CS214820B2 - Method of making the proteinous material - Google Patents

Method of making the proteinous material Download PDF

Info

Publication number
CS214820B2
CS214820B2 CS80605A CS60580A CS214820B2 CS 214820 B2 CS214820 B2 CS 214820B2 CS 80605 A CS80605 A CS 80605A CS 60580 A CS60580 A CS 60580A CS 214820 B2 CS214820 B2 CS 214820B2
Authority
CS
Czechoslovakia
Prior art keywords
cellulose
fermentation
based material
manure
solid
Prior art date
Application number
CS80605A
Other languages
English (en)
Inventor
Murray M Young
Original Assignee
Univ Waterloo
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 Univ Waterloo filed Critical Univ Waterloo
Publication of CS214820B2 publication Critical patent/CS214820B2/cs

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12P—FERMENTATION OR ENZYME-USING PROCESSES TO SYNTHESISE A DESIRED CHEMICAL COMPOUND OR COMPOSITION OR TO SEPARATE OPTICAL ISOMERS FROM A RACEMIC MIXTURE
    • C12P5/00—Preparation of hydrocarbons or halogenated hydrocarbons
    • C12P5/02—Preparation of hydrocarbons or halogenated hydrocarbons acyclic
    • C12P5/023—Methane
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A23—FOODS OR FOODSTUFFS; TREATMENT THEREOF, NOT COVERED BY OTHER CLASSES
    • A23K—FODDER
    • A23K10/00—Animal feeding-stuffs
    • A23K10/10—Animal feeding-stuffs obtained by microbiological or biochemical processes
    • A23K10/12—Animal feeding-stuffs obtained by microbiological or biochemical processes by fermentation of natural products, e.g. of vegetable material, animal waste material or biomass
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12N—MICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N1/00—Microorganisms, e.g. protozoa; Compositions thereof; Processes of propagating, maintaining or preserving microorganisms or compositions thereof; Processes of preparing or isolating a composition containing a microorganism; Culture media therefor
    • C12N1/22—Processes using, or culture media containing, cellulose or hydrolysates thereof
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E50/00—Technologies for the production of fuel of non-fossil origin
    • Y02E50/30—Fuel from waste, e.g. synthetic alcohol or diesel
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P60/00—Technologies relating to agriculture, livestock or agroalimentary industries
    • Y02P60/80—Food processing, e.g. use of renewable energies or variable speed drives in handling, conveying or stacking
    • Y02P60/87—Re-use of by-products of food processing for fodder production
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
    • Y02W30/00—Technologies for solid waste management
    • Y02W30/40—Bio-organic fraction processing; Production of fertilisers from the organic fraction of waste or refuse
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S426/00—Food or edible material: processes, compositions, and products
    • Y10S426/807—Poultry or ruminant feed
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S435/00—Chemistry: molecular biology and microbiology
    • Y10S435/8215—Microorganisms
    • Y10S435/911—Microorganisms using fungi

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Zoology (AREA)
  • Biotechnology (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Microbiology (AREA)
  • Genetics & Genomics (AREA)
  • Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Virology (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Animal Husbandry (AREA)
  • Physiology (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Food Science & Technology (AREA)
  • Tropical Medicine & Parasitology (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Processing Of Solid Wastes (AREA)
  • Treatment Of Sludge (AREA)
  • Fertilizers (AREA)
  • Fodder In General (AREA)

