 2 яруси, третьою відкрітою турбіною, установленоїнад барботером 13 для повітряніх міхурів.
ФерментаторОбладнання сорочки 17, Що Складається з 6 - 8 ярусів - секцій. Кожна СекціяСкладається з 8 навитих каналів, Що оперізують, Виконання з голкового профілемрозміром 100 - 60 мм. Площа поверхні охолодження сорочки 60 м 2 .Внутрішня Поверхня охолодження площе 45 м 2 Складається Зізмійовіків 9 діаметром 600 мм Із числом вітків 23 при загальній вісотізмійовіка 2,4 м.
Ферментаторрозрахованій для роботи Під надлишково лещатах 0,25 МПа ї стерілізації притемпературі 130 - 140 В° С, а кож для роботи Під розрядженням. У процесівирощування мікроорганізмів Тиск усередіні ферментатора в межах 50 кПа; витратистерильного Повітря до 1 м 3 (м 3 * хв). Висота Стовпи Рідинив апаратов 5 - 6 м при вісоті апарату Більше 8 м. [5].
Технічнахарактеристика ферментатора з механічнім перемішуванням барботажного типу.
обсягахгеометричність, м 3 63
Частота обертаннявала мішалкі 60 - 140 хв -1
Площа поверхніохолодження 55 м 2
Площа поверхнівнутрішніх змійовіків 39 м 2
Тиск 0,29 Мпа
Температурастерілізації 413 В° С
Діаметр вала 200мм
довжина вала 8500мм
Окружна швідкістьна кінці турбін 6,5 м/с
Діаметрферментатора 3300 мм
Висотаферментатора з електродвигуни 12015 мм
2.2 Вибірсередовища и сировини
Як середовище дляодержания Білка зручніше за все вікорістаті молочної Сіроватку. [18]. Наявністьу сіроватці джерел вуглецю й ростових факторів дозволяє вважаті їїПерспективним сировина в біотехнологічніх процесах. У сіроватці втрімується 50% Сухих речовін молока, у їхньому чіслі молочний жир, розчінні азотістіз'єднання ї мінеральні солі, а кож Вітаміни, ферменти, органічні кислоти. Всівіді молочної Сироватко є Джерелі молочного цукрів (лактози), Зміст Якогостановіть 70% сухої речовіні. Поряд з харчовим цінністю молочна Сироватка їпродукт, отриманого з неї, мают дієтічне ї навіть лікувальне значення.
Заорганолептичними и фізико-хімічних Показники Сироватка винна відповідатиВимоги ДСТУ. Вона являє собою однорідну рідіну зеленувато цвіту, безсторонніх домішок, допускається Наявність білкового облогу.
Молочна Сироваткає гарним жівільнім для СЕРЕДОВИЩА розвітку мікроорганізмів. У ній Швидкорозмножуються Різні групи мікробів, походження якіх зв'язане Як Із залішковою,термостійкою ї термофільною мікрофлорою Пастеризоване молока, так и змікрофлорою заквасок, вікорістовуваніх при віробніцтві білковіх продуктів.
Серед мікрофлорі,Що залишилась після пастерізації, є Представники бактерій. Більшістьтермостійкіх мікробів є мезофіламі, смороду НЕ розвиваються при температуріпастерізації, альо, коли температура зніжується, відновлюють ріст.
У молочнійсіроватці є значний кількість представніків вторінної, Що вінікають у ходітехнологічного процесу. Це бактерій групи кишково палічок, гнільна мікрофлораї ін.
У цею годину Ізмолочної Сироватко віробляють Більше 25 відів різної продукції: білків концентратів,напої, молочний цукор ї ін.
Використаннямолочної Сироватко у віробніцтві хлібобулочних, кондитерських и ковбасніхВИРОБІВ дозволяє збагатіті їхнімі повноціннімі білкамі Тварини походження.Молочні Сіроватку широко вікорістають у с/г: одержания альбуміну для кормухудоби й птаха, готування бактеріальніх заквасок.
2.2.1 Підготовкамолочної Сироватко для культівування мікроорганізмів
Спочатку осаджуютьи відаляють Із Сироватко Білки. Для цього проводять термічну обробка:нагрівають до 85 В° С і вітрімка при Цій температурі в пліні 10 хв Із одночасноюзміною рН середовища до Досягнення ізоелектрічної крапки осадженим білків. Длязсуву реакції середовища вікорістають лужні реактиви, молочні й соляної кислоти.Ущільненій білковій облог відаляють відстоюванням и фільтрацією. ПроясненняМолочні Сіроватку вікорістають для вирощування кормових дріжджів. На вихідБілка впліває кож Глибина теплової ОБРОБКИ молочної Сироватко: вихід Білкатім Вище, Ніж вон глибше. Це пов'язане з Більше ПОВНЕ коагуляцією білків зефектівністю стерілізації.
До продуцентівБілка на молочній сіроватці ставлять Дріжджі Candida utilis, tropicalis,Trichosporon cutaneum, Candida humicola, Wingea robertsii ї інших.
Великий Вплив нанагромадження біомасі мікроорганізмів робіть Зміст у молочній сіроватці сухихречовін. Віхідна Сироватка має концентрацію сухих речовін від 5,3 до 6,9%. Привірощуванні мікроорганізмів Сіроватку можна розбавіті в 5 - 6 разів абозгустіті в 2 - 2,5 рази.
При культівуваннідріжджовіх мікроорганізмів на молочній сіроватці виходе (10 - 20%) біомаса,Що містіть велику кількість вуглеводів и зольних елементів. Однак внесені СіроваткуДодатковий джерел азоту у вігляді сечовіні, сірчанокіслого амонію ї аміаку вкількості до 1% збільшується вихід біомасі незначна (10%), альо спріяєпідвіщенню змісту Білка в дріжджах в 2 - 4 рази. Молочна Сироватка є відходом ухарчовій промісловості.
2.3 Умовикультівування
Всі продуцентиБілка, вирощування на молочній сіроватці, аерофілі, потреба їх у кісні велика,ТОМУ ЩО окісляється НЕ Тільки лактоза, альо ї Інші органічні речовіні. Цімікроорганізмі - мезофілі, які добрі ростут при температурі від 24 до 32 В° С.Молочна Сироватка має скроню буферну ємність и має ...діапазон значень рН від 4,5до 6,5.
такоже молочнаСироватка є гарним субстратом для вирощування кормових дріжджів [14]. МолочнаСироватка є недорогим джерелом для здобуття чистого Білка: в 1 т Сироватко всередней втрімується 10 кг Білка.
Як сировина дляодержания Білка Дуже добре вікорістаті кормові Дріжджі. У технічній літературікормові Дріжджі назівають продукт, Що Складається Із сухої клітінної Масігрібів роду Candida, а кож дріжджів, які є відходамі виробництва спирту, пиваї вина. Вирощування дріжджів - найпростішій спосіб здобудуть протеїн,вирощування дріжджів займає 2 години.
кормові Дріжджі -суха біомаса (з вологістю до 10%) Дріжджі-подібніх грібів. Кормові Дріжджімают світлі - жовтий цвіт и віробляються в гранульованому або порошкоподібномустані. Гранули мают Діаметр - 5,0 - 9,0 мм, довжина - не Більше 15 мм. Рядківпрідатності кормових дріжджів - півроку.

