Файл: 67 вестник науки и образования 12(48) 2018.pdf

ВЕСТНИК НАУКИ И ОБРАЗОВАНИЯ № 12(48) 2018 █ 72 █

хроматографии – адсорбции, при которой растворенные вещества адсорбируются вместе, а десорбируются отдельно, т.е. выходят из сорбента путем их избирательного поглощения;

диализа – очистки высокомолекулярных веществ от низкомолекулярных при помощи полупроницаемой перегородки;

кристаллизации – медленного охлаждения биомассы для образования кристаллов из раствора целевого продукта, т.к растворимость веществ при разных температурах отличается.
Такие методы выделения, как ионный обмен, экстракция, электродиализ, осаждение, ультрафильтрация, хроматография, используемые при выделении и очистке биологически активных веществ, при получении кормового белка, применяются редко. Они высокозатратны и целесообразны лишь при получении продуктов пищевого назначения: белков, аминокислот, витаминов [4].
Стадия концентрирования продукта помимо осаждения, фильтрации и ультрафильтрации может включать в себя технологические процессы: выпаривание; сушка; обратный осмос.
Выпаривание (упаривание) продукта заключается в концентрировании экстракта продукта частичным испарением воды при температуре 50÷90°С. В основном её применяют на конечных стадиях концентрирования продукта.
Для сохранения кормовых качеств целевого продукта, его усвояемости и биологической ценности применяется сушка. Она доводит конечный продукт до состояния, при котором содержание влаги в нем не должно превышать 8-10%. Технологически сушка может выполняться: контактным вальцеванием, сублимационной лиофилизацией либо конвективным распылением.
Сушка вальцеванием осуществляется передачей тепла, которое необходимо для испарения влаги и нагревания продукта от нагретой поверхности барабана. Такой процесс целесообразен при получении продукта с твердой фазой, однако, имеет свои недостатки: до 15% потеть целевого продукта, налипание продукта на барабаны.
Лиофильная сушка включает операции предварительного замораживания до температуры -
50°С…-80°С с последующими двумя сушками в вакуумной среде. Процесс лиофильной сушки отличается дороговизной и в основном применяется для сушки термолабильных продуктов и получения живых клеток.
Сущность распылительной сушки заключается в превращении жидкой биомассы в сухой продукт посредством распыления концентрированного экстракта в горячем сушильном агенте
(среде, обладающей свойствами теплоносителя) при температурах до 100-300°С. Такая сушка обладает высокой производительностью по сравнению с остальными вариантами, большой скоростью испарения.
При обратном осмосе ферментированная жидкость под давлением проходит через мембрану из более концентрированного раствора в менее концентрированный, то есть в ходе обратного осмоса жидкость очищается от растворенных в ней веществ.
Стадия изготовления готовой формы продукта может включать в себя технологические процессы [7]:

гранулирования – формирования гранул из порошка или из раствора;

дражирования – обволакивания гранул целевого продукта защитной оболочкой;

таблетирования – формирование таблеток;

разлива - переливания жидкостей из бoльших емкостей в меньшие;

фасовки - разделения целевого продукта на определенные заранее фиксированные порции;

ампулирования – затаривания в ампулы
Технологический комплекс производства кормовых белков. С целью успешной реализации рассмотренных этапов производства кормовых белковых продуктов каждому технологическому процессу соответствуют специальные технические устройства.
Приготовление сырья производится в основном в пробирках, колбах и прочих ёмкостях, затем в инокуляторах, после – в посевных ферментаторах.
Для приготовления питательных сред биотехнологической стадии используют специальные приборы – биореакторы или ферментёры. Объем промышленных ферментеров (для глубинного культивирования) колеблется от 0,5 до 450 м³. Наиболее распространенным является крупногабаритный аппарат объемом около 100 м³. производственная линия может состоять из одного (для твердой фазы) или нескольких ферментёров. Такой аппарат выполняется из легированной нержавеющей стали с герметизацией, мешалкой и рубашкой. Поскольку процесс ферментации сопровождается большим выделением тепла, к ферментерам подключают системы охлаждения. Также для осуществления ферментационных процессов необходимо

