Истеъмол органик кислоталари ишлаб чиқариш биотехнологияси - Биотехнология - Презентации

Информация о документе

Цена	3000UZS
Размер	1.3MB
Покупки	0
Дата загрузки	22 Декабрь 2023
Расширение	pptx
Раздел	Презентации
Предмет	Биотехнология

Истеъмол органик кислоталари ишлаб чиқариш биотехнологияси

Купить

ИСТЕЪМОЛ ОРГАНИК КИСЛОТАЛАРИ ИШЛАБ ЧИҚАРИШ БИОТЕХНОЛОГИЯСИ

Микробиологик синтез орқали турли хил органик кислоталар: сирка, лимон, янтар, сут, глюкон ва бошқа хил кислоталарни олиш мумкин. Улардан озиқ-овқат, фармацевтика, кимё, енгил саноат ва бошқа турли хил ишлаб чиқариш саноатларида кенг кўламда фойдаланилади. Микробиологик синтез орқали олинган лимон, сирка ва сут кислоталари анъанавий озиқ-овқат ишлаб чиқаришда кенг қўлланилади ва кимёвий синтезлаш йўлига нисбатан самаралироқ ҳисобланади. Ушбу кислоталарнинг продуцент-микроорганизмлари бактериялар, моғор замбуруғлари ва ачитқилар ҳисобланади. Сирка ва лимон кислота синтезловчи продуцент- микроорганизмлар аэроблар ҳисобланади. Сут кислотасини эса анаэроб микроорганизмлар ҳосил қилади. Микроорганизмлар ушбу кислоталарни ўзларини бегона микрофлорадан ҳимоя қилиш мақсадида синтезлайдилар, шунин

СИРКА КИСЛОТА ИШЛАБ ЧИҚАРИШ  Сирка кислота CH 3 COOH – рангсиз, ўткир ҳидли суюқликдир. Ошхона сиркаси (сирка кислотасининг 5-9% ли сувли эритмаси), сиркали эссенция (70-80%), сувсиз ёки музлатилган сирка кислота (98-99,8%) ҳолидаги сирка кислоталари мавжуд.  Acetobacter туркумига мансуб сирка кислотали бактериялар этил спиртини оксидлаб, сирка кислота ҳосил қилиш хусусиятига эгадир. Этил спиртининг оксидланишини алькогольоксидаза ферменти катализлайди. Реакция тенгламасини қуйидагича ёзиш мумкин:   Саноат шароитида сирка кислотани микробиологик синтез қилиш, сирка кислотали бактерияларни суюқликда узлуксиз ўстириш усулидан фойдаланиб, кетма кетликдаги ферментёрлар бирикмаларида амалга оширилади. 01 09 0215 01 01 03 01 2B 2C1912 0A 2D 01 05 060708 01 0A 35 04 01 01 01 01 28 0A 11 07

СИРКА КИСЛОТА ИШЛАБ ЧИҚАРИШ ТЕХНОЛОГИК ЖАРАЁНЛАРИ  Экиш материалини олиш;  Хом ашёларни тайёрлаш;  Ферментация;  Тайёр маҳсулотни тиндириш ва қуйиш.  Ишлаб чиқаришда сирка кислотали бактерияларнинг икки хил тури Bacterium Schtzenbachii ва Bacterium curvum қўлланилади.  Экиш материалини лабораторияларда сирка кислотали бактерияларни суюқ озиқада кольбаларда, микробиологик тебратгичда, сўнгра 30 л. ҳажмли лаборатория ферментёрларида ўстириб олинади.  Сирка кислота олиш учун хом ашё сифатида этил спирти, ректификат ёки тозаланган ёғдан фойдаланилади. Сирка кислотали бактерияларнинг ҳаёт фаолияти озиқа муҳитининг рН кўрсаткичига боғлиқ бўлади. Уларнинг яхши ривожланиши учун мўътадил рН кўрсаткичи 3,0-3,2 оралиғида бўлади.

