Отходы промышленности, используемые для выращивания микроорганизмов

Федеральное агенство по образованию

Волгоградский государственный  технический университет

 

Кафедра: Промышленной экологии и безопасность жизнедеятельности

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Реферат по микробиологии

На тему: «Отходы промышленности, используемые для выращивания

микроорганизмов»

 

 

 

 

Выполнила: студ-ка гр.ПП-352

                                                                                         Клюков С.

                                                                        Проверил: Самыгин В.М.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Волгоград,2010

 

Содержание

Введение 4

1 Отходы картофельного производства 4

1.1Клеточный сок картофеля 4

1.2. Картофельная мезга 5

2. Отходы, не требующие специальных методов обработки. 6

2.1.Свекловичная меласса 6

2.2. Мелассная барда 6

3. Зерновая и картофельная барда 7

4. Молочная сыворотка 7

5. Отходы консервной промышленности. 8

6. Отходы переработки овощей 8

6.1 Томаты 8

6.2 Отходы переработки зеленого горошка 8

6.3 Отходы переработки капусты, моркови, свеклы и других овощей 9

6.4 Отходы овощесушильного производства 9

6.5 Отходы переработки плодов 9

7. Отходы винодельческой промышленности 10

8. Отходы молокоперерабатывающих предприятий. 10

9. Парафины и дистилляты нефти 12

Заключение 14

Список использованной литературы 15

 

 

 

 

 

Введение

 

Продукты микробного синтеза широко используется в химической и пищевой  промышленности, медицине, ветеринарии  и сельском хозяйстве. Развивается  производство органических и аминокислот, ферментов, антибиотиков, витаминов и белка.

До 30-х годов нашего столетия господствующим являлся поверхностный метод культивирования микроорганизмов на твердых или жидких средах. Несмотря на развитие в последнее время глубинной ферментации, поверхностный метод культивирования продуцентов для получения практически ценных продуктов в ряде случаев сохраняет свое значение в лабораторной и промышлен-ной практике.

При поверхностном методе культуру микроорганизма-продуцента выращивают на поверхности тонкого слоя жидкой или твердой среда. Жидкие питательные среда используют в основном при производстве органических кислот (лимонной, итаконовой), твердые - при производстве комплексов на основе крахмального и целлюлозу содержащего сырья. В качестве продуцентов в этих процессах применяются плесневые грибы.

Благодаря простоте промышленного  осуществления поверхностный метод  позволяет расширить область  его применения, а при работе с  твердыми средами - сравнительно высокое содержание субстрата и целевого продукта, что сникает энергозатраты на обезвоживание.

1 Отходы  картофельного производства

К отходам картофелекрахмального производства, использующимся в качестве сырья для выращивания микроорганизмов, относят клеточный сок картофеля и соковые воды, промывные воды после гидросмыва крахмала и мезга.

1.1Клеточный сок картофеля 

Клеточный сок картофеля содержит 6% сухих веществ, его объем доходит до 50% к массе перерабатываемого картофеля и составляет около 1,3 млн. п год. Клеточный сок картофеля содержит аминокислоты, оксид калия, фосфорную кислоту, соединения кальция и магния. Уровень использования клеточного сои картофеля в настоящее время составляет около 33%.

Картофельный сок нагревали под давлением при температуре 120—130СС, что обеспечивало его нормальную фильтрацию. Выпавший осадок промывали, отцеживали на сите, прессовали и высушивали.  По составу клеточный картофельный сок удовлетворяет требованиям, предъявляемым к среде для выращивания микроорганизмов. Работами чешского исследователя Зеленка было установлено, что упаренный клеточный картофельный сок с успехом заменяет кукурузный экстракт при производстве антибиотиков. Препарат получают упариванием клеточного сока под вакуумом при температуре 50СС и последующим высушиванием сиропа. Применение такого сиропа взамен кукурузного экстракта обеспечивает более высокую активность антибиотиков. Наличие в клеточном соке ростовых веществ способствует интенсификации процесса брожения и накопления биомассы дрожжей.  Во Львове предложили использовать соковые воды для рассиропки патоки при брожении смешанных заторов. Исследования, проведенные во Всесоюзном научно-исследовательском институте ферментной и спиртовой промышленности, показали, что клеточный картофельный сок можно успешно применять в составе сред для выращивания плесневых грибов глубинным методом, дрожжей и актиномицетов. На пригодность клеточного сока как среды для выращивания кормовых дрожжей указывает М. В. Малыгина. В Польше разбавленный клеточный сок с концентрацией сухих веществ 0,4—0,7% использовали вместо воды для приготовления сусла в дрожжевой промышленности. На полузаводской установке был получен весьма высокий выход дрожжевой массы в расчете на весовую единицу сахара. Применение соковых вод позволяет также значительно сократить минеральное питание.