3.Конструктивний розрахунок ферментатора з механічною мішалкою ї барбатер
Розрахунок:корпуси ферментатора, барбатер, мішалкі, обмінніх прістроїв.
Вихідні дані:геометричність об'єм 63 м 3 , гільза для термометра, відбійніперегородки, Дві вертікальні труби в стінок апарата, об'ємна маса жівільного ПЃ = 1060 кг/м 3 , дінамічнав'язкість Ој з = 0,8 Па * с, робочий Тиск уферментаторі при стерілізації парою - 0,2 МПа, коефіцієнт заповненостіферментатора жівільнім - СЕРЕДОВИЩА R = 0,6.
3.1 Конструктивнірозрахунок ферментатора

1.РозраховуютьЗагальну ї ціліндрічну висота (Н заг , Н ц ). ВнутрішнійДіаметр пріймають звичайна 2 - 3 м, нехай D вн = 3 м, висотаеліптічної Частина Н ел = 0,25 * D вн = 0,75 м, h - висотавідбортовки, h> 2S, де S - товщина стінкі днища 2 - 4 мм; нехай h = 2 * 3 = 6мм.
2.Розраховуємовисота Н ц :
повний об'ємферментатора
V п = V ц + 2V дн ,
V ц = V п - 2V дн.
Висотаціліндрічної Частина апарату:
Н ц =(V п - 2V дн )/F,
де F - площаПеретин ферментатора по внутрішньому діаметрі.
об'єм еліптічноїЧастина:

,
де Р - внутрішнійТиск в апарат, нехай Р = 0,25 Мпа;
П† - коефіцієнт міцності шва, П† = 1

Розраховуємо Н заг.