Озиқа муҳитидаги сирка кислота ва этил спирти миқдори ҳам микроорганизмлар ҳаёт фаолиятида муҳим рол ўйнайди ва катта таъсир кўрсатади. Кислоталарнинг мўътадил миқдори 10% деб ҳисобланса, спирт миқдори Bacterium Schtzenbachii учун 6-7% (ҳажм), Bacterium curvum учун эса 9-14% (ҳажм) ни ташкил этади. Ферментация жараёни эса бешта кетма кетликда бириккан ферментаторлардан ташкил топган ускуналарда амалга оширилади. Ҳар бир ускуна аралаштиргич, барбометр ва бурама (спиралсимон) иссиқлик алмаштирувчилар билан таъминланган. Биринчи ферментёрга, этил спирти ва сирка кислотанинг умумий миқдори 6,4-6,7% ни ташкил этадиган озиқа муҳити ва стерил ҳаво узлуксиз берилади ҳамда экиш материали солинади. Бунда сирка кислотали бактерияларнинг жуда тез ривожланиши учун қулай шароит яратилади. Биринчи ферме

Культурал суюқлик бир ферментёрдан иккинчи ферментёрга ҳосил қилинган ҳаво босими ҳисобига узатилади. Ҳар бир ферментёр этил спирти жадал оксидланиши ва сирка кислотага айланиши учун шароит яратиб беради. Зарур бўлган спирт миқдори билан таъминлаш учун иккинчи, учинчи ва тўртинчи ускуналарга 40% ли этил спирти қўшилади. Ҳарорат ва аэрация жадаллиги бир ферментёрдан иккинчисига ўтганда пасайиб боради: агарда биринчи ферментёрда ҳарорат 28 0 С га, аэрация жадаллиги эса 0,35-0,40 м 3 /(м 3 ·мин) га тенг бўлса, охирги ускунага келиб мувофиқ равишда 25 0 С ва 0,1-0,15 м 3 /(м 3 ·мин) ни ташкил этади. Культурал суюқлик бешинчи ферментёрдан сирка кислота миқдори 9% дан кам ва 9,3% дан ортиқ бўлмаган ҳолда чиқади. 100 л. сувсиз этил спиртидан 75-90 кг сирка кислота олинади. Сирка кислотаси эритма

СИРКА КИСЛОТА ИШЛАБ ЧИҚАРИШ ТЕХНОЛОГИК СХЕМАСИ 

ЛИМОН КИСЛОТА ИШЛАБ ЧИҚАРИШ Сувли эритмалардан рангсиз, тиниқ, ромбик кўринишидаги кристаллар пайдо бўлади. Лимон кислотаси медицинада, озиқ-овқат, кимё ва енгил саноатда жуда кенг миқёсда ишлатилади. Маълумотларга кўра дунё миқёсида лимон кислотасининг ишлаб чиқарилиш ҳажми йилига 400 минг тоннани ташкил этади. Лимон кислотасининг бундай катта миқдорда ишлаб чиқарилишига турли хил углерод манбалари, хусусан, углевод ва углеводородлар асосида микробиологик синтезлаш усуллари яратилгандан кейингина эришилди. Лимон кислотасининг продуцент микроорганизмлари микроскопик замбуруғлар ( Aspergillus niger ), ачитқилар ( Candida lipolytica , Candida quilliermondii ) ва бактериялар ( Corynebacterium , Arthrobacter ) ҳисобланади.

Россияда лимон кислотаси мелассали озиқа муҳитида Aspergillus niger микроскопик замбуруғини ўстириб, микробиологик синтез асосида олинади. Лимон кислотасини ишлаб чиқариш жараёнини ўзида микробиологик технологиянинг барча асосий босқичларини мужассамлаштиради: Экув материалини тайёрлаш; Меласса - хом ашёларни ферментацияга тайёрлаш; Ҳавони тайёрлаш ва стериллаш; Ферментация; Мицелий-продуцент биомассаларини ажратиш; Культурал суюқликдан лимон кислотасини ажратиш ва уни кристалл кўринишда олиш. Лимон кислотаси продуцентларини юза қисмга ва суюқлик ичига экиш усулларида ўстириш мумкин. Лимон кислотасини бу усулларда ишлаб чиқаришнинг технологик чизмаси фақатгина ферментация босқичида фарқланади. Қолган барча босқичлар бир хилда кечади

