RU2354135C2 - Method of processing plant raw material wastes - Google Patents

Method of processing plant raw material wastes Download PDF

Info

Publication number
RU2354135C2
RU2354135C2 RU2007118529/13A RU2007118529A RU2354135C2 RU 2354135 C2 RU2354135 C2 RU 2354135C2 RU 2007118529/13 A RU2007118529/13 A RU 2007118529/13A RU 2007118529 A RU2007118529 A RU 2007118529A RU 2354135 C2 RU2354135 C2 RU 2354135C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
liquid
phase
carried out
phase fermentation
raw material
Prior art date
Application number
RU2007118529/13A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2007118529A (en
Inventor
Юрий Васильевич Редикульцев (RU)
Юрий Васильевич Редикульцев
Виктор Константинович Кудряшов (RU)
Виктор Константинович Кудряшов
Александр Николаевич Шкидченко (RU)
Александр Николаевич Шкидченко
Original Assignee
Институт биологического приборостроения с опытным производством РАН
Юрий Васильевич Редикульцев
Виктор Константинович Кудряшов
Александр Николаевич Шкидченко
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Институт биологического приборостроения с опытным производством РАН, Юрий Васильевич Редикульцев, Виктор Константинович Кудряшов, Александр Николаевич Шкидченко filed Critical Институт биологического приборостроения с опытным производством РАН
Priority to RU2007118529/13A priority Critical patent/RU2354135C2/en
Publication of RU2007118529A publication Critical patent/RU2007118529A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2354135C2 publication Critical patent/RU2354135C2/en

Links

Landscapes

  • Processing Of Solid Wastes (AREA)
  • Preparation Of Compounds By Using Micro-Organisms (AREA)
  • Fertilizers (AREA)

Abstract

FIELD: agriculture.
SUBSTANCE: liquid-phase fermentation is carried out using thermophylic fungus strain Myceliophthora termophila F-2109. Hydrolysis of plant raw material of liquid-phase derived during liquid-phase fermentation and containing ferments providing degradation of starch, cellulose and lignin is carried out. Solid state fermentation is carried out in the layer of product mixture of liquid-phase fermentation and enzymatic hydrolysis of plant raw material not exceeding 15 mm. The processing is carried out by batch replacement of finished product with fresh medium.
EFFECT: fungus biomass is compatible with digestive tract microflora of animals, increase of plant raw material biodegradation.
1 dwg, 1 ex

Description

Изобретение относится к технологии ферментативного гидролиза отходов лесной, деревообрабатывающей и сельскохозяйственной промышленности. Конкретнее, к получению кормовых добавок из отходов производства дигидрокверцетина воздействием ферментов деградирующих биополимеры, такие как лигнин, целлюлоза и крахмал, и образующих растворимые сахара. Изобретение может быть использовано в производстве кормовых добавок широкого ассортимента путем обогащения их продуктами микробного синтеза с использованием гидролизата и в исследовательской практике. Растворимые сахара, получаемые при гидролизе лигнина, целлюлозы и крахмала могут быть использованы для производства лекарственных средств, пищевых и кормовых белковых препаратов, спирта для энергетических целей.The invention relates to the technology of enzymatic hydrolysis of waste from the forest, woodworking and agricultural industries. More specifically, the production of feed additives from dihydroquercetin production wastes by the action of enzymes that degrade biopolymers such as lignin, cellulose and starch, and form soluble sugars. The invention can be used in the manufacture of a wide range of feed additives by enriching them with microbial synthesis products using a hydrolyzate and in research practice. Soluble sugars obtained by hydrolysis of lignin, cellulose and starch can be used for the production of medicines, food and feed protein preparations, alcohol for energy purposes.

Известны методы переработки растительного сырья, которые по сути воздействия можно разделить на четыре типа: физические, механические, химические и биологические. Каждый из указанных методов в отдельности способствует частичной деградации сложной структуры указанных биополимеров, что существенно увеличивает доступность перерабатываемого сырья для ферментативного гидролиза.Known methods of processing plant materials, which in fact the impact can be divided into four types: physical, mechanical, chemical and biological. Each of these methods individually contributes to the partial degradation of the complex structure of these biopolymers, which significantly increases the availability of processed raw materials for enzymatic hydrolysis.

Известны промышленные способы кислотного гидролиза древесины до глюкозы, но они сопровождаются частичной деградацией самой глюкозы и образованием токсичных примесей, от которых необходимо освобождаться. Для проведения указанного процесса требуется дорогое, энергоемкое и стойкое к коррозии оборудование.Industrial methods of acid hydrolysis of wood to glucose are known, but they are accompanied by partial degradation of glucose itself and the formation of toxic impurities, which must be freed. To carry out this process requires expensive, energy intensive and corrosion resistant equipment.

