RU2025483C1

RU2025483C1 - Process for preparing dry biomass of microorganisms

Info

Publication number: RU2025483C1
Authority: RU
Inventors: Александр Матвеевич Зубец
Original assignee: Александр Матвеевич Зубец
Priority date: 1992-01-24
Filing date: 1992-01-24
Publication date: 1994-12-30

Abstract

FIELD: microbiological industry and feed production. SUBSTANCE: preparation of a dry biomass of microorganisms by drying a suspension of microorganisms in the presence of a source of amino acids, the ratio of the components being 1: (0.01-2.7). The source of amino acids is a liquid liprin or a liquid lysine concentrate or a mixture of equal amounts of a dry concentrate of lysine and methionine. EFFECT: improved properties of the biomass of microorganisms.

Description

Изобретение относится к микробиологической промышленности и может быть использовано в производстве сухой биомассы микроорганизмов, особенно кормового назначения. The invention relates to the microbiological industry and can be used in the production of dry biomass of microorganisms, especially for feed purposes.

Известен способ получения сухой биомассы микроорганизмов, включающий высушивание их суспензии [1]. Биомассу микроорганизмов, полученную в виде суспензии дрожжей или бактерий-продуцентов белка, сгущают сепарированем до концентрации сухих веществ 7,5-14%, упаривают в многоступенчатой вакуум-выпарной установке в полтора-два раза и сушат в распылительной сушилке. A known method of obtaining dry biomass of microorganisms, including drying their suspension [1]. The biomass of microorganisms obtained in the form of a suspension of yeast or protein-producing bacteria is concentrated by separation to a solids concentration of 7.5-14%, evaporated in a multi-stage vacuum-evaporation plant one and a half to two times and dried in a spray dryer.

Использование описанного способа позволило создать крупнотоннажно производство кормового белка, так как, в частности, для распылительного высушивания сконструированы аппараты большой мощности - до 15 т в 1 ч по испаряемой влаге. В процессе распылительного высушивания обеспечивается интенсивное выделение влаги при кратковременном контакте с теплоносителем. Продолжительность теплового воздействия исключительно мала, и кормовые свойства белка практически не изменяются. Using the described method allowed the creation of large-capacity production of feed protein, since, in particular, high-power apparatuses up to 15 tons per 1 hour for evaporated moisture were designed for spray drying. In the process of spray drying, intensive moisture is provided during short-term contact with the coolant. The duration of heat exposure is extremely short, and the feed properties of the protein are practically unchanged.

Вместе с тем, в условиях промышленного осуществления в известном способе выявили ряд существенных недостатков. Так, на высушивание подают суспензию микроорганизмов с большой начальной влажностью, уровень которой, как правило, превышает 80%, и удельные энергозатраты являются большими. Высушенные микроорганизмы в сравнительно больших количествах проскакивают пылеочистительные устройства и загрязняют воздушную среду. Особенно это свойственно бактериям, характеризующимся высокой степенью летучести. Ущерб от потер продукта резко усиливается тем, что микроорганизмы относятся к выраженным аллергенам, и наличие заметного количества их в воздухе рабочей зоны и атмосферном воздухе повышает заболеваемость производственного персонала и населения. Рациональное использование получаемого продукта в силу его качественных особенностей является возможным только при соблюдении определенных ограничений - вследствие специфичности биомасы бактерий и дрожжей квота микробного белка в кормовых рационах не должна превышать 25% от его суммарного содержания. Поэтому при кормлении применяют не более 4-6% биомассы микроорганизмов от сухих веществ рационов и эффективного балансирования их белкового состава только за счет этого продукта не достигают. However, in the conditions of industrial implementation in the known method revealed a number of significant disadvantages. Thus, a suspension of microorganisms with a high initial humidity, the level of which, as a rule, exceeds 80%, and the specific energy consumption are large, are supplied for drying. Dried microorganisms in relatively large quantities slip dust cleaning devices and pollute the air. This is especially characteristic of bacteria characterized by a high degree of volatility. Damage from product losses is sharply enhanced by the fact that microorganisms are pronounced allergens, and the presence of a noticeable amount of them in the air of the working zone and atmospheric air increases the incidence of production personnel and the population. The rational use of the resulting product due to its qualitative features is possible only subject to certain restrictions - due to the specificity of the biomass of bacteria and yeast, the quotas of microbial protein in feed rations should not exceed 25% of its total content. Therefore, when feeding, no more than 4-6% of the biomass of microorganisms from dry matter of diets is used and they do not achieve effective balancing of their protein composition only due to this product.