ЭКУВ МАТЕРИАЛИНИ ТАЙЁРЛАШ  Махсус микробиологик музейларда Aspergillis niger штаммлари қуруқ спора кўринишида (конидий) фаоллантирилган кўмир аралашмасида сақланади. Дастлабки культура пробиркаларда агарли озиқа муҳитида ривожланади, сўнгра кольба ва кюветаларда қаттиқ озиқа муҳитида ўстирилади. Ўстириш ҳарорати 32 0 С бўлиб, ўстириш давомийлиги ҳар бир босқичда 2 суткадан 7 суткагача давом этади.  Қаттиқ озиқа муҳити сиртида ўстирилганда конидия ҳосил қилувчи мицелиал қоплам ривожланади. Етилган конидийлар вакуум ускунаси ёрдамида йиғиб олинади. Йиғиб олинган конидийлар стерил ҳолдаги қўшимчаларга (тальк ёки фаоллаштирилган кўмир) аралаштирилади ва 32 0 С ҳароратда қуритилади. Тайёр экув материали стерил шиша кольбаларга ёки 0,5 дан 1 литргача бўлган сиғимли банкаларга жойланади. Бу усу

ОЗИҚА МУҲИТИ ЮЗА ҚИСМИДА ЎСТИР ИШ УСУЛИДАГИ ФЕРМЕНТАЦИЯ  Юза қисмда ўстириш учун озиқа муҳити қайнатиш қозонида тайёрланади. Меласса сув билан 1:1 нисбатда суюлтирилиб олинади ва сульфат кислота қўшилиб эритма рН кўрсаткичи 6,8-7,2 гача олиб борилади.  Темир тузлари ва оғир металларни чўктириш учун қайнатиш давомида аниқ миқдордаги сариқ қон тузи эритмаси калий гексацианоферроат (ГЦФК) солинади. Меласса эритмасига 60-70 0 С ҳароратда кетма-кетликда азот, фосфор (калий фосфат), макро- ва микроэлементлар (рух, магний, калий ва бошқалар) манбалари қўшилади. Тайёр озиқа муҳити 45-50 0 С ҳароратда стерил идишга ўтказилади. Озиқанинг шакар сақлаши 12-16% ни ташкил этиши лозим.

Асосий ферментация стелажларида (жавонлар) кюветалар жойлашган ёпиқ бўлмалари мавжуд бўлган махсус бўлмаларда амалга оширилади. Кюветалар тўғри бурчакли шаклда алюминий ёки зангламайдиган пўлатдан тайёрланган бўлади. Кюветаларнинг узунлиги 7 м, эни 1,8 м, борт баландлиги 20 см гача бўлиши мумкин. Кюветалар озиқа муҳити билан тўлдирилади ва культурал суюқлик штуцер орқали кювета тубига сизиб ўтиб турадиган бўлади. Камера қиздирилган стерил ҳаво узатгич тизим билан жиҳозланади.

Меласса сақловчи муҳитда лимон кислота олишнинг технологик чизмаси 1-меласса учун идиш; 2-марказлаштирувчи насослар; 3-мелассани суюлтириш учун реактор; 4-стерилизатор; 5-ачитиш камераси; 6- бижғийдиган эритмаларни йиғгич; 7-нейтрализатор; 8-нутч-фильтр; 9-аралаштиргич; 10- нутч-фильтр; 11- монтеж- йиғгич; 12-вакуум-ускунаси; 13-дисольвер; 15-кристаллизатор; 16-қабул бўлими; 17- қуритиш; 18-тайёр маҳсулот; 19- фильтратларни йиғиш.

 Янги ферментация ҳалқаcи олдидан камералар ва кюветалар яхшилаб ювилади ва парошакллин аралашмаси билан стерилланади кейин эса пароаммиакли аралашмада дегазацияланади. Стерилизацияланган ва совутилган камера кюветаларига озиқа муҳити 12 дан 18 см гача қатлам қилиб қуйилади. Махсус ускуналарда Aspergillus niger конидийлари яъни экиш материали озиқа муҳитига пуркаб сепилади. Экишдан кейин бир кун ўтгач юпқа оқ-сарғиш мицелий қоплами ҳосил бўлади ва уч кун ўтгач қалинлашиб бурмали, қатлам-қатлам тузилишни намоён қилади. Замбуруғ мицелийсининг фаол ўсиш босқичи жуда кам аэрацияда, 34-36 0 С ҳароратда таъминланади.

