ШТАММ ДРОЖЖЕЙ Saccharomyces cerevisiae, ОБЛАДАЮЩИЙ АМИЛАЗНОЙ АКТИВНОСТЬЮ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ КОРМОВОГО БЕЛКОВОГО ПРОДУКТА, И СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА КОРМОВОГО БЕЛКОВОГО ПРОДУКТА
Saccharomyces cerevisiae YEAST STRAIN, HAVING AMYLASE ACTIVITY, FOR PRODUCING FEED PROTEIN PRODUCT AND METHOD OF PRODUCING FEED PROTEIN PRODUCT

1. Область техники
Группа изобретений относится к области производства кормов.
2. Уровень техники
Известно, что традиционным сырьем для производства кормовых дрожжей в СССР были гидролизаты древесины и других растительных отходов, барда гидролизных и спиртовых заводов, щелоки целлюлозобумажных комбинатов, отходы капролактамового производства, молочная сыворотка, свеклосахарная меласса, мелассная и зерновая барда спиртовых заводов, жидкие углеводороды и метан. В настоящее время функционируют заводы по производству кормовых дрожжей только на гидролизатах древесины и послеспиртовой барде. В результате сокращения числа микробиологических предприятий объем производства кормового белка в кормах сельскохозяйственных животных и птиц недостаточен. Согласно подписанной президентом России доктрины, для обеспечения собственным продовольствием на 80-90% дефицит кормовых продуктов может составить не менее 1 млн тонн.
В связи с изложенным, интенсификация биотехнологического производства кормового белка является актуальной и может быть достигнута путем создания новых производств или реконструкции действующих заводов, в частности спиртовых, с использованием новейших технологий и новых видов сырья.
В последние годы значительные усилия были направлены на разработку технологий производства кормового белка на основе отходов спиртовой (послеспиртовой барды) и мукомольной (отрубей, муки) промышленностей и смеси барды с отходами зернового сырья (патент РФ №2159287; патент РФ №2140449; авторское свидетельство СССР №1595900; авторское свидетельство СССР №1571061; авторское свидетельство СССР №1532580; авторское свидетельство СССР №1507787; патент РФ №2054881 и др.). В качестве культур-продуцентов в перечисленных изобретениях используют дрожжеподобные несовершенные грибы рода Candida.
Более перспективными с биологической точки зрения являются штаммы дрожжей, по систематическому положению относящиеся к совершенным грибам. Так, например, известны штаммы сахаромицетов, которые применяются для производства кормовой биомассы (патент Франции №2646435; патент Франции №2646436; авт. свид. СССР №1677057; №1742320; №1575570 ДСП; патент США №4379845). Недостатком известных штаммов микроорганизмов является отсутствие способности к активному росту в условиях длительного нестерильного процесса культивирования.
Наиболее близким аналогом (прототипом) к предлагаемому способу является патент РФ №2220590 «Способ получения кормового белкового продукта на основе зернового сырья».
Сущность известного способа заключается в том, что выращивание микроорганизмов - продуцентов белка проводят в условиях аэрации на питательной среде, содержащей в качестве источника углерода отруби и/или муку злаковых культур, обработанных кавитационным аппаратом РПА в течение 20-50 минут при гидромодуле (соотношении сырья и воды) 1:5-1:8. В качестве продуцентов белка используют смесь (в различных соотношениях и композициях) дрожжей - сахаромицетов Saccharomyces cerevisiae (S.diastaticus) BKIIM Y-1218, совершенного гриба Endomycopsis fibuligera ВСБ-12 и/или бактерий Acinetobacter calcoaceticus 0-1, обладающих амилолитическими ферментами, а также несовершенных грибов Trichosporon cutaneum ВСБ-775, Polyporus sguamosus ВСБ-917, утилизирующих продукты метаболизма дрожжей, грибов и бактерий, и которые составляют 20-30% от общего числа микроорганизмов.
