Тема проекта: «Технология получения кормовых дрожжей из мелассной барды»

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

по дисциплине: «Технология белка и БАВ»

Автор проекта Аскат М Био-441______

Направление 19.03.01 – Биотехнология_______

Курсовой проект защищен с оценкой _________________

Руководитель курсового проекта к.б.н., ст. преподаватель__Гаврилова А. Ю.

Члены комиссии ________________

________________

Регистрация «____» ___________2017 год

Лаборант _________________________

Орел – 2017 год

СОДЕРЖАНИЕ

Введение. 3

1. Литературный обзор. 6

1.1. История открытия кормовых дрожжей из мелассной барды.. 6

1.2. Сырьё и вспомогательные материалы.. 8

2. Технологическая часть. 11

2.1. Культивирования кормовых дрожжей на мелассной барде. 11

2.2. Стадии технологического процесса. 15

3. Экологическое обоснование проекта. 27

3.1. Отходы производства. 27

ЗАКЛЮЧЕНИЕ. 32

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ: 33

Введение

Для увеличения производства продуктов животноводства необходима надежная комовая база. Корма, не содержащие в достаточном количестве белков и витаминов, не могут удовлетворить животноводство и птицеводство. В нашей стране, как и во всех станах отмечается большой дефицит кормового белка. Один из способов повысить питательную ценность кормов – вводить в рацион кормления животных и птиц кормовые дрожжи, которые получают на гидролизных и целлюлозных предприятиях. Для их выращивания используют углеводы, содержащиеся в гидролизатах и сульфитных щелоках. Эти дрожжи являются биологически полноценным кормом, источником белка, витаминов и минеральных веществ. Такие дрожжи содержат:

Белок 48 – 52%

Углеводы 13 – 16%

Жиры 2 – 3%

Безазотистые экстрактивные вещества 22 – 40%

Зола 6 – 10%

Кормовые дрожжи повышают биологическую ценность белков других кормов за счет содержания в них незаменимых аминокислот. По содержанию аминокислот кормовые дрожжи близки к белкам животного происхождения. Так же они содержат витамины группы В и в этом отношении превосходят все белковые корма. Эти витамины тесно связаны с белковым обменом в организме животных и являются компонентами ферментных систем, активными катализаторами, необходимыми для усвоения аминокислот и синтеза белка.

Кормовые дрожжи – богатый источник витамина Д2 , их зола содержит ценные макро- и микроэлементы: P, K, Ca, Fe, Mg, S, Cu, Co…и др. По общей питательной ценности 1 кг дрожжей содержит от 1,03 – 1,16 кормовых единиц и особенно много перевариваемого белка – до 380 – 480 г [1].

Скармливать животным кормовые дрожжи рекомендуется в качестве белково-витаминной добавки, при этом повышается привес животных, снижаются затраты общих кормов на единицу привеса, сокращается продолжительность откорма.

Кормовые дрожжи с успехом используются во всех отраслях животноводства и птицеводства, поэтому потребность в них ежегодно возрастает.

Для производства кормовых дрожжей используются дрожжи и дрожжеподобные грибы, являющиеся отходами при производстве спирта, пива и вина, обладающие необходимыми технологическими свойствами: способностью быстрого роста в аэробных условиях с образованием протеина, аминокислот и витаминов, устойчивостью производственных культур, сопротивляемостью развитию посторонних микроорганизмов.

На спиртовых заводах, перерабатывающих мелассу, кормовые дрожжи получают путем выделения сахаромицетов из мелассной барды, на остальных – путем выращивания дрожжеподобных грибов на той же барде. Это повышает использование мелассой барды до 80% от общего ее количества на спиртовых заводах [2].

Кормовые дрожжи - дрожжи, специально выращиваемые для корма сельскохозяйственных животных, являющиеся ценным белково-витаминным источником.

В зависимости от вида культивируемых организмов, среды выращивания кормовых дрожжи подразделяют на следующие разновидности:

· Гидролизные. Для культивирования дрожжей используют гидролизаты отходов: древесных (опилки, стружка, цепа) и сельскохозяйственных (солома, мякина, лузга подсолнечника, кочерыжка кукурузы). А так же могут применяться отходы целлюлозно-бумажного производства;

· Классические. Выращивание дрожжей на барде, получаемой как отход спиртового производства;

· Нерастительные (нефтепродукты и газопродукты). В качестве сырья используются нефтяные парафины; низшие спирты - метанол и этанол; природный газ.

Цель курсового проекта:изучить технологию получения кормовых дрожжей из мелассной барды.