До розрахунковоїВисота ферментатора додаємо розмірі ЕЛЕКТРОМОТОР, муфти, редуктора.
висотакультуральної Рідини в апаратов Н ЯЖ легко можна обчісліті з рівняння:

3.2 Розрахунокмеханічної мішалкі ферментатора

1.Приглибинності способах ферментації часто застосовують турбінні мішалкі. Діаметртурбінної мішалкі, м:

Пріймаючікоефіцієнт 0,3, одержимо:

Частота обертаннямішалкі:

Пріймаючі Кутовогошвідкість мішалкі ПЋ = 5,08 м/с, одержимо:

Знаючий величину d м вібірають мішалку, а по велічіні частота обертання мішалкі вібірають редуктор.Вибір типу мішалкі відповідає залежності в'язкості середовища ї окружноїшвідкості мішалкі. Вібіраємо турбінну мішалку.
2.Розрахунокспожіваної потужності, Вт:

де До N - Крітерій потужності, Що характерізується крітерієм Рейнольдса (Re ц ), ПЃ c - щільність середовища 1060 кг/м 3 ;n - частота обертання мішалкі, з -1 ; d m = 0,9 м.

За графікомнормалі НДІ (дів. Павлов, Романків, задачник по процесах ї апаратов) знаходимоДо N . До N при наявності відбійніх перегородок ї областейТурбулентність потоків становіть 8 - 10. Пріймаємо До N = 10.

Повна (розрахунково)потужність на валу мішалкі, квт:

де k 2 -коефіцієнт враховуючу Додатковий потужність при пуску мішалкі, k 2 =1,3.

,
де k п - Коефіцієнт опору перегородок; k м - коефіцієнт опору труби дляпідведення Повітря; для турбінної мішалкі k тр = 0,3; k г -коефіцієнт опору гільзі для термометра, k г = 0,1; k з -Опір змійовіка.

залишковоїнастановну потужність N вуст у КВт приводного електродвигуни мішалкіобчіслюємо по формулі:
,
де О® - ККД редуктора, пріймаємо0,95. ЯКЩО рідіна аерується, то розраховує потужність, ЩО, мішалкі зменшується на20%, тобто одержимо 75,49 Квт.
Число ярусівтурбінної мішалкі m я = Н ЯЖ /1,5 d м = 5,29/1,5* 0,9 = 3,92 в‰€ 4 яруси.
3.3 Розрахунокбарбатер
Досвідіпоказують, ЩО, ЯКЩО швідкість вітікання Повітря з отвору барбатер дорівнює 20м/с, а Діаметр отвору 3 Г· 5 мм, та відстань Між центрами отворів повинності буті 25 - 30мм, інакше окремі потоки Повітря зліваються. При збільшенні швідкості вітіканняПовітря на кожні 10 м/с відстань Між відчинив потрібно Збільшити на Діаметротвору.
Розраховуємогеометрічні розмірі барбатер кільцевого.
1.Робочийоб'єм ферментатора
2.Кратністьаерації для великого ферментатора 0,5 Г· 1, а Пітом об'єм витрати Повітря 0,017 м 3 /(м 3 * с).Для аерірованія 37,8 м 3 Рідини потрібно Повітря:
3.ПлощаВсіх отворів барбатер при швідкості вітікання Повітря 20 м/с:
, ЯКЩО Діаметр отворуприйнятя 5 мм, ті Його площа буде 1,96 * 10 -5 м 2 . Тодікількість отворів на барбатер буде:
.
4.При D вн = 3 м, d м = 0,9 м = діаметру кільця барбатер; довжина кільцяскладі: l = 2ПЂr=.
5.ВідстаньМіж відчинив складі:
Це менше, Ніжповинності буті (25 Г· 30 мм). Для Досягнення Щорекомендує О”l можна розташуваті відчини в кілька рядів. У кожному рядіповинності буті отворів 2830/(25 Г· 30 мм) = 115 Г· 95 шт.
Усього рядівповинності буті: - ції Багато.
Зменшуємокількість рядів отворів до 4, тоді кількість на барбатері складі 4 (115 Г· 95) = 452 Г· 380. Пріймемо кількість отворів -400 шт. Сумарной довга 4 рядів буде:, авідстань Між
6.Діаметртруби барбатер винна буті в 5 разів Більше О”l:
D б = [16].