Наиболее перспективным является использование ферментов, деградирующих лигнин, целлюлозу и крахмал, которые применяют в спиртовой, пивоваренной, пищевой промышленности, хлебопечении, кормопроизводстве и других, где сырьем являются растительные материалы или отходы переработки растений. Использование указанных ферментов повышает выход целевых продуктов и позволяет подойти к созданию безотходных технологий. Нерешенной проблемой является то, что указанные биополимеры очень сложные субстраты для действия ферментов и не достаточно изучены продуценты, которые бы в полной мере были экономически рентабельными и удовлетворяли потребности отраслей, применяющих растительное сырье.The most promising is the use of enzymes that degrade lignin, cellulose and starch, which are used in the alcohol, brewing, food industries, bakery, feed production and others, where the raw materials are plant materials or plant processing waste. The use of these enzymes increases the yield of target products and allows you to approach the creation of non-waste technologies. The unresolved problem is that these biopolymers are very complex substrates for the action of enzymes and producers are not well understood that would be fully economically viable and satisfy the needs of industries using plant materials.

Известна технология переработки растительного сырья в процессе твердофазного культивирования высших базидиальных грибов, таких как Tyromyces lacteus и Goriolus hirsutus (И.М.Грачева, А.Ю.Кривова. "Технология ферментных препаратов", НПО "ЭЛЕВАР", 2000 г., с.315-317).The known technology of processing plant materials in the process of solid-phase cultivation of higher basidiomycetes, such as Tyromyces lacteus and Goriolus hirsutus (I.M. Gracheva, A.Yu. Krivova. "Technology of enzyme preparations", NPO "ELEVAR", 2000, p. 315-317).

Грибы росли и накапливали биомассу за счет расщепления целлюлозы, гемиделлюлоз, пектина и лигнина. Культура на твердом субстрате синтезировала весь комплекс необходимых ферментов. Установлено, что степень ферментативной деградации этих биополимеров была следующей: гемицеллюлозы разлагались, деградировали при росте ксилотрофов (грибов белой гнили) на 58%, пектиновые вещества - на 94%, целлюлоза - 53%. Деструкция лигнина растительных субстратов была на 40-45%. Одновременно за счет роста грибов в твердом субстрате повышалось содержание белка и легкоусвояемых углеводов. Деградация субстрата грибами начиналась после завершения активного роста. Наиболее активно процесс протекал в течение 15 дней.Mushrooms grew and accumulated biomass due to the breakdown of cellulose, hemidellulose, pectin and lignin. Culture on a solid substrate synthesized the whole complex of necessary enzymes. It was found that the degree of enzymatic degradation of these biopolymers was as follows: hemicelluloses decomposed, degraded with the growth of xylotrophs (white rot mushrooms) by 58%, pectin substances - by 94%, cellulose - 53%. Lignin destruction of plant substrates was 40-45%. At the same time, due to the growth of fungi in the solid substrate, the content of protein and easily digestible carbohydrates increased. The degradation of the substrate by fungi began after the completion of active growth. The most active process proceeded within 15 days.

Известная технология реализуется по традиционной схеме проведения операций. Растительное сырье загружают в емкость. Емкость герметизируют и стерилизуют острым водяным паром при температуре 120°С в течение 1 часа. После стерилизации емкость охлаждают до температуры окружающей среды и в твердый субстрат вносят посевную культуру микроорганизмов - продуцентов ферментов, деградирующих лигнин, целлюлозу и крахмал. После засева проводят культивирование гриба в заданных условиях влажности, температуры, аэрации и времени процесса. Производительность твердофазных процессов прямо зависит от оптимизации массообменных показателей и поддержания влажности рабочей среды.Known technology is implemented according to the traditional scheme of operations. Plant materials are loaded into a container. The container is sealed and sterilized with sharp steam at a temperature of 120 ° C for 1 hour. After sterilization, the container is cooled to ambient temperature and an inoculum culture of microorganisms producing enzymes degrading lignin, cellulose and starch is introduced into a solid substrate. After sowing, the fungus is cultured under the specified conditions of humidity, temperature, aeration and process time. The performance of solid-phase processes directly depends on the optimization of mass transfer parameters and maintaining the humidity of the working environment.

