C12P21 - Отримання пептидів або протеїнів (клітинні протеїни C12N 1/00)
C12N1 / 16A23K1 - Мікроорганізми, наприклад найпростіші; їх композиції (лікарські препарати, що містять матеріал з мікроорганізмів A61K 35/66; приготування лікарських складів, що містять бактеріальні антигени або антитіла, наприклад бактеріальних вакцин A61K 39/00); способи розмноження, утримання або консервації мікроорганізмів або їх композицій; способи приготування або виділення композицій, що містять мікроорганізми; поживні середовища
Використання: біотехнологія, кормовиробництво, отримання кормового білка з стоків тваринницьких ферм, птахофабрик і м'ясопереробних підприємств або їх сумішей. Суть винаходу: спосіб включає поділ стоків на рідку і тверду фракції, культивування дріжджів на рідкої фракції, що містить джерело вуглецю, в умовах аерації і перемішування при pH 4,0 - 6,5 з наступним виділенням цільового продукту. Новим є те, що стоки перед відділенням твердої фракції піддають спиртовому сбраживанию і етанол, що утворюється в стоках, використовується як додаткове джерело живлення кормових дріжджів. Перевагою способу є те, що стічна вода по вмісту шкідливих речовин і за показником ГПК задовольняє європейським вимогам для повторного використання і скидання у відкриті водойми. При цьому отриманий білок є цінною кормовою добавкою до раціону тварин і птахів.
Винахід відноситься до біотехнології, а саме до способів отримання кормового білка з стоків тваринницьких ферм, в яких рідку фракцію стоків використовують в якості поживного середовища для культивування дріжджів. Винахід може бути використано в сільському господарстві при виробництві кормів.
Переробка рідкої фракції стоків в кормові білки дозволяє не тільки забезпечити сільськогосподарських тварин і птахів кормами, але і частково її утилізувати. Частина, що залишилася від рідкої фракції стічна вода, а також тверда фракція стоків повинні бути також утилізовані. В даний час із зростанням обсягів виробництва сільськогосподарських тварин і птахів, продуктів їх переробки, а також при будівництві таких підприємств поблизу населених районів встає проблема утилізації стоків і поліпшення екологічної обстановки.
Таким чином, при розробці способів отримання кормових білків із зазначених стоків коштує комплексне завдання отримати якісні кормові білки і забезпечити повну утилізацію стоків.
За європейським вимогам скидання стічних вод у відкриті водойми або повторне їх використання допускається тільки в тому випадку, якщо склад стічних вод наближається до складу питної води за вмістом азоту і фосфору, близькому до нуля, і за показником ГПК (хімічне поглинання кисню), що не перевищує 150 мг O2 / л. Тверда фракція стоків повинна бути перероблена в нешкідливе для грунту органічне добриво.
Найбільш близьким за технічною сутністю до пропонованого способу є спосіб отримання кормового білка з стоків тваринницьких ферм, що включає поділ стоків на рідку і тверду фракції, культивування дріжджів Candidf utilis на рідкої фракції, що містить джерело вуглецю, в умовах аерації і перемішування при pH 4,0 6 , 5 і температурі 24 34 o C з наступним виділенням цільового продукту (пат. США N 3846558, МПК A 23 K 1/00, публ. 1974 прототип).
Як джерело вуглецю в рідку фракцію додатково вводять пекарські дріжджі і цукор.
Після закінчення процесу культивування утворюється дріжджову суспензію поділяють на біомасу дріжджів (кормовий білок) і стічну воду.
Біомаса містить наступні амінокислоти, мас. в сухому стані: лізин 1,03; гистидин 0,36; аргінін 0,91; аспарагінова кислота 1,51; пролин 0,82; гліцин 0,98; аланин 1,16; валін 0,88; метіонін 0,34; ізолейцин 0,75; тирозин 0,63; фенілаланін 0,83; триптофан 0,1; лейцин 1,44.
Біомаса після термообробки може використовуватися в якості кормової добавки для сільськогосподарських тварин і птахів.
