Биотехнология. принципы и применение - Бич Г.
ISBN 5-03-000058-5
Скачать (прямая ссылка):
точки зрения содержания питательных веществ: в ней слишком высока
концентрация минеральных веществ и лактозы. Разработаны •способы
извлечения из сыворотки белков путем ультрафильтра-дии, осаждения или
выделения с помощью ионного обмена. Из таких белков можно получать
белковые гидролизаты, используя для этого ферментеры. После извлечения
белков получают большие объемы фильтратов с высокими концентрациями
лактозы (35-50 г/л), минеральных веществ, витаминов ,и молочной кислоты,
и встает проблема дальнейшего их использования. Если превратить лактозу в
молочную кислоту при участии молочнокислых бактерий, то мы получим
источник углерода, который может сбраживаться дрожжами (например,
смешанными культурами Lactobacillus bulgaricus и Candida krusei).
Возможно и прямое сбраживание лактозы дрожжами Kluyveromyces jragilis или
Candida intermedia. После подобного сбраживания не обязательно отделять
микроорганизмы от среды, объем которой можно уменьшить и получить
обогащенную белком сыворотку.
Из сыворотки получают не толко белковые продукты, но и - путем
ферментации - сырье для химической промышленности (например, этанол).
Путем химического гидролиза лактозы с последующим удалением глюкозы из
раствора с помощью ферментации можно получать галактозу. Альтернативный
биологический путь - использование мутантных дрожжей, лишенных р-
галактозидазы. Такие мутанты сохраняют способность к гидролизу лактозы и
используют образующуюся глюкозу в качестве источника углерода. В
результате гидролиза лактозы фильтрат становится более сладким; на
опытных установках такой гидролиз осуществляют с помощью иммобилизованной
р-галактозидазы (гл. 4). Гидролизованный фильтрат не только находит
применение в пищевой промышленности, но
278
Глава 6
может оказаться полезным и при решении проблем, связанных с недостатком
ферментов у некоторых животных-отъемышей и с непереносимостью лактозы у
человека. Из сыворотки получают и другие химические соединения:
лактозу, лактулозу,
лактитол и лактобионовую кислоту.
6.6.2. Отходы целлюлозно-бумажной промышленности
Волокнистый материал, применяющийся при производстве бумаги и других
продуктов, получают как из древесных, так и: из травянистых растений
после химического расщепления лигнина. Однако этот процесс сопровождается
потерей большого-количества древесины и образованием огромного количества
отходов. Все это должно стимулировать разработку альтернативной
химической технологии.
В настоящее время применяют два процесса получения древесной пульпы.
Основной из них - это щелочная варка (сульфатный процесс), в результате
которой образуется темная сульфатная варочная жидкость. Эти отходы
содержат трудна перерабатываемые ароматические продукты расщепления
лигнина и низкомолекулярные органические кислоты (глюкоизоса-хариновую,
молочную, уксусную и муравьиную). При получении пульпы из смолистой
древесины сосны образуются талло-вое масло и терпены, широко
использующиеся в промышленности. Сульфатную варочную жидкость не удается
перерабатывать биологическими способами, которые могли бы применяться в
промышленном масштабе; гораздо экономичнее упаривать-эту жидкость и
сжигать ее, получая таким образом энергию из отходов.
Сульфатная варка целлюлозы применяется реже; она дает отходы следующего
состава: лигносульфонаты с ароматическими элементами (60%), сахара
(манноза, галактоза, глюкоза,, ксилоза, арабиноза; 36%), уксусная
кислота, метанол и фур-фураль. Эти жидкие отходы - хорошее сырье для
ферментации благодаря высокому содержанию в них углеводов. Их ферментация
в широких масштабах начата в 1909 г. В настоящее время традиционным
методом удаления пентоз, гексоз и уксусной кислоты из таких отходов
служит их ферментация при участии дрожжей. Помимо этих традиционных
методов вскоре будут использоваться и новые процессы превращения отходов
в грибной белок с помощью Paecilomyces variotii, Sporotrichum
pulverulentum и Chaetomicum cellulolyticum. Неподдающиеся переработке
соединения можно концентрировать и сжигать. Лигносульфонаты применяют в
качестве связывающих веществ и вспомогательных средств при бурении;
щелочным окислением при повышенном давлении их можно превращать в ва*
Окружающая среда и биотехнология
279
нилин. Вообще говоря, главное в переработке отходов целлюлозно-бумажной
промышленности - это понижение энергозатрат, а какой химический принцип
при этом используется - менее существенно.
Основная экологическая проблема, порождаемая целлюлозно-бумажной
промышленностью, - это очистка сточных вод, а также обработка
конденсатов, образующихся в испарителях и реакторах. Сточные воды
осветляют путем нейтрализации и отстаивания, окисления в одно- и
двухстадийных установках с активным илом, в аэрируемых отстойниках или
путем сочетания биологических и химических способов окисления. Эти методы
пригодны для эффективного удаления соединений, подверженных
биодеградации, а также токсичных производных фенола, однако они
