Способ ведения процесса метанового брожения

Способ ведения процесса метанового брожения

Реферат

 

Использование: относится к биотехнологии, а именно к технической микробиологии и биоэнергетике, и касается одновременно получения витамина В₁2 и биогаза путем метанового сбраживания органических субстратов: ацетонобутиловой барды, спиртовой барды, отходов крахмалопаточного производства, свеклосахарного производства, а также стоков животноводческих комплексов. Сущность изобретения: способ заключается в том, что к органическим субстратам в составе питательных сред, подвергающимся метановому сбраживанию консорциумами метанобразующих микроорганизмов, дополнительно вносят стимулятор корриноидогенеза и метаногенеза - смешанно-лигандное комплексное соединение двухвалентного цинка с пара-аминобензойной кислотой и глицином в количестве 2 10^-6 - 2 10^-4 мас.% или 0,02-2,0 мг/л по содержанию цинка. 1 з. п. ф-лы, 1 табл.

Изобретение относится к биотехнологии, а именно к технической микробиологии и биоэнергетике, и касается одновременного получения витамина В₁₂ и биогаза путем метанового сбраживания органических веществ. Оно может быть использовано в различных отраслях народного хозяйства, имеющих органические отходы растительного и животного происхождения.

Витамин B₁₂ играет существенную роль в синтезе биологически важных для живого организма соединений и в связи с этим широко используется для витаминизации кормов сельскохозяйственных животных и птицы.

Витамин В₁₂ представляет собой не индивидуальное вещество, а группу корриноидных соединений с вариациями в альфа- и бета-лигандах.

Корриноидные соединения представлены на 80% биологически активными для человека и животных формами витамина В₁₂. Наибольшей степенью активности обладает истинный витамин В₁₂ (из общего количества образующихся корриноидов на долю истинного витамина В₁₂ приходится в среднем 50%). Значительно меньше биологическая активность выражена у фактора III (доля его в общем количестве корриноидов в среднем составляет 30%). Остальная часть корриноидов представлена факторами В, А и другими неактивными формами витамина В₁₂. Это соотношение не является строго постоянным и может значительно варьировать [1] Биогаз находит широкое применение в качестве горючего топлива вместо природного газа из-за высокого (до 85%) содержания в нем метана. При сбраживании 1 т органических веществ образуется до 600 м³ биогаза.

Известны ассоциации как термофильных [2] так и мезофильных [2] микроорганизмов, осуществляющих метановое брожение.

Метановое брожение осуществляется сложной ассоциацией анаэробных микроорганизмов, включающей несколько групп бактерий, условно разделяющихся на углеводсбраживающие, аммонифицирующие, сульфатвосстанавливающие и метанобразующие бактерии (метаногены), которые непосредственно проводят заключительную стадию превращения органических веществ синтез метана. При этом в клетках бактерий, осуществляющих последние фазы анаэробной деградации органических веществ, накапливается витамин В₁₂.

Стимулированием развития той или иной группы бактерий метановой ассоциации, созданием соответствующих оптимальных условий: pH среды, окислительно-восстановительного потенциала, температуры, концентрации источников углерода, азота, биогенных элементов и микроэлементов кобальта, никеля, молибдена и других, возможно ведение процесса метанового брожения с целенаправленным биосинтезом витамина В₁₂ и биогаза.

Информация о процессе метанового брожения, используемого для анаэробной переработки органических веществ, касается способов получения или витамина В₁₂, или биогаза.