Нами було встановлено, що при культивуванні дріжджів на рідкої фракції свіжих стоків додаванням джерела вуглецю стічна вода містить допустимі кількості азоту і фосфору (мг / л -5, P-3), але має високий показник ГПК 300 мг O2 / л, і тому виникає проблема її додаткового очищення. Тверда фракція, виділена зі стоків, для її утилізації повинна бути додатково перероблена в органічні добрива. У патенті зазначено, що культивування дріжджів здійснюють при pH 4,0 6,5. Однак, при Ph близьких до 6,0 виникає ймовірність зростання природної бактеріальної мікрофлори стоків, pH оптимум для якої становить 6,0 7,5. Крім того, в способі використовують дорогі харчові продукти (цукор і пекарські дріжджі), що робить спосіб економічно невигідним.
Таким чином, спосіб по прототипу не забезпечує повну утилізацію стоків і є дорогим.
Технічним результатом пропонованого винаходу є забезпечення повної утилізації стоків та здешевлення процесу.
Зазначений технічний результат досягається тим, що в способі отримання кормового білка з стоків тваринницьких ферм, що включає поділ стоків на рідку і згущене фракції, культивування кормових дріжджів Candida utilis на рідкої фракції стоків в умовах аерації і перемішування при pH 4,0 6,5 і виділення цільового продукту у вигляді біомаси дріжджів, технологічний процес доповнюється тим, що згущене фракцію стоків піддають спиртовому сбраживанию за допомогою дріжджів-сахароміцетів з наступним відділенням рідкої частини суспензії, кіт рую використовують як додаткове джерело живлення при культивуванні кормових дріжджів.
В результаті стала можливою повна утилізація стоків за рахунок того, що тверда фаза, відокремлена від сброженной суспензії сахароміцетів є готовим органічним добривом, що містить необхідні для грунту збагачує її компоненти, а стічні води, отримані після виділення цільового продукту (біомаси дріжджів) відповідають європейським вимогам не тільки за вмістом азоту і фосфору (як по прототипу), але і за показником ГПК, який становить 150 мг O2 / л і менше (тобто зменшується в 2 рази і більше). Така стічна вода може бути повторно використана або скинута в водойми. Тим самим вирішується питання екологічної безпеки виробництва. Зазначений ефект зменшення показника ГПК стічної води, є несподіваним, а збереження сприятливої екологічної ситуації при виробництві кормових білкових препаратів на основі дріжджів є актуальним завданням даного типу виробництва.
У пропонованому способі для отримання кормових білків використовують стоки тваринницьких ферм, наприклад свинарських, птахоферм і м'ясопереробних підприємств або їх суміші, які містять необхідні елементи для культивування дріжджів і які поділяють на згущене і осветленную фракції. У згущене частина можна вводити додаткові джерела мікроелементів, наприклад курячий послід, шахтні води, молочну сироватку і інші, і поміщають в бродильний чан і піддають спиртовому сбраживанию в відомих для таких процесів умовах: при pH 3,0 8,0 і температурі 15 - 35 o C. Для початку процесу бродіння в середу додають сахароміцентние дріжджі. Процес бродіння закінчується через 2 3 діб. Потім зброджені стоки поділяють на тверду і рідку фракції. Тверда фракція є готовим органічне добриво і без додаткової переробки вивозиться на поля.
Для отримання кормового білка використовують дріжджі виду Candida utilis, які вирощують на освітленої фракції стоків. Можливе застосування інших штамів дріжджів. Культивування дріжджів здійснюють в умовах аерації і перемішування при pH 4,0 6,5 і температурі 25 35 o C. Використання додаткового компонента рідкої частини сброженной Сахароміцети згущеної фракції стоків в подальшому при культивуванні дріжджів пригнічує ріст природної бактеріальної мікрофлори при pH близьких до 6,0 і доповнює культуральну додатковими поживними компонентами. Після закінчення процесу культивування утворюється дріжджову суспензію поділяють відомими прийомами, наприклад коагуляцией, згущенням, на біомасу дріжджів (кормовий білок) і стічну воду. Кормовий білок можна використовувати у вигляді дріжджової суспензії або в сухому вигляді після термообробки. Стічна вода містить допустимі кількості азоту і фосфору і має показник ГПК не більше 150 мг O2 / л. Вона може бути використана для змиву гною (посліду і т.д.) в цих же господарствах або скинута у відкритий водойму.
