Производство ацетона и бутанола

Ацетонбутиловое брожение является анаэробным. Возбудители – спорообразующие бактерии Clostridium acetobutylicum или близкие к ним виды маслянокислых бактерий. Сырье – зерновые и мелассно-зерновые заторы, меласса, крахмал, патока, гидролизаты целлюлозы различного происхождения, сульфитные щелока. В первый период ацетонбутилового брожения образуется уксусная и масляная кислоты, выделяются водород и диоксид углерода. Затем масляная кислота восстанавливается до бутанола. Ацетон образуется из ацетоуксусной кислоты при ее декарбоксилировании.

Технология получения ацетона и бутанола из кукурузы. Муку грубого помола смешивают с водой (6-8 кг муки на 100 л воды). Затем затор варят 2 ч под давлением 200 кПа и стерилизуют. Полученную массу охлаждают до 37-42ºС, а затем сбраживают в течение 2 суток при рН среды 5-7. В результате из глюкозы образуется смесь, которая содержит 6 частей бутанола, 1 часть этанола и 3 части ацетона. Их разделяют перегонкой при различных температурах кипения (ацетон – 56,2ºС, этанол – 78,4ºС, азеотроп бутанола с водой – 93,4ºС, чистый бутанол – 117,7ºС).

Отходы производства – газообразные водород и диоксид углерода и плотная ацетонбутиловая барда. Газы улавливают и применяют для синтеза аммиака и метанола. Барда содержит значительное количество рибофлавина, поэтому ее используют для получения кормового витамина В₂. Для этого ее десятикратно концентрируют в многоступенчатых вакуум-выпарных аппаратах и высушивают в распылительных сушилках. Получают сухой концентрат, который содержит 60-100 мкг/г рибофлавина. Барду также применяют для выращивания кормовых дрожжей.

Интенсифицировать производство ацетона и бутанола можно следующими путями: ферментация продуцента в биореакторе с псевдоожиженным слоем при непрерывной экстракции бутанола из многофазной среды; иммобилизация клеток продуцента на стеклянной поверхности биореактора; биосинтез на основе синтетического газа (смесь Н₂ и СО).

Вопросы для самоконтроля

1) Перечислите основные типы биопроцессов.

2) Какие продукты получают из биомассы промышленных микроорганизмов?

3) Технология получения хлебопекарных дрожжей.

4) Субстраты для получения белка одноклеточнвх.

5) Сырье для получения кормовых дрожжей.

6) Технология производства товарных дрожжей.

7) Применение этанола.

8) Характеристика спиртового брожения.

9) Сырьем для производства этанола.

10) Отходы производства этанола.

11) Технология получения спирта из древесины.

12) Характеристика ацетонбутилового брожения, возбудители.

13) Технология получения ацетона и бутанола из кукурузы.

14) Пути интенсификации производства ацетона и бутанола.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Основная

1. Безбородов, А.М. Микробиологический синтез / А.М. Безбородов, Г.И. Квеситадзе. – СПб: Проспект Науки, 2011. – 144 с. – ISBN 978-5-903090-52-5

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

3. 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

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

5. 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

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

Дополнительная

1. Комплексная программа развития биотехнологий в Российской Федерации на период до 2020 года / утверждено председателем правительства Российской Федерации В. Путиным 24 апреля 2012 г. № 1853п-П8. – М., 2012. – 76 с.

2. Общая биотехнология в таблицах, рисунках и схемах: учебно-методическое пособие / сост.: Блинов В.А. – Саратов: 410005, Саратов, Пугачевская, 161, офис 320, 2008. – 102 с.

3. Общая и фармацевтическая биотехнология: учебное пособие. − Самара: НОУ ВПО СМИ «РЕАВИЗ», 2012. − 118 с.

4. Рабочие материалы к стратегии развития биотехнологической отрасли промышленности до 2020 года / Общество биотехнологов России им. Ю.А. Овчинникова. Союз предприятий биотехнологической отрасли. – М., 2009. – 85 с.

5. 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

6. Тенденции развития промышленного применения биотехнологий в Российской Федерации / Институт биохимии им. Н.А. Баха РАН. – М., 2011. – 323 с.

7. Журналы: Биотехнология, Вестник СГАУ, Прикладная биохимия и микробиология, Журнал микробиологии, эпидемиологии, иммунологии, Фармацевтическая промышленность, Кондитерское и хлебопекарное производство, Масложировая промышленность, Молочная промышленность, Переработка молока, Мясные технологии, Сыроделие и маслоделие, Пиво и напитки, Пищевая технология.

8. http://www.biotechnolog.ru

9. Биотехнологический портат Bio-X (ссылка доступа - http://bio-x.ru)

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

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

Лекция 6

основные типы биотехнологических процессов – II