Термофильное анаэробное сбраживание ацетонобутиловой или спиртовой барды (отходов производства органических растворителей и спирта) используют для получения витамина В₁₂ для сельского хозяйства [3, 4 и 12] При этом биосинтез витамина В₁₂ зависит от многочисленных факторов и составляет обычно от 2,12 до 5,04 м/гл. Максимальный известный уровень биосинтеза витамина В₁₂ [4] составляет 5,04 мг/л. Однако этот результат, вероятно, несколько завышен, так как определение проводили микробиологическим методом с использованием тест-культуры. Такой метод в настоящее время признан не объективным в связи с тем, что дает результаты, завышенные в среднем в 1,7 раза по сравнению с современными методами, такими как ВЭЖХ и ТСХ [14 и 15] Для получения биогаза путем метанового брожения используют разнообразные органические субстраты, в том числе осадки сточных вод перерабатывающей промышленности, остатки растительного сырья, навоз животноводческих комплексов и др. [5-9] Лучшие известные процессы получения биогаза путем метанового брожения обеспечивают выход от 12,5 л/л [10] до 28 л/л сбраживаемого субстрата [11] Наиболее близким аналогом заявляемого изобретения является способ получения витамина В₁₂ путем термофильного метанового сбраживания ацетонобутиловой барды отхода производства органических растворителей [12] Способ состоит в метановом сбраживании питательной среды состава при следующем соотношении компонентов, мас. кобальт хлористый 0,610^-3- 1,510^-3 (6-15 мг/л), мочевина 1,510^-2 -310^-2 (150-300 мг/л), метиловый спирт 2-2,4 (20-24 г/л), диаммоний фосфат 0,610^-3-1,510^-3 (6-15 мг/л), ацетонобутиловая барда остальное, pH 5,0-6,0.

Процесс брожения ведут непрерывным способом, заменяя ежесуточно 5-10% сброженной среды на свежий субстрат. Осуществляют контроль за процессом и ведут его таким образом, чтобы показатели были следующими: pH 7,2-8,2, cухие вещества 0,7-1,1% летучие жирные кислоты не менее 0,3 г/л, аммиачный азот не менее 15 мг/100 мл. Содержание витамина В₁₂ в культуральной жидкости (метановой бражке) составляет 2-6 мг/л, но не менее 2 мг/л (определяется микробиологическим методом). При этом сведений о качественном составе витамина В₁₂ не приводится. Газы брожения (биогаз) являются отходами производства, их количество не регистрируют.

Однако из литературных данных известно, что метановая бражка и препарат, получаемые по прототипу, при общем содержании синтезируемых кобаламинов 6 мг/л, истинного витамина В₁₂ содержит лишь 25% фактора III 35-40% а остальные 40-45% представлены неактивными формами [13 и 14] Способ-прототип имеет следующие недостатки: недостаточно высокий выход витамина В₁₂; низкое относительное содержание в получаемом препарате истинного витамина В₁₂.

Задача заявляемого изобретения разработать способ ведения процесса метанового брожения, позволяющий повысить общее содержание активных форм витамина В₁₂ и доли истинного витамина В₁₂ в них при одновременном значительном выходе биогаза.

Сущность изобретения состоит в том, что к органическим отходам (например, таким как: ацетонобутиловая барда, спиртовая барда, отход крахмалопаточного производства, отход свеклосахарного производства, стоки животноводческих комплексов) добавляют источники углерода, азота, фосфора и кобальта, дополнительно вводят стимулятор корриноидогенеза (витамина В₁₂) и метаногенеза (биогаза) смешанно-лигандное комплексное соединение двухвалентного цинка с ПАБК (пара-аминобензойная кислота) и глицином в количестве 0,02-2,0 мг/л (по содержанию цинка) и вносят консорциум термофильных или мезофильных анаэробных микроорганизмов для осуществления процесса метанового брожения.

Предлагаемый способ ведения процесса метанового брожения осуществляется следующим образом.

Органическое сырье (например, ацетонобутиловая барда, спиртовая барда, отход крахмалопаточного производства, отход свеклосахарного производства, стоки животноводческих комплексов), содержащее 2,0-10,0% сухих веществ (или 1,7-8,5% органических веществ), 0,13-0,18% летучих жирных кислот, 3,4-200,0 мг/100 мл аммиачного азота, pH 5,2-6,5, помещают в специальный сосуд (ферментатор) и туда же в случае использования консорциума термофильных микроорганизмов [12] добавляют 30 мл/л (2,4 мас.) метилового спирта, 10 мг/л (110^-3 мас. ) кобальта хлористого, 150 мг/л (1,510^-2 мас.) мочевины и 10 мг/л (110^-3 мас.) диаммоний фосфата, а в случае использования консорциума мезофильных микроорганизмов (специально созданных в ГНИИгенетика для процесса метанового брожения органических субстратов) добавляют 40 мл/л (3,1 мас.) метилового спирта, 10 мг/л (110^-3 мас.) кобальта хлористого и 10 мг/л (110^-3 мас. ) 5,6-диметилбензимидазола. Затем в полученные смеси вводят смешанно-лигандное комплексное соединение двухвалентного цинка с ПАБК и глицином в концентрации (по содержанию цинка) от 0,02 до 2,0 мг/л (210^-6-210^-4 мас. ), перемешивают и проводят процесс брожения в течение 10-20 сут (время созревания культуры бактерий) при температурах 55-56 или 34-36^оС.