Технические новшества, согласно известному способу, включают низкий гидромодуль (1:5-1:8), что позволяет вести процесс ферментации при концентрации сухих веществ в среде 10-11%; кавитационную обработку зернового сырья (не менее 20 мин), которая делает доступными для микроорганизмов углеводы (редуцирующие вещества - РВ без инверсии 0,7-1,3%) и минеральные элементы растительного сырья; использование смеси микроорганизмов-продуцентов белка, в которой дрожжи, совершенные грибы и бактерии осуществляют разложение крахмала зернового сырья до углеводов при одновременном их потреблении, обеспечивая прирост биомассы; несовершенные грибы утилизируют органические кислоты - продукты метаболизма дрожжей и бактерий с одновременным приростом биомассы и снижением кислотности среды и конечного продукта.
Недостатками известного способа являются: низкое содержание свободных углеводов - редуцирующих веществ после кавитационной обработки сырья; отсутствие указания оптимального значения гидромодуля, обеспечивающего максимально возможное содержание сухих веществ в питательной среде; отсутствие оптимальных параметров термообработки сырья, в частности температуры и времени выдерживания; использование в качестве культур-продуцентов белка нескольких штаммов дрожжей, совершенных и несовершенных грибов, а также бактерий, которые имеют различное таксономическое положение и различные, часто не совпадающие параметры роста, в частности температуру и рН.
В связи с изложенным задача настоящего изобретения заключалась в разработке способа производства кормового белка, который содержит ряд технических и технологических приемов, обеспечивающих повышение производительности, отсутствие отходов производства и экономию расхода пара и воды.
Технический результат при осуществлении заявленного способа с использованием штамма дрожжей Saccharomyces cerevisiae ВКПМ Y-3585 заключается в повышении содержания сырого протеина и истинного белка.
В ближайшем аналоге содержание сырого протеина составляет 43-58,2%, а истинного белка - 32,4%. В предложенном способе содержание сырого протеина составляет 49-60%, а истинного белка - 33-26% соответственно.
Технический результат достигается путем:
- введения стадии подготовки зернового сырья (отрубей, зерна и дерти) путем их размалывания с помощью мельницы, принцип действия которой основан на высоком давлении и деформационном сдвиге (ВДиДС), с образованием частиц размером 120-160 микрон, что ускоряет и повышает эффективность процесса осахаривания;
- включения в технологию стадии осахаривания, которая осуществляется с помощью амилолитических ферментов (α-амилаз и глюкоамилаз), обеспечивающих максимальное разложение крахмала до глюкозы, что позволяет увеличить содержание глюкозы в питательной среде до 6-10%, за счет чего достигается увеличение прироста биомассы дрожжей на стадии выращивания и повышение содержания истинного белка в готовом продукте;
- применения нового способа приготовления питательной среды в виде водной суспензии размолотых отрубей, зерна и дерти, а также муки с концентрацией сухих веществ 15-25%, что позволяет исключить стадию сепарации после процесса выращивания дрожжей и повысить производительность;
- ведения процесса непрерывного культивирования дрожжей в многосекционном аппарате при рассредоточенной и одновременной подаче питательной среды по отдельным секциям, что позволяет равномерно распределить в общем объеме аппарата высокие концентрации глюкозы и сухих веществ, содержащихся в питательной среде, обеспечить ведение процесса выращивания в аппарате с невысоким массообменном и удешевить стоимость аппарата;
- экономии водопотребления за счет повторного использования воды со стадии вакуум-выпарки на стадии приготовления питательной среды, что позволяет обеспечить экологическую безопасность производства, экономию воды и снизить тем самым материальные затраты на производство продукта и его себестоимость;
- экономии пара за счет общей системы паропотребления на стадиях вакуум-выпарки и сушки, что позволяет обеспечить экологическую безопасность производства и снизить материальные затраты на производство продукта и его себестоимость;
- использования в качестве культуры-продуцента штамма дрожжей Saccharomyces cerevisiae ВСБ-193, обладающего амилазной и глюкоамилазной активностями и характеризующегося активным ростом на минеральной среде с крахмалом и отходами зернового сырья. Штамм депонирован во ФГУП «ГосНИИгенетика» под номером Y-3585.