Так, увеличение влажности нарушает рыхлую консистенцию среды, грибной мицелий растет только с поверхности, а внутри образуется зона с пониженным содержанием кислорода, рост в которой невозможен, что приводит к существенному снижению объемов производства продуктов ферментации из-за неполного использования субстрата.Thus, an increase in humidity disturbs the loose texture of the medium, mushroom mycelium grows only from the surface, and a zone with a low oxygen content is formed inside, growth in which is impossible, which leads to a significant decrease in the production of fermentation products due to incomplete use of the substrate.

Кроме того, в указанных зонах накапливаются токсичные продукты автолиза биомассы, что приводит к существенному снижению качества целевых продуктов.In addition, in these zones toxic products of biomass autolysis accumulate, which leads to a significant decrease in the quality of the target products.

Другим недостатком известного процесса являются продолжительность и высокая энергоемкость, связанные с трудностями управления и обеспечения асептических условий проведения твердофазного процесса, что значительно повышает себестоимость производимых продуктов.Another disadvantage of the known process is the duration and high energy intensity associated with difficulties in controlling and providing aseptic conditions for carrying out the solid-phase process, which significantly increases the cost of manufactured products.

Высокие энергетические затраты проведения твердофазной ферментации также связаны с периодическими условиями реализации процесса, рентабельность которого может быть обеспечена только при использовании крупнотоннажного технологического оборудования, больших производственных площадей и трудоемкого ручного труда для обслуживания подготовительных стадий процесса, что существенно снижает конкурентоспособность используемого оборудования.The high energy costs of carrying out solid-phase fermentation are also associated with periodic conditions for the implementation of the process, the profitability of which can be achieved only by using large-capacity technological equipment, large production areas and laborious manual labor to service the preparatory stages of the process, which significantly reduces the competitiveness of the equipment used.

Известен «Биотехнологический способ комплексной переработки отходов производства пальмового масла» (патент РФ N 2161415, А23К 1/00, 2001.01.10 - прототип).The well-known "Biotechnological method of complex processing of waste products of palm oil production" (RF patent N 2161415, А23К 1/00, 2001.01.10 - prototype).

Способ заключается в том, что твердые отходы подвергают кислотному гидролизу. Гидролизованные твердые отходы смешивают с жидкими отходами. Засев осуществляют биомассой штамма бактерий Acinetobacter baumanni M-1. Проводят жидкофазную ферментацию при рН 6,5-7,5 и температуре 35-45°С. Полученную микробную суспензию сепарируют. Осуществляют доочистку жидкостного потока. Сгущенную биомассу подвергают термообработке при 90°С в течение 1 часа. Затем высушивают и получают кормовой белок. Твердые отходы и твердую фракцию, образующуюся после жидкофазной ферментации, подвергают твердофазной ферментации при рН 6,5-7,5 и температуре 35-45°С. Получают готовый продукт - компост. Способ обеспечивает чистоту производства пальмового масла и позволяет получить товарные продукты в виде кормового белка и компоста.The method consists in the fact that solid waste is subjected to acid hydrolysis. Hydrolyzed solid waste is mixed with liquid waste. Inoculation is carried out by the biomass of the bacterial strain Acinetobacter baumanni M-1. Liquid-phase fermentation is carried out at a pH of 6.5-7.5 and a temperature of 35-45 ° C. The resulting microbial suspension is separated. Post-treatment of the liquid stream is carried out. Condensed biomass is subjected to heat treatment at 90 ° C for 1 hour. Then dried and get fodder protein. Solid waste and solid fraction formed after liquid-phase fermentation are subjected to solid-phase fermentation at a pH of 6.5-7.5 and a temperature of 35-45 ° C. Get the finished product - compost. The method ensures the purity of palm oil production and allows to obtain marketable products in the form of feed protein and compost.

К недостаткам указанного способа можно отнести кислотный гидролиз твердых отходов, который, как известно, сопровождается частичной деградацией сахаров и накоплением токсичных примесей, что требует проведения дополнительных процедур по очистке полученных веществ перед их использованием в процессе жидкофазной ферментации.The disadvantages of this method include acid hydrolysis of solid waste, which, as you know, is accompanied by partial degradation of sugars and the accumulation of toxic impurities, which requires additional procedures for the purification of the obtained substances before their use in the liquid phase fermentation process.