Description

(54) Způsob výroby bílkovinného materiálu
Vynález je zaměřen na. biologickou přeměnu zemědělských odpadků zahrnujících živočišnou mrvu, odpadky obilní sklizně a podobně, fermentačním způsobem za použití poživatelných mikrobiálních organismů, na bílkovinné živočišné krmné produkty.
Vynález se týká způsobu biologické přeměny materiálů na bázi celulózy za vzniku bílkovinných živočišných krmných produktů nebo doplňků. Koncentrace látek v následujícím popisu se vyjadřují jako hmot./obj. (pro hmotnost na jednotku objemu celkové směsi) jako hmotn./hmotn. (pro hmotnojst na jednotku hmotnosti celkové směsi) nebo jako DM (pro hmotnost na jednotku hmotnosti celkové směsi vztaženo na sušinu).
Velká množství materiálů na bázi celulózy se vyskytují obecně jako nadbytečné a bezcenné odpadky v zemědělství, lesnictví a jiných oblastech. Vyskytují se v přirozené formě jako obilná slámla, například pšeničná, ječná, rýžová, ovesná a žitná, jako řezanka, bagasa z cukrové třtiny, bavlna, a kůra stromů, právě tak, jako ve zpracované formě, například jako dřevěné piliny, kaše z buničiny a kal z celulózek. V (podstatě obsahují tyto materiály celulózu, obvykle v kombinaci s význačným množstvím hemicelulózy a menším množstvím ligninu. Pro svůj obsíah uhlohydrátů představují tyto materiály potencionálně cenné biologicky zhodnoititelné zdroje živočišných krmiiv. Tento vynález se týká hlaivně využití zemědělských odpadních produktů na bázi celulózy za vzniku bílkovinného živočišného krmivá, avšak jeho principů lze využít na kterékoliv materiály na bázi celulózy.
К převádění materiálů na bázi celulózy na produkty, které jsou uvažovány jialko vhodný zdroj energie v krmivu přežvýkavců a jako náhrada sena a podobných pícnin, byly navrženy nebo použity různé známé způsoby. Tyto- způsoby podle dosavadního Sta'vu techniky používají fyzikální a/ /nebo chemické přeměny těchto- materiálů, aby zvýšily jejich stravitelncist a nezahrnují přeměnu původního! materiálu na bázi celulózy na bílkoviny.
Zemědělské odpadky se vyskytují rovněž ve formě živočišné mrvy, například hoívězí, vepřové a drůbeží. Těchto materiálů nebylo dosud použiitio к výrobě bezpečných bílkovinných produktů.
Vynález se týká původního využití obvyklých odpadů, zejména zemědělských odpadů, za -vzniku bílkovinného živočišného krmivá. Při způsobu podle vynálezu se provádí aerobní fermentace poživatelných mikroorganismů v přítomnosti materiálu na bázi celulózy obsahujícího uhlohydráty a živočišné mrvy jako živin pro fermentaci.
Výraz „materiál na bázi celulózy”, tak jak je zde používán, značí peVný materiál obsahující uhlohydráty na bázi celulózy následujícího chemického složení:
asi 35 až asi 95 % DM celulózy, 0 až asi 20 % DM hemicelulózy, 0 až asi 25 % DM ligninu.
Materiál na bázi celulózy může býit v poměrně čisité formě, tj. v podstatě prbsítý jiných uhlohydrátových materiálů, které ne jsou na bázi celulózy. Materiál na bázi celulózy podle vynálezu je s výhodou v nativní formě, včetně zbytků po zemědělské iškliizni, například Obilní sklizni, zejména slámy z pšenice, ječmene, bagaisy z cukrové třtiiny a řezanky.
Vynález je použitelný rovněž na materiály na bázi celulózy ve zpracované formě, včetně odpadů z leisnidťví, kaše buničiny, kalů z celulózek, například z celulózky Kraftova typu, dřevěných pilin, například ze dřeva osiky.
Zatímco, se vynález týká zejména využití takových poměrně čistých uhlohydrátů na bázi celulózy, je rovněž poůžitelný na využití uhlohydrátových materiálů na bázi celulózy, které jsou provázeny značnými množsitvími uhlohydrátů na jiné bázi, například škrobů, zahrnujících okopaniny, například brambory, yam a mlaniok.
Do rozsahu vynálezu patří rovněž využití parciálně hydrolyzovaného pevného materiálu na bázi celulózy a cukrů vzniklých hydrolýzou materiálu na bázi celulózy a takových derivátů původně pevného materiálu na bázi celulózy, které jsou Zahrnuty do definice výrazu „materiál na bázi celulózy.“
Výhodné provedení podle vynálezu zahrnuje systém úpravy zemědělských odpadků, který využívá živočišné mrvy jako do<plňku živin a zbytků po sklizni jatko hlavního zdroje uhlíku pro fermentaci mikroorganismů, pro výrobu bílkovinného živočišného krmivá a topného plynu.
• Chemická forma materiálu na bázi celulózy, která je požadována к využití ve fermenitačním pr-olceísu podle vynálezu, záleží na použitých .mikroorganismech ve stupni fermentace. Vynález je použitelný pro množství mikroorgamsimů a materiál na bázi celulózy se na zláčátku převádí na formu využitelnou mikroorganismy.
Vhodné použitelné mikroorganismy zahrnují houby, například Chaefetoimiuím cellulolyticum (ATCC 32319), které mají dobré růstové charakteristiky na pevných materiálech na bázi celulózy, které, když se zemědělské odpady obvykle předem upraví, poskytují parciálně hydrolyzovanou pevnOu formu. Chaenomium cellulolyticum obsahuje asi 45, hmotnostních procent bílkovin, přičemž zbytek tvoří převážně tuky a škroby.
Taková operace předběžné úpravy se provádí v prostředí předběžné úpravy v koncentraíci asi od 5 až asi do 30 °/o hmot./ /hmot, pevných látek za účelem sterilizace a změkčení a/nebo nabotnání materiálu na bázi celulózy. Když se při předběžné úpravě použije alkálie, podpoří se parciální delignifikace a 'solubilizace hetnicelulóz a dalších složek. Pročeš předběžné úpravy lze provádět rovněž parciální hydrolýzou uhlohydrártového materiálu na bázi celulózy na oligomenní materiál obsahující sacharidy.