3. Сущность изобретения
Настоящее изобретение направлено на достижение технического результата, заключающегося в повышении содержания сырого протеина и истинного белка в кормовом продукте, интенсификации и создании безотдходного производства кормового белка дрожжами на основе зернового сырья, в качестве которого используют, например, некондиционное зерно, и/или измельченные отруби, и/или дерть, и/или муку, путем размалывания его до частиц размером 120-160 мкм, приготовления водной суспензии зернового сырья с концентрацией сухих веществ 15-25%, осахаривания зернового сырья с помощью α-амилаз и глюкоамилаз до содержания глюкозы 6-10%, внесения в полученную суспензию источников азота и фосфора, в качестве которых используются аммонийные и фосфатные соли или удобрения, в том числе аммофос, диаммофос, нитрофоска, из расчета, что на синтез 1 г биомассы необходимо 90 мг азота и 45 мг фосфора с получением питательной среды, внесение в питательную среду культуры-продуцента штамма дрожжей Saccharomyces cerevisiae ВКПМ Y-3585, непрерывное его выращивание в многосекционном аппарате с подачей питательной среды одновременно по нескольким секциям с последующим концентрированием суспензии на вакуум-выпарке и сушкой. При этом влагу, высвобождающуюся на стадиях вакуум-выпарки и сушки, используют для приготовления водной суспензии зернового сырья.
В качестве культуры-продуцента используется штамм дрожжей Saccharomyces cerevisiae ВКПМ Y-3585, полученный путем селекции методом накопительных культур из биоценоза отрубей. Штамм является сапрофитным (непатогенным) и имеет пищевое назначение. Штамм дрожжей активно растет на минеральной среде с нативным растворимым и нерастворимым крахмалом (амилозой и амилопектином соответственно). Способен расти в широком диапазоне рН среды 3,0-6,5. Температура выращивания 28-34°С, оптимальная температура 30-32°С; оптимальный рН 5,0-5,5. Коэффициент разбавления среды в непрерывном процессе культивирования (скорость роста) составляет 0,15-0,2 ч
в зависимости от вида зернового сырья. Продуктивность штамма составляет 2,3-5,0 кг/м
/ч в зависимости от вида и концентрации зернового сырья. Содержание сырого протеина в готовом продукте 49-60%, а истинного белка - 38% в зависимости от вида и концентрации зернового сырья в питательной среде.
-1
3
Штамм хранится во Всероссийской Коллекции Промышленных Микроорганизмов в пробирках на сусло-агаре или в лиофилизированном виде.
4. Реализация заявленного способа
Предлагаемый способ предусматривает процесс непрерывного выращивания штамма дрожжей Saccharomyces cerevisiae ВКПМ Y-3585, осуществляемый в условиях аэрации и перемешивания в многосекционном аппарате, в который непрерывно и одновременно по нескольким секциям поступает питательная среда, приготовленная на основе зернового сырья (отруби, зерно, дерть, мука). В качестве зерна может использоваться в том числе некондиционное зерно.
Способ включает в себя несколько стадий:
Подготовку питательной среды, которая сама по себе включает несколько стадий:
- Подготовку зернового сырья - отрубей, зерна, муки или дерти путем размалывания с помощью мельницы до образования частиц размером 120-160 мкм;
- Приготовление водной суспензии размолотых отрубей, и/или зерна, и/или дерти, и/или муки с концентрацией сухих веществ 15-25%. При этом каждый вид зернового сырья, используемого в заявленном способе, может быть использован как по отдельности, так и вместе в любых соотношениях и сочетаниях. Использование в таких комбинациях зернового сырья позволяет осуществить заявленный способ с повышенным содержанием сырого протеина и истинного белка, поскольку этот момент влияет на содержание глюкозы;
- Осахаривание подготовленной водной суспензии размолотых отрубей, и/или зерна, и/или дерти, а также муки с использованием ферментов (амилаз и глюкомилаз), разлагающих крахмал, входящий в состав зернового сырья до декстринов. Далее декстрины под действием глюкоамилаз разлагаются до глюкозы, содержание которой может составить 6-10%.
В приготовленную водную суспензию вносят источники азота и фосфора в виде аммонийных и фосфатных солей или удобрений, например аммофоса, или диаммофоса, или нитрофоски из расчета, что на синтез 1 г биомассы необходимо 90 мг азота и 45 мг фосфора.