Целью изобретения является повышение качества и уменьшение потерь целевого продукта, снижение загрязнения воздушной среды аллергенами и удельного уровня энергозатрат. The aim of the invention is to improve the quality and reduce the loss of the target product, reducing air pollution by allergens and the specific level of energy consumption.

Это достигается тем, что в способе получения сухой биомассы микроорганизмов, включающем высушивание суспензии микроорганизмов, в состав суспензии микроорганизмов вводят источник аминокислот при соотношении указанных компонентов 1:0,01-2,7. This is achieved by the fact that in the method for producing dry biomass of microorganisms, including drying a suspension of microorganisms, a source of amino acids is introduced into the composition of the suspension of microorganisms at a ratio of these components of 1: 0.01-2.7.

Повышение качества целевого продукта происходит за счет обогащения его аминокислотами, снижение потерь - вследствие уменьшения летучести. Меньшее загрязнение воздушной среды обусловливается, с одной стороны, снижением летучести получаемого продукта и, с другой, замещением в нем части биомассы микроорганизмов источником аминокислот, характеризующимся сравнительно невысокими аллергенными свойствами. Затраты энергии на единицу высушиваемого продукта уменьшаются в связи с существенным повышением концентрации сухих веществ в суспензии, содержащей источник аминокислот. Improving the quality of the target product occurs due to its enrichment with amino acids, reduction of losses due to a decrease in volatility. Less air pollution is caused, on the one hand, by a decrease in the volatility of the obtained product and, on the other hand, by the replacement of part of the biomass of microorganisms in it with a source of amino acids, which is characterized by relatively low allergenic properties. Energy costs per unit of dried product are reduced due to a significant increase in the concentration of solids in a suspension containing a source of amino acids.

Предложенный способ предусматривает введение источника аминокислот в суспензии разных микроорганизмов или их смесей, например бактерий, дрожжей, актиномицетов, грибов, микроводорослей, их ассоциаций. Концентрация микроорганизмов в суспензиях может колебаться в широких пределах - от исходной, получаемой в процессе их культивирования, до максимально достигаемой при сепарировании, упаривании и других приемах сгущения. В зависимости от запросов потребителей в способе применяют источники незаменимых или заменимых аминокислот, представляющие собой как основные и промежуточные продукты, так и отходы производства в жидком и сухом виде, в частности сухой концентрат лизина, жидкий отход производства ацидина, содержащий глутаминовую кислоту, и другие. При необходимости в суспензию микроорганизмов вводят сочетания аминокислот, чаще всего лизина и метионина. Для получения продукта в гранулированном виде в суспензии наряду с источниками аминокислот вводят наполнители, в том числе и сухую биомассу микроорганизмов. Соотношения суспензии микроорганизмов и дополняющих ее компонентов, в числе которых могут быть также витамины, минеральные вещества, стабилизаторы и т.д., целесообразно подбирать так, чтобы применительно к составу применяемых кормовых рационов максимально проявлялось эффективное действие сочетаний белка и аминокислот, а содержание наполнителя обеспечивало процесс формования гранул. Операции смешивания, формования гранул и высушивания при получении продукта осуществляют любыми известными способами. The proposed method involves the introduction of a source of amino acids in a suspension of various microorganisms or mixtures thereof, for example bacteria, yeast, actinomycetes, fungi, microalgae, their associations. The concentration of microorganisms in suspensions can vary widely - from the initial one obtained during the process of their cultivation, to the maximum achieved during separation, evaporation and other methods of thickening. Depending on customer requests, the method uses sources of essential or non-essential amino acids, which are both basic and intermediate products, as well as liquid and dry waste products, in particular dry lysine concentrate, acidin liquid waste product containing glutamic acid, and others. If necessary, combinations of amino acids, most often lysine and methionine, are introduced into the suspension of microorganisms. To obtain the product in granular form in suspension along with sources of amino acids, fillers are introduced, including dry biomass of microorganisms. The ratio of the suspension of microorganisms and its components, including vitamins, minerals, stabilizers, etc., it is advisable to choose so that in relation to the composition of the used feed rations, the effective effect of protein and amino acid combinations is maximally manifested, and the filler content provides pellet molding process. The operations of mixing, forming granules and drying upon receipt of the product is carried out by any known method.