При проведения твердофазной ферментации в указанном способе в качестве питательной среды используют твердые, не переработанные и обсемененные посторонней микрофлорой отходы от производства пальмового масла, а в качестве посевной культуры - твердые отходы, осемененные микрофлорой от жидкофазной ферментации с низкой концентрацией микроорганизмов, что приводит к существенному увеличению времени твердофазной ферментации (как указано в примере, 12 суток) и соответственно к значительным энергозатратам.When carrying out solid-phase fermentation in the specified method, solid waste that is not processed and seeded by extraneous microflora from palm oil production is used as a nutrient medium, and solid waste inseminated by microflora from liquid-phase fermentation with a low concentration of microorganisms as a seed culture is used, which leads to a significant increase solid-phase fermentation time (as indicated in the example, 12 days) and, accordingly, significant energy consumption.

Использование культуры бактерий Acinetobacter baumanni M-1 для получения кормового белка не обеспечивает достаточной совместимости грибной биомассы с микрофлорой желудочно-кишечного тракта животных.Using the bacterial culture Acinetobacter baumanni M-1 to obtain feed protein does not provide sufficient compatibility of mushroom biomass with microflora of the gastrointestinal tract of animals.

Существенное временное различие проведения процессов гидролиза, жидкофазной и твердофазной ферментации и выполнение процедур доочистки промежуточных продуктов не позволяют автоматизировать процесс, что снижает конкурентоспособность известной технологии.A significant temporary difference in the processes of hydrolysis, liquid-phase and solid-phase fermentation and the implementation of post-treatment of intermediate products do not allow to automate the process, which reduces the competitiveness of the known technology.

Технический результат изобретения заключается в получении продукта переработки, пригодного в качестве кормовой добавки, сокращении времени обработки растительного сырья, повышении глубины деградации сырья и производительности способа.The technical result of the invention is to obtain a processing product suitable as a feed additive, reducing the processing time of plant materials, increasing the depth of degradation of the raw materials and the productivity of the method.

Указанный результат достигается тем, что способ переработки отходов растительного сырья предусматривает жидкофазную ферментацию с использованием термофильного штамма гриба Myceliophthora termophila F-2109, гидролиз растительного сырья жидкофазной фракцией, полученной при жидкофазной ферментации, и содержащей ферменты, обеспечивающие деградацию крахмала, целлюлозы и лигнина, и твердофазную ферментацию, осуществляемую на смеси продуктов жидкофазной ферментации и ферментативного гидролиза растительного сырья в слое смеси, не превышающем 15 мм, при этом переработку осуществляют в условиях порционного замещения целевого продукта свежей средой.This result is achieved by the fact that the method of processing waste plant materials involves liquid-phase fermentation using a thermophilic strain of the fungus Myceliophthora termophila F-2109, hydrolysis of plant materials with a liquid-phase fraction obtained by liquid-phase fermentation, and containing enzymes that degrade starch, cellulose and lignin, and solid phase fermentation carried out on a mixture of liquid-phase fermentation products and enzymatic hydrolysis of plant materials in a mixture layer not exceeding 15 mm, at processing is carried out under conditions of batch replacement target fresh medium product.

В результате реализации способа по настоящему изобретению были выявлены существенные преимущества перед известными аналогами, а именно:As a result of the implementation of the method of the present invention, significant advantages have been identified over known analogues, namely:

- применение термофильного штамма гриба Myceliophthora termophila F-2109 [Институт биохимии и физиологии микроорганизмов. Всероссийская коллекция микроорганизмов, Myceliophthora termophila (Apinis 1963) van Oorschot 1977, F-2109←ИНМИ, ВКМ F-2109←TUB, WFPL 264A. (WFPL 264A). Получен как: Sporotrichum termophilum. Синонимы: Sporotrichum termophilum Apinis 1963 (Среда 11, 45 С, Л-1, С-5, В-4, К-1)], выделенного из рубца жвачных животных, позволило решить проблему совместимости грибной биомассы с микрофлорой желудочно-кишечного тракта животных, а высокая температура культивирования гриба и ферментативного гидролиза растительного сырья существенно повысили асептическую надежность реализуемых процессов и качество произведенной кормовой добавки;- the use of a thermophilic strain of the fungus Myceliophthora termophila F-2109 [Institute of Biochemistry and Physiology of Microorganisms. All-Russian Collection of Microorganisms, Myceliophthora termophila (Apinis 1963) van Oorschot 1977, F-2109 ← INMI, VKM F-2109 ← TUB, WFPL 264A. (WFPL 264A). Obtained as: Sporotrichum termophilum. Synonyms: Sporotrichum termophilum Apinis 1963 (Wednesday 11, 45 C, L-1, C-5, B-4, K-1)], isolated from the rumen of ruminants, allowed to solve the problem of compatibility of fungal biomass with microflora of the gastrointestinal tract of animals and the high temperature of cultivation of the fungus and enzymatic hydrolysis of plant materials significantly increased the aseptic reliability of the processes and the quality of the produced feed additives;