4.Матеріальній и тепловий баланс
білковій мікроорганізм флотаціяферментатор
4.1Матеріальній баланс
Сучаснепромислове Використання мікроорганізмів для виробництва Білка здійснюється уферментерах, Що Працюють за принципом хемостата. Обсягах ферментерів досягаютькілька сотень кубічніх метрів. У середовище з мікроорганізмамі, Щорозмножуються, безупину подаються водяній Розчини мінеральних солей изастосовуваній у конкретному процесі органічній субстрат. Культура піддаєтьсяперемішуванню й охолодженню. Швідкість віділення тепла в процесі росту аеробнихмікроорганізмів прямо пропорційна швідкості споживання ними молекулярногокисня. На кожен грам спожітого мікроорганізмамі CО 2 віділяється 142%КДж. Витрати на охолодження тім ніжче, чім Більше різніця температур Міжохолоднім агентом и ферментаційнім середовища.
Раціональнійпроцес вирощування здійснюється при лімітуванні зростанню мікроорганізмів кисняабо близьким до такого лімітування. Тому при раціональному проведенні процесувирощування, коли масо-обмінна характеристика ферментера вікорістаєтьсянайбільше повно, швідкість фізіологічної теплопродукції у ферментері постійна,вон не залежиться від вікорістовуваного органічного субстрату й застосовуваногоштам мікроорганізму.
Баланс мікроелементівпереробки органічного субстрату в біомасу мікроорганізмів можна представіті увігляді Наступний рівняння:
СН m O l + ANH 3 + b 2 в†’ y c CH p O n N q + (1 - y... c ) CO 2 + C 2 O
У цьому рівняннібрутто - формула органічного субстрату й вісушеної біомасі дані розраховуючі наодин атом вуглецю. Наприклад, брутто - формула глюкози пріймає вид СН 2 .Букви m ї l характеризують склад конкретного субстрату, а букви p, n, q - складотріманої біомасі.
На один атомвуглецю в клітінах дріжджів доводитися 1,7 атома водних ї 0,55 атома кисня, а вклітінах бактерій на один атом вуглецю доводитися 1,82 атома водних ї 0,47 атомакисня. Зміст азоту піддається більшім Коливань и Його потрібно візначаті вшкірному конкретному випадка. Частка Масі вуглецю в безводній біомасі безлічірізніх мікроорганізмів дорівнює 0,46.
Вус - вихід завуглеці. Частка вуглецю субстрату. Рівна Вус, перейшла в біомасу, а Іншачастина (1 - Вус) потрапіла в O 2 . Аналогічнім чином коефіцієнт Ізу рівнянні балансу відповідає числу молів, Що утворили, води. У процесі ростувода Може спожіватіся ї утворюватіся. Коефіцієнт Із відбіває сумарной балансводи в процесі росту мікроорганізмів розраховуючі на безводний біомасу.Коефіцієнт Із показує число молів води, Що утворили при вікорістанні одініцісубстрату в процесі росту з виходом по вуглеці, або з виходом O 2 (1- Вус), з витратами аміаку а, або з витратами кисня b.
Матеріальнійбаланс можна розрахуваті, Знаючий кількість спожітого мікроорганізмаміорганічного субстрату й коефіцієнт при якому - або Зі членів рівняння. ЯКЩОкількість використаних субстрату невідомо, необхідно візначіті двакоефіцієнті.
Можна скластисьформули, табліці ї графікі. Дозволяючі по відношенню двох коефіцієнтів рівняннязростанню візначіті матеріальній баланс. Розгляд ціх відносін має сенс Тільки вможливіть межах. Такими межами є, з одного боку, віпадок, коли зростаннюмікроорганізмів Немає ї весь органічній субстрат окісляється до СО 2 и Н 2 О, а з іншого боку - Ідеальний процес, коли вся Хімічна енергіяорганічного субстрату збереглася б Як Хімічна енергія в біомасі.Фундаментальність Поняття енергетичного виходе зростанню дозволяє вікорістаті Йогодля порівняння ефектівності процесів вирощування різніх мікроорганізмів нарізніх органічніх субстратах у фізіологічно порівнянніх величинах. Значенняенергетичного виходе зростанню лежати у Зручний межах від 0 до 1. Обумовлених вексперіменті або на віробніцтві Значення енергетичного виходе зростанню відразупоказує, наскількі ОТРИМАНО величина вилуч від граничного значення.
Значення виходепо масі, одержувані при вірощуванні мікроорганізмів на різніх субстратах, неможна порівнюваті для характеристики ефектівності їхнього Використання. Можнаввести Поняття нормалізованіх віходів, тобто віходів у відсотках від граничногозначення для даного субстрату. Такі нормалізовані виходе булі б Ні чім іншім,Як ЕНЕРГЕТИЧНА виходом зростанню.
значний Цінністьпредставляє вимір так званні неінерційніх показніків матеріального балансу -швидкостей споживання кисня ї аміаку, утворення СО 2 .
При віборіпараметрів для віміру балансу зростанню необхідно враховуваті Його спеціфічнізакономірності на ТІМ або іншому субстраті й характер змін показніків балансу вробочій зоні вімірів. При вірощуванні дріжджів на метанолі відношення СО 2 /Про 2 Менш Зручний вікорістаті в зоні низьких віходів, чім у зоні середніх ивисоких значень віходів. А при вірощуванні на вуглеводах відношення СО 2 /Про 2 у зоні низьких віходів украй слабке поклади від виходе ї, отже, незручно длявизначення балансу зростанню.
Нарешті, Важливезнаті, чі вірно визначеня баланс. Тому доцільно візначіті Двоє або Більшевідносін параметрів балансу. Потрібно зрівняті Значення енергетичного виходезростанню, одержувані при вімірі різніх компонентів балансу. ЯКЩО енергетичнийвихід ростів, одержуваній різнімі способами, віявляється однаково, результатможна враховуваті.
Найважлівішіміузагальнюючімі фізіологічнімі характеристиками росту мікроорганізмів є Йогошвідкість ї Ефективність. Ефективність зростанню, Що найбільше вдалині віражаті черезенергетичний Його вихід, є кож технологічнім Показники першорядної важлівості.Немає умів, оптимальних для росту взагалі, а є умів, оптімальні для швідкостізростанню. Локалізація оптимуму для ціх двох характеристик Може буті різної.
Примікробіологічному одержанні білків на будь-якому конкретному субстраті Важливим,щоб ферментер Працював з найбільшою продуктівністю, тобто масо-обміннахарактеристика Використана б у максімальній Мері. Разом з тім надлишкиорганічного субстрату подаваті у ферментер недоцільно, ТОМУ ЩО ВІН не буде
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-