Процесс выращивания осуществляется в условиях аэрации и перемешивания в непрерывном режиме в многосекционном аппарате при концентрировании глюкозы до 2% и содержании сухих веществ до 1,5-2,5% в каждой секции за счет рассредоточенной по нескольким секциям аппарата подачи питательной среды с исходной концентрацией сухих веществ в водной суспензии, входящей в состав питательной среды, 15-25% и глюкозы 6-10%
Питательная среда из аппарата выращивания, обогащенная биомассой дрожжей, направляется, минуя стадию сепарации, на вакуум-выпарку для сгущения суспензии до концентрации сухих веществ в питательной среде 40%. Пар, образующийся на вакуум-выпарке, конденсируется и направляется на приготовление питательной среды. Сконцентрированная питательная среда из вакуум-выпарки направляется на сушилку, где сушится, и таким образом получается готовый продукт, обогащенный дрожжевым белком. Безотходное производство, помимо упомянутого выше замкнутого цикла водопотребления, достигается тем, что вакуум-выпарка и сушка объединены единой системой пара.
Предлагаемый способ предусматривает несколько стадий применения: лабораторную и промышленную.
Лабораторная стадия предложенного способа заключается в стадии подготовки питательной среды, которая предусматривает следующие стадии:
- стадию подготовки зернового сырья;
- приготовление суспензии размолотого зернового сырья;
- осахаривание приготовленной водной суспензии из размолотого сырья.
Лабораторная стадия реализации заявленного способа показана следующими примерами.
Пример 1
Пшеничные отруби, нативные (необработанные) и обработанные путем размельчения на мельнице до размера частиц 120 мкм, а также пшеничная мука были использованы отдельно для приготовления суспензий с концентрацией сухих веществ 15%. Суспензии подвергали частичному осахариванию под действием фермента α-амилазы «Термамил СКДС» (Termamil SCDC) фирмы Danisco (Дания), внесенного в суспензии по 3,75 мг (при расходе фермента 0,1 кг на тонну условного крахмала). Осахаривание осуществляли в качалочных колбах 120 об/мин при температуре 60°С, рН среды 6,0 в течение 60 минут. Содержание редуцирующих веществ (глюкозы) в суспензии с нативными отрубями составило 10,0 г/л, с обработанными (молотыми) отрубями 12,3 г/л и с мукой 15,8 г/л.
Далее суспензии подвергали дальнейшему осахариванию с использованием мультифермента «Сан Супер 360» (San Super 360) фирмы Danisco (Дания). Осахаривание осуществляли при температуре 60°С, рН среды 6,0 в течение 60 минут. Содержание редуцирующих веществ (глюкозы) через 60 минут в суспензии с нативными отрубями составило 18,5 г/л, с обработанными (молотыми) отрубями 32,1 г/л и с мукой 34,5 г/л.
Пример 2
Пшеничные отруби, нативные (необработанные) и обработанные путем размельчения на мельнице до размера частиц 160 мкм, а также пшеничная мука были использованы отдельно для приготовления суспензий с концентрацией сухих веществ 25%. Осахаривание полученной суспензии осуществляли в аппарате «Biotron» объемом 15 л с перемешиванием (150 об/мин) при рабочем объеме 10 л. Зерновое сырье включало необработанные пшеничные отруби и пшеничную муку в соотношении 1:1, всего в количестве 2,0 кг (концентрация суспензии 20%).
Осахаривание проводили в три стадии:
- 1-я стадия разжижения и частичного осахаривания протекала с использованием 0,2 г жидкого фермента «Ламинекс БГ2» (Laminex BG2) фирмы Даниско (Дания), представляющего собой комплекс ферментов (глюканазы и сопутствующие им ферменты; ксиланазы и сопутствующие им ферменты). Осахаривание проводили при температуре 50°С, рН 5,0 в течение 30 минут. Содержание глюкозы (РВ) в конце 1-й стадии осахаривания составило 8,0 г/л;
- 2-я стадия осахаривания протекала с использованием 0,8 г жидкого фермента «Амилекс 4T» (Amylex4T) фирмы Даниско (Дания). Фермент представляет собой термостабильную α-амилазу, превращающую нерастворимый крахмал в растворимые декстрины.