- использование продуктов, полученных от ферментативного гидролиза и культивирования грибов, позволило существенно интенсифицировать ферментативные реакции на всех стадиях исследуемого процесса и тем самым сократить общее время переработки растительного сырья;- the use of products obtained from enzymatic hydrolysis and cultivation of fungi, significantly intensified enzymatic reactions at all stages of the process under study and thereby reduce the total processing time of plant materials;

- проведение твердофазной ферментации на гидролизованном субстрате позволило кратно снизить время процесса и тем самым существенно повысить его производительность;- carrying out solid-phase fermentation on a hydrolyzed substrate has allowed a multiple reduction of the process time and thereby significantly increase its productivity;

- периодическое порционное замещение целевого продукта свежей питательной средой в непрерывном процессе проведения ферментативных реакций позволило существенно снизить себестоимость производимых продуктов, повысить глубину деградации сложной структуры лигнина, целлюлозы и крахмала до глюкозы и обеспечить конкурентоспособность новой технологии.- periodic batch replacement of the target product with fresh nutrient medium in the continuous process of enzymatic reactions has significantly reduced the cost of manufactured products, increased the degradation depth of the complex structure of lignin, cellulose and starch to glucose and to ensure the competitiveness of the new technology.

Технологическая схема процесса переработки отходов растительного сырья схематично представлена на чертеже, где изображены емкость 1 с питательной средой, колба 2 с посевной культурой, герметизируемая емкость 3, снабженная теплообменной рубашкой и аэратором барботажного типа (аппарат жидкофазного культивирования), емкость 4 для растительного сырья, сито 5 с отверстиями 1 мм (разделитель фракций), герметизируемая емкость 6 с теплообменной рубашкой (аппарат гидролизный), автоклав 7 (аппарат твердофазный).The technological scheme of the process of processing plant waste material is schematically shown in the drawing, which shows a container 1 with a nutrient medium, a flask 2 with a sowing crop, a sealed container 3 equipped with a heat-exchange jacket and a bubbler aerator (liquid-phase cultivation apparatus), a container 4 for vegetable raw materials, a sieve 5 with holes 1 mm (fraction separator), a sealed container 6 with a heat-exchange jacket (hydrolysis apparatus), autoclave 7 (solid-phase apparatus).

В процессе переработки растительного сырья культивирование микроорганизмов - продуцентов биомассы и целевых ферментов, проводили на известной питательной среде Чапека, в которую вносили дополнительно 30% древесных опилок.In the process of processing plant materials, the cultivation of microorganisms - producers of biomass and target enzymes, was carried out on the well-known nutrient medium Chapek, in which an additional 30% of sawdust was added.

В качестве продуцента использовали термофильный штамм гриба Myceliophthora termophila F-2109, выделенный из рубца жвачных животных, который выращивали в колбе 2 на качалке при температуре 45°С в течение 1,5 суток.The producer used the thermophilic strain of the fungus Myceliophthora termophila F-2109 isolated from the rumen of ruminants, which was grown in flask 2 on a shaker at a temperature of 45 ° C for 1.5 days.

Жидкофазное культивирование грибов проводили в аппарате 3, снабженном теплообменной рубашкой и аэратором барботажного типа при температуре 50°С и расходе воздуха 3 л/мин.Liquid-phase cultivation of mushrooms was carried out in apparatus 3, equipped with a heat-exchange jacket and a bubbler type aerator at a temperature of 50 ° C and an air flow rate of 3 l / min.

Ферментативный гидролиз опилок проводили в аппарате 6, снабженном теплообменной рубашкой, при температуре, поддерживаемой в диапазоне 50-65°С.Enzymatic hydrolysis of sawdust was carried out in apparatus 6, equipped with a heat-exchange jacket, at a temperature maintained in the range of 50-65 ° C.

Продукты жидкофазного культивирования грибов фильтровали через сито 5 с отверстиями 1 мм.The products of liquid-phase cultivation of mushrooms were filtered through a sieve 5 with 1 mm openings.

Твердофазную ферментацию проводили в автоклаве 7, в который устанавливали сито 5 с ферментированными опилками, обогащенными биомассой грибов. Твердофазную ферментацию проводили при температуре 50°С без принудительной вентиляции.Solid phase fermentation was carried out in an autoclave 7, in which a sieve 5 with fermented sawdust enriched with biomass of mushrooms was installed. Solid phase fermentation was carried out at a temperature of 50 ° C without forced ventilation.