1.2. Картофельная мезга

Картофельная  мезга содержит (в % к массе сухих веществ): крахмал 50, клетчатку 25. Растворимые углеводы 2,5, минеральные вещества 6,2, сырой протеин 6 и прочие вещества 10,3. Влаги в мезге 86-87%, что делает ее малотранспортабельной. Концентрация клетчатки и крахмала в этом виде сырья низка, гидролиз его экономически не оправдан. На этом сырье культивируют микроорганизмы, обладающие гидролитическим комплексом ферментов и использующие при росте биополимеры.   

2. Отходы, не требующие специальных методов обработки. 

К ним  относятся меласса, последрожжевая барда спиртовых заводов, молочная сыворотка. 

2.1.Свекловичная меласса 

Свекловичная  меласса - отход производства сахара из свеклы (выход 3,5-5% к массе свеклы), богата органическими и минеральными веществами, необходимыми для развития микроорганизмов. Она содержит 45-50% сахарозы, 0,25-2,0 - инвертного сахара, 0,2-3,0% рафинозы. Из азотистых веществ в мелассе содержатся бетаин, пирролидонкарбоновая, глутаминовая, аспарагиновая кислоты, лейцин, изолейцин, аланин, валин, из органических кислот - молочная, муравьиная, уксусная, масляная, лимонная. В малых количествах в ней содержатся кобальт, железо, свинец, бор, цинк, кремний, серебро, йод, марганец, молибден. Свекловичная меласса представляет собой дорогое и дефицитное сырье и в производстве кормовых дрожжей используется редко.

Перед выращиванием дрожжей мелассу сначала разбавляют водой, а затем осветляют, в процессе чего она освобождается от большей части коллоидных частиц, которые могут обволакивать дрожжевые клетки и мешать их развитию, солей кальция, а также от посторонних микроорганизмов. Затем мелассу подкисляют, добавляют азот- и фосфорсодержащие соли, а также кукурузный экстракт или вытяжку из солодовых ростков, в которых содержится биотин, поскольку содержание всех этих веществ в мелассе недостаточно для активного размножения дрожжей.

2.2. Мелассная барда 

Мелассная барда является отходом производства этанола на мелассе и содержит 6-12% сухих веществ. Это полноцепное сырье для производства кормовых дрожжей. В настоящее время для производства кормовых дрожжей используется более 70% первичной послеспиртовой мелассной барды.

Мелассная барда является благоприятной  средой для развития дрожжей и дрожжеподобных грибов. В биологическом отношении барда - пригодный продукт для развития многих микроорганизмов, что является основой для использования её как сырья в производстве кормовых дрожжей.

Недостатком барды является низкое содержание в ней фосфора и  высокое содержание зольных элементов и других неусвояемых дрожжами веществ. Высокая концентрация СВ барды обуславливает повышенное осмотическое давление, тормозящее жизнедеятельность дрожжей. Поэтому дрожжи на ней размножаются медленнее чем на сахарных средах.

Наличие аминокислот в барде  благоприятствует не только развитию дрожжей, но и посторонней бактериальной  микрофлоры. В связи с этим переработка барды имеет свои отличительные особенности, связанные с предупреждением инфекции и борьбы с ней.

3. Зерновая и картофельная барда 

Зерновая  и картофельная барда - отход спиртового производства. Состав зерновой и картофельной барды различен. Зерновая барда содержит 3,2-4,1% сухих веществ, картофельная - 6,7-8%. В сухих веществах картофельной барды меньше протеина, чем в зерновой (18,7-19,5% против 26,8-27,5), меньше жиров (3,1% против 5,9-7,5). Картофельная барда богаче зерновой по содержанию углеводов (56,2-58,5 % против 40-41,8). Больше в ней и минеральных веществ. Для получения кормовых дрожжей используется 14,6% получаемой в настоящее время зернокартофельной барды.

4. Молочная сыворотка 

Молочная  сыворотка - сырье для получения белковых препаратов. В сыворотке содержатся (в % СВ): лактоза 70-80, белковые вещества 7-15, жир 2-8, минеральные соли 8-10. Кроме того, молочная сыворотка имеет в своем составе значительное количество витаминов, гормонов, органических кислот, микро- и ультрамикроэлементов.

