Биотехнология малотоннажного производства микробного протеина - Стахеев И.В.
ISBN 5-343-00786-4
Скачать (прямая ссылка):
кислорода уменьшается до 1/10 ее нормальной величины, а прн разрушении
пены с помощью пеногасите-лей восстанавливается до исходной величины.
Авторы предположили, что обедненная кислородом стационарная пена
препятствует массообмену с внешним воздухом. Уменьшает величину
поверхностного коэффициента массообмена и присутствие биомассы. Те же
авторы отмечают, что мицелий гриба Penicillium в количестве (по (массе
СВ) 20 г/л снижает значение Kjja на 50%, а Aspergillus (в том же
количестве) -на 90%. Аналогичный эффект, однако, отмечен и при замене
грибного мицелия пульпой из бумаги, что свидетельствует о неблагоприятном
влиянии на массообмен большой неньютонов-ской вязкости.
40
Изучалась массопередача в ячеистых и плотных слоях пены (Porter et al.,
1967). Выявлено, что ячеистая пена с относительной плотностью 0,24 и
диаметром пузырей 1,0-1,8 см образуется при низких скоростях газа и
жидкости, а плотная пена с относительной плотностью 0,37-0,43 и диаметром
пузырей от 0,4 до 2 см - при высокой скорости жидкости даже при малых
скоростях газа. Переход от ячеистой пены к плотной сопровождается
увеличением циркуляции жидкости, а коэффициент массообмена в плотной пене
выше, чем в ячеистой.
Несмотря на то что в обычных системах ферментации образование пены -
явление нежелательное, использование пенообразования в условиях
нестационарного двухфазного потока и высокой плотности популяции может
стать наряду с применением высококонцентрированных питательных сред
способом интенсификации производства дрожжей из гидролизатов
растительного сырья.
2.2. ВЫРАЩИВАНИЕ ДРОЖЖЕЙ
НА ОТХОДАХ КАРТОФЕЛЕКРАХМАЛЬНОГО ПРОИЗВОДСТВА
В ДВУХФАЗНОМ ПОТОКЕ
ПРИ ПОВЫШЕННОЙ ПЛОТНОСТИ ПОПУЛЯЦИИ
Изучался вопрос использования отходов переработки картофеля на крахмал
путем выращивания белковых кормовых дрожжей в двухфазном потоке (пенной
фазе) при повышенной плотности популяции (Способ ..., 1970; Стахеев,
1978). Выращивание может осуществляться по периодической или непрерывной
схеме в аппарате конструкции Шоллер-Зайделя или в его модификации.
Субстрат, состоящий из смеси равных объемов клеточного сока и гидролизата
мезги картофеля, при pH 5,0-
5,2 и выше легко образует устойчивую, плотную и мелкозернистую пену. Он
содержит легко усваиваемые дрожжами сахара, аминокислоты и амиды,
карбоновые кислоты и биотин, являющийся незаменимым стимулятором роста
дрожжей. Эти вещества тратятся на образование биомассы Candida tropicalis
СК-4 (питание) и дыхание, при котором клетки снабжаются необходимой
энергией.
Соотношение между питанием и дыханием, а следовательно, и величина выхода
дрожжей определяются степенью насыщения среды кислородом воздуха. При
недостатке кислорода ингредиенты среды используются непродуктивно, в
основном на дыхание, выход биомассы
снижается, невозможен высокий начальный засев дрожжей (в современных
промышленных аппаратах он не превышает 1,5-2,0% по объему), конечная
концентрация дрожжей достигает только 40-50 г/л (с 25% СВ), и для
облегчения выделения дрожжей на сепараторах или фильтрах суспензию
предварительно сгущают до 320-150 г/л путем пенной флотации, на что
дополнительно расходуют электроэнергию.
При малом засеве дрожжей и недостаточном насыщении среды кислородом
воздуха продолжительность использования питательных веществ субстрата
замедляется и цикл периодического ращения удлиняется.
Увеличение начального засева, возможное при культивировании дрожжей в
потоке многократно обновляемой перекачиваемой насосом пены, приводит к
рациО' нальному использованию компонентов питательной среды, обеспечивает
высокий выход биомассы, уменьшает продолжительность цикла ращения,
повышает конечную концентрацию дрожжей. Последнее связано с
экономичностью получения товарной продукции (дрожжи с содержанием СВ
90%), так как отпадает необходимость в пенной флотации и уменьшается
общее количество влаги, подлежащей удалению при производстве единицы
массы товарных дрожжей.
В аппарате конструкции Шоллер-Зайделя интенсивная циркуляция дрожжевой
взвеси (по принципу мамут-насоса) с одновременным насыщением ее воздухом,
подаваемым обычно под давлением 1,6 атм (156,9 кН/м2) через воздушные
форсунки, обеспечивает высокую производительность при малой
продолжительности ращения. Среда отбирается в виде пены, образующейся при
выбрасывании суспензии из циркуляционных труб в чан. Пена отводится к
механическому пеногасителю и сепараторам.
Эта конструкция была принята нами за прототип аппарата для
культивирования дрожжей в потоке пены. В условиях вертикального
перемещения вспененной жидкости в циркуляционных трубах высотой 3 м
гидростатическое давление столба пены, составляющее основное
сопротивление для прохода аэрирующего воздуха, ниже - 137,3-156,9 кН/м2,
и давление его может быть уменьшено. Это снижает расход электроэнергии
при принятой обычно норме аэрирующего воздуха или позволяет увеличить
расход его по сравнению с применяемой нормой
42