Задачи курсового проекта:

1. Проанализировать литературу по производству кормовых дрожжей;

2. Описать технологию производства кормовых дрожжей из мелассной барды;

3. Спроектировать технологическую схему по производству кормовых дрожжей из мелассной барды;

4. Сформулировать экологическое обоснование проекта.

Литературный обзор

Технологическая часть

Отходы производства

Фурфурол (от лат. furfur — отруби) — производное фурана, жидкость с запахом свежего ржаного хлеба. Получают при кипячении с серной кислотой различных сельскохозяйственных отходов (стебли подсолнечника, соломы, отрубей), а также древесины. При этом происходит гидролиз гемицеллюлозы (одного из полисахаридов клеточных стенок растения), образующиеся пентозы (главным образом, ксилоза) под действием серной кислоты подвергаются дегидратации, ведущей к образованию фурфурола. Фурфурол отгоняется вместе с парами воды. Фурфурол — тяжелокипящая (161,7 °C) жидкость, плотностью 1,16 г/см³. Легко растворяется в большинстве полярных органических растворителей, но лишь незначительно растворим как в воде, так и в алканах.

Фурфурол применяют на предприятиях нефтехимии как растворитель для экстракции диенов (используемых для производства синтетической резины) из смеси улеводородов. Фурфурол и фурфуриловый спирт могут быть использованы вместе или по отдельности для получения твёрдых смол по реакции с фенолом и ацетоном, или с мочевиной. Такие смолы используются в производстве стекловолокна, некоторых деталей самолётов, и автомобильных тормозов. Из фурфурола получают фуран, служащий, в свою очередь, сырьём для получения популярного растворителя — тетрагидрофурана. Кроме того, служит исходным сырьём для получения антимикробных препаратов группы нитрофуранов, таких как фурацилин и подобные.

В технологической схеме выращивания дрожжей урфуролсодержащий конденсат образуется в результате гидролиза и подготовки гидролизата к выращиванию дрожжей. С 1 т абсолютно сухой древесины можно получить 5,6 кг фурфурола-сырца (94%), поэтому содержание его в гидролизате весьма значительно [23].

Фурфуролсодержащий конденсат, образующийся после вакуумохладительной установки, направляется на ректификацию, посредством которой отделяется чистфй фурфурол.

Лигнин (от лат. lignum — дерево, древесина) — вещество, характеризующее одеревеневшие стенки растительных клеток. Сложное полимерное соединение, содержащееся в клетках сосудистых растений.

Одеревеневшие клеточные оболочки обладают ультраструктурой, которую можно сравнить со структурой железобетона: микрофибриллы целлюлозы по своим свойствам соответствуют арматуре, а лигнин, обладающий высокой прочностью на сжатие, — бетону. Молекула лигнина состоит из продуктов полимеризации ароматических спиртов; основной мономер — конифериловый спирт.

Древесина лиственных пород содержит 20—30 % лигнина, хвойных — до 50 %. Лигнин — ценное химическое сырьё, используемое во многих производствах.

Лигнин в процессе производства кормовых дрожжей выделяется в процессе гидролиза древесного сырья в огромных количествах: из 1 т абсолютно сухой хвойной древесины образуется до 380 кг лигнина.

После окончания процесса гидролиза лигнин промывается и подается в циклон, где из него вследствие самоиспарения отделяется пар, а лигнин оседает на дне циклона. В днище имеются два отверстия для выгрузки лигнина, через одно из них лигнин можно ссыпать на конвейер, а через другое - в автомашины для вывоза за пределы завода.

На самом дрожжерастильном заводе лигнин утилизируется посредством использования его в качестве топлива для сушки дрожжей, предварительно подсушенный в трубе-сушилке.

Способ промышленного использования остального количества лигнина (около 50%) определяется в каждом отдельном случае в зависимости от профиля завода. Например, лигнин используют для высушивания того же лигнина. В этом случае сжигают уже высушенный до влажности 40% лигнин, дымовые газы служат сушильным агентом для лигнина, поступающего из циклонов с влажностью 65%. На этот процесс используется еще примерно 21% образующегося лигнина [23].

Промышленные стоки

В технологическом процессе производста дрожжей имеется несколько мест, где производится сброс жидкостей в канализацию. В одном случае это чистые стоки – воды из теплообменников, а в другом – загрязненные. В промышленных стоках присутствуют практически все вещества, переходящие в гидролизат в процессе гидролиза, химикаты, применяемые в производстве, продукты жизнедеятельности дрожжей.