Сушку продуктов переработки (биодеградации) растительного сырья проводили на сетчатых стеллажах, размещенных в сушильном шкафу, при температуре 90°С. Все операции по реализации способа выполняли вручную.Drying of the products of processing (biodegradation) of plant materials was carried out on wire racks placed in an oven at a temperature of 90 ° C. All operations to implement the method were performed manually.

Пример. Способ переработки (биодеградации) растительного сырья выполняли следующим образом. Перед началом процесса биодеградации растительного сырья в аппарат 3 из емкости 1 внесли 1,5 л питательной среды, состава (г/л):Example. A method of processing (biodegradation) of plant materials was performed as follows. Before the process of biodegradation of plant materials begins, 1.5 l of nutrient medium, composition (g / l) were introduced into apparatus 3 from tank 1:

NH4NO3 - 3 г/л; СаСО3 - 0,5 г/л; NaH2PO4·3Н2О - 3 г/л; MgSO4·7Н2О - 0,5 г/л; FeSO4·7H2O - 0,01 г/л; KCl - 0,5 г/л; кукурузный экстрат - 20 мл; крахмал - 10 г/л; сахароза - 30 г/л, древесные опилки (отходы от производства дигидрокверцетина) в объеме 0,5 дм3.NH 4 NO 3 - 3 g / l; CaCO 3 - 0.5 g / l; NaH 2 PO 4 · 3H 2 O - 3 g / l; MgSO 4 · 7H 2 O - 0.5 g / l; FeSO 4 · 7H 2 O — 0.01 g / l; KCl - 0.5 g / l; corn extract - 20 ml; starch - 10 g / l; sucrose - 30 g / l, sawdust (waste from the production of dihydroquercetin) in a volume of 0.5 DM 3 .

В аппарат 6 объемом 3 дм3 из емкости 4 внесли твердый субстрат (опилки сибирской лиственницы - отходы от производства дигидрокверцетина) массой 2,7 кг, после чего аппараты 3 и 6 стерилизовали в автоклаве при температуре 120°С, в течение 1 часа. После охлаждения аппаратов 3 и 6 до температуры 50°С в аппарат 3 объемом 3 дм3 внесли 1,5-суточный инокулюм гриба Myceliophthora termophila F-2109 в объеме 200 мл, выращенный на среде Чапека в колбе на качалке, при температуре 45°С.A solid substrate (a sawdust of Siberian larch - waste from the production of dihydroquercetin) weighing 2.7 kg was introduced into apparatus 6 with a volume of 3 dm 3 from a tank 4, after which apparatuses 3 and 6 were sterilized in an autoclave at a temperature of 120 ° С for 1 hour. After cooling apparatuses 3 and 6 to a temperature of 50 ° C, a 1.5-day inoculum of the fungus Myceliophthora termophila F-2109 in a volume of 200 ml was grown in apparatus 3 with a volume of 3 dm 3 , grown on a Chapek medium in a flask on a rocking chair, at a temperature of 45 ° C .

Культивирование гриба в аппарате 3 проводили при расходе аэрирующего воздуха 3 л/мин и температуре 50°С в течение 2-х суток, а в аппарате 6 поддерживали температуру в диапазоне 50-65°С.The cultivation of the fungus in apparatus 3 was carried out at a flow rate of aeration air of 3 l / min and a temperature of 50 ° C for 2 days, and in apparatus 6, the temperature was maintained in the range of 50-65 ° C.

Через 2-е суток из аппарата 3 слили 1 л культивационного объема, который пропустили через сито 5, в результате чего получили жидкую фракцию, содержащую раствор ферментов, деградирующих крахмал, лигнин и целлюлозу, и твердую фракцию, содержащую ферментированные опилки и биомассу грибов. Затем в аппарат 3 внесли 1 л свежей питательной среды.After 2 days, 1 L of cultivation volume was drained from apparatus 3, which was passed through a sieve 5, resulting in a liquid fraction containing a solution of enzymes degrading starch, lignin and cellulose, and a solid fraction containing fermented sawdust and mushroom biomass. Then, 1 liter of fresh nutrient medium was introduced into apparatus 3.