Materiál na bázi celulózy se obvykle před započetím předběžné úpravy rozmělňuje.
Jestliže se -použije ve formě granulí, částice mohou mít průměrnou velikost v rozmezí od 1 až asi' do 3 mm oka. Jestliže se používá ve formě vláken, lze upotřebili velikosti vláken až asi do délky 2 cm.
Předměžná úprava se provádí za takových podmínek, zía jakých je houba 'schopna vytvářet z předem upraveného výchozího materiálu fermentovaný produkt obsahující· nejméně 5 °/o DM biomasy. Předběžná úprava se provádí za poměrně mírných podmínek výrazně nepřevyšujících ty, které umožňují, aby byl ze složek celulózy výchozího materiálu vyráběn fermentovaný produkt obsahující 100 % DM biomasy.
Způsob provádění předběžné úpraivy к dosažení tohoto výsledku, závisí na charakteru surového materiálu na bázi celulózy, který má být zpracován. Jestliže materiál na bázi celulózy není významně rekalcitranltní к houbě, například některé druhy buničiny, kaly z celulózek a zbytky okopanin, potom je dostačující předběžná termický úpra-va к provedení steriliziace, například záhřfivem kaše ive vodě, například zahřívání za použití ostré páry po dobu 1 hodiny za normálního' tlaku.
Jestliže je však materiál na bázi celulózy významně rekalcitrantní к houbě a obsahuje významná množství jak hemicelulózy, tak i celulózy a žádné složky s významným inhibičním účinkem prolti houbě, například některé zbytky po sklizni obilnin, například bagaisu, řezainku ia ječnou slámu, potom se požaduje termotchemická předběžná úpraiva, například za použití vodného rolztolku alkálie, například vodného roztoku hydroxidu sodného, například 1 % hmotn./obj. hydroxidu sodného při teplotě asi 120 °C po dobu 20 minut nebo vodného roztoku hydroxidu. amonného.
Kapalina použitá к předběžné úpravě se zpracovává s předem upraveným materiálem na bázi celulózy během fermentace. Možnost takového použi/tí použité kapaliny pro předběžnou úpravu je důležitá, protože se vylučuje potenciální znečisťující schopnost kapaliny, která obsahuje látky extrahované z materiálu na bázi celulózy.
Materiál na bázi celulózy může obsahovat složky s význačným inhibičním účinkem pr-cti houbě, například některé druhy dřeva a kůry stromů, v kterémžto případě prostředí předběžné úpravy musí být odstraněno. Avšak ve -výhodném provedení podle vynálezu se obvykle nepoužívá těchto odpadních materiálů, hlavním zdrojem materiálu na bázi celulózy jsou zbytky po sklizni obilnin.
Jiné vhodné mikroorganismy zahrnují kvasinky, například Candida utilis (ATCC 9226), které mají značnou schopnost asimilace cukrů, například hexóz a pentóz v roztoku. Takové cukry jsou přítomny ve vodné fázi, která se získává po chemické hydrolýze materiálu na bázi celulózy. Takovou chemickou hydrolýzu lze projvádět z*a použití zře děné -kyseliny za vhodných teplotních podmínek, například 0,25 N kyselinou sírovou při teplotě aisi 120 °C po dobu 20 minut. Candida utilis obsahuje asi 50 hmotnostních °/o bílkovin, přičemž tuky a škroby tvoří zbytek.
Fermentace mikroorganismu se provádí v přítomnosti materiálu na bázi celulózy alespoň jako části zdroje uhlíkatých živin a živočišné mrvy alespoň jako části dalších eisenciáLní-ch živin, především dusíku. Podmínky aerobní fermentace závisí na použitém mikroorganismu. Vlastní mikroorganismy v zemědělském odpadu jsou obvykle patogenní a nejsou ve stupni fermentace kultivovány.
Když se fermentace uskutečňuje zla použití houby v přítomnosti pevné fáze materiálu na bázi celulózy, lze pro submieirzní fermentací použít vhodně kašovitou konzistenci, například s obsahem. 1 až asi 3 % hmot./oibj. pevných látek, ačkoliv lze použít jakoukoliv požadovanou koncentraci až asi do» 30 % hmot./obj. Například fermentace v pevném stavu lze použít při celkové koncentraci pevných látek aši cd 15 až asi do 30 % hmot./hmot.
Podmínky fermentace pro houbu Clhaetomium cellulolyticum zahrnující hodnotu pH asi od 5 až asi 8, s výhodou asi 5 až asi 7, teplotu asi cd 25 aíž asi do 40 °C, typicky kolem 37 °C a použití sterilního vzduchu, typicky použitého .s průtokovou -rychlostí 1 až 2 objemů vzduchu na jednotku objemu prostředí za minutu.
Živočišná mrva, které se obvykle používá ve fermentalčním prostředí, obsahuje fekálie i moič a lze jí použít přímo po- vhodné sterilizaci, nebo- je s výhodou nejprve anaerobně natrávena za jakýchkoliv vhodných podmínek, které činí živiny přístupnější pro mikr o organismy.
Anaerobní natrá-vení živočišné mrvy, například hovězího nebo vepřového hnoje, ale i liidských fekálií, vytváří kaši obsahující rozpuštěné dusíkaté živiny a těkavé mastné kyseliny. Živočišnou mrvu lze případně upr-avovat chemicky tak, aby uvolnila materiály na bázi celulózy a škrobů, takže chemicky upravená mrva může poskytovat jak uhlíkaté, tak dusíkaté živiny, stejně jako další živiny. Anaerobní kaši lze použít včel· ku při aerobní fermentací nebo lze provést nejprve oddělení fází a tekutou fázi polom použít к aerobní fermentací. Vedlejší produkt, plyn obsahující methan, se tvoří rovněž v anaerobním stupni natrávení a lze jej používat jako topného plynu. Pracovní podmínky jsou uspořádány tak, aby bylo docíleno* maximální tvorby plynu a maximální koncentrace asimilovatelného dusíku v získané kaši.