Фаол кислота ҳосил бўлиш босқичида ҳарорат 32- 34 0 С га пасаяди, ҳаво узатилиши эса 3-4 марта ошади. Кислота ҳосил бўлишининг жадаллигининг пасайиши ва ажраладиган иссиқлик миқдори камайишининг олдини олиш учун камерага берилаётган ҳаво секин-аста камайтириб борилади. Ферментация жараёни эритмада 1-2% шакар қолганда ва культурал суюқликда кислота сақлаши 12- 20% ни ташкил этганда тўхтатилади. Кюветалардан культурал суюқлик маҳсулот йиғгичга қуйилади, сўнгра кимёвий цехга ўтказилади. У ерда лимон кислота ажратилади. Культурал суюқликнинг лимон кислота сақлаши 12-20% ни ташкил этади. Мицелий кислоталардан иссиқ сув билан ювиб тозаланади ва қорамоллар учун озиқа сифатида қўлланилиши мумкин.

СУЮҚ ОЗИҚА МУҲИТИДА ЎСТИРИШ УСУЛИДАГИ ФЕРМЕНТАЦИЯ  Aspergillus niger замбуруғларини суюқ озиқада ўстириш орқали лизин олиш жараёни 100м 3 ҳажмдаги ферментёрларда амалга оширилади (41-чизма). Экиш материали сифатида 10м 3 ҳажмдаги экиш ферментёрларида олинган ўсувчан мицелийлар қўлланилади.  Меласса эритмаси экиш ва ишлаб чиқариш ферментёрлари учун худди юза қисмда ўстириш усулидагидек олинади, фақатгина суюқликда ферментация учун дастлабки меласса эритмаси 4% дан кам бўлмаган шакар сақлаши лозим. Агарда фементация жараёнида шакар миқдори кескин камайса, 25- 28% шакар сақловчи стерил меласса эритмаси (қуюлувчи эритма) қуйиш амалга оширилади. Ушбу эритма шундай миқдорда қуйиладики, бунда ферментёрдаги шакар миқдори 12-15% ни ташкил этсин.

Суюқликда ўстириш усулида лимон кислота олишнинг технологик чизмаси 1-мелассали бак; 2-қабул қилувчи бак; 3-тарозилар; 4-қайнатувчи қозон; 5- марказлаштирувчи насос; 6-оралиқ идиш; 7-стерил колонка; 8-сақлагич; 9-музлатгич; 10-экиш ферментатори; 11-ишлаб чиқариш ферментатори; 12-бактериологик фильтр; 13-мелассани сақлаш учун идиш; 14-оралиқ йиғгич; 15-барабанли вакуум фильтр; 16- мицелийни қабул қилувчи идиш; 17-мицелийни йиғиш учун вакуум йиғгич; 18- фильтрланган (бижғиган) эритмаларни йиғиш учун вакуум-йиғгич.

Озиқа муҳити билан тўлдирилган экиш ускунасига, дастлаб термостатда 32 0 С ҳароратда 5-6 соат сақланган конидий суспензияси қуйилади. Культура доимий аралаштириш ва аэрацияда 34-35 0 С ҳароратда ўстирилади. Ўстириш жараёнида ферментаторга ҳаво узатилиши қатъий назорат қилинади, яъни ҳавонинг сарфи ферментация охирларига бориб деярли 10 баровар ошади. Жадал кўпикланиш давомида кўп бўлмаган миқдордаги кимёвий пеногасител (кўпиксизлантирувчи) солинади (олеин кислота). Мицелий етилиш жараёни 30-36 соатдан кейин культурал суюқлик кислота миқдорини 1-2% сақлаганда тугалланади. Етилган мицелийлар ишлаб чиқариш ферментёридаги озиқа муҳитига экиш учун юборилади. Ферментёрда кислота ҳосил бўлиш жараёни узлуксиз аэрация ва 31-32 0 С ҳароратда 5-7 сутка давом этади. Ҳаво сарфи бошланғич даврда 400 м