Изобретательский уровень описанного выше технического решения характеризуется тем, что возможность устранения более чем на 25% дефицита белка в кормовых рационах продуктами одинакового происхождения - микробного не являлась очевидной и была установлена в результате системного исследования. Не прогнозировалось и оказалось неожиданным снижение летучести и аллергенных свойств продукта. В частности, сравнительно невысокая аллергенность источника лизина (липрина) была выявлена при изучении его ПДК (предельно допустимой концентрации) в воздухе рабочей зоны. The inventive step of the technical solution described above is characterized by the fact that the possibility of eliminating more than 25% protein deficiency in feed rations with products of the same origin - microbial was not obvious and was established as a result of a systematic study. A decrease in the volatility and allergenic properties of the product was not predicted and turned out to be unexpected. In particular, the relatively low allergenicity of the source of lysine (lyprin) was revealed when studying its MPC (maximum permissible concentration) in the air of the working area.

П р и м е р 1. В состав суспензии бактерий - продуцентов гаприна с концентрацией биомассы 17,7% вводят при перемешивании источник лизина - жидкий липрин с концентрацией сухих веществ 48,6% и содержанием лизина 4,2% . Соотношение массовых частей суспензии бактерий и липрина при этом равно 1: 0,4. Полученную смесь с концентрацией сухих веществ 26,5% подвергают распылительному высушиванию при температуре теплоносителя 220±5^оС на входе и 80±5^оС на выходе. Высушенный продукт на 48,4% состоит из сухих веществ липрина и в нем содержится 41,2% сырого протеина, 3,1% лизина и 7,6% влаги. Он пригоден для устранения дефицита белка в кормовых рационах в количестве до 50% от его потребности. Потери продукта при высушивании составляют 4,7%, биомассы бактерий при тех же условиях - 5,4%.PRI me R 1. In the composition of a suspension of bacteria - producers of haprine with a biomass concentration of 17.7% is introduced with stirring a lysine source - liquid liprin with a solids concentration of 48.6% and a lysine content of 4.2%. The ratio of the mass parts of the suspension of bacteria and liprin in this case is 1: 0.4. The resultant mixture with a concentration of solids of 26.5% was subjected to spray drying at a temperature of coolant 220 ± 5 ^{° C} at the inlet and 80 ± 5 ^{° C} at the outlet. The dried product is 48.4% solids of lirin and contains 41.2% of crude protein, 3.1% of lysine and 7.6% of moisture. It is suitable for eliminating protein deficiency in feed rations in an amount up to 50% of its needs. The loss of product during drying is 4.7%, and the biomass of bacteria under the same conditions is 5.4%.