Полученную жидкую фракцию, содержащую раствор ферментов, внесли в аппарат 6 для ферментативного гидролиза опилок, а ферментированные опилки, обогащенные биомассой грибов, разместили на сите 5 тонким слоем. Сито 5 установили в автоклав 7, в котором поддерживали температуру 50°С. Твердофазную ферментацию проводили в течение 12 часов в атмосфере окружающей среды (без принудительной вентиляции), что позволило провести, по меньшей мере, пять генераций роста грибов в оптимальных условиях с полным потреблением грибами остаточных питательных веществ из ферментированного субстрата.The obtained liquid fraction containing the enzyme solution was introduced into the apparatus 6 for the enzymatic hydrolysis of sawdust, and the fermented sawdust enriched with mushroom biomass was placed on a sieve 5 with a thin layer. A sieve 5 was installed in an autoclave 7, in which a temperature of 50 ° C was maintained. Solid phase fermentation was carried out for 12 hours in an ambient atmosphere (without forced ventilation), which allowed at least five generations of fungal growth under optimal conditions with complete consumption by the fungi of residual nutrients from the fermented substrate.

После 12-часового твердофазного культивирования грибов сито 5 извлекли из автоклава 7, и произведенный продукт сушили до постоянного веса. Далее, процесс деградации растительного сырья выполняли по алгоритму:After a 12-hour solid-phase cultivation of mushrooms, the sieve 5 was removed from the autoclave 7, and the produced product was dried to constant weight. Further, the process of degradation of plant materials was performed according to the algorithm:

- из аппарата 3 в сито 5 слили один литр культивационного объема;- one liter of cultivation volume was drained from apparatus 3 into sieve 5;

- в аппарат 3 из емкости 1 внесли один литр свежей питательной среды;- in the apparatus 3 of the tank 1 made one liter of fresh nutrient medium;

- на сите 5 провели разделение слитого объема на твердую и жидкую фракции;- on sieve 5, the merged volume was divided into solid and liquid fractions;

- из аппарата 6 извлекли гидролизованные опилки;- hydrolyzed sawdust was removed from apparatus 6;

- в аппарат 6 из емкости 4 внесли опилки массой 2,7 кг и 1 л раствора ферментов;- sawdust weighing 2.7 kg and 1 liter of enzyme solution were introduced into apparatus 6 from tank 4;

- гидролизованные опилки из аппарата 6 перемешали с опилками, обогащенными биомассой грибов, полученными после фракционного разделения на сите 5, и разместили с высотой слоя 15 мм;- hydrolyzed sawdust from apparatus 6 was mixed with sawdust enriched with biomass of mushrooms obtained after fractional separation on a sieve 5, and placed with a layer height of 15 mm;

- сито 5 установили в автоклав 7, в котором повторили 12-часовой процесс твердофазной ферментации.- a sieve 5 was installed in an autoclave 7, in which the 12-hour solid-phase fermentation process was repeated.

Указанный алгоритм повторили 10 раз (5 суток непрерывного процесса), при этом было переработано 27 кг опилок и получено 27,5 кг ферментированного продукта, обогащенного легкодоступными углеводами и биомассой грибов, а производительность переработки (биодеградации) растительного сырья при использовании гидролизного аппарата емкостью 3 дм3 составила 5,4 кг/сутки.The indicated algorithm was repeated 10 times (5 days of a continuous process), while 27 kg of sawdust were processed and 27.5 kg of a fermented product enriched with readily available carbohydrates and biomass of mushrooms were obtained, and the productivity of processing (biodegradation) of plant materials using a 3 dm hydrolysis apparatus 3 was 5.4 kg / day.

Claims (1)

Способ переработки отходов растительного сырья, предусматривающий жидкофазную ферментацию с использованием термофильного штамма гриба Myceliophthora termophila F-2109, гидролиз растительного сырья жидкофазной фракцией, полученной при жидкофазной ферментации и содержащей ферменты, обеспечивающие деградацию крахмала, целлюлозы и лигнина, и твердофазную ферментацию, осуществляемую на смеси продуктов жидкофазной ферментации и ферментативного гидролиза растительного сырья в слое смеси, не превышающем 15 мм, при этом переработку осуществляют в условиях порционного замещения целевого продукта свежей средой. A method of processing waste plant materials, involving liquid-phase fermentation using a thermophilic strain of fungus Myceliophthora termophila F-2109, hydrolysis of plant materials with a liquid-phase fraction obtained by liquid-phase fermentation and containing enzymes that degrade starch, cellulose and lignin, and carry out solid-phase fermentation liquid-phase fermentation and enzymatic hydrolysis of plant materials in a mixture layer not exceeding 15 mm, while processing is carried out under conditions x portioned fresh medium replacement target product.
RU2007118529/13A 2007-05-18 2007-05-18 Method of processing plant raw material wastes RU2354135C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2007118529/13A RU2354135C2 (en) 2007-05-18 2007-05-18 Method of processing plant raw material wastes

