Свежие комментарии

Альтернативные варианты брожения

Брожение, в первую очередь спиртовое, известно человечеству уже очень давно, и, кажется, попаданец вряд ли сможет добавить что-то новое – разве что внедрить дистилляцию в тех местах, где это еще не умеют, и немного оптимизировать сам процесс ферментации. Однако при правильном подборе вызывающих брожение микроорганизмов и условий ферментации можно получать очень ценные продукты.

Если добавить в брагу гидросульфит (натрия, калия или кальция – все они элементарно производятся из соответствующих щелочей и сернистого газа), связывающий промежуточно образующийся при брожении ацетальдегид, то микроорганизмам приходится изменить свой метаболизм и производить глицерин. Аналогичный результат получается, если ферментацию проводить при пониженном давлении или продувая брагу углекислым газом – низко кипящий ацетальдегид легко отгоняется из браги. В промышленности такой вариант брожения применялся в Германии, которая и в ПМВ, и во ВМВ испытывала острый дефицит глицерина для производства пороха. Из 100 кг сахаросодержащего сырья при этом получается 20-40 кг глицерина и 20-30 кг ацетальдегида.

Направить процесс в сторону образования глицерина можно также и при простом подщелачивании питательной среды – в этом случае дрожжи производят глицерин, уксусную кислоту и этанол в соотношении 2:1:1.

Молочнокислое брожение известно людям тоже очень давно, вероятно, раньше спиртового, и многие тысячелетия используется для производства кисломолочных продуктов, квашенных и соленых овощей и тд. Попаданец же может с помощью молочнокислого брожения получать молочную кислоту. Для этого лучше всего подойдет дельбрюковская палочка, часто встречающаяся на зернах ячменя и являющаяся причиной прокисания пива при нарушении технологии варки. Если брожение проводить в присутствии мела, то из 100 кг сырья получается до 70 кг молочной кислоты (в виде лактата кальция). Из молочной кислоты, в свою очередь, возможно получить термопластичный полимер – полилактид.

Маслянокислое брожение является обычной причиной порчи продуктов, и сопровождается прогорканием и появление дурнопахнущих веществ. Часто вызывается клостридиями, а также некоторыми другими термофильными микроорганизмами, часто встречаются в почве, иле и кишечнике млекопитающих, и способных расщеплять не только глюкозу и другие простые сахара, но и крахмал и даже целлюлозу. Одно из немногих полезных применений, известных до XX в – закваска для «salt rising bread», который пекли американские поселенцы (и пекут в США до сих пор) в Скалистых горах при отсутствии нормальной закваски, плохо сохранявшейся при кочевой жизни в фургоне. Попаданец же может использовать этот процесс для получения масляной кислоты – из 100 кг крахмала, сбраживаемого сенной палочкой при добавлении мела, получается 35 кг масляной кислоты, которая может использоваться для приготовления эфиров (искусственных фруктовых ароматизаторов), а также как пищевая добавка, крайне полезная в животноводстве, и помогающая сильно сократить смертность животных от инфекционных болезней.

Еще более полезным может быть процесс ацетон-бутанол-этанольного брожения (АБЭ-прецесс), вызываемого некоторыми видами клостридий. В 1915 г Хаим Вейцман (тот самый, который потом стал президентом Израиля) разработал процесс с использованием Clostridium acetobutyricum, позволяющий получать из 100 кг крахмальной патоки 12 т ацетона и 24 т бутанола, крайне необходимых Великобритании для производства кордита и синтетической резины. Этот метод быстро заменил старый способ, при котором для получения 1 т ацетона приходилось подвергать пиролизу 80-100 т березы или бука. Однако основной проблемой АБЭ-процесса является сильная токсичность бутанола по отношению к производящим его бактериям, из-за чего приходится использовать растворы с малой концентрацией бродящего вещества, что сильно затрудняет извлечение продуктов.

Actinobacillus succinogenes, обитающая в рубце коров, способна производить янтарную кислоту из целлюлозы.  

Aspergillus niger, очень распространенный плесневый грибок, выращиваемый в открытых чанах, перерабатывает сахара в лимонную кислоту – 50-60 кг из 100 кг сахара (это не брожение, но тоже близкий процесс).

9 комментариев Альтернативные варианты брожения

  • bravissimo

    >из 100 кг крахмальной патоки 12 т ацетона и 24 т бутанола,
    Именно так?
    Из 100 кг сырья 12000 кг ацетона и попутно 24000 кг бутанола?
    В довоенное время ацетон считался очень дорогим продуктом, что делало к примеру аэролак весьма дефицитным материалом. Равно как и бутанола. Насколько помню продукты на его основе были дефицитные.
    А тут оказывается выход был за 10 тысяч процентов. Этак и нефти не надо. Гони себе ацетон на дрожжах.

  • 4eshirkot

    Это опечатка, естественно. 100 тонн патоки

    • 4eshirkot

      Kraz, статьи в черновиках недописанные. Дайте, пожалуйста, права на редактирование — картинки лоьавить, опечатки убрать

  • Vpotapov1

    А я-то думал, чего у меня перебродивший квас ацетоном пахнет

  • 4eshirkot

    Для успешной реализации описанных процессов очень важно вносить чистые культуры грибков или бактерий. Это не такая сложная задача. Например, чистая культура сенной палочки получается при длительном кипячении сена или соломы, поскольку споры сенной палочки очень устойчивы (таким образом получают закваску доя японских бобов натто). Клостридии переносят короткое кипячение, и егко подавляют остальеые бактерии при инкубировании в анаэробных условиях при температуре 45-50 гр. В качестве готовой закваски доя маслянокислого брожения можно использовать лимбургский сыр. Черная плесень (аспергиллус нигер) встречается повсеместно, на сырых стенах или гнилых овощах.
    Если к арсеналу попаданца добавить микроскоп и термостат, то можно пытаться выводить чистые культуры, отбирать наиболнее продуктивные и даже переводить их на нетипичные субстраты.

  • dan14444

    «ферментацию проводить при пониженном давлении или продувая брагу углекислым газом – низко кипящий ацетальдегид легко отгоняется из браги»

    Очень интересный и попаданческий процесс, не задумывался, что можно тупо отгонять… Тромпа, брожение — и мы имеем конкурента фурфуролу.

    • 4eshirkot

      И как сконденсировать ацетальдегид, который чуть выше комнатной температуры кипит при атмосферном давлении?

      • dan14444

        Ну, имея ту же тромпу — небольшое охлаждение устроить несложно.
        Ступенчато — набрали в газ при разрежении, сбросили давление — сконденсировали или сорбировали в воду, и по циклу.

  • 4eshirkot

    Zymomonas mobilis — бактерии, сбраживающие сахара в спирт при производстве пульке и пальмового вина, а также ответственны за порчу пива при брожении при высокой температуре. В отличие от обычных Sacc. cerv. хорошо работают при высокой температуре (25-35 градусов), выдерживают до 16% спирта и отличаются высокой продуктивностью.

Leave a Reply

You can use these HTML tags

<a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <s> <strike> <strong>