Биомассаны алу және өңдеудің биотехнологиясы Шымкент, 021 Әож 557. 1: 547. Ббк 28. 072 Есимова А. М., Ибраимова Ж. К. «Биомассаны алу және өңдеудің биотехнологиясы»
жүктеу/скачать 0.95 Mb.
|
| Гидролизат құрамы
Ағаш гидролизатының құрамында органикалық және бейорганикалық заттар болады. Органикалық заттарды ұшқыш және ұшқыш емес деп бөлуге болады. Ұшқыш емес органикалық заттарға моно-және полисахаридтер, органикалық қышқылдар, лигногуминді заттар, шайыр, майлар жатады. Ұшқыш заттарға терпендер, метил спирті, фурфурол, құмырсқа және сірке қышқылы, моносахаридті ыдыратқанда түзілетіндер жатады. Гексоз ыдырағанда оксиметилфурфурол түзіледі, левулин және құмырсқа қышқылы, ал пентоз ыдырағанда фурфурол, құмырсқа қышқылы және т.б. пайда болады. Төменде мысал ретінде әртүрлі өсімдік шикізатынан алынған гидролизаттың құрамы келтірілген,%: Шырша Ақ қайың ағашы ағашы Редуцирлеуші зат 3,16 2,88 Декстриндер 0,18 0,15 Фурфурол 0,04 0,08 Оксиметилфурфурол 0,06 0,09 Шырша Ақ қайың ағашы ағашы Формальдегид 0,008 0,006 Сірке қышқылы 0,25 0,40 Құмырсқа қышқылы 0,03 0,05 Ұшқыш емес қышқылы 0,15 0,24 Моносахаридтен гидролизат құрамына гексозалар, пентозалар және метилпентозалар кіреді. Гексозадан (глюкоза, галактоза, манноза) глюкоза асып түседі. Пентозаның ішінде ксилоза және арабиноза идентифицирленген. Метилпентозадан біраз мөлшерде рамноза және фруктоза қатысады. Гидролизаттың бейорганикалық заттары өсімдік шикізатының гидролизі кезінде және қышқыл қайнаған кезде ерітіндіге өткен қосылыстар ұсынылған. Өсімдіктің құрамында 0,2-ден 1,2%-ке дейін күлді заттар бар. Гидролиз кезінде олар тұз түрінде (Na, K, Ca, Mg, Fe, Mn және т.б.) ерітіндіге ауысады. Анионнан гидролизатта Po 2-4 SO²-4, сондай-ақ кремний оксиді құрайды. Азықтық ашытқыны өсіруге арналған қоректік ортаның сапасы тек қана қанттың құрамымен емес және басқа микроорганизмнің өсуіне арналған химиялық қосылыспен анықталады, бірақ және олардың тіршілік етуіне теріс әсер ететін зат. Абсолютті құрғақ 1т ағаштан әртүрлі 500кг дейін заттар құрайды, ол ашытқыға арналған көміртегі қорегінің көзі болып, соның ішінде 430 кг қант, 40-50 кг сірке және құмырсқа қышқылы, 50кг левулин қышқылы атқарады. Бір мезгілде гидролизатта 40 кг дейін субстраттың биологиялық сапасын төмендететін ашытқыға арналған зиянды заттар қатысады. Зиянды қосылысқа фурфурол, оксиметилфурфурол, еритін полисахаридтер, натрий хлориді, шайырлы зат, бояғыш заттар, гуминді каллоидтар және лигнин тектес және кейбір басқа заттар жатады. Гидролизатқа фурфурол құрамының қажет етілген мөлшері 0,03-0,04% заттар, 0,15-0,20 % лигнинді зат, 0,1-0,2% оксиметилфурфурол болады. Ашытқының тіршілік етуіне әсер ететін гидролизатта болатын лигногуминді заттар. Бұл заттар қарқынды аэрацияланғанда, ортаны коагуляциялайды, тұнады және ашытқы массасымен араласады. Ашытқының өсуіне теріс әсер етеді және механикалықты қосқанда: гипс кристалл, тотық және басқа да қатты қоспаларда әсер етеді. Сульфитті щелок құрамы. Сульфитті щелок ерітіндісінде оңай гидролизденетін гемицеллюлоза ағашты ыдырататын өнімдер және көмірсуды тотықтырғыш сульфирленген лигнин, сондай-ақ күкірт құрайтын қосылыс болады. Сульфитті щелоктың құрамына моносахаридтер органикалық қышқыл, лигносульфонды қышқылдан тұратын моносахарид, азырақ мөлшерде олигосахаридтер кіреді. Сульфитті щелокта целлюлозаны қайнатқанда өсімдік шикізатынан ауысқан сонымен қатар, әр түрлі микроэлементтер болады. Концентрациясы аз болса да (103-нен 106 г/л дейін) олар микоорганизмдерді өсіргенде жоғарғы мәнге ие болады. Сульфитті щелоктың құрамы өсімдік шикізатына және қайнату жағдайына байланысты ауытқып отырады. Целлюлозаны қайнатқанда шырша ағашынан (ағаш массасынан 50% дейін) қалыпты шығыммен алынған щелоктың құрамы төменде келтірілген, грамнан 100мл: Редуцирлеуші зат 2,7-3,2 Метилглиоксаль 0,03-0,04 Құрғақ қалдық 9,0-13 Ұшқыш органикалық қышқыл 0,3-0,4 Күлділігі , % 10-20 Альдон қышқылы 0,6-0,4 Фурфурол 0,02-0,03 Метил спиртті қосылыстар 0,05-0,07 Целлюлозаны қайнатқанда алынған сульфитті щелокте зиянды қосылыстар болып күкірт ангидриді SO2, фурфурол, сахарогидросульфитті қосылыстар, метил спирті, кейбір органикалық қосылыстар, лигносульфон қышқылының тұздары және т.б. саналады. Сульфитті щелокте күкірт ангидрид SO2 құрамы 0,04% жоғары болмауы керек. Ферментация үрдісі Азықтық ашытқыны өнеркәсіптік жағдайда арнайы ашытқы өсіретін аппаратта өсіреді. Қазіргі кезде ашытқы өсіретін аппарат ферментер деп аталады, себебі онда ферментация үрдісі жүреді. Ашытқының үлкен шығымын алу үшін және қантты толығымен қолдану үшін батареяға қосылған аппараттардың әр түрлі әдісі қолданылады: біреулік батарея, екеулік батарея параллель-тізбектелген ағыммен (20 сурет). а-біреулік батарея; б- тізбектелген ағыммен екеулік батарея; в- параллель-тізбектелген екеулік батарея 21 сурет. Ашытқы өсіретін аппараттың қосылған тізбегінің сызба нұсқасы Технологиялық сызба нұсқасы бойынша біреулік батарея көптеген зауыттарда және көптеген елдерде қолданылады. Мұнда бір аппаратта ортаның қоректік затын толығымен қолдану жүреді, онда ашытқы алудың толық кезеңі іске асырылады. 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 қолайлы 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 үрдісі және жасушаның белсенді тіршілік етуі төмендейді. Ортаның температурасы 38-40ºС болса оттегіні белсенді жұту бірден төмендейді, жасушадағы ақуыз құрамы бойынша шығымы төмендейді. Ашытқыны өсіру үрдісі 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 үрдісінің тиімділігі ашытқы өсіретін аппаратта биомассаның шығымымен анықталады. Ашытқының Candida туысы барынша жоғары экономикалық коэффициент -50 % дейін сипатталады. жүктеу/скачать 0.95 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|