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2007118529/13A RU2354135C2 (en) 2007-05-18 2007-05-18 Method of processing plant raw material wastes

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2007118529A RU2007118529A (en) 2008-11-27
RU2354135C2 true RU2354135C2 (en) 2009-05-10

Family

ID=41020151

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2007118529/13A RU2354135C2 (en) 2007-05-18 2007-05-18 Method of processing plant raw material wastes

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2354135C2 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2512908C1 (en) * 2012-11-07 2014-04-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Воронежский государственный университет инженерных технологий" (ФГБОУ ВПО "ВГУИТ") Fodder manufacture method
RU2558223C1 (en) * 2014-04-07 2015-07-27 Общество с ограниченной ответственностью "Научно-исследовательский институт природных газов и газовых технологий - Газпром ВНИИГАЗ" Method of composting organic part of food wastes
RU2562526C2 (en) * 2013-09-26 2015-09-10 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Центр по проблемам экологии и продуктивности лесов Российской академии наук Method of biotechnological processing solid wastes of pulp and paper industry for obtaining biohumus, comprising step of processing with fungi and step of vermi-processing

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
См. Интернет www.asu.ru/science/journal/chemwood/volume2/n2/stat-1-6.html, (1998). См. Интернет http://id.komisc.ru/add/old/t/ru/ir/vt/02-51/07.html., (2002). *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2512908C1 (en) * 2012-11-07 2014-04-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Воронежский государственный университет инженерных технологий" (ФГБОУ ВПО "ВГУИТ") Fodder manufacture method
RU2562526C2 (en) * 2013-09-26 2015-09-10 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Центр по проблемам экологии и продуктивности лесов Российской академии наук Method of biotechnological processing solid wastes of pulp and paper industry for obtaining biohumus, comprising step of processing with fungi and step of vermi-processing
RU2558223C1 (en) * 2014-04-07 2015-07-27 Общество с ограниченной ответственностью "Научно-исследовательский институт природных газов и газовых технологий - Газпром ВНИИГАЗ" Method of composting organic part of food wastes

Also Published As

Publication number Publication date
RU2007118529A (en) 2008-11-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20170267599A1 (en) Method for preparing solid trichoderma seed from direct fermentation of crop straws with trichoderma, and product prepared by using the same
CN107089873B (en) Cultivation material and cultivation method for cultivating oyster mushrooms by utilizing needle mushroom residues
KR101262255B1 (en) Manufacture method of culture medium for mushroom cultivation containing spent mushroom substrates and composted food
RU2354135C2 (en) Method of processing plant raw material wastes
CN110713956B (en) Lysine bacillus S12 and application thereof
KR100236450B1 (en) The method of making media of chaff for cultivating mushroom
CN114051888A (en) Method for cultivating abalone mushroom strain with high growth speed
CN113966695A (en) Hypsizigus marmoreus culture medium and preparation method and application thereof
JP2003095773A (en) Fertilizer utilizing waste molasses and method of producing the same
US9637720B2 (en) Method for multiplying phytobenefical microorganisms
KR101866891B1 (en) Medium composition of agaricus bisporus using Eichhornia crassipes and method for preparing the same
KR101786590B1 (en) Medium composition of agaricus bisporus using Eichhornia crassipes and method for preparing the same
CN104686197A (en) Method for planting pleurotus pulmonarius in winter-fallowed silkworm room in south
CN104498542A (en) Method for preparing L-lactic acid employing continuous method in fermentation manner
JP2002045034A (en) Method for cultivating mushroom and mushroom growth- promoting composition
JP2020124174A (en) Method for producing nutritional supplement solution
CN115851458B (en) Fusarium venenatum producing hypha protein and application thereof
Ilyin et al. The use of thermophilic micromycetes in the preparation of substrates for the cultivation of edible mushroom bicuspid.
CN109673386A (en) A kind of Lepista sordida bacterium culture medium and preparation method and cultural method
AU2014333722B2 (en) Utilization of intestinal bacteria from slaughtered animals in industrial processes and waste treatment
JPS59198987A (en) Effective utilization of cellulosic material
RU2097979C1 (en) Method for producing biologically active feed additive
JP7420407B2 (en) Fermented compost and its manufacturing method
CN115029259B (en) Siamese bacillus capable of degrading soybean meal, microbial agent and application thereof
CN1103537C (en) Aseptic culture technique of bisporous mushroom with corn stalks

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20150519