Принципиальная технологическая схема выращивания кормовой биомассы

Чистую культуру в log-стадии переносят в малый посевной аппарат (500 л) с питательной средой, рН которой доводится аммиачной водой или известковым молоком до 5,5 - 5,8. Сначала в аппарат подают около 40 л среды, разбавляют её в 4 - 4,5 раза стерильной водой и при интенсивной аэрации добавляют остальное количество питательной среды (80 - 100 л), рН среды – 4,5 - 5,5. Из качалочных колб вносят микробную суспензию объемом 1,5 - 2 л и производят культивирование до накопления в среде 3,5 - 4,0 г клеток/л по абсолютно сухому веществ (АСВ). Обычно для этого требуется 15 - 18 ч.

Суспензия из малого посевного аппарата подается в аппарат объемом 4 - 5 м³, предварительно заполненный питательной средой (≈ 200 л) и стерильной водой (1,2 - 1,5 м³), включается аэрация и при постоянном доливе (70 - 75 л/ч) питательной среды и добавления аммиачной воды для поддержания заданного рН проводится культивирование 10 - 12 ч.

Выращивание засевной культуры проводится в ферментаторе объемом 15 - 20 м³. Аппарат на 10 % по объему заполняется стерильной или кипяченой водой, туда же вводится около 0,5 м³ питательной среды и полностью перекачивается все содержимое предыдущего аппарата (2,5 - 2,7 м³). Выращивание посевного материала без отбора суспензии продолжается 8 - 9 часов при интенсивной аэрации и постоянном доливе питательной среды (170 - 200 л/ч) до накопления в ферментере биомассы в количестве 4 - 5 г АСВ/л. После этого засевную культуру начинают отбирать на основное производство в количестве 1,3 - 1,7 м³/ч при одновременном доливе питательной среды.

Процесс ферментации длится от 5 до 10 суток, а затем цикл приготовления посевного материала возобновляется. К подготовительным стадиям производства относится приготовление растворов питательных солей и микроэлементов, необходимых для нормального развития микроорганизмов. Этот участок имеет свою технологическую схему. Минеральные компоненты группируют в два раствора, которые параллельно подаются в основной ферментатор: раствор всех микроэлементов (N, P, K), необходимое количество которых составляет 5 - 70 г/л; раствор микроэлементов (Mg, Mn, Fe, Zn и др.), концентрации которых не превышают 5 - 10 мг/л.

Технологические потоки из всех подготовительных отделений (компримирование воздуха, хранение и подготовка сырья, получение засевной культуры, приготовление растворов питательных солей и микроэлементов, технологическая вода, аммиачная вода, стерильная культуральная жидкость) поступают на главную стадию производства – стадию ферментации. Основным аппаратом в этом отделении является ферментатор – аппарат полного смешения по жидкой фазе, обеспечивающий рост и развитие популяций микроорганизмов в объеме жидкой фазы; транспорт питательных веществ к клеткам микроорганизмов; отвод от микробных клеток продуктов их обмена; отвод из среды тепла.

Затем следуют другие этапы технологической схемы получения кормовой биомассы:

– Сгущение суспензии микроорганизмов. При этом концентрация биомассы повышается до 12 - 16 % АСВ. Для этого используют сепараторы, а также флокуляцию, коагуляцию, флотацию или декантацию.

– Термообработка суспензии. При нагревании микроорганизмов до температуры 75 - 85 ºС в течение 10 - 40 мин происходит гибель штамма-продуцента и практически всей сопутствующей микрофлоры.

– Концентрирование суспензии. Проводят в отделении выпаривания до концентрации 23 - 25 % АСВ. Для этого используется трехкорпусная вакуум-выпарная установка: I корпус – 90 ºС, II – 75 и III – 60 ºС.

– Сушка. В этом отделении происходит образование готового продукта с влажностью ≈ 10 % (по массе). Для этого используются конвективные сушилки (распылительные, кипящего слоя, ленточные и барабанные).

– Грануляция и сушка. Обычно сухая биомасса, содержащая 8 - 10 % (по массе) влаги представляет собой готовый продукт и после упаковки направляется на склад к потребителю. Если продукт необходимо получить в виде гранул, то сухая и влажная (после выпарки) биомасса в соотношении 1:1 поступает в гранулятор. При этом влажная биомасса налипает на сухие частицы и вся масса влажностью 45 - 50 % движется в аппарате, формируя гранулы, которые затем подаются в сушилку кипящего слоя. Гранулы подсушиваются до остаточной влажности 8 - 10 % (по массе) горячим воздухом или топочными газами с температурой 260 - 300 ºС;

– Фасовка и упаковка готового продукта. Сухая биомасса поступает в приемный бункер и фасуется в бумажные мешки с клапаном массой 25 - 30 кг. Эти мешки укладываются на специальные поддоны, которые отвозят их на склад или отгружают потребителю.