Кількість

Для

формулі:

З метою

5.

Для
-
-
-
-
-
-
Для
Витрати назначіті за формулою (5.1):
Q 1 = А * П 1 * Т * К вік.об , (5.1)
де А -кількість апаратів, А = 1;
П -потужність одного апарату, П 1 = 0,23 т/рік;
Т - кількістьробочих годин на рік;
До вік.об - Коефіцієнт Використання обладнання, К вік.об = 0,85.
Кількістьробочих годин на рік розраховуємо за формулою (5.2):
Т = Т раб * N зм * t, (5.2)
де Т раб - Кількість робочих днів у году;
N зм - Кількість змін, N зм = 3;
t -трівалість однієї Зміни, t = 8 годин.
Розрахуємокількість робочих днів у году за формулою (5.3):
Т раб = Т кіл - Т рем , (5.3)
де Т кіл - Кількість днів у году, Т кіл = 365 днів;
Т рем - Зупинка на Капітальний и потокового ремонт, Т рем = 40 днів
Т раб = 365 - 40 = 325 днів.
Т = 325 * 3 *8 = 7800 годин.
Розраховуємообсягах виробництва:
Q 1 = 1 * 0,23 * 7800 * 0,85 = 1525 т/рік.
5.2Розрахунок витрат на Створення технічних рішень
Витрати наСтворення технічних рішень знаходимо за формулою (5.4)
В = В пред + В кап + В інш , (5.4)
де В пред - Витрати, Що здійснюються до виробництва, витрати на Дослідження проектуваннята конструювання до упровадження;
У кап - Витрати на Основні виробничі фонди;
У інш - Інші витрати.
Розраховуємоторбу капітальніх витрат на Основні фонди (В кап ). Вартість обладнанняскладає 100000 грн. До цього додаємо:
-30% на обладнання, Що невраховано - 30000 грн,
-20% на монтаж - 20000 грн,
-43% на комунікації - 43000грн.
У кап = 100000 + 30000 + 20000 + 43000 = 193000 грн.
У пред пріймаються 10% від В кап и складають 19300 грн.
У інш пріймаються 5% від В кап + В пред и складають 10615 грн.
Таким чиномвитрати на Створення технічних рішень складають:
В = 193000 +19300 + 10615 = 222915 грн.
5.3 Розрахунок№ сертифіката економічної ефектівності
На рівніпідпріємства економічну Ефективність Е пр визначаються співвідношеннямсуми одержаних прибутку П р до вкладень в підприємство Капіталу Вза формулою (5.5):
Е пр = (5.5)
Привіробніцтві Білка з використаних дріжджів, Що пріготовлені на молочній сіроватціїї собівартість складала З 1 = 15456,2 грн., а ціна реалізації безПДВ - Ц 1 = 16668,4 грн.
При віробніцтвіБілка з використаних кормових дріжджів, а кож внесення кукурудзяногоекстракту однозначно покращуються вихід и Якість Отримання чистого Б...ілка.Собівартість Такої продукції дорівнює: З 2 = 17694,2 грн./Т. Ціна безПДВ дорівнює: Ц 2 = 18923,4 грн./Т.
Прибуток доВведення Використання Нової технології складав:
П р1 = (Ц 1 - З 1 ) * Q 1 = (16668,4 - 15456,2) * 1525= 1848605 грн./Рік.
Прибутокпісля Введення Використання Нової технології склавов:
П 2 = 0,25 т/рік.
Q 2 = 1 * 0,25 * 7800 * 0,85 = 1657,5 т/рік.
П р2 = (Ц 2 - З 2 ) * Q 2 = (18923,4 - 17694,2) *1657,5 = 2037499 грн./Рік.
Збільшенняприбутку становіть:

П р = П р1 - П р2 = 2037499 - 1848605 = 188794 грн/рік.
РозраховуємоПоказники економічної ефектівності:
Е пр = 188794/222915 = 0,85
Е пр співпадає з рентабельністю по економічному змісту.
ВеличинаОберніть Показники економічної ефектівності відповідає рядок окупностікапіталовкладень Т ок .
року.
Розрахувавшікоефіцієнт економічної ефектівності та рядків окупності капіталовкладень міМожемо Зробити Висновок, Що Використання в ЯКОСТІ стімуляторів зростанню дріжджівкукурудзяного екстракту, у результаті Чого ми отрімаємо чистий протеїн, єекономічно доцільнім.

6. Охоронапраці й НАВКОЛИШНЬОГО середовища

6.1 Загальні питання охорони праці
Під охороною праці розуміють систему правових, соціально-економічних,організаційно - технічних, санітарно-гігієнічніх и лікувально-профілактичнихзаходів и засобів, спрямованих на Збереження здоров'я й працездатності людини впроцесі праці.
Ціль - візначіті виробничі небезпекі ї Професійні шкідлівості процесу дляусунення нещасних віпадків и виробничих захворювань робітніків, аварій и пожежо.
Загальні питання охорони праці передбачені законодавством України.Основні законодавчі акти, які забезпечуються правову основу охорони праці:
-КонституціяУкраїни;
-ЗаконУкраїни В«Про охорону праціВ»;
-КодексЗаконів про працю;
-Іншіспеціальні законодавчі акти.
Основні принципи державної політики в області охорони праці відображені вСтатті 4 Закону України В«Про охорону праціВ» (прийнятя Верховною радою влістопаді 2002р.):
- Пріоритет життя й здоров'я Працівника Стосовно результатів виробничоїдіяльності підпріємства, Повна Відповідальність власника за Створення Безпечнийи нешкідлівіх умів праці;
- комплексне Рішення Завдання по охороні праці на Основі національніх програм;
- соціальний захист Працівника, повне Відшкодування збитків особам, Щопотерпілі від нещасних віпадків на віробніцтві ї професійніх захворюваннях;
- установлення єдініх норматівів по охороні праці Для всіх підприємств;
- Використання Економічних способів Керування охорони праці, проведенняполітики пільгового оподатковуваних;
- проведення навчання населення професійної підготовкі ї підвіщеннякваліфікації працівніків з харчуванням охорони праці;
організацій ї об'єднань громадян, Що вірішують Різні Проблеми охоронипраці здоров'я й безопасности праці;
- міжнародне співробітніцтво в області забезпечення коордінаціїдіяльності державних органів, установ, ласті охорони праці, використаннясвітового досвіду організації роботи з підвіщення безопасности праці.
6.2 Організація Управління охороною праці в цеху длявиробництва дріжджів
Відповідно до ст. 13 закону України "Про охорону праці" Роботодавець зобов'язанийСтворити на робочому місці в кожному структурному підрозділі Умови працівідповідно до нормативно-правових актів, а кож Забезпечити ДОДЕРЖАННЯМ Вимогизаконодавства Щодо прав працівніків у Галузі охорони праці.
Зцією метою Роботодавець забезпечує Функціонування системи Управління охороноюпраці, а саме:
-створює відповідні служби І прізначає Посадовим ОСІБ, які забезпечуються Вирішенняконкретних харчування охорони праці, Затверджує Інструкції про їх обов'язки, правата Відповідальність за виконан покладеніх на них функцій, а кож контролюєїх ДОДЕРЖАННЯМ;
-забезпечує виконан необхідніх профілактичних заходів відповідно до обставинних,Що змінюються;
-впроваджує прогресівні технології, досягнення науки и технікі, засобимеханізації та автоматізації виробництва, вимоги ергономікі, позитивний Досвідз охорони праці ТОЩО;
-забезпечує належний утрімання будівель и споруд, виробничого обладнання та устаткування,моніторинг за їх технічнім станом;
-забезпечує усунення причин, Що прізводять до нещасних віпадків, професійніх захворювань,та здійснення профілактичних заходів, визначених комісіямі за підсумкамі розслідуванняціх причин;
-організовує проведення аудиту охорони праці, лабораторних досліджень, умів праці,оцінку ТЕХНІЧНОГО стану виробничого обладнання та устаткування, атестацій робочихмісць на відповідність нормативно-правовим актам з охорони праці в порядку и рядки,Що визначаються законодавством, та за їх підсумкамі вжіває заходів до усуненнянебезпечних и шкідлівіх для здоров'я виробничих факторів;
-розробляє и Затверджує положення, інструкції, Інші акти з охорони праці, Щодіють у межах підприємства (Далі - актив підпріємства), та встановлюються правилавиконан робіт и поведінкі працівніків на теріторії підпріємства, у виробничихпріміщеннях, на будівельних майданчиків, робочих місцях відповідно донормативно-правових актів з охорони праці, забезпечує безоплатно працівніківнормативно - правовими актами та актами підпріємства з охорони праці;
-здійснює контроль за ДОДЕРЖАННЯМ працівніком технологічних процесів, правил поводженняз машинами, механізмамі, устаткування та іншімі засоби виробництва, використаннязасобів колективного та індівідуального ЗАХИСТУ, виконанням робіт відносно до вимогиз охорони праці;
-вжіває терміновіх заходів для допомог потерпілім, залучає за необхідності Професійніаварійно-рятувальні Формування у разі Виникнення на підпріємстві аварій та нещаснихвіпадків. [1].
Шкідліві ї небезпечні виробничі фактори.
Короткий аналіз шкідлівіх и небезпечних виробничих факторів, наявний уУмова експлуатації ферментатора ї допоміжніх прістроїв, наведені в табл. 6.1. [2].

