Спирт өндіргенде қолданылатын микроорганизмдер

Пән: Өнеркәсіп, Өндіріс
Жұмыс түрі: Реферат
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 8 бет
Таңдаулыға:

Қазақстан Республикасының Білім және Ғылым министрлігі

Семей қаласының Шәкәрім атындағы мемлекеттік университеті

БАӨЖ №1

Тақырыбы: «Спирт өндіргенде қолданылатын микроорганизмдер. »

Орындаған:Айтмухамедова Б. А.

Тексерген:Кабденова А. Т.

Семей, 2015

Жоспар:

Спирт өндірісі.
Спирттік ашуда қолданылатын микроорганизмдер.
Спирт өндіру технологиясы.

Спирт өндірісі.

Спирт өндірісі халық шаруашылық салаларымен тығыз байланысты, мұнда спирт негізгі шикізат ретінде қолданылады және ауылшаруашылығында көмекті материал болып саналады. Спирт өндірісінде азықтық ақуыз витаминдерін алу үшін, ауылшаруашылығында өсімді шикізатын алып, одан яғни одан көміртектердің негізгі көзін пайдаланады. Бұл өндірістерде бұзылмаған бидайдан және картоптан сапасы жоғары өнім алудың негізгі саласы болып табылады. Этил спирті әлемде кең таралған өнім. Тамақ өнеркәсібінде - оның негізгі тұтынушысы спирт арақ-шарап өнімдері, сірке қышқыл өндірісінде вино, тамақты ароматтауда және парфюмерия косметика өндірісінде кеңінен қолданылады.

Тағам биотехнологиясында спирт өндіру үшін шикізат ретінде астық тұқымдардың дәні, картоп сульфат сахары, сүрек қанты т. б. шикізаттар қолданылады. Спирт өндіру технологиясы өндірісте қолданылатын шикізаттардың түріне сәйкес ұйымдастырылады. Қазіргі кезде тағамдық маңызы бар көптеген өнімдерді үнемдеу мақсатында спирт өндіру үшін жұмсалатын тағамдық заттардың орнына мұнай құрамынан алынатын химиялық өнімдерді және түрлі табиғи газдарды пайдаланады.

Спиртті крахмалды шикізат - дәннен, картоптан және қызылшақантты мелассадан алады. Техникалық мақсатқа арналған спирттің аздаған мөлшерін ағаш гидролизатынан, сульфитті сілтіден және т. б. алады. Дән шикізатынан бидай, рожь, арпа, сұлы, жүгері және дәндердің басқа түрлерін де өңдейді.

Осы шикізаттан спиртті периодты және үздіксіз алады. Көптеген заводтар ашудың үздіксіз сұлбасы бойынша жұмыс істейді. Жеке заводтар спирт өңдеуде картоп және дән, басқалары қызылша мелассасын, үшіншілері - екеуінде қолдануға маманданады. Этил спиртін техникалық қажеттіліктерге - еріткіш ретінде, синтетикалық каучук өндірісінде, басқа заттар синтезіне, сонымен қатар сусындар дайындауда және медициналық қажеттіліктерге қолданады.

Спирттік ашуда қолданылатын микроорганизмдер.

Спирт спирттік ашу процесі барысында алынады. Спирттік ашу процесі әртүрлі микроорганизмдер арқылы жүргізіледі. Спирттік ашуда микроорганизмдер көмегімен анаэробты жағдайда көмірсулардың этил спирті мен көмірқышқыл газына дейін ыдырауы жүреді.

Алкогольдік ішімдіктер ереже бойынша көмірсу мөлшері жоғары өсімдіктегі өнімдерді ашыту арқылы дайындалады. Ашу нәтижесінде аралық өнімдер болып табылатын фосфоглицерин, пирожүзім қышқылдары, сірке альдегиді және қосымша заттар ретіндегі глицерин, янтарь қышқылы мен сивуш майлары түзіледі. Бұл заттарда амил, бутил және басқа спирттер, сірке, май, т. б. қышқылдар мен эфир бар.

Бастапқыда глюкозадан түзілген пируват пируватдекарбоксилаза ферменті көмегімен ацетальдегидке декарбоксилденеді. Ацетальдегид алкогольдегидрогенеза көмегімен НАДН пайдалана отырып, этанолға айналады. Бұл процеске ашытушы бактериялар емес, бір клеткалы саңырауқұлақтарға жататын эукариот ашытқылар қатысады.

Спирттік ашытқылар ішінде мәдени ( Saccharomuces elipsoideus және Sacchomyces cerevisiae ) және табиғи тағы ашытқылар ( Torula, Micoderma ), сонымен бірге кейбір зең саңырауқұлақтар ( Mucor ) және бактериялар бар.