Затем процесс осуществляют непрерывным способом с ежесуточной заменой 5-10% сброженной среды на свежий субстрат с добавлением комплексного соединения двухвалентного цинка. Растворы солей и смешанно-лигандного комплексного соединения двухвалентного цинка готовят отдельно и подают непрерывно в сбраживаемый поток.

Процесс брожения контролируют по основным показателям, характерным для метанового брожения (pH, летучие жирные кислоты, аммиачный азот, содержание витамина В₁₂ и биогаза). Общее содержание витамина В₁₂ и его качественный состав определяют методом тонкослойной хроматографии (ТСХ) [15] в культуральной жидкости (метановой бражке) после культивирования используемых консорциумов микроорганизмов на указанных питательных средах.

Процесс позволяет получать культуральную жидкость (метановую бражку) с общим содержанием активных форм витамина В₁₂ от 1,5 до 7,6 мг/л, состоящим на 80-97% из его биологически наиболее активной формы истинного витамина В₁₂, и сопровождается выделением биогаза от 12 до 30 л/л сбраживаемой питательной среды.

П р и м е р 1. Контроль к примерам 2-4.

Сбраживаемым субстратом является ацетонобутиловая барда отход производства органических растворителей, со следующим составом: сухие вещества 2,5% летучие жирные кислоты 1,8 г/л, аммиачный азот 6,3 мг/100 мл, pH 5,2.

Питательная среда для брожения имеет следующее соотношение компонентов, мас. кобальт хлористый 1,010^-3, метиловый спирт 2,4, диаммоний фосфат 1,010^-3, мочевина 1,510^-2, ацетонобутиловая барда остальное, pH среды 5,2.

Приготовленную питательную среду в количестве 0,68 л помещают в бродильную емкость объемом 1 л, туда же вносят посевной материал консорциум термофильных анаэробных микроорганизмов [12] в количестве 0,22 л (или 25% от объема бродящей среды), перемешивают и процесс брожения ведут при 55^оС в течение 20 сут до окончательного созревания культуры.

Процесс брожения контролируют ежесуточно по основным показателям, характерным для метанового брожения: изменению величины pH, содержанию сухих веществ, накоплению летучих жирных кислот и аммиачного азота и количеству выделившегося биогаза.

По истечении 20 сут pH среды достигает значения 7,3-8,1, сухие вещества снижаются до 1,0% содержание летучих жирных кислот достигает 3,0 г/л, аммиачного азота 73,5 мг/100 мл.

После этого процесс ведут в непрерывном режиме, ежесуточно заменяя 5,0% сброженной среды на свежий субстрат.

Общее содержание активных форм витамина В₁₂ в культуральной жидкости (метановой бражке) составляет 3,1 мг/л. Активные формы витамина В₁₂ представлены истинным витамином В₁₂ в количестве 1,55 мг/л (или 50%) и фактором III в количестве 1,55 мг/л (или 50%).

Выход биогаза в сутки составляет 12 л с 1 л сбраживаемой питательной среды (сбраживаемого субстрата).

П р и м е р 2. Используют питательную среду такого же состава, как в примере-контроле, которую помещают в емкость для брожения объемом 1 л (коэффициент заполнения 0,9), вносят посевной материал консорциум термофильных метанобразующих микроорганизмов в количестве 0,22 л, вводят раствор смешанно-лигандного комплексного соединения двухвалентного цинка в количестве 0,091 мл (что соответствует 0,02 мг цинка на 1 л среды).

Смешанно-лигандное комплексное соединение двухвалентного цинка готовят в виде 0,01 М раствора, содержащего 0,22 мг цинка в 1 мл. В качестве комплексообразующих веществ используют комбинацию: пара-аминобензойная кислота (ПАБК) и глицин.

После добавления раствора комплексного соединения среду перемешивают и процесс ведут при 55^оС в течение 16 сут. Процесс контролируют так же, как в примере-контроле. По истечении 16 сут процесс ведут непрерывным способом с ежесуточной заменой 6,0% сброженной среды на свежую питательную среду с добавлением комплексного соединения двухвалентного цинка в количестве 0,02 мг/л (по содержанию цинка). При этом показатели процесса следующие: pH 7,5-7,9, сухие вещества 1,0% ЛЖК 3,3 г/л, аммиачный азот 70,7 мг/100 мл.