Obvykle se živolčišná mrva -používá v aerobním fermienjtačním médiu spolu s dostatečným množstvím materiálu na bázi celulózy jako zdroje uhlíku, áby poískytla úplné složení fermenitaičního prostředí, které obsahuje v obvyklých poměrech uhlík a dusíkaté živiny p»ro mikroorganismy, typicky v pohiěru C : N jako 10 : 1, vztaženo na hmotnost.
Miikrooirgiainismy využívají během feirmentaice suroviny к vlastní reprodukci a růst pokračuje, až se uskuteční požadovaná hladina, například za dobu 6 až asi 24 hodin.
Když je přítomna pevná fáze mlaitieriálu na bázi celulózy, vytvářejí se během fermeintace celulózové enzymy a ty změkčují a tím zlepšují stravitelnost kteréhokoliv odpadního materiálu na bází celulózy, který může zůstávat nevyužitý fermentací. Fernientačmhoi způsobu lze tudíž použít ke změkčení materiálu na bázi celulózy, který není předem upraven, aby bylo docíleno lepší stravitelnosti v živočišném krmivu, přičemž produkt obsahuje až asi 10 % DB biomasy.
Po skončené fermentací se pevná fáze obvykle odděluje od vodné fáze. Oddělenou pevnou fázi lze použít jako takovou, nebo ji lze sušit na nízký obsah vlhkosti, obvykle asi pod 10 % hmot./'hmot., /případně asi pod 8 % hmot./himot.
Složení pevného produktu závi/sí na počáteční formě materiálu na bázi celulózy a stupni dosažené fermentace. Když výchozí materiál na bázi celulózy obsahuje pevnou fázi, pevný produkt obsahuje bioimasu a trochu nezfermenitovanéhoí materiálu na bázi celulózy. Když je výchozí materiál na bázi celulózy zcela v kapalné fázi, pevný produkt obsahuje primárně bioimasu.
U pevné fáze výchozího materiálu na bázi celulózy obsahuje pevný produkt nejméně 5 % DM biomasy, Obvykle asi od 20 až asi do 80 % DM a až do 100 % DM.
Produkty s obsahem biomasy větším než asi 55 % DM lze používat v krmivech pro přežvýklavce a nejpřežvýkavce, zatímco produkty s obsahem bioimaisy menším než je tato hodnota, mohou být používány primárně jako krmivo· pro přelžvýkávce.
Bílkovinné produkty získané způsobem podle vynálezu byly shledány v krmných pokusech in vitro i in vivo jako vhodné živočišné krmivo nebo živočišné doplňkové krmivo pro nepřežvýkavce a přežvýkavce a drůbež.
Vynález je popsán dále pro objasnění s odkazem na připojený výkres, který představuje proudové schémia jednoho výhodné ho provedení způsobu podle vynálezu, pro tvorbu bílkovinného; živočišného krmivá ze zemědělských odpadků.
Sýstém zpracování odpadků 10 sestává v postatě z několika propojených Subsystémů, totiž z anaerobní vy/hinívací nádrže 12 využívající živoičišnou mrvu přiváděnou vedením 14 a, je-li to žádoucí, termochemicky předběžně upravené zbytky obilnin přiváděné vedením 16, z termochemického hydrolyzéru 18, do kterého se odpadky obilnin a zbytky přivádějí vedením 20 a upravují chemicky a vedou potrubím 22, aby materiál na bázi celulózy změkl a hydrolyzovaly se hemicelulózy a z aerobního fermentoru 24, kde se pěstují mikroorganismy v roztoku připraveném v jednotíce předběžné úpravy 18 buď ve směsi s pevnými látkami nebo bez pevných látek a v kapalině bohaté živinami, s pevnými látkami nebo bez pevných látek, z anaerobní -vyhnívací nádrže 12, přičemž tyto materiály jsou dopravovány potrubími 26 a 28 do výrobní jednotky 30, kde se upravují teplota a hodnoty pH před vedením do fermentoru 24. Je-li to žádoucí, mrvu lze sterilizovat a dopravovat přímo do výrobní jednotky 30 místo dof anaerobní vyhnívací nádrže 12 v případě její poruchy.
Když ve fermentoru 24 proběhl do1 požadovaného· stupně růst mikroorganismů, směis pevné fáze obsahující biomasu a tekutou fází, se vedou potrubím 32 do odlučovače 34 к oddělení pevné a kapalné fáze, přičemž kapalná fáze se recykluje, je-li to žádoucí, vedením 36 do anaerobní vyhnívací nádrže 12 a/nebo do· jednotky předběžné úpravy
18.
Peivná hlmiota obsahující bílkovinnou biomasu může být použita jako taková nebo může být vedena potrubím 38 к sušičce 40, ve které se pevná fáze suší na požadovaný obsah vlhkosti, obvykle 6 až 10 hmotnostních %, aby byl získán bílkovinný produkt ve vedení 42, způsobilý ke skladování nebo к přímému použití jako živočišné krmivo nebo doplněk živočišného krmivá.
Před použitím do fermentoru 24 Je výhodné mrvu netrávit anaerobně, protože to pofsKytuje· vyšší výtěžky a rovněž vyrtjváří v potrubí 44 vedlejší produkt methan, který lze .skladovat a používat jafko .topný plyn, například pro jednotku předběžné úpravy 18 nebo pro sušičku 40.
Povaha a rozBah chemické hydrolýzy prováděné v jednotce .předběžné úpravy 18 závisí na mikroorganismeoh použitých pro fermentací. Když se používá kvasinek, chemická hydrolýza zbytků obilnin, obvykle nařezaných na délku až asi 2 cm, se provádí za použití zředěné kyseliny, typicky 0,25 N kyseliny sírové, při teplotě 121 °C po dobu 2'0 minut, za vzniku extrahovaného roztoku cukru, který je přiváděn do fermentoru 24.
Část zbytků pevné fáze po kyselé hydrolýze v jednotce předběžné úpravy 18 lze použít v anaerobní vyhnívací nádrži 12, aby se v něm zvýšila produkce plynu a zbytek se využije к úpravě dávek uhlohydrátového 'krmivá pro přežvýkavce (vedení 46) v odděleném stupni alkalického zpracování.
Když se použije houby, lze provádět chemickou hydro lýzu za použití zředěného alkalického roztoku, typicky 1% hydroxidem sodným při teplotě 121 QC po dobu 20' minut, aby se dosáhlo jenom parciální hydrolýzy. Všechrta kaše se dopravuje do fermentoru
24.