Мәдени ашытқылар табиғи, таза ашытқылардан бөлініп алынған, өндірістік қасиеті жоғары болады. Мәселен, сыра қайнатуда қолданылатын ашытқы сыраны мөлдірлендіреді, оған жағымды иіс, дәм берсе, шарап ашытқылары спирт мөлшерін арттырады, ал жүзім ашытқылары ерекше сапа түзеді, нан ашытқысы шапшаң көбейіп, көп мөлшерде ${СО}_{2}\$ бөліп, қамырдың ашуын арттырып, тағамның дәмін жақсартады.

Жалпы тағы табиғи ашытқылар мен зең саңырауқұлақтарының ашытушылық қасиеті төмен, көптеген қажетсіз қосымша өнімдер түзеді.

Sacchomyces cerevisiae- спирт ашуын қуатты жүргізетін қоздырғыш, әрі сопақша және жұмыртқа тәрізді бір клеткалы микроорганизм. Бүршіктену мен қарапайым жынысты жолмен көбейеді. Жынысты жолмен көбейгенде, клетка ішінде шар тәрізді спора пайда болады.

Sacchomyces pombe- клеткасы таяқша тәрізді. Олар екі-екіден өзара ұрықтанады да, одан зигота пайда болады. Өсе келе зиготадан ішінде төрт спорасы бар қалта түзіледі. Спора эллипс тәрізді, сыртқы қабаты тегіс келеді. Спирт ашу процесін қуатты қолдайды. Оттегі бар жерде өсіп-өнеді. Ашу кезінде көп мөлшерде газ түзіліп, орта көпіріп лайланады. Ыдыс түбіне мақта сияқты ұлпа тұнба түзеді. Газ түзілуі өте баяу. Ашу процесі біткеннен соң ашытқы тұнбаға түседі де, сұйық мөлдірленеді.

Көпшілік ашытқылар моносахаридтерді жақсы ашытады. Ал дисахаридтер тек моносахаридтерге ыдырағанда барып тіршілік ете бастайды. Ал полисахаридтерді (крахмал) және декстринді ашытудан бұрын уыттың (өсірілген арпадан алынады) көмегімен гидролиздейді. Ал сүрекпен клетчатканы алдын ала арнаулы әдістермен гидролиздеп алу қажет.

Сыра қайнатқандағы сияқты, спирт өңдеуде де крахмалды жай қанттан ажыратып алу керек. Ол үшін уыт (солод), яғни алдын ала жылы жерде өсірілген арпа дәні алынады. Уытта жай қантты крахмалдан ажырататын амилаза ферменті бар. Қазіргі кезде солодтың орнына құрамында амилаза ферментте микроскопиялық саңырауқұлақтар қолданылады. Жалпы қолданылатын уыт мөлшері қантқа ажыратылатын шикізат мөлшеріне шаққанда 5-10% шамасында болғаны жөн. Бұл процесс ${+ 60}^{0}С\$ температурада жақсы жүреді. Осындай қанты мол (25-30%) сұйықтықты іркіліс (затор) деп атайды. Спирт өндіруде ашытқы саңырауқұлақтардың күшті топтарын қолданады. Ал егер спирт өндіру үшін сірке алынса, оның құрамындағы қанттың концентрациясы жеткенге дейін сұйылтады. Ашытқы саңырауқұлақтардың өсіп дамуын жақсарту үшін оған аз мөлшерде фосфор қышқыл аммонийді немесе суперфосфатты қосады, осы кезде одан 8-10% спирт алынады.

Ағаш сүрегін лигниннен ажырату барысында алынған сульфид қанты спирт өндіруде де пайдаланылады. Оның құрамында 1-5%-ға дейін қант болады. Әдетте сульфид сахарының реакциясы сілтілі болып келеді. Ашытқы саңырауқұлақтарды өсіру үшін оған қышқыл құйып бейтараптайды да, суперфосфат немесе аммоний сульфатын қосады. Спирт өңдеуде оңай өніп өсетін беттік саңырауқұлақтарды қолданады. Қазір ашу процесі жүретін барлық өндірістерде микроорганизмдер «таза» күйінде, яғни басқа микроорганизмдер қоспасынсыз қолданылады. Бұл өндірісте өндірілетін спирт өнімділігін арттырады.

Спиртті ашуды көбінесе ашытқылар, аздап кейбір бактериялар (Sarcina) және зең саңырауқұлақтар (Mucor) тудырады. Өндірісте ашытқыларды әдетте жоғарғы және төменгі деп бөледі. Жоғары ашытқылар ашуды интенсивті түрде жүргізеді және қиын тұнады. Оларға спирт және нан пісіретін Saccharomyces cerevisiae ашытқылары, сонымен қатар Saccharomyces elipsoideus түріндегі вино ашытқылары жатады. Төмен ашытқыларға сыра қайнату өндірісінде қолданылатын түрлері жатады. Өндірісте ашу процесін 2-3 тәулік жүргізеді.