Осахаривание проводили при температуре 86°С, рН 5,7 в течение одного часа. Содержание глюкозы (РВ) в конце 2-й стадии осахаривания составило 33,0 г/л;
- 3-я стадия осахаривания протекала с использованием 0,6 г жидкого фермента «Диазим ССФ» (Diazym SSF) фирмы Даниско (Дания), представляющего собой комплекс глюкоамилазы и пептидазы. Осахаривание проводили при температуре 59°С, рН 4,3 в течение одного часа. Содержание глюкозы (рВ) в конце 3-й стадии ферментолиза составило 119,3 г/л.
Пример 3
Пшеничные отруби, нативные (необработанные) и обработанные путем размельчения на мельнице до размера частиц 120 мкм, а также пшеничная мука были использованы отдельно для приготовления суспензий с концентрацией сухих веществ 25%. Осахаривание полученной суспензии осуществляли в аппарате «Biotron» объемом 200 л с перемешиванием (200 об/мин) при рабочем объеме 120 л. В качестве сырья использовали пшеничную муку в количестве 30 кг (концентрация сухих веществ в водной суспензии 25%).
Осахаривание проводили в четыре стадии:
- 1-я стадия разжижения и частичного осахаривания протекала с использованием 2,5 г жидкого фермента «Ламинекс БГ2» (Laminex BG2) фирмы Даниско (Дания), представляющего собой комплекс ферментов (глюканазы и сопутствующие глюканазам ферменты; ксиланазы и сопутствующие ксиланазе ферменты), при температуре 50°С, рН 5,0 в течение 30 минут. Содержание глюкозы (РВ) в конце 1-й стадии ферментолиза составило 15,0 г/л;
- 2-я стадия осахаривания протекала с использованием 9,0 г жидкого фермента «Амилекс 4Т» (Amylex4T) фирмы Даниско (Дания), представляющего собой термостабильную α-амилазу, превращающую нерастворимый крахмал в растворимые декстрины. Осахаривание проводили при температуре 86°С, рН 5,7 в течение одного часа. Содержание глюкозы (РВ) в конце 2-й стадии осахаривания составило 25,6 г/л;
- 3-я стадия осахаривания протекала без внесения фермента при температуре 59°С и рН среды 4,8 в течение одного часа. Содержание глюкозы (РВ) в конце 3-й стадии составило 45,0 г/л;
- 4-я стадия осахаривания протекала с использованием 7,5 г жидкого фермента «Диазим ССФ» (Diazym SSF) фирмы Даниско (Дания), представляющего собой комплекс глюкоамилазы и пептидазы. Осахаривание проводили при температуре 59°С, рН 4,3 в течение одного часа. Содержание глюкозы (рВ) в конце 4-й стадии ферментолиза составило 71,0 г/л.
По завершении стадии подготовки питательной среды (лабораторная стадия) осуществляется стадия промышленного применения. Промышленная стадия осуществления данного способа предусматривает стадию выращивания культуры-продуцента штамма дрожжей Saccharomyces cerevisiae ВКПМ Y-3585 с получением готового продукта, которая, в свою очередь, включает следующие стадии:
стадию внесения в полученную питательную среду культуры-продуцента штамма дрожжей Saccharomyces cerevisiae ВКПМ Y-3585;
- стадию выращивания в многосекционном аппарате, в который питательную среду подают в несколько секций одновременно;
- стадии вакуум-выпарки и сушки. При этом пар, образующийся на вакуум- выпарке, конденсируется и направляется на приготовление питательной среды. Сконцентрированная суспензия со стадии вакуум-выпарки направляется на сушилку, где сушится, и таким образом получается готовый продукт, обогащенный дрожжевым белком.
Для выращивания продуцента штамма дрожжей Saccharomyces cerevisiae ВКПМ Y-3585 используется многосекционный аппарат, например аппарат для выращивания микроорганизмов (патент РФ №2144952), общим объемом 100 м
при рабочем объеме 60 м.