Systém popisovaný vpředu s odkazem na schéma, lze provádět kontinuálně nebo v cyklických šaržích v jakémkoliv vhodném časovém cyklu, například 24 hodin. V tako214820 vé cyklické šarži se anaerobní vyhnívací jednotka 12 střídavě plní a v téže době se ekvivalentní objem natrávené kaše z vyhnívací nádrže odebírá vedením 2-3 a používá se к přípravě prostředí pro· aerobní fermentaci. Podobně na konci doby fermentace ve fermentoru 24 lze odstraňovat asi 90 % obsahu fermentoru к dalšímu zpracování, zatímco zbylých 10 % se použije jako inokula pro další šarži.
Vzhledem ke své modulární konstrukci, systém úpravy odpadků 10 lze provádět na alternativní sestavy v případě poruchy na zařízení nebo* je-Н .požadován jiný poměr dávkování. Tato volitelnost umožňuje použití nenatrávené mrvy jako* doplňkového zdroje živin v případě vadné činnosti anaerobní vyhnívací nádrže.
Vynález je ilustrován, dále následujícími příklady:
Příklad 1
Tento příklad ilustruje anaerobní natrávení hovězí mrvy.
Hovězí mrva (fekálie a. moč) s obsahem
7,5 % DM (sušina vyjádřená hmotností) byla naplněna do anaerobní vyhnívací nádrže. Vyhnívací nádrž měla následující podmínky: hodnota vstupního pH 4, teplota 39 °C, hodnota pH ve vyhnívací nádrži 7,1 a průměrná doba retence byla 14 dní.
Během 14 dní byla vyhnívací nádrž plněna denně kaší z kravské mrvy a příslušný objem byl odebírán, aby byl ve vyhnívací nádrži udržen v podstatě konstantní objem. Ke konci dvoutýdenního období se činnost vyhnívací nádrže stabilizovala za výtěžku plynu průměrného' složení 6-0· % obj. methanu, 30' % o*bj. kysličníku uhličitého, přičemž zbytek byl převážně vodík a sloučeniny dusíku a s průměrným množstvím 7,6 g/litr TKN (celkový dusík stanovený Kjeldahlovou metodou) a, s průměrným množstvím 1,3 g/litr těkavých organických kyselin (měřeno jako kyselina octová) v anaerobní tekutině.
Příklad 2.
Tento, příklad ilustruje předběžnou úpravu materiálu ha bázi celulózy za použití kyselé hydrolýzy.
Nařezaná ječná sláma a 0,25 N roztok kyseliny sírové byly uváděny do reaktoru v hm/oitnostním poměru pevná hmota ke kapalině jako 1: 2.0 a obsah reaktoru byl zahříván na teplotu 121 °C za použití páry a udržován při této teplotě po· dobu 20 minut. Po filtraci kaše a promytí slámy po^ působení kyseliny obsahoval získaný roztok 0,21 g cukru/g použité slámy, který je fermentovatelný některými kvasinkami.
Příklad 3
Tento příklad ilustruje fermentaci za použití kvasinek
C, utilis byla fenmentována aerobně za 'použití standardní techniky submerzní fermentace při teplotě 30 °C, hodnotě pH 4,5 a rychlosti průtoku vzduchu 1 obj./obj./min. Prostředí pro fermentaci sestávalo ze směsi a•naerobní kapaliny z hovězí mrvy z příkladu 1, roztoku cukru vyráběného způsobem1 po'die příkladu 2 s přídavkem glukózy a mělo poměr C : N Jak-o 10’: 1. Po době fermentace 12 hodin byla, koncentrace kvasinkového· produktu v roztoku 7 g/1.
Příklad 4
Těmto příklad ilustruje předběžnou úpravu materiálu na bázi celulózy za použití alkalické hydrolýzy.
Nařezaná řezanka a 1 % hmot./obj. roztok hydroxidu sodného byly uváděny do· reaktoru v hmotnostním poměru pevná látka ku kapalině jako 1 : 10, a obsah reaktoru byl zahříván na teplotu 121 °C za použití páry ia udržován při této teplotě po dobu 20 minut. Získaná kašovitá směs sestávala z roztoku solubilizované hemicelulózy a nabotnalého parciálně delignifikovaného materiálu nla bázi celulózy, který je fermentovatelný některými houbami.
Příklad 5
Tento příklad ilustruje fermentaci za použití houby.
Houba Chaetomium cellulolyticum byla fermentována aerobně za použití standardní submerzní fermentační techniky při teplotě 37 °C, počáteční hodnotě pH 6,5 a přívodu vzduchu rychlostí 2 obj./obj./min. Prostředí pro· fermentaci sestávalo ze směsi anaerobní kapaliny z hovězí mrvy z příkladu 1 a kaše produkované postupem podle příkladu 4 a měla poměr C : N jako 8 : 1. Po* době fermentace 14 dní obsahoval pevný produkt biomasu houby v množství 49 % DM.
Příklad 6
Tento příklad ilustruje anaerobní natrávení vepřové mrvy.
Vepřová mrva (fekálie a moč) o- koncentraci 7 % DM byla vedena do anaerobní vyhnívací nádrže stejně jako v příkladu 1 s následujícími parametry: vstupní hodnota pH 6,5, teplota 39 QC, hodnota pH 7 ve vyhnívací nádrži, s celkovou dobou retence 8 dní. Po 14 dnech se vyhnívací nádrž -stabilizovala za výtěžku 60% obj. methanu ve výchozím plynu a 2,8 g/litr dusíkatých živin v anaerobní kapalině.
Příklad 7
Pokus z 'příkladu 3 byl opakován za použití fermentačního prostředí oobsahujícíno anaerobní kapalinu vepřové mrvy z příkladu 6 a kyselého hydrolyzátu řezanky, získaného způsobem podle příkladu 2. Po době fermentace .12 hodin byla koncentrace kvasinkového produktu ve fermeiťtačním médiu 5 gramů/litr.
Příklad 8
Byl opakován pokus z příkladu 5 za použili anaerobní kapaliny z vepřové mrvy z příkladu 6 místo anaerobní kapaliny z hovězí mrvy a pšeničné slámy místo řezanky. Po 21 hodinách fermentace obsahoval pevný produkt 56 % DM biomasy ho-uby.
Příklad 9
Tento příklad ilustruje použití složky s předběžnou úpravou materiálu na bázi celulózy bez potřeby hydrolytických chemikálií.
Byl opakován pokus z příkladu 5 za použití sterilizované kaše 1% buničiny za. použití ostré páry při teplotě 121 °C místo parou alkalicky upravované řezanky. Po uplynutí doby fermentace 26 hodin obsahoval pevný produkt 60 % DM biomasy houby.