Ашу кезінде көмірсулар этил спиртіне, көмірқышқыл газына және суға дейін ыдырайды. Кезең аралық өнім - ацетоальдегид. Егер қоректік ортаға ацетоальдегидті байланыстыратын сульфитті қосса, ашу кезінде өндірісте қолданылатын глицериннің көп мөлшерін алуға болады. Бұл жағдайда, ашудағы соңғы негізгі өнім - үшатомды спиртті глицерин. Спирттік ашу процесі кезінде изоамилды, амилды және изобутилды спирттер (сивуш майлары) жиналуы мүмкін. Кейбір ашытқылар және бактериялар бутанолды, сонымен қатар 2, 3 - бутандиолды продуцирлейтін қабілеті бар. Бұл өнімдерді әдетте мұнайдан синтездейді, бірақ этанолды және басқа да спирттерді микробты жолмен алу үлкен қызық тудырады.

Ресейде этанолдың көп бөлігі өсімдік шикізатынан микробиологиялық жолмен алынады. Шикізат ретінде ағаш гидролизаты, меласса, крахмал, сүт сарысуы болуы мүмкін. Этанол өндірісіндегі қалдықтар құрамында ақуыздар, көмірсулар, рибофлавин және т. б. витаминдер болады және оларды жем қоспасы ретінде қолдануға болады.

Ағаштан спирт алу кезінде гидролиздеуден бұрын ағашты қалыңдығы 3 мм, ені 10-70 мм және ұзындығы 25 мм болатындай ұсақ бөлшектерге ұнтақтайды. Гидролиз, ұсақ бөлшектермен толтырылатын, 0, 5 % H ₂ SO ₄ ерітіндісін қосатын және 1-1, 2 МПа қысыммен бу жіберетін үлкен (50 м ³ дейін) гидролизді аппараттарда жүреді. Қайнату 40-50 мин жүреді. Ағаштын құрғақ массасынан 45-48% қант алынады. Гидролизаттан алынған орта реакциясы қышқыл, рН 1, 8-2, 2, сондықтан гидролизатты құрамында 1, 1-1, 2 кг/л әк бар әкті сүтпен нейтрализдейді; гидролизатта азот және фосфор аз болады, сондықтан гидролизаттың әрбір куб метріне 0, 3 кг суперфосфат және 0, 15 кг аммоний сульфатын қосады. 85 ⁰ С температурада гидролизат арқылы ауа үрлейді, ортаның рН-ы 5-6. Гипсты тұндырады, ал гидролизаттың мөлдір бөлігін салқындатқаннан кейін ашытуға қолданады. Спиртті мелассадан да алады. Алдын ала қоректік ортаны дайындап, өте қарапайым мелассаны араластырып, қоректік тұздарды қосады. Сусындар дайындау үшін тек бидай шикізаттарынан алынған спиртті қолданады. Техникалық қажеттіліктер үшін ағаш гидролизатынан және сульфитті сілтіден алынған спирттер қолданылады.

Микробиологиялық этанолды алу жолдары басқа да мемлекеттерде қарастырылуда. Ашытқыларға қарағанда, көмірсуларды этанолға 2 есе жақсы ашытатын Zymomonas mobilis бактериялары табылды. Бразилиядағы жанармайлы спирт өндірісі мемлекеттің энергия балансына көптеген үлесін тигізеді және миллиард метрлерді құрайды.

Майқышқылы ашуын тудыратын Clostridium acetobutilicum -нің әртүрлі түрлері және де басқа бактериялармен меласса ферментациясынан тек қана этанол емес, сондай-ақ ацетоальдегид, сірке қышқылы, этилацетат және диэтил эфирін алу үшін де қолданылуы мүмкін. Мұндай ашудың субстраты дәнді, меласса дәнді заторлар немесе меласса болуы мүмкін. Егер ортаны дәннен дайындаса, мысалы, жүгеріні, онда алдымен ірі ұнтақты ұн алады және 6-8 кг ұнға 100л су қосу арқылы оны сумен араластырады. Содан кейін заторды 0, 2 МПа қысыммен 2 сағат қайнатады және стерилдейді. 37-42 ⁰ С дейін салқындатылған массаны 2 тәулік бойы ашытады, ортаның рН-ы 5-7. Ашу процесі кезінде глюкозадан құрамында бутил спиртінің 6 бөлігі, этил спиртінің 1 бөлігі және ацетонның 3 бөлігі бар қоспа түзіледі. Ағаш гидролизатынан және сульфитті сілтіден ацетон мен бутил спиртін алу тәсілдері дайындалады. Ацетон - бутилды ашудың бірінші кезеңінде сірке және майлы қышқыл түзіледі және сутегі мен көмірқышқыл газы бөлінеді. Одан кейін май қышқылы бутил спиртіне айналады.

Спирт өндіру технологиясы.

... жалғасы

Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.