3
Процесс выращивания осуществляли следующим образом. Рабочий объем аппарата 60 м
заполняли по нескольким секциям аппарата приготовленной питательной средой с концентрацией сухих веществ 15-20-25% и глюкозы 6,9-8,1% и добавлении источников азота и фосфора, в качестве которых используются аммонийные и фосфатные соли или удобрения, в том числе аммофос, диаммофос, нитрофоска, из расчета, что на 1 г биомассы требуется 90 мг азота и 45 мг фосфора. Рассредоточенная подача питательной среды по нескольким секциям обеспечивает в каждой секции концентрацию сухих веществ в количестве 2-3,3% и глюкозы до 2%. При этом посевная доза продуцента добавляется в традиционном количестве, а именно до 10% от объема питательной среды. Главное наличие этого продуцента и питания для него, которое в данном случае обеспечивает все необходимые потребности используемого штамма, т.е. создаются благоприятные условия для роста дрожжей. Наличие глюкозы в количестве, упомянутом выше, позволяет снять ингибирующий фактор, связанный с высокой концентрацией сухих веществ и глюкозы, а также исключается лимитирующий фактор по обеспечению роста дрожжей кислородом.
3
Основное преимущество использования многосекционного аппарата заключается в том, что позволяет исключить применение известных дорогостоящих аппаратов с высоким массообменном.
Коэффициент разбавления среды составлял 0,15-0,2 ч. Производительность составила 3,75-4,0-5,0 кг/м
ч в зависимости от скорости роста и концентрации зернового сырья.
3
Промышленная стадия предложенного способа подтверждается следующими примерами.
Пример 4
Замкнутый цикл водопотребления воспроизведен в промышленных условиях при производительности 1 т/ч готового сухого продукта с влажностью 10%.
Потребность в воде на приготовление 1 т питательной среды с концентрацией сухих веществ в водной суспензии 15% зерносырья составляет 850 кг. Эта питательная среда поступает в промышленный аппарат для выращивания дрожжей и выходит из аппарата с концентрацией 10%, так как 5% расходуется на дыхание дрожжей в процессе их роста. То есть 1 т суспензии, поступающая на выпарку, состоит из 100 кг сухого продукта и 900 кг воды. После вакуум-выпарки эта питательная среда концентрируется до содержания сухих веществ 40% исходя из мощности современных вакуумных установок, то есть сгущается в 4 раза. Таким образом, 1 т сконцентрированной питательной среды состоит из 100 кг сухого продукта и 150 кг воды: 1 т входящей на вакуум-выпарку питательной среды с концентрацией 10% делим на 4, получаем 250 кг. Таким образом, высвобождающаяся вода составляет 750 кг (900 кг воды - 150 кг воды), которая направляется на стадию приготовления питательной среды.
Недостающие 100 кг воды из 850 кг, требуемых для приготовления питательной среды, направляются со стадии сушки. Расчет водооборота на стадии сушки складывается следующим образом: со стадии вакуум-выпарки 1 т питательной среды с концентрацией сухих веществ 40% поступает на сушку, то есть суспензия включает 400 кг сухих веществ и 600 кг воды. Со стадии сушки выходит готовый продукт с 10% влажности, то есть 1 т готового продукта включает 900 кг сухого продукта и 100 кг воды. Таким образом, освобождающаяся вода составляет 500 кг (600 кг - 100 кг). 100 кг воды поступает на стадию приготовления питательной среды и 400 кг воды уходит на другие технологические нужды (мойку оборудования, коммуникаций, растворов солей и т.д.).
Таким образом, замкнутый цикл водопотребления полностью на 100% обеспечивает завод технологической водой, при этом экономия водопотребления составляет 90% исходя из того, что на производство 1 т готового продукта с влажностью 10% требуется 9 т воды (см. пример 3), в котором выходящая из аппарата суспензия имеет концентрацию сухих веществ 10%. Кроме того, за счет замкнутого цикла водопотребления обеспечивается экологическая безопасность производства.