Claims (10)

  1. PŘEDMĚT
    1. Způsob výroby bílkovinného materiálu fermentací, vyznačující se tím, že se provádí fermentace poživatelného mikrooirganismiu v přítomnosti materiálu na bázi celulózy a živočišné mrvy jako zdrojů esenciálních živin pro fermentací.
  2. 2. Způsob podle bodu 1, vyznačující se tím, že živočišná mrva, která s výhodou zahrnuje fekálie a moč, se anaerobně natráví před použitím ve fermentací.
  3. 3. Způsob podle bodu 1, vyznačující se tím, že živočišná mrva se předběžně upravuje chemicky za poskytnutí alespoň části materiálu na bázi celulózy.
  4. 4. Způsob podle bodů 1, 2 nebo 3, vyznačující se tím; že materiál na bázi celulózy je alespoň zčásti ve foirmě pevného- neupraveného materiálu na bázi celulózy.
  5. 5. Způsob podle bodů 1, 2 nebo 3, vyznačující se tím, že materiál na bázi celuló-
    Příklad 10
    Tento příklad ilustruje alternativní použití chemické úpravy mrvy místo anaerobního natrávení.
    Byl opakován pokus z příkladu 5 za použití ferment-ačního prostředí obsahujícího směs řezanky, která byla hydrolyzována hydroxidem sodným jako v příkladu 5 a vepřové mrvy, která byla vařena při teplotě 100 stupňů Celsia po dobu 1 hodiny s 2% hmot./ /obj. kyseliny sírové. P-o 17 hodinách fermentace obsahoval pevný produkt 38 % DM biomasy houby.
    Příklad 11
    Tento příklad ilustruje použití mrvy jako jediného- fermentačního prostředí.
    Byl opakován pokus příkladu 10 za použití fermentačního- prostředí, které obsahovalo 1 % hmo-t./obj. pevné hmoty v kaši vepřové mrvy, která byla vařena při teplotě 10-0*0 po dobu 1 hodiny s 1% hmot./obj. roztokem hydroxidu sodného-. Po 11 hodinách fermentace obsahoval ipevný produkt 72 % DM biomasy houby.
    V souhrnu vynález řeší způsoby využití odpadů n<a užitečné konečné produkty. V rozsahu vynálezu lze provádět modifikace.
    VYNALEZU zy je alespoň zčásti ve formě pevného- parciálně hydrolyzovaného materiálu na bázi celulózy a mikroorganismem je houiba.
  6. 6. Způsob podle bodu 5, vyznačující se tím, že ve fermentačním prostředí je obsažena vodná fáze po parciální hydrolýze.
  7. 7. Způsob podle bodů 4, 5 nebo 6, vyznačující se tím, že houbou je Chaetomium cellulolyticum.
  8. 8. Způsolb podle bodů 1 nebo 2, vyznačující se tím, že materiálem na bázi celulózy je kapalná fáze po hydrolýze neupraveného materiálu na bázi celulózy a mikroorganismem je kvasinka.
  9. 9. Způsob podle bodu 8, vyznačující se tím, že kvasinkou je Candida utilis.
  10. 10. Způsob podle některého z bodů 1 až 9, vyznačující se tím, že materiálem na bázi celulózy je odpad po sklizni, například obilní sláma, bagaisa nebo řeizanka.
CS80605A 1979-01-30 1980-01-29 Method of making the proteinous material CS214820B2 (en)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
GB7903151 1979-01-30

