Проточное культивирование

Исследованиями Ю. Л. Игнатова было показано, что накапливаемая в процессе уксусная кислота снижает окислительную активность бактерий и уменьшает удельную скорость роста клеток. Этот факт позволил П. И. Николаеву с сотрудниками организовать процесс получения уксусной кислоты в батарее из нескольких аппаратов глубинным способом в непрерывном режиме. В результате получилась оригинальная схема, в которой процесс получения 9%-ной уксусной кислоты ведут в четырех-пяти последовательно соединенных ферментерах (рис. 5).

Схема установки для получения уксуса в непрерывном режиме.

Переток жидкости из аппарата в аппарат происходит из-за разницы давлений в «воздушной подушке», возникающей за счет разного заглубления переточных труб h: h2 > h3 > h4 > h5. Рис. 5.

Таблица 1.- Содержание уксусной кислоты (Р) и спирта (S) в ферментерах начиная с первого.[8]

Р, мас.%

3,0

5,9

8,0

9,3

10,0

S, об.%

2,6

1,8

1,6

0,9

0,2 – 0,15

Ферментацию проводят в батарее, состоящей из пяти последовательно соединенных ферментаторов. Каждый аппарат снабжен мешалкой, барботером и змеевиковым теплообменником. В первый ферментатор загружается посевной материал, и непрерывно подаются питательная среда, в которой суммарная концентрация этилового спирта и уксусной кислоты составляет 6,4—6,7%, а также стерильный воздух. При этом создаются оптимальные условия для быстрого размножения уксуснокислых бактерий. Первый ферментатор является генератором уксуснокислых бактерий для всех последующих аппаратов; в нем также происходит окисление этилового спирта в уксусную кислоту.

Культуральная жидкость передается из ферментатора в ферментатор за счет давления, создаваемого воздухом. В каждом ферментаторе обеспечиваются условия, способствующие интенсивному окислению этилового спирта в уксусную кислоту. Для поддержания нужной концентрации спирта во второй, третий и четвертый аппараты добавляют 40%-ный этиловый спирт. Содержание спирта и уксусной кислоты в каждом ферментаторе в течение процесса указано в таблице 1. Температура и интенсивность аэрации от ферментатора к ферментатору снижаются: если в первом аппарате температура равна 28 °С, а интенсивность аэрации 0,35—0,40 м3/(м3•мин), то в последнем аппарате соответственно 25 °С и 0,1—0,15 м3/(м3•мин). Культуральная жидкость выводится из пятого ферментатора с концентрацией уксусной кислоты не ниже 9% и не выше 9,3%. Из 100 л безводного этилового спирта получают 75—90 кг уксусной кислоты [2, 4, 6, 7].

Данный метод достаточно быстро был внедрен в производство на нескольких заводах. Сейчас по этой технологии работают Экспериментальный пищекомбинат в Балашихе, уксусные цеха в городах Горловка и Днепродзержинск на Украине, завод в Словакии [7].

Из всех рассмотренных способов один уже не применяется, второй скоро полностью покинет производственный процесс, а оставшиеся три последних метода являются применяемыми и развиваемыми методами производства.

Для своей работы я выбираю последний метод получения уксусной кислоты, проточное культивирование. Этот метод наиболее выгоден, так как выход продукта составляет 90% и более; процесс идет с более полной степенью превращения исходного сырья; существует возможность увеличения объема получаемого продукта, добавлением этилового спирта непосредственно во время процесса, во второй, в третий, четвертый и пятый аппараты установки; снижаются затраты на производство, так как основная часть уксуснокислых бактерий получается в первом аппарате, а в остальных идет, по большей части, окисление этилового спирта в уксусную кислоту и поддержание процессов жизнедеятельности уксуснокислых бактерий. Также, данный метод был выбран и потому, что он разработан сравнительно не давно и является достаточно перспективным.


Прочие статьи:

Приготовление образцов ДНК для электрофореза
ДНК, получаемая обычным способом, обладает достаточно хорошим качеством для проведения анализа методом геномной дактилоскопии. Наилучшие результаты получают, если на дорожку приходится 1–5 мкг ДНК. Поскольку имеет значение не только прису ...

Общенаучные методы
Применяются на всех уровнях научного познания: анализ – мысленное расчленение объекта на составные элементы с целью их всестороннего изучения; синтез – объединение отдельных элементов в единое целое; абстрагирование – отвлечение от ряд ...

Эмбриональные стволовые клетки
Эмбриональные стволовые клетки (ЭСК) образуются из внутренней клеточной массы на ранней стадии развития зародыша – бластоциста. Зародыш человека достигает стадии бластоциста на стадии 4–5 дней после оплодотворения, бластоцист человека сос ...

Разделы