Таблиця 6.1 - Небезпечні й шкідліві виробничі Фактори
Шкідліві ї небезпечні виробничі фактори. Джерела їхнього Виникнення. Висока електрична Напруга, V = 220 - 380 B Щит Керування, електропривід.
вибухо - пожежонебезпека H 2 SO 4 ; пив дріжджова.
Дріжджовій цех. Шум, вібрація. Електронасосі, Вентиляційні системи. Дріжджі кормові (горючий порошок коричневого кольори). Цех по виробництву кормових дріжджів. Машини, Що рухаються; механізмі. фасовочно апарат
6.3 Промислова санітарія
6.3.1 Шкідліві речовіні
Шкідліві речовіні, з якімі доводитися працюваті в цеху наведені в табл. 6.2
Таблиця 6.2 - Характеристика шкідлівіх речовін, застосовання увіробніцтві. [3,4,5].
Речовіна Токсічність
ГДК, мг/м 3
Клас небезпекі Сірчана кислота. Дратує слізові Оболонков ВДП, вражає печінку, віклікає важкі опікі. 1,0 2 Дріжджі кормові. Впліває... на органі Подих. 0,1 1
6.3.2 Мікроклімат
категорія Виконання робіт з енерговітрат. Параметри мікроклімату привіконанні робіт категорії - I Iа.
Оптімальні и Допустимі Параметри мікроклімату надаються в табл. 6.3 [6].

Таблиця 6.3
Пори року Категорії робіт, які виконують
Температура, 0 С
Вологість,% Швідкість Повітря, м/с оптим допуст оптим Припустимо. оптим Припустимо Холодний Період Па 18-20 17-23 40-60 75 0,2 0,3 Теплий Період Па 21-23 18-27 40-60 65 0,3 0,2-0,4
6.3.3 Вентиляція
У даного віробніцтві вікорістається змішаній вид вентіляції, по навпростецьруху повітряного потоку застосовується припливно-витяжною вентиляція, похарактері охоплення приміщення застосовується загально-обмінна вентиляція. Годинудії - Постійно. Опалення - центральне. [7].
6.3.4 Освітлення
Освітлення в цеху природньо ї штучний. Природньо вісвітлення одностороннєбічне. Розряд зорових робіт: ІV.
нормативне значення коефіцієнта природної освітленості візначається поформулі:
е ІV н = е ІІІ н В· m В· c,%,
де m - коефіцієнт світлового клімату (m = 0,9)
з - коефіцієнт Сонячна клімату (з = 0,75 - 1);
е ІІІ н - нормативне значення коефіцієнта природноїосвітленості для ІІІ пояса
е ІІІ н = 1,5%.
е ІV н = 1,5 В· 0,9 В· 0,8 = 1,08%.
Поряд Ізприродним освітленням вікорістається система штучного комбінованого освітлення.Вікорістовуються лампи денного світла. Для вісвітлення робочих місцьвікорістаються лампи денного світла типу ЛД-80-2.
НормованеЗначення освітленості для IV розряду зорових робіт становіть 200 лк. [8].
Таблиця 6.4 - Характеристикиосвітлення
Назва приміщення
Площа підлоги, м 2
розряда зорових робіт Освітлення природньо штучних Вид освітлення (бічне, зверху).
КПО,%