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CS214820B2 true CS214820B2 (en) 1982-06-25

Family

ID=10502812

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CS80605A CS214820B2 (en) 1979-01-30 1980-01-29 Method of making the proteinous material

Country Status (13)

Country Link
US (1) US4526791A (cs)
JP (1) JPS5953014B2 (cs)
AR (1) AR223363A1 (cs)
BR (1) BR8000274A (cs)
CA (1) CA1129709A (cs)
CS (1) CS214820B2 (cs)
CU (1) CU35222A (cs)
GB (1) GB2041403B (cs)
IN (1) IN153549B (cs)
IT (1) IT1129682B (cs)
OA (1) OA06448A (cs)
PL (1) PL123987B1 (cs)
YU (1) YU41003B (cs)

Families Citing this family (35)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4379844A (en) * 1979-01-17 1983-04-12 University Of Waterloo Bioconversion of industrial cellulosic pulp materials to protein enriched product
BE890086A (fr) * 1981-08-26 1982-02-26 Acec Procede et installation de production de composes liquides ou gazeux dans un reacteur microbiel
US5053234A (en) * 1984-04-30 1991-10-01 Advanced Hydrolyzing Systems, Inc. Method for producing a proteinaceous product by digestion of raw animal parts
US5113755A (en) * 1984-04-30 1992-05-19 Advanced Hydrolyzing Systems, Inc. Apparatuses for producing a proteinaceous product by digestion of raw animal parts
US5162129A (en) * 1984-04-30 1992-11-10 Advanced Hydrolyzing Systems, Inc. Particulate proteinaceous product containing non-heat-denatured animal protein
DE3843670C1 (cs) * 1988-12-23 1990-09-13 Vertikum Magas- Es Melyepitmenyjavito Kisszoevetkezet, Budapest, Hu
NL9000616A (nl) * 1990-03-16 1991-10-16 Memon Bv Werkwijze voor de synthese van organische verbindingen uit mest.
NL9001282A (nl) * 1990-06-07 1992-01-02 Mineur & De Soet Acquisitions Werkwijze en inrichting voor anaerobe vergisting.
NZ250858A (en) * 1993-12-27 1995-08-28 Hayashibara Biochem Lab Alkali-treated bagasse, its fermentation and use as animal feed
JPH10212185A (ja) * 1997-01-29 1998-08-11 Kyowa Hakko Kogyo Co Ltd 粒状有機質の製造法
IL121744A0 (en) * 1997-09-11 1998-02-22 Biofeed Ltd Method of bio-conversion of industrial or agricultural cellulose containing organic wastes into a proteinaceous nutrition product
US5952020A (en) * 1998-09-10 1999-09-14 Bio-Feed Ltd. Process of bio-conversion of industrial or agricultural cellulose containing organic wastes into a proteinaceous nutrition product
US6033716A (en) * 1998-10-13 2000-03-07 Productization, Inc. Animal feeds comprising formulated poultry bio-solids and growing house litter
US6338866B1 (en) * 2000-02-15 2002-01-15 Applied Food Biotechnology, Inc. Pet foods using algal or fungal waste containing fatty acids
US6524632B2 (en) 2001-02-16 2003-02-25 Food Development Corporation Process for recovering feed-grade protein from animal manure
US6960451B2 (en) * 2002-02-06 2005-11-01 Green Earth Industries Proteolytic fermenter
US20040203134A1 (en) * 2002-02-06 2004-10-14 Pyntikov Alexander V. Complex technologies using enzymatic protein hydrolysate
US20040038391A1 (en) * 2002-02-06 2004-02-26 Pyntikov Alexander V. Amino acids factory
US8968515B2 (en) * 2006-05-01 2015-03-03 Board Of Trustees Of Michigan State University Methods for pretreating biomass
CN101484590A (zh) 2006-05-01 2009-07-15 密执安州大学 处理木质纤维素生物质的方法
US9206446B2 (en) * 2006-05-01 2015-12-08 Board Of Trustees Of Michigan State University Extraction of solubles from plant biomass for use as microbial growth stimulant and methods related thereto
US20090053771A1 (en) * 2007-08-22 2009-02-26 Board Of Trustees Of Michigan State University Process for making fuels and chemicals from AFEX-treated whole grain or whole plants
US8367378B2 (en) * 2007-10-03 2013-02-05 Board Of Trustees Of Michigan State University Process for producing sugars and ethanol using corn stillage
US8591971B2 (en) * 2008-12-04 2013-11-26 Axiom Scientific And Charitable Institute, Ltd. Methods and apparatus for producing partially hydrolysed proteinaceous products
US10457810B2 (en) 2009-08-24 2019-10-29 Board Of Trustees Of Michigan State University Densified biomass products containing pretreated biomass fibers
US8945245B2 (en) 2009-08-24 2015-02-03 The Michigan Biotechnology Institute Methods of hydrolyzing pretreated densified biomass particulates and systems related thereto
AU2010289797B2 (en) 2009-08-24 2014-02-27 Board Of Trustees Of Michigan State University Pretreated densified biomass products
EP2561084A4 (en) 2010-04-19 2013-10-23 Univ Michigan State DIGESTIBLE LIGNOCELLULOSIC BIOMASS, WOOD EXTRACTION PRODUCTS AND METHODS OF MAKING SAME
US10202660B2 (en) 2012-03-02 2019-02-12 Board Of Trustees Of Michigan State University Methods for increasing sugar yield with size-adjusted lignocellulosic biomass particles
US9371356B2 (en) 2013-06-27 2016-06-21 Aicardo Roa-Espinosa Separation of biocomponents from manure
US10730958B2 (en) 2017-03-08 2020-08-04 Board Of Trustees Of Michigan State University Pretreatment of densified biomass using liquid ammonia and systems and products related thereto
US11440999B2 (en) 2017-07-07 2022-09-13 Board Of Trustees Of Michigan State University De-esterification of biomass prior to ammonia pretreatment
RU2709324C1 (ru) * 2018-02-13 2019-12-17 федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Казанский (Приволжский) федеральный университет" (ФГАОУ ВО КФУ) Установка для обеззараживания, утилизации и получения универсального гранулированного корма из отходов сельского хозяйства
CN110373431B (zh) * 2019-07-22 2023-02-24 徐州工程学院 一种无灰高热值生物质燃料的制备方法
WO2021145968A1 (en) * 2019-12-02 2021-07-22 Casad Robert C Jr Methods for valorization of lignin-rich solids from anaerobic digestate