Вопросы для самоконтроля

1) Каковы последствия недостатка или полного отсутствия белка в рационе животного?

2) Перечислите преимущества производства биомассы с помощью микробного синтеза.

3) Дрожжи и бактерии как нетрадиционные источники белка, их преимущества и недостатки.

4) Какие водоросли можно использовать в качестве кормовых добавок?

5) Грибы как перспективный источник кормового белка.

6) Перечислите сырьевые источники для синтеза микробного белка.

7) Парафины нефти как сырье для синтеза микробного белка.

8) Спирты как субстрат для микробного синтеза белка.

9) Использование растительной биомассы для культивирования продуцентов белка.

10) Молочная сыворотка как сырье для производства белковой биомассы.

11) Технология выращивания засевной культуры для получения кормовой биомассы.

12) Охарактеризуйте главную стадию (стадию ферментации) и последующие этапы технологической схемы производства кормовой биомассы.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Основная

1. Блинов, В.А. Общая биотехнология: Курс лекций. В 2-х частях. Ч. 2. – Саратов: ФГОУ ВПО «Саратовский СГАУ», 2004. – 144 с. – ISBN 5-7011-0436-2

2. Блинов, В.А. Пробиотики в пищевой промышленности и сельском хозяйстве / В.А. Блинов, С.В. Ковалева, С.Н. Буршина. – Саратов: ИЦ «Наука», 2011. – 171 с. – ISBN 978-5-9999-0927-5

3. Елинов, Н.П. Основы биотехнологии / Н.П. Елинов. – СПб.: Наука, 1995. – ISBN 5-02-026027-4

4. Клунова, С.М. Биотехнология: учебник / С.М. Клунова, Т.А. Егорова, Е.А. Живухина. – М.: Академия, 2010. – 256 с. – ISBN 978-5-7695-6697-4

5. Мотовилов, К.Я. Экспертиза кормов и кормовых добавок: учебно-справочное пособие / К.Я. Мотовилов, А.П. Булато, В.М. Позняковский. – Новосибирск: Сиб. унив. изд-во, 2004. – 336 с.

6. Никульников, В.С. Биотехнология в животноводстве: учебное пособие / В.С. Никульников, В.К. Кретинин. – М.: Колос, 2007. – 544 с. – ISBN 978-5-10-003966-2

7. Сельскохозяйственная биотехнология / Шевелуха В.С. и др. – М.: Высшая школа, 2003. – 427 с. – ISBN: 5-06-004264-2

8. Тарантул, В.З. Толковый биотехнологический словарь русско-английский: справочное издание [Электронный ресурс] / В.З. Тарантул. – М.: Языки славянских культур, 2009. – 936 с. – ISBN: 978-5-95-51-0342-6 – Доступ с сайта научной библиотеки СГАУ – ЭБС IPRbooks

9. Фаритов, Т.А. Корма и кормовые добавки для животных: учебное пособие / Т.А. Фаритов. – СПб.: Лань, 2010. – 304 с. – ISBN 978-5-8114-1026-2

10. Фисинин, В.И. Кормление сельскохозяйственной птицы: учебник / В.И. Фисинин, И.А. Егоров, И.Ф. Драганов. – М.: ГЭОТАР – Медиа, 2011. – 344 с. – ISBN 978-5-9704-1996-0

Дополнительная

1. Биотехнология: учебное пособие для вузов, в 8 кн., под ред. Егорова Н.С., Самуилова В.Д. – М., 1987.

2. Журналы: Ветеринария и кормление, Главный зоотехник, Животноводство России, Зоотехния, Кормление сельскохозяйственных животных и кормопроизводство, Кормопроизводство, Птицеводство, Свиноводство.

3. Адаптивное кормопроизводство: Международный научно-практический электронный журнал ВНИИ кормов им. В.Р. Вильямса; ссылка доступа – http://adaptagro.ru/index.php?option=com_content&view=article&id=57&Itemid=73&lang=ru

4. Журнал «Биотехнология» (аннотации статей) (ссылка доступа – http://www.genetika.ru/journal)

5. Интернет-журнал «Коммерческая биотехнология» (ссылка доступа – http://cbio.ru)

6. Оn-line-журнал «Биотехнология. Теория и практика» (ссылка доступа – http://www.biotechlink.org)

Лекция 7