Биотехнология: Монография. Волова Т.Г. - 155 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

СФУ | Красноярск

Составители: 

Рубрика: 

154
Главная задача, которую приходится решать при получении спиртов
технического назначения, это замена дорогостоящих крахмалсодержащих
субстратов дешевым сырьем непищевого назначения.
Образование этанола дрожжами – это анаэробный процесс, однако для
размножения дрожжей в незначительных количествах нужен и кислород.
Процессы, происходящие при конверсии сахаросодержащего субстрата в
спирт, включают также процессы метаболизма и роста клеток-продуцента
,
поэтому в целом биологический процесс получения спиртов зависит от
ряда параметров (концентрации субстрата, кислорода, а также конечного
продукта). При накоплении спирта в культуре до определенных концен-
траций начинается процесс ингибирования клеток. Поэтому большое зна-
чение приобретает получение особых штаммов, резистентных к спирту.
Промышленный процесс брожения может осуществляться по разным
схемам:
непрерывно, периодически и периодически с возвратом биомас-
сы. При периодическом процессе субстрат сбраживается после внесения
свежевыращенного инокулята, который обычно получают в аэробных ус-
ловиях. После завершения сбраживания субстрата клетки продуцента от-
деляют, и для нового цикла получают свежую порцию посевного материа-
ла. Это достаточно дорогостоящий процесс, так как в аэробном процессе
размножения дрожжей расходуется много субстрата. Экономический вы-
ход в процессе составляет около 48 % от субстрата по массе (часть суб-
страта тратится на процессы роста и метаболизма клеток, а также образо-
вание других продуктов – уксусной кислоты, глицерола, высших спиртов).
Если в качестве продуцента в процессах брожения используют дрожжи,
продуктивность составляет 1–2 г этанола/
г клеток ч. На лабораторном
уровне при использовании в качестве продуцента бактериальной культуры
Zymomonas mobilis эта величина выше практически в 2 раза. В промыш-
ленных процессах продуктивность аппаратов сильно зависит от физиоло-
гических особенностей продуцента, плотности биомассы, типа аппарата и
режима ферментации; варьирует очень широко, от 1 до 10 г/л ч. Длитель-
ность цикла
составляет около 36 ч, конечная концентрация спирта – 5 %
(вес/объем).
Недостатки процесса (главным образом, длительность и неполное ис-
пользование субстрата) можно частично устранить, применяя процесс с
повторным использованием биомассы. По этой схеме выход спирта мож-
но повысить до 10 г/л ч.
При реализации непрерывного процесса полнота использования суб-
страта в основном зависит
от интенсивности процесса, то есть скорости
протока. Однако при этом возникают противоречия между двумя пара-
метрами, по которым обычно оптимизируют брожение: конечный выход
спирта и полнота использования сахаров. По завершении процесса броже-
ния концентрация спирта в бражке может составлять от 6 до 12 %. Чем
выше конечная концентрация спирта, тем менее энергоемка стадия пере
-

Страницы