Нижче наведено конкретний приклад здійснення запропонованого винаходу.
Приклад Свиноферма, що містить 10000 голів свиней з водопоглинанням 20 л на голову на добу, має 200 м 3 стоків на добу, що містять 8 т гною. Стоки містять речовини, мг / л: Амонійний азот 500 Фосфати 600 Нітрити 11,8 Нітрати 12,5 і мають показник ГПК 17900 мг O2 / л. Стоки поділяють відстоюванням на згущене і рідку фракцію.
Згущене фракцію стоків направляють в бродильні чани, де після змішування їх з закваскою, приготовленої на основі сахароміцетних дріжджів, піддають спиртовому сбраживанию, підтримуючи температуру 25 3 o C і pH 6 2. Процес бродіння закінчується через 3 доби.
Потім сброженную масу насосом перекачують в сепаратор, де поділяють на рідку і тверду фракції з вологістю 20% Тверда фракція є готовим органічне добриво, яке без додаткової переробки вивозиться на поля.
З ферментатора дріжджову суспензію направляють на відділення вологи до 50% -го її змісту на сепараторі. Після термообробки при 90 o C протягом 1 ч суспензію використовують як кормову добавку до комбікормів. Для підвищення терміну зберігання кормової добавки суспензію висушують до вмісту вологи не більше 12% Отримані 6 т (по АСВ) кормового білка містять 53% протеїну. Амінокислотний склад протеїну, (по АСВ): лізин 4,8; гистидин 1,8; триптофан 0,8; аспарагінова кислота 4,8; аргінін 3,2; пролин 2,0; гліцин 2,5; аланин 3,3; метіонін 0,8; валін 2,8; ізолейцин 2,8; лейцин 3,9; фенілаланін 2,5; тирозин 2,1; треонин 3,0; серин 3,0; глутамінова кислота 5,8; цистин 0,6.
Отриманий кормовий білок багатий вітамінами, містить необхідні для життєдіяльності організму тварин мінеральні елементи: калій, фосфор, магній, калій, натрій, залізо, марганець, цинк.
Звільнена від біомаси стічна вода в кількості 170 м 3 містить шкідливих речовин, мг / л: амонійний азот 3; фосфати 4,1; нітрити - 0,02; нітрати 1,3, і мають показник ГПК 130 мг O2 / л. Стічну воду направляють на свиноферму для повторного використання, доповнюючи відсутні 30 м 3 води до щодобового споживання (200 м 3) з водойми.
Таким чином, в пропонованому способі дорогі харчові продукти замінені на етанол, що утворюється в стоках при спиртовому зброджуванні. Це призвело до здешевлення процесу. Крім того, цей спосіб дозволяє повністю утилізувати використовувані стоки: тверда фракція стоків без додаткової переробки може використовуватися як органічне добриво, а стічна вода по вмісту шкідливих речовин і за показником ГПК задовольняє європейським вимогам для повторного використання і скидання у відкриті водойми. При цьому отриманий білок є цінною кормовою добавкою до раціону тварин і птахів.
Спосіб отримання кормового білка з стоків тваринницьких ферм, що включає поділ стоків на рідку і згущене фракції, культивування кормових дріжджів Candida utilis на рідкої фракції стоків в умовах аерації і перемішування при pH 4,0 6,5 і виділення цільового продукту у вигляді біомаси дріжджів, що відрізняється тим, що при культивуванні дріжджів в якості додаткового джерела живлення використовують рідку частину сброженной дріжджами-сахароміцети згущеної фракції стоків.