Общее количество грязных промышленных стоков составляет 14 – 17 тыс. м3 в сутки, или 40 – 50 м3 на 1 т абсолютно сухой древесины. На 1 т абсолютно сухой древесины приходится: общее БПК5 по всем стокам составляет примерно 88 кг, количество взвешенных веществ – 20 – 20,5 кг.

Для очистки сточных вод применяется механобиологическая очистка, производимая на собственных или городских очистных сооружениях. Осуществляется переход дрожжерастильных заводов на оборотную систему водоснабжения. Для ликвидации стоков применяется также метод упаривания [24].

Расчет

Тема проекта: «Технология получения кормовых дрожжей из мелассной барды» - student2.ru

где V_cf – объем культуральной жидкости за весь процесс ферментации, м³;

A_cf – активность культуральной жидкости, ED/м³,

С – концентрация целевого продукта в культуральной жидкости, кг/м³;

W_cf - скорость слива культуральной жидкости из ферментатора, м³/ч;

V_f – вместимость ферментатора, м³;

T_c – время цикла работы ферментатора, ч.

Общая продуктивность фолиевой кислоты в ферментере объемом 10 м³с временем цикла 6 с, объемом культуральной жидкости 8 м³за весь процесс ферментации составляет 10000 кг/м³ч.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В данном курсовом проекте я рассматривала историю открытия кормовых дрожжей из мелассной барды, его свойства, влияние на организм , спроектировала технологическую схему производства кормовых дрожжей из мелассной барды, провела экологическое обоснование проекта.

Мелассная барда – основное сырье при производстве кормовых дрожжей. При сбраживании на спирт свекольной мелассы только 45% сухих веществ превращается в спирт и углекислый газ, остальное количество а так же дрожжи Sacch. Cerevisiae и продукты их метаболизма полность переходят в барду.

Разумное сочетание в кормлении селскохозяйственных животных отходов различных производств с концкормами и зелеными кормами позволит снизить напряженность в период заготовки кормов, увеличить привесы животных, получить более сбалансированные рационы.

Отходы производств являются дополнительным кормом в пригородных хозяйствах. Как свидетельствует опыт лучших хозяйств, скармливание 1 т отходов дает возможность получить 35—40 кг свинины. Однако используется этот источник кормов далеко не полно. При выходе отходов в среднем на одно предприятие около 150 кг в день, и переработка их организована только на крупных предприятиях и то не более 25—30% от возможностей. Аналогично обстоит дело и с использованием других отходов.

В настоящее время острой экологической и, следовательно, экономической проблемой в спиртовой промышленности в Российской Федерации является утилизация образующихся отходов и побочных продуктов при производстве кормовых дрожжей из мелассой барды [23]. К ним относятся, главным образом, послеспиртовая мелассная барда, углекислота, отработавшие дрожжи, эфироальдегидная фракция и сивушные масла.

Целью данного курсового проекта была разработка технологии получения кормовых дрожжей из мелассной барды. В изложенном материале были рассмотрены некоторые наиболее распространенные способы получения кормовых дрожжей из мелассной барды.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ:

1. Борисова, С.В. Использование дрожжей в промышленности / С.В. Борисова, О.А. Решетник, З.Ш. Мингалеева. – СПб.: ГИОРД, 2008. – 216 с.

2. Забродский, А.Г. Производство кормовых дрожжей на еласс-сно-спиртовых заводах / А.Г. Забродский. – М.: Пищевая промышленность, 1972. – 367 с.

3. Мюллер, Г. Микробиология пищевых продуктов растительного происхождения / Г. Мюллер., П. Литц, Г. Мюнх; пер. с нем. Л.М. Калашниковой; под ред. Д-ра биол. Наук И.М. Грачевой. – М.: Пищевая промышленность, 1977. – 344 с.

4. Тулякова, Т.В. Cтабилизация биотехнологических характеристик свекловичных меласс как один из путей повышения эффективности дрожжевого производства / Т.В. Тулякова, А.В. Пасхин, В.Ю. Седов // Пищевая промышленность. – 2004. - № 9. – С. 80-82.

5. Тулякова, Т.В. Дрожжевые экстракты – безопасные источники витаминов, минеральных веществ и аминокислот / Т.В. Тулякова, А.В. Пасхин, Ю.В. Седов // Пищевая промышленность. – 2004. - № 6. – С. 60-62.

6. Андреев А.А., Брызгалов Л.И. Производство кормовых дрожжей. 3- е изд. Перераб. И доп. – М.: Лесная пром-сть, 1986.- 248 с.