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3627095A (en) * 1969-08-05 1971-12-14 Univ Louisiana State Nutritive protein from cellulose
US3846558A (en) * 1969-11-24 1974-11-05 Int Farm Systems Method for converting animal waste products into a food supplement
US3838198A (en) * 1972-03-01 1974-09-24 Gen Electric Conditioning raw waste input for digestion by thermophilic aerobic microorganisms
US4115593A (en) * 1973-06-06 1978-09-19 The University Of Queensland Process for producing feed protein
US3904768A (en) * 1973-09-13 1975-09-09 Frank J Hruby Method of increasing protein content of a waste food product
US3937845A (en) * 1975-01-08 1976-02-10 The United States Of America As Represented By The Secretary Of Agriculture Semi-solid fermentation of straw
US3973043A (en) * 1975-07-31 1976-08-03 Lynn Howard D Feedlot animal wastes into useful materials
JPS5333876A (en) * 1976-08-28 1978-03-30 Motooka Yutaka Process for producing fermented chicken manure feed

Also Published As

Publication number Publication date
IT1129682B (it) 1986-06-11
GB2041403B (en) 1983-11-30
AR223363A1 (es) 1981-08-14
YU20280A (en) 1983-02-28
PL123987B1 (en) 1982-12-31
BR8000274A (pt) 1980-10-07
YU41003B (en) 1986-10-31
JPS5953014B2 (ja) 1984-12-22
OA06448A (fr) 1981-08-31
GB2041403A (en) 1980-09-10
IT8019540A0 (it) 1980-01-29
CA1129709A (en) 1982-08-17
JPS55104862A (en) 1980-08-11
CU35222A (en) 1982-03-28
PL221662A1 (cs) 1980-09-22
IN153549B (cs) 1984-07-28
US4526791A (en) 1985-07-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CS214820B2 (en) Method of making the proteinous material
RU2678806C1 (ru) Переработка биомассы
US4997488A (en) Combined physical and chemical treatment to improve lignocellulose digestibility
US4649113A (en) Alkaline peroxide treatment of nonwoody lignocellulosics
US5952020A (en) Process of bio-conversion of industrial or agricultural cellulose containing organic wastes into a proteinaceous nutrition product
Thomsen Complex media from processing of agricultural crops for microbial fermentation
Rajarathnam et al. Pleurotus mushrooms. Part III. Biotransformations of natural lignocellulosic wastes: commercial applications and implications
Han Microbial utilization of straw (a review)
Gould Enhanced polysaccharide recovery from agricultural residues and perennial grasses treated with alkaline hydrogen peroxide
US4395543A (en) Selective solvent extraction of cellulosic material
IE861329L (en) Treating lignocellulosic materials with ammonia
AU9093598A (en) Method of bioconversion of industrial or agricultural cellulose containing wastes
CN101392268A (zh) 一种获取可转化底物的木质纤维素原料预处理方法
US4275167A (en) Preferential degradation of lignin in gramineous materials
Reese et al. Cellulose as a novel energy source
Rusli et al. The potential of pretreated oil palm frond in enhancing rumen degradability and growth performance: A review
Han et al. The problem of rice straw waste a possible feed through fermentation
CN114532444A (zh) 一种纤维菌体蛋白饲料及其制备方法
Rogoski et al. An overview on pretreatments for the production of cassava peels-based xyloligosaccharides: State of art and challenges
CN1294861A (zh) 混合固态发酵汽爆秸秆制备蛋白饲料的方法
FR2501011A1 (fr) Procede biologique pour la conversion de pailles de cereales en un produit enrichi en proteines
Singh et al. Evaluation of chemical pre-treatment for biodegradation of agricultural lignocellulosic wastes by Aspergillus niger
Nur Nazratul et al. Nutritive composition of oil palm empty fruit bunch fibers treated with mycelia culture of Lingzhi (Ganoderma lucidum) as a potential ruminant feedstuff.
US3761355A (en) Comestible digestible protein from cellulose
Suryaningrum et al. Improvement quality of sugar cane bagasse as fish feed ingredient