Ферментёрда кислота ҳосил бўлиш жараёни узлуксиз аэрация ва 31-32 0 С ҳароратда 5-7 сутка давом этади. Ҳаво сарфи бошланғич даврда 400 м 3 /с, ферментация охирларида эса 2200 м 3 /с гача ошиб боради. Шакар миқдорини мўътадиллаштириб туриш учун қуйиш эритмасидан вақти- вақти билан 2-3 марта қўшилади. Бунда шакар миқдори эритмада 12-15% ни ташкил этиши лозим. Жараён охирида эса умумий кислоталик ва шакар миқдори аниқланади. Ферментация жараёни тугагандан сўнг культурал суюқлик 60-65 0 С ҳароратгача бўлган ўткир буғда қиздирилади ва йиғгичга қуйилади. У ердан эса мицелий биомассаларини ювиш ва ажратиш учун вакуум-фильтрга узатилади. Ювилган мицелийлар қорамол озиқаси сифатида қўлланилади. Асосий лимон кислота эритмаси эса сув таркибида кимёвий цехга лимон кислотасини ажратиш учун узатилади

ЛИМОН КИСЛОТАСИНИ АЖРАТИШ ВА УНИ КРИСТАЛЛ ҲОЛДА ОЛИШ  Мицелийлар ажратилгандан сўнг культурал суюқлик таркибида лимон, глюкон ва оксалат кислота (шавел (қахрабо) кислота)лар аралашмаси, шакар чўкмалари ва минерал аралашмаларини сақлайди. Культурал суюқликдан лимон кислотани ажратиш унинг цитрат уч кальцийли тузида кам эрувчанлик хусусияти ҳосил қилишига асосланади. Нейтрализация жараёни махсус ускуна – нейтрализаторда амалга оширилади, у ўз навбатида аралаштиргич ва буғли батареялар билан жиҳозланган бўлади. Культурал суюқлик қайнаш даражасигача қиздирилади ва оҳакли ёки бўрли сут узлуксиз аралаштириш остида қўшилади.  Нейтрализация озиқа рНи 6,8-7,5 бўлганда тугалланади. Бунда барча уч кислотанинг тузлари ҳосил бўлади:

Кальций цитрат ва оксалат бунда чўкмага тушади, кальций глюконат ва минерал қолдиқлар эритмада қолади. Кальций цитрат ва оксалат эритмадан вакуум-фильтрда ажратилади ва яхшилаб иссиқ сувда ювиб ташланади. Кальций цитрат ва аниқ миқдордаги сув солинган реакторга аралаштириб солинади ва унга фаоллаштирилган кўмир қўшилади (тиндиргич сифатида). Сўнгра реактор 60 0 С гача ҳароратда қиздирилади ва унга аниқланган миқдордаги сульфат кислота аралаштириш давомида қуйилади. Аралашма 10-20 минут давомида қайнатилади. Кальций цитрат сульфат кислотада қуйидаги тенгламага кўра ажралади:

Кальций оксалат бу шароитда ажралмайди. Кальций цитрат тўлиқ ажралгандан сўнг реакторга оғир металларни чўктириш учун гранулаланган барий сульфат солинади. Лимон кислота эритмаси гипс, кальций оксалат, кўмир ва оғир метал тузлари қолдиқларидан вакуум- фильтрда ажратилади. Фильтрланган лимон кислота эритмаси буғлантиришга йўналтирилади. Вакуум- ускунада буғлантириш икки босқичда амалга оширилади. Биринчи ускунада эритма 1,24-1,26 г/см 3 зичликкача буғлантирилади ва бунда гипс қолдиқлари чўкмага тушади. Зич-фильрда гипс ажратилиб, сўнг тиниқ эритма иккинчи ускунада 1,35–1,36 г/см 3 зичликкача буғлантирилади. Бунда лимон кислота миқдори 80% ни ташкил этади.

70 0 С ҳароратда вакуум-ускунада буғлантирилган эритма кристаллизаторга юборилади. Кристаллизаторда эритма 35-37 0 С ҳароратгача совутилади ва лимон кислота кристаллари ажратишга юборилади. Кристаллизация доимий аралаштириш ва босқичма-босқич 8-10 0 С гача совутиш орқали амалга оширилади. Ҳосил қилинган лимон кислотаси кристаллари центрифугалаш орқали ажралади ва кўп бўлмаган миқдордаги совуқ сувда ювилиб қуритишга йўналтирилади. Кристалл лимон кислотасини қуритиш лентали ёки барабанли пневматик қуритгичда 35 0 С дан ошмаган ҳароратли ҳавода амалга оширилади. Тайёр препарат таркибида 99,5% дан кам бўлмаган миқдордаги лимон кислотаси (моногидратга ҳисоблаганда) сақлаши лозим.

Купить