Нормативне освітлення, Е min , лк
Цех дріжджового заводу 600 I V Одностороннє бічне 1,08 200
6.3.5 Джерелашуму й вібрації
До джерел шуму ївібрації ставлять Вентиляційні установки,
електродвигуни,насоси. Орієнтовній Рівень звукового лещатах НЕ перевищують пріпустіміх значення75 дБА. [9].
6.4 Електробезпечність
Рід СТРУМ - змінній, частота - 50 Гц, Напруга 220/380 В. Клас приміщенняпо небезпеці поразкі електричних токовище-І І. [10].
6.5 Пожежна безпека
категорія приміщення по вибухо - и пожежонебезпекі - Б. [11]. Будинокцеху ставитися до ІІ ступенів вогнестійкості. У пріміщенні передбачені первіннізасоби пожежогасіння: вогнегасники ВВК - 5 у кількості 6 шт. та ВП - 1 укількості 6 шт. [12].

Табл. 6.5 - Перелік обов'язкових засобів пожежогасіння
Приміщення Площа, м2 Первінні засоби пожежогасіння (тип) Кількість шт. Б 600 Порошкові: ВП - 1 6 Вуглекіслотні: ВВК - 5 6
6.6 очищенихстічніх вод
На даного промисловомувіробніцтві передбачені цехові загальнозаводські очисні спорудження.Вікорістаються наступні засоби очищення:
- механічні(Відстійнікі, Фільтри);
- біологічні(Біофільтрі);
- Хімічні їфізико - Хімічні (нейтралізаторі). [13].

Література

1. Закон України В«Про охоронупраці В», листопад 2002 р.
2. ГОСТ 12.0.003 - 74 ССБТ.Небезпечні і шкідливі виробничі фактори. Класифікація. - Введ. 01.01.76.
3. Лазарєв М. В. Шкідливіречовини в промисловості. - М.: Хімія, 1976. - Ч. І. - 336с.
4. Лазарєв М. В. Шкідливіречовини в промисловості. - М.: Хімія, 1976. - Ч. ІІ. - 400с.
5. Макаров Г. В. І ін Охоронапраці в хімічній промисловості. - М.: Хімія, 1980. - 568 с.
6. ГОСТ 12.1.005-88 ССБТ.Загальні санітарно-гігієнічні вимоги до повітря робочої зони. - Введ.01.01.89.
7. СНиП 2.04.05-91 Нормипроектування. Опалення, вентиляція та кондиціонування повітря. - М.:Стройиздат, 1991
8. СНиП II-4-79. Природнеі штучне освітлення. Норми проектування. - М.: Стройиздат, 1980.-110С.
9. ГОСТ 12.1.003-83 * ССБТ.Шум. Загальні вимоги безпеки. - Введ. 01.01.1980.
10. Правила пристроюелектроустановок. Вища школа, 1987.
11. ГОСТ 12.1.004-91 ССБТ.Пожежна безпека. Загальні вимоги. - Введ. 01. 07. 92.
12. ОНТП 24 - 86 МВС СРСР. Загальносоюзнінорми технологічного проектування. - М., 1986.
13. Родіонов А.І., КлушинВ.Н., Торочешніков Н.С. Техніка захисту навколишнього середовища. - М.: Хімія, 1989. -512 с.
14. Шевелуха В.С.Сільськогосподарська біотехнологія. - М: Вища школа, 1988 р. - 416 с.
15. Патентний пошук. ДональдОлівер Хітцман. Спосіб отримання протеїну.
16. Алфьоров Є.А., ДаниловІ.П. Навчальний посібник з курсу "Обладнання мікробіологічної промішленності"- Харків: ХДПУ 1999, - 288 с.
17. Плевако Е.А. БакушінськаО.А. Мікробіологічний і хіміко - технологічний контроль дріжджовоговиробництва, - М: Харчова промішленность, 1964 р. - 269 с.
18. Степаненко П.П.Мікробіологія молока і молочної продукції. - 1999 р.
19. Грачова І.М., ІвановаЛ.А. та ін Технологія мікробних білкових препаратів, амінокислот, біоенергії -М.: Колос, 1992 р. - 380 с.
20. Елін Н.П. Основибіотехнології. Підручник - 599 с.
21. Губський Ю.І. Біологічнахімія. Укрмедкнига Київ - Тернопіль, 2000 р. - 508 с.

Вернуться назад