Впервые дрожжи на молочной сыворотке стали выращивать в Германии. В качестве продуцентов применяли различные штаммы сахаромицетов. Разработаны способы получения микробных продуктов, основанные на использовании лактозы как монокультурой, так и смесью дрожжей и бактерий. В настоящее время в качестве продуцентов используют дрожжи родов Candida, Trichosporon, Torulopsis. Молочная сыворотка с выросшими в ней дрожжами по биологической ценности значительно превосходит исходное сырье и её можно использовать в качестве заменителя молока.

 

    5. Отходы консервной промышленности. 

В нашей  стране ежегодно в консервы перерабатывается 4 млн. т овощей и плодов. При этом образуется 700-800 тыс. т отходов и вторичных продуктов, которые могут использоваться в качестве сырья при приготовлении питательных сред для производства кормовых дрожжей. Отходы отличаются по химическому составу не только в зависимости от вида сырья, но и от степени зрелости, условий хранения, вида изготовляемой продукции.

6. Отходы переработки овощей

6.1 Томаты

Томаты в основном идут на производство концентрированных томатопродуктов и томатного сока. В первом случае общее количество отходов составляет 4-5% к массе сырья. Количество пульпы в отходах составляет 51-78%, семян - 6-14, кожицы - 6-13, сосудистых волокон - 1-3, связанной воды - 8-15%.

При производстве томатного сока отжимают около 65% сока и мякоти к массе сырья. Остальные 35%, идущие в отходы, состоят на 88% из мякоти и сока и на 12% из кожицы и семян. На растворимую часть  в отходах приходится 2,5-5%. Рациональным способом хранения и использования отходов томатного производства является их высушивание и получение из них муки.

6.2 Отходы переработки зеленого горошка

Отходы  переработки зеленого горошка - это ботва и створки. Выход зерен горошка составляет 15-20% скошенной массы. Отходы содержат до 40% безазотистых экстрактивных веществ, до 11% минеральных веществ и другие соединения. Отходы могут использоваться для получения микробных белковых препаратов.

6.3 Отходы переработки капусты, моркови, свеклы и других овощей

Отходы переработки капусты, моркови, свеклы и других овощей - эта ботва, очистки, испорченные овощи и т.п. Ежегодно этих отходов получают около 100 тыс. т. Отходы составляют от массы перерабатываемых овощей (в %): капуста 22,5, морковь 17-20, свекла 24-29 и т.д. Эти отходы используются для получения микробных белковых препаратов.

6.4 Отходы овощесушильного производства 

Отходы овощесушильного производства подразделяют на твердые и жидкие. К твердым относят мелкие некондиционные клубни картофеля, снятую при очистке кожицу, глазки, мелкие частицы, получаемые при сушке, инспекции и фасовке, к жидким - промывные воды, получаемые при бланшировании, варке и других операциях, а также мезгу. Отходы при переработке картофеля составляют 25-45% всех отходов овощесушильного производства. Это прекрасное сырье для производства белковых препаратов и крахмала.

6.5 Отходы переработки плодов 

Отходы переработки плодов состоят из выжимок, получаемых при прессовании,  остающихся при варке компотов варенья, джемов и т.д. Эти отходы являются полноценной средой для выращивания микроорганизмов. При переработке яблок отходы составляют около 30-34%. При приготовлении сока ю винограда образуется до 18% виноградных выжимок, состоящих на 43-45% и кожицы с остатками мякоти, на 22-32% из семян и на 24-26% из гребней. Выжимки содержат примерно 5% сахара и используются как компонент питательной среды при производстве кормовых дрожжей.

При выработке  соков и компотов из цитрусовых образуется около 60% отходов к общей массе плодов. В них содержится ряд ценных веществ: эфирное масло (1,2%), пектиновых веществ (1,5-2%) и гесперидин (1,2-1,5%).

В США  из отходов производства соков из цитрусовых получают эфирные масла и гесперидин. Оставшиеся выжимки измельчают, обрабатывают известью до рН 6, затем аммиаком и прессуют. Фильтрат используют в качестве питательной среды для дрожжей.

7. Отходы винодельческой промышленности 

Отходы винодельческой промышленности - это гребни, виноградные выжимки, семена, дрожжевые осадки. Смоченные суслом гребни содержат 1-1,5% сахара, до 2,54% минеральных веществ, азотистые вещества.

Виноградные выжимки содержат 4-10% сахара, азотистые, пектиновые, дубильные вещества, жиры, клетчатку, до 1,2-3,6% минеральных веществ  и могут использоваться в составе  сред для выращивания дрожжей. Ежегодный  объем виноградных выжимок в стране около 2,6 млн. т.