П р и м е р 2. В состав суспензии дрожжей - продуцентов паприна вводят при перемешивании жидкий концентрат лизина и порошок паприна при соотношении массовых частей указанных компонентов 1:0,5:2,5. Концентрация биомассы в суспензии составляет 15,4%, сухих веществ и лизина в жидком концентрате - 50,6 и 10,5% соответственно. Влажность паприна равна 5,9%. Содержание сухих веществ в полученной смеси составляет 69%. Из нее формуют гранулы, которые высушивают при температуре 80±5^оС до влажности 8,5%. Высушенные гранулы на 8,4% состоят из сухих веществ жидкого концентрата лизина и содержат 48,3% сырого протеина 3,4% лизина. Гранулированный продукт пригоден для устранения дефицита белка в кормовых рационах в количестве до 35% от его потребности.PRI me R 2. The composition of the suspension of yeast producers of paprine is introduced with stirring, a liquid concentrate of lysine and paprine powder at a ratio of the mass parts of these components 1: 0.5: 2.5. The concentration of biomass in suspension is 15.4%, solids and lysine in liquid concentrate - 50.6 and 10.5%, respectively. The moisture content of paprine is 5.9%. The solids content in the resulting mixture is 69%. From this molded pellets which were dried at 80 ± 5 ^{° C} to a moisture content of 8.5%. The dried granules are 8.4% solids of liquid lysine concentrate and contain 48.3% crude protein 3.4% lysine. The granular product is suitable for eliminating protein deficiency in feed rations in an amount up to 35% of its needs.

П р и м е р 3. С состав суспензии ассоциации бактерий, дрожжей, грибов и микроводорослей - активного ила с концентрацией биомассы 4,3% вводят при перемешивании жидкий источник глутаминовой кислоты - отход производства ацидина, содержащий 69,7% сухих веществ, в том числе 13,2% глутаминовой кислоты. Соотношение массовых частей суспензии ассоциации микроорганизмов и отхода ацидина при этом равно 1:0,03. Полученную смесь с концентрацией сухих веществ 6,2% подвергают распылительному высушиванию при температуре теплоносителя 220±5^оС на входе и 80±5^оС на выходе. Высушенный продукт на 29,6% состоит из сухих веществ отхода производства ацидина, и в нем содержится 29,3% сырого протеина, 0,4% глутаминовой кислоты и 8,2% влаги. Характеризуется усиленными вкусовыми качествами и повышенной поедаемостью. Пригоден для использования в качестве белковой подкормки. Потери продукта при высушивании составляют 6,8% биомассы ассоциации микроорганизмов - 7,7%.PRI me R 3. With the composition of the suspension of the association of bacteria, yeast, fungi and microalgae - activated sludge with a biomass concentration of 4.3%, a liquid source of glutamic acid, an acidin production waste containing 69.7% solids, is introduced into the mixture with stirring including 13.2% glutamic acid. The ratio of the mass parts of the suspension of the association of microorganisms and acidin waste in this case is 1: 0.03. The resulting mixture at a concentration of 6.2% solids was spray-dried at a temperature of coolant 220 ± 5 ^{° C} at the inlet and 80 ± 5 ^{° C} at the outlet. The dried product consists of 29.6% solids from the acidin production waste and contains 29.3% crude protein, 0.4% glutamic acid and 8.2% moisture. It is characterized by enhanced palatability and increased palatability. Suitable for use as protein top dressing. Losses of the product upon drying account for 6.8% of the biomass of the association of microorganisms - 7.7%.

П р и м е р 4. В состав суспензии дрожжей - продуцентов эприна с концентрацией биомассы 21,5% вводят при перемешивании источник лизина - жидкий липрин с концентрацией сухих веществ 40,1% и содержанием лизина 2,0%. Соотношение массовых частей суспензии дрожжей и липрина при этом равно 1:2,7. Полученную смесь с концентрацией сухих веществ 35,1% подвергают распылительному высушиванию при температуре теплоносителя 220±5^оС на входе и 80±5^оС на выходе. Высушенный продукт на 76,2% состоит из сухих веществ липрина и в нем содержится 27,7% сырого протеина, 3,9% лизина и 8,7% влаги. Он пригоден для устранения дефицита белка в кормовых рационах в количестве до 40% от его потребностей. Потери продукта при высушивании составляют 4,3%, биомассы дрожжей - 5,2%.PRI me R 4. In the composition of the suspension of yeast - producers of Eprin with a biomass concentration of 21.5% is introduced with stirring a lysine source - liquid Liprin with a solids concentration of 40.1% and a lysine content of 2.0%. The ratio of the mass parts of the suspension of yeast and liprin in this case is 1: 2.7. The resultant mixture with a concentration of solids of 35.1% was subjected to spray drying at a temperature of coolant 220 ± 5 ^{° C} at the inlet and 80 ± 5 ^{° C} at the outlet. The dried product is 76.2% solids of lirin and contains 27.7% crude protein, 3.9% lysine and 8.7% moisture. It is suitable for eliminating protein deficiency in feed rations in an amount up to 40% of its needs. The loss of product during drying is 4.3%, and yeast biomass is 5.2%.