Общее содержание активных форм витамина В₁₂ в метановой бражке составляет 4,5 мг/л, в том числе истинного витамина В₁₂ 3,15 мг/л (или 70%) и фактора III 1,35 мг/л (или 30%).

Выход биогаза в сутки составляет 14 л с 1 л сбраживаемой питательной среды.

П р и м е р 3. Процесс метанового брожения осуществляют так же, как в примере 2, но комплексное соединение двухвалентного цинка вносят в количестве 0,2 мг/л (по содержанию цинка), т.е. 0,91 мл на 1 л среды исходного раствора комплексного соединения, приготовленного по примеру 2.

Брожение ведут в течение 10 сут, по истечении которых процесс осуществляют непрерывным способом при 10%-ном суточном обмене сброженной среды на свежую среду с добавлением комплексного соединения (0,91 мл на 1 л). При этом показатели процесса следующие: pH 7,8-8,0, сухие вещества 0,8% ЛЖК 2,2 г/л, аммиачный азот 51,2 мг/100 мл.

Общее содержание активных форм витамина В₁₂ в метановой бражке составляет 6,9 мг/л, в том числе истинного витамина В₁₂ 5,38 мг/л (или 78%) и фактора III 1,52 мг/л (или 22%).

Выход биогаза в сутки составляет 18 л с 1 л сбраживаемой питательной среды.

П р и м е р 4. Процесс метанового брожения осуществляют так же, как в примере 2, но смешанно-лигандное комплексное соединение двухвалентного цинка вносят в количестве 2,0 мг/л (по цинку), т.е. 9,1 мл исходного раствора комплексного соединения на 1 л среды, приготовленного по примеру 2.

Брожение ведут в течение 12 сут, по истечении которых процесс осуществляют в непрерывном режиме при 8%-ном суточном обмене сброженной среды на свежую среду с добавлением раствора комплексного соединения (9,1 мл на 1 л среды). При этом показатели процесса следующие: pH 7,8-8,0, сухие вещества 1,1% ЛЖК 2,8 г/л, аммиачный азот 60,5 мг/100 мл.

Общее содержание активных форм витамина В₁₂ в метановой бражке составляет 5,80 мг/л, в том числе истинного витамина В₁₂ 4,17 мг/л (или 72%) и фактора III 1,63 мг/л (или 28%).

Выход биогаза в сутки составляет 16 л с 1 л сбраживаемой питательной среды.

П р и м е р 5. Контроль к примеру 6. Процесс метанового брожения осуществляют так же, как в примере 1, но используют в качестве посевного материала консорциум мезофильных анаэробных метанобразующих микроорганизмов, специально созданных в ГНИИгенетика для процесса метанового брожения органических субстратов при 34-36^оС.

Используется субстрат, как в примере 1, но питательная среда для брожения имеет следующее соотношение компонентов, мас. кобальт хлористый 1,010^-3, метиловый спирт 3,1, 5,6-диметилбензимидазол 1,010^-3, ацетонобутиловая барда остальное, pH среды 5,6.

Процесс брожения ведут в течение 20 сут при 35^оС. По истечении 20 сут pH среды достигает значения 7,2-7,4, сухие вещества 1,2% содержание летучих жирных кислот 1,07 г/л, аммиачного азота 50,7 мг/л.

Общее содержание активных форм витамина В₁₂ в метановой бражке составляет 4,0 мг/л, в том числе истинного витамина В₁₂ 3,8 мг/л (или 90%) и фактора III 0,2% (или 10%).

Выход биогаза в сутки составляет 14 л с 1 л сбраживаемой питательной среды.

П р и м е р 6. Процесс метанового брожения осуществляют так же, как в примере 5, но в питательную среду дополнительно вносят смешанно-лигандное комплексное соединение двухвалентного цинка с ПАБК и глицином в количестве 0,2 мг/л (по цинку), т. е. 0,91 мл на 1 л среды исходного раствора комплексного соединения, приготовленного по примеру 2.

