Технология получения ферментных препаратов

Ферментные препараты - концентраты ферментов, полученные с по­мощью микроорганизмов и содержащие в своем составе, наряду с ферментом, балластные вещества. Основными промышленными микроорганизмами для производства ферментных препаратов являются:

- грибы рода Aspergillus, Rhizopas, Penicillium;

- бактерии рода Bacillus и актиномицеты.

Для нужд производственных процессов вырабатывают ферментные препараты:

- амилоризин ШОХ;

- амилосубтилин Г10Х.

Состав амилоризина ШОХ - комплекс препаратов с превалирующим дей­ствием а-амилазы и сопутствующих протеолитических ферментов. Оптималь­ные условия действия таких ферментов: рН = 4,7-5,4; температура 40-45°C.

Амилосубтилин Г10_Х - а-амилаза, Р-глюконаза, протеаза. Оптимальные условия действия: рН = 6,0-6,3, температура 50-55°C.

Особенности технологии

Применяют два способа выращивания продуцентов ферментов:

1) поверхностный - предусматривает выращивание микроорганизмов на поверхности твердых, жидких, полужидких или сыпучих материалов в усло­виях максимального контакта микроорганизма с кислородом воздуха;

2) глубинный - предусматривает выращивание микроорганизма в жидких средах в условиях недостаточного контакта клеток с кислородом.

При поверхностном способе культивирования оптимальная температура для развития грибов составляет 28-30°C, а относительная влажность воздуха - 60-70%.

Наиболее перспективным способом является глубинный способ культи­вирования. Производство ферментных препаратов глубинным способом на жидких питательных средах можно разделить на стадии:

- приготовление, стерилизация и охлаждение питательной среды;

- приготовление посевного материала и выращивание производственной культуры;

- отделение и сушка биомассы;

- фасовка отходов и отделение фильтрата;

- концентрирование и сушка концентрата;

- осаждение, сушка и стандартизация препарата;

- фасовка препарата.

Структурная схема получения ферментных препаратов представлена на рис. 7.1, а машинно-аппаратурная схема - на рис. 7.2 [7].

Для получения питательной среды используют свекловичный жом, кото­рый через циклон-разгрузитель 1 направляют на весы 3 и далее в экстрактор свекловичного жома 4. Полученный экстракт насосом перекачивают в стека- тель 5, шнек-пресс для отжима 6, после чего он через приемник 7 подается в смеситель 20, куда подводят соли и остальные компоненты с таким расчетом, чтобы при соедине-нии растворов была достигнута концентрация, заданная регламентом. Солодовые ростки из бункера 8 взвешивают на весах 10 и винтовым подъем-ником 9 направляют в экстрактор 11 и затем в ленточный вакуум-фильтр 12, откуда промывные воды отводят в ресивер 13, а осадок спускают в бункер 14. Над вакуум-фильтром 12 размещены барометрический конденсатор 16 и ловушка 17, а ниже установлен барометрический ящик 18. Полученный экстракт солодовых ростков из ресивера для фильтрата 15 насосом через приемник 19 закачивают в смеситель 20. Приготовленные смеси посту­пают в приемник питательной среды 21, аппарат для получения посевного материала 22 и затем в стерилизатор 23 и выдерживатель 24, где поддерживают температуру питательной среды при 130°C, после чего направляют на охлаждение в теплообменники 25 и 26, откуда охлажденная среда поступает в аппарат для ферментации 33, заполняя его на 70-75%.

Рис. 7.1. Структурная схема производства ферментных препаратов (глубинный способ)

До начала ферментации в среду вводят посевной материал; посев осуществляют в аппарате 22, откуда его направляют в аппарат 33 с фор­

сунками 32. Здесь же установлены фильтры 27, 28, 29 для очистки воздуха. Забираемый из атмосферы воздух очищается от грубой взвеси, сжимается и охлаждается.

Рис.

средах глубинным способом: 1- циклон-разгрузитель; 2 - циклон очистки воздуха; 3,

10, 63 - весы; 4, 11 - экстракторы; 5 - стекатель; 6 - шнек-пресс; 7, 19, 21 - прием­ники; 8, 14, 37, 48, 59, 61, 62 - бункера; 9 - подъемник; 12 - вакуум-фильтр; 13, 15 -

ресиверы; 16 - барометрический конденсатор; 17 - ловушка; 18, 51 - ящики; 20, 64 - смесители; 22 - аппарат для приготовления посевного материала; 23 - стерилизатор; 24 - выдерживатель; 25, 26, 34, 54 - теплообменники; 27, 28, 29 - фильтры для

очистки воздуха; 30 - стерилизатор пеногасителя; 31, 53 - мерники; 32 - форсунки; 33 - аппарат для ферментации; 35, 38, 40, 43, 44 - сборники; 36 - фильтр-пресс; 39, 50, 55 - сепараторы; 41 - конденсатор; 42 - вакуум-выпарной аппарат; 45 - су­шилка; 46 - циклон; 47 - рукавный фильтр; 49 - шнековый транспортер; 52 - уста­новка непрерывного осаждения; 56 - аппарат для отсушки осадка; 57 - центрифуга; 58 - вакуум-сушилка; 60 - измельчители; 65, 66 - фасовочные машины

Длительность культивирования зависит от продуцента и условий введе­ния питательных веществ. Готовую культуральную жидкость, биомассу проду­центов, твердую взвесь среды и всю сумму веществ насосом пропускают через теплообменник 34 для охлаждения и далее направляют в сборник 35. По окон­чании ферментации отделение биомассы от культуральной жидкости про­изводят в фильтр-прессе 36, откуда биомассу через бункер 37 направляют на сушку и фасовку, а отделенную культуральную жидкость направляют на сепа­раторы 39, 50, 55. После сепарации концентрат поступает в теплообменник для охлаждения 54. Перед выпариванием культуральную жидкость подогревают до температуры 95-100°C, затем уже направляют в вакуум-выпарной аппарат 42. После выпаривания культуральная жидкость с содержанием сухих веществ 40% представляет собой жидкий концентрат, который перекачивают в сборник 44. Концентрированная культуральная жидкость может быть высушена в распыли­тельной сушилке 45 и через циклон 46 и рукавный фильтр 47 направляется в бункер 48. Далее шнековым транспортером 49 ферментный препарат подают на установку непрерывного осаждения этанолом 52, куда из мерника 53 подается спирт. Осажденный препарат поступает в аппарат для отсушки ферментного осадка 56, откуда после обработки на центрифуге 57 его направляют на бара­банную вакуум-сушилку 58. Высушенный препарат собирают в бункере 59, добавляют из бункеров 61 и 62 наполнители, измельченные на аппаратах 60, взвешивают эти компоненты на весах 63 и направляют в смеситель 64.

Фасовку ферментного препарата проводят в машинах 65 и 66 - порциями по 17 кг или 0,5 кг, после чего направляют на склад готовой продукции.

8.