П р и м е р 5. В состав суспензии дрожжей - продуцентов кормовых дрожжей из гидролизатов растительного сырья с концентрацией биомассы 16,4% вводят при перемешивании источник аминокислот, состоящий из равных количеств сухого концентрата лизина и метионина. Соотношение суспензии дрожжей и источника аминокислот равно 1:0,01. Содержание лизина в концентрате составляет 52,5% . Полученную смесь с концентрацией сухих веществ 17,1% подвергают распылительному высушиванию при температуре теплоносителя 180±5^оС на входе и 80±5^оС на выходе. Высушенный продукт на 5,3% состоит из сухих веществ источника аминокислот и в нем содержится 52,6% сырого протеина, 3,7% лизина, 2,7% метионина и 8,2% влаги. Он пригоден для устранения дефицита белка в кормовых рационах свиноводческих и особенно птицеводческих хозяйств в количестве до 50% от его потребностей. Потери продукта при высушивании составляют 4,5%, биомассы дрожжей - 5,1%.PRI me R 5. In the suspension of yeast - producers of feed yeast from hydrolysates of plant materials with a biomass concentration of 16.4%, an amino acid source is introduced with stirring, consisting of equal amounts of a dry concentrate of lysine and methionine. The ratio of yeast suspension and source of amino acids is 1: 0.01. The lysine content in the concentrate is 52.5%. The resultant mixture with a concentration of solids of 17.1% was subjected to spray drying at a temperature of coolant 180 ± 5 ^{° C} at the inlet and 80 ± 5 ^{° C} at the outlet. The dried product consists of 5.3% solids of the source of amino acids and contains 52.6% of crude protein, 3.7% of lysine, 2.7% of methionine and 8.2% of moisture. It is suitable for eliminating protein deficiency in feed rations of pig and especially poultry farms in an amount of up to 50% of its needs. The loss of the product upon drying is 4.5%, the yeast biomass is 5.1%.

Из приведенных примеров видно, что состав продукта, получаемого по предложенному способу, существенным образом изменяется, - долевое содержание сухих веществ источников аминокислот в нем колеблется от 5,3 до 76,2% и с помощью продукта можно устранять дефицит белка в количестве до 50% от его потребностей. Количество биомассы микроорганизмов с выраженными аллергенными свойствами в продукте снижено. Концентрация сухих веществ в суспензии повышается с 4,3-21,5% до 6,2-35,1% (в 1,04-1,6 раза), что приводит к удельному снижению энергозатрат. Потери продукта при высушивании 1 т продукта уменьшаются с 51-77 кг до 43-68 кг (в 1,1-1,2 раза). From the above examples it is seen that the composition of the product obtained by the proposed method varies significantly, the fractional solids content of amino acid sources in it ranges from 5.3 to 76.2% and with the help of the product it is possible to eliminate protein deficiency in an amount of up to 50% from his needs. The amount of biomass of microorganisms with pronounced allergenic properties in the product is reduced. The concentration of solids in suspension increases from 4.3-21.5% to 6.2-35.1% (1.04-1.6 times), which leads to a specific reduction in energy consumption. Product losses during drying of 1 ton of the product are reduced from 51-77 kg to 43-68 kg (1.1-1.2 times).

Claims

1. METHOD FOR PRODUCING DRY BIOMASS OF MICROORGANISMS, including drying a suspension of microorganisms, characterized in that a source of amino acids is introduced into the composition of the suspension of microorganisms at a ratio of these components of 1: (0.01-2.7).

2. The method according to claim 1, characterized in that liquid lyprin, or a liquid lysine concentrate, or a mixture of equal amounts of a dry concentrate of lysine and methionine is introduced into the suspension of microorganisms as a source of amino acids.