Пример 5
Замкнутый цикл оборота пара воспроизведен в промышленных условиях при работе трехкорпусной вакуум-выпарки, для работы которой необходимо 2,5 т/ч пара для получения готового продукта с влажностью 10%.
Расход пара на получение готового продукта складывается из расхода пара на стадиях вакуум-выпарки и сушки. На стадии вакуум-выпарки для сгущения 1 т 10% суспензии, поступающей из аппарата выращивания, выпаривается 750 кг воды исходя из работы на 3-корпусной вакуумной установки (по 250 кг испаряемой воды на каждом корпусе). 750 кг испаренной воды конденсируется и возвращается на стадию приготовления питательной среды. На стадии сушки для высушивания поступающей из вакуум-выпарки 250 кг суспензии (из 1000 кг входящей на вакуум-выпарку суспензии отнимаем 750 кг испаренной воды) необходимо выпарить 140 кг воды (250 кг входящей суспензии содержит 100 кг сухого вещества и 150 кг воды; при 10% влажности готового продукта из 150 кг воды отнимаем 100 кг воды). 140 кг испаренной воды в виде пара возвращается на вакуум-выпарку. Таким образом, для получения готового продукта с влажностью 10% требуется испарить 890 кг воды (750 кг + 140 кг). Для испарения 750 кг воды на стадии вакуум-выпарки требуется 250 кг пара; для испарения 140 кг воды на стадии сушки требуется 140 кг пара. Дефицит подачи пара с учетом 140 кг пара, возвращаемого на вакуум-выпарку, составляет 110 кг пара (250-140). Недостающие 110 кг пара поступают извне (из котельной). Это составляет 44% от потребленного пара и, таким образом, на эту же величину сокращаются потери пара на сушке. Кроме того, за счет замкнутого цикла оборота пара обеспечивается экологическая безопасность производства и энергосберегающая технология.
6. Технические результаты
Предложенный способ позволяет повысить содержание сырого протеина и истинного белка.
Достижение технического результата обеспечивается:
- Измельчением зернового сырья (отрубей, зерна, дерти, муки) путем их размалывания с помощью мельницы, принцип действия которой основан на высоком давлении и деформационном сдвиге (ВДиС), с образованием частиц размером 120-160 мкм, что ускоряет и повышает эффективность процесса осахаривания.
- Включением в технологию стадии осахаривания, которая осуществляется с помощью амилолитических ферментов (α-амилаз и глюкоамилаз), обеспечивающих максимальное разложение крахмала до глюкозы, что позволяет увеличить содержание глюкозы в питательной среде до 6-10%, за счет чего достигается увеличение прироста биомассы дрожжей на стадии выращивания и повышение содержания сырого протеина и истинного белка в готовом продукте.
- Применением нового способа приготовления питательной среды в виде водной суспензии размолотых отрубей, зерна, дерти, а также муки с концентрацией сухих веществ 15-25%, что позволяет провести стадию сепарации после процесса выращивания дрожжей и повысить производительность.
- Ведением процесса непрерывного культивирования дрожжей в многосекционном аппарате при рассредоточенной и одновременной подаче питательной среды по отдельным секциям, что позволяет равномерно распределить в общем объеме аппарата высокие концентрации глюкозы и сухих веществ, содержащихся в питательной среде, обеспечить ведение процесса выращивания в аппарате с невысоким массообменном и удешевить стоимость аппарата.
- Экономией водопотребления за счет повторного использования воды со стадии вакуум-выпарки на стадии приготовления питательной среды, что позволяет обеспечить экологическую безопасность производства, экономию воды и снизить тем самым материальные затраты на производство продукта и его себестоимость.
- Экономией пара за счет общей системы паропотребления на стадиях вакуум-выпарки и сушки, что позволяет обеспечить экологическую безопасность производства и снизить материальные затраты на производство продукта и его себестоимость.
- Использованием в качестве культуры-продуцента штамма дрожжей Saccharomyces cerevisiae ВКПМ Y-3585, обладающего амилазной и глюкоамилазной активностью и характеризующегося активным ростом на питательной среде с крахмалом и отходами зернового сырья. Штамм депонирован во ФГУП «ГосНИИгенетика» под номером Y-3585.