7. Забродский, А.Г. Производство кормовых дрожжей на еласс-сно-спиртовых заводах / А.Г. Забродский. – М.: Пищевая промышленность, 1972. – 367 с.

8. Мюллер, Г. Микробиология пищевых продуктов растительного происхождения / Г. Мюллер., П. Литц, Г. Мюнх; пер. с нем. Л.М. Калашниковой; под ред. Д-ра биол. Наук И.М. Грачевой. – М.: Пищевая промышленность, 1977. – 344 с.

9. Тулякова, Т.В. Cтабилизация биотехнологических характеристик свекловичных меласс как один из путей повышения эффективности дрожжевого производства / Т.В. Тулякова, А.В. Пасхин, В.Ю. Седов // Пищевая промышленность. – 2004. - № 9. – С. 80-82.

10. Тулякова, Т.В. Дрожжевые экстракты – безопасные источники витаминов, минеральных веществ и аминокислот / Т.В. Тулякова, А.В. Пасхин, Ю.В. Седов // Пищевая промышленность. – 2004. - № 6. – С. 60-62.

11. Кислухина, О.В. Ферменты в производстве пищи и кормов / О. В. Кислухина. М.: ДеЛи принт, 2002.- 336 с.

12. Рябов, Г. К. Система безотходной переработки послеспиртовой барды / Г. К. Рябов // Инновации: Исследования и разработки. 2003. - №6.

13. Лебедев, С. В. Дрожжи как кормовое, пищевое и лечебное средство / Известия Томского технологического института, 1926. Т. 47. Вып. 1.

14. Лебедев, С. В. О сушке барды на сибирских винокуренных заводах вообще и в частности на заводе в г. Новосибирске, «Известия Сибирского технологического института», 1929. Т. 51. Выпуск 1.

15. Макушин, Б. И. Повышение эффективности процесса разделения зерновой послеспиртовой барды на твердую фракцию и филырат / Б. И. Макушин, П. А. Поляков // Производство спирта и ликеро- водочных изделий. 2006. - №4. –С. 27-29.

16. Андреев, А. А. Производство кормовых дрожжей / А. А. Андреев, Л. И. Брызгалов. М.: Лесная промышленность, 1970. – 296 с.

17. Малек, И. Непрерывное культивирование микроорганизмов. И. Малек, 3. Фенцл //М.: Пищевая промышленность.-1968.

18. Васильев, А. В. Переработка растительного сырья и его отходов / А. В. Васильев, Д. О. Кулиненков, В. П. Панфилов, И. В. Шакир // 1-й Межд. Конгр. «Биотехнология: состояние и перспективы развития». М.- 2002. –С. 304.

19. Галкина, Г.В. Новая технология переработки послеспиртовой барды / Г. В. Галкина, В. И. Илларионова, Г. С. Волкова, Е. В. Горбатова, Е. В. Куксова //Ликероводочное производство и виноделие. 2004. - №6. – С. 14-16.

20. Пат № 2159287 РФ, Способ получения белковой кормовой добавки / А. Ю. Винаров, А. И. Заикина, А. П. Захарычев и др. 2000.

21. Яровенко, В. JI. О факторе стерильности при непрерывном культивировании микроорганизмов / В. JI. Яровенко // Микробиологическая промышленность. 1975. - №6. – С. 4-6.

22. Основы процесса ферментации в производстве кормового белка: Учеб. Пособие / О. А. Решетник, Н. А. Войнов, Н. А. Николаев; Каз. Гос. Технол. Ун-т. Казань, 1994. 56 с.

23. Семихатова Н.М., Малыгина М.В., Папок С. П. Производство дрожжей. М., Пищ. Пром-сть, 1967. -155 с.

24. Елчуев, Р. Т. Оценка погрешности расчета материального баланса аэробного процесса культивирования дрожжей Candida lambica / Р. Т. Елчуев, С. Г. Мухачев, Р. И. Валеев, Р. Т. Валеева // Вестник Каз. Технол. Ун-та. -2006.-№5.-С. 180- 190.

25. Садовникова, Е. А. Совместное культивирование дрожжей родов Candida и Saccharomyces и бактерий Corynebacterium продуцентов белка и лизина: автореф. Дис. К-та биол. Наук/Е. А. Садовникова.- М., 1996. – 19с.

ПРИЛОЖЕНИЯ 1

Барда из цеха сухих кормовых дрожжей на производство

Тема проекта: «Технология получения кормовых дрожжей из мелассной барды» - student2.ru