█ 73 █ ВЕСТНИК НАУКИ И ОБРАЗОВАНИЯ № 12(48) 2018
прокачивать значительное количество воздуха через слой жидкости, что требует установки мощных компрессоров и парогенераторов.
Для осуществления процессов разделения жидкости, биомассы, выделения внутри- и внеклеточных продуктов, и очистки целевого продукта, как правило, применяются специальные аппараты: сепараторы, осадительные центрифуги, фильтр-прессы, вакуум-фильтры или отстойники.
Концентрирование продукта осуществляется вакуум-выпарными установками или различными сушильными устройствами. Чаще применяются распылительные сушилки.
В случае необходимости фасовки и упаковки пылящего продукта применяют вытяжку с циклонными сепараторами, с помощью которых пыль продукта собирается в бункеры и возвращается в упаковку. Жидкий продукт разливают в цистерны, бидоны, другие емкости [4].
В данной работе предлагается схема и технологического комплекса производства кормового белка, заключающаяся в следующем (рис. 2).
В жидкофазных ферментерах 7, 8, 9 происходит приготовление питательной среды для подготовки спорового инокулята и последовательное выращивание микроорганизмов. При достижении заданного количества спор производится их последовательная перекачка по трубопроводу в жидкофазный ферментер большей емкости. К линии жидкофазных ферментеров для поддержания необходимых параметров среды подключены парогенератор 3, чиллер 4 и компрессор 1 через ресивер 2. В ферментере 9 с производится наращивание биомассы с использованием оборудования для ультразвуковой стимуляции микроорганизмов для ускорения биопроцессов. При достижении заданного количества микроорганизмов производится их перекачка по трубопроводу в твердофазный ферментер 10, к которому подключен компрессор 6. Через загрузочный бункер блока хранения сырья 5 в ферментер 10 поступает твердый субстрат. Далее продукт поступает в измельчитель 11, затем – в сушилку 12.
По окончании сушки продукт загружается в инкапсулятор 13 и через циклонный сепаратор 14 достигает стадии фасовки 15. Данная компактная схема позволяет сравнительно быстро получить качественный кормовой белок в необходимых объёмах.
Рис. 2. Принципиальная структурная схема технологии производства кормовых продуктов:
1 - компрессор; 2 - ресивер; 3 – парогенератор; 4 - чиллер; 5 - загрузочный бункер блока хранения сырья;
6 - парогенератор; 7 – жидкофазный ферментер на 10 л; 8 - жидкофазный ферментер на 50 л;
9 - жидкофазный ферментер на 500 л; 10 - твердофазный ферментер на 5000 л; 11 - измельчитель
сушилки; 12 - сушилка; 13 - инкапсулятор; 14 - циклонный сепаратор; 15 - фасовка
Выводы. Производство кормовых белковых продуктов для различных отраслей агропромышленного комплекса представляет собой сложный высокотехнологический процесс, сопряженный с высокими санитарными требованиями и энергозатратами. Фактор импортозамещения сформировал ключевые задачи, решение которых позволит обеспечить продовольственную безопасность и развитие производства в целом. Первой задачей является создание новых штаммов микроорганизмов, способных на дешевом сырье наращивать биомассу и ферментировать кормовой белок. Вторая задача – создание технического комплекса, способного при оптимальных затратах производить высокий по качеству продукт в значительных объемах. В данной работе предложена принципиальная схема технологического

ВЕСТНИК НАУКИ И ОБРАЗОВАНИЯ № 12(48) 2018 █ 74 █
комплекса производства кормового белка, позволяющего сравнительно быстро получить качественный кормовой белок в необходимых объёмах.
Список литературы / References
1. Лаврентова В. Рынок протеиновых ингредиентов комбикормов // Сельскохозяйственное обозрение, 2017. № 11. С. 32-50.
2. Приказ Минсельхоза РФ от 25 июня 2007 г. № 342 «О концепции развития аграрной науки и научного обеспечения АПК России до 2025 года».
3. Кузнецов Н.И., Воротников И.Л. и др. Перспективы научно-технологического развития переработки сельскохозяйственного сырья: производство готовых кормов для животных.
Саратов ФГБОУ ВО Саратовский ГАУ, 2016. 27 с.
4. Прикладная экобиотехнология: учебное пособие: в 2 т. Т. 1 / А.Е. Кузнецов [и др.]. 2-е изд.
(эл.). М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2012. 629 с.: ил., [4] с. цв. вкл. (Учебник высшей школы).
5. Бирюков В.В. Основы промышленной биотехнологии. М., 2004. 296 с.
6. Касаткин А.Г. Основные процессы и аппараты химической технологии. М.: Химия, 1973.
752 с.
7. Беккер М.Е. Введение в биотехнологию. Пер с латышского. Рига: Изд. "Звайгэне", 1978.