Брожение ведут в течение 15 сут, по истечении которых процесс осуществляют в непрерывном режиме при 7%-ном суточном обмене сброженной среды на свежую среду с добавлением комплексного соединения (0,91 мл на 1 л среды). При этом показатели процесса следующие: pH среды 7,6-7,7, сухие вещества 1,0% содержание летучих жирных кислот 1,47 г/л, аммиачного азота 44,8 мг/100 мл.

Общее содержание активных форм витамина В₁₂ в метановой бражке составляет 7,6 мг/л, в том числе истинного витамина В₁₂ 7,37 мг/л (или 97%) и фактора III 0,23 мг/л (или 3%).

Выход биогаза в сутки составляет 16 л с 1 л сбраживаемой питательной среды.

П р и м е р 7. Контроль к примеру 8.

Сбраживаемым субстратом является глютеновая суспензия отход крахмалопаточного производства следующего состава, сухие вещества 0,9, углеводы (по РВ) 0,7, аммиачный азот 810^-2, pH 5,8.

Питательная среда для брожения имеет следующее соотношение компонентов, мас. кобальт хлористый 1,010^-3, метиловый спирт 3,1, 5,6-диметилбензимидазол 1,010^-3, MgCl₂ 1,010^-2, кукурузный экстракт 0,3, (NH₄)₂HPO₄ 0,3, глютеновая суспензия остальное, pH среды 6,9.

Процесс метанового брожения для получения витамина В₁₂ и биогаза осуществляют так же, как в примере 5.

По истечение 20 сут pH среды достигает значения 7,1, сухие вещества 0,6% содержание летучих жирных кислот 1,0 г/л, аммиачного азота 35 мг/100 мл.

Общее содержание активных форм витамина В₁₂ в метановой бражке составляет 2,9 мг/л, в том числе истинного витамина В₁₂ 2,29 мг/л (или 79%) и фактора III 0,61 мг/л (или 21%).

Выход биогаза в сутки составляет 12 л с 1 л сбраживаемой питательной среды.

П р и м е р 8. Процесс метанового брожения осуществляют так же, как в примере 7, но в питательную среду дополнительно вносят смешанно-лигандное комплексное соединение двухвалентного цинка по примеру 6 и ведут процесс так же, как в примере 6.

При этом показатели процесса следующие: pH 7,2, сухие вещества 0,5% содержание летучих жирных кислот следы, аммиачного азота 46,5 мг/100 мл.

Общее содержание активных форм витамина В₁₂ в метановой бражке составляет 4,5 мг/л, в том числе истинного витамина В₁₂ 3,73 мг/л (или 83%) и фактора III 0,77 мг/л (или 17%).

Выход биогаза в сутки составляет 20 л с 1 л сбраживаемой питательной среды.

П р и м е р 9. Контроль к примеру 10. Сбраживаемым субстратом является меласса отход свеклосахарного производства следующего состава, редуцирующие вещества 55,4, общий азот 1,9, летучие жирные кислоты 0,3, pH 7,5.

Питательная среда для брожения имеет следующее соотношение компонентов, мас. меласса 1,8 (1,0 по РВ), кобальт хлористый 1,010^-3, 5,6-диметилбензимидазол 1,010^-3, MgCl₂ 110^-2, кукурузный экстракт 0,3, (NH₄)₂HPO₄ 210^-2, водопроводная вода остальное, pH 6,4. Общее содержание сухих веществ питательной среды составляет 1,9% Процесс метанового брожения для получения витамина В₁₂ и биогаза осуществляют так же, как в примере 5.

По истечении 20 сут pH среды достигает значения 7,0, сухие вещества 0,9% содержание летучих жирных кислот следы, аммиачного азота 8,4 мг/100 мл.

Общее содержание активных форм витамина В₁₂ в метановой бражке составляет 3,8 мг/л, в том числе истинного витамина В₁₂ 3,15 мг/л (или 83%) и фактора III 0,65 мг/л (или 17%).

Выход биогаза в сутки составляет 9 л с 1 л сбраживаемой питательной среды.

П р и м е р 10. Процесс метанового брожения осуществляют так же, как в примере 9, но в питательную среду дополнительно вносят смешанно-лигандное комплексное соединение двухвалентного цинка по примеру 6 и процесс ведут так же, как в примере 6.

При этом показатели процесса следующие: pH среды 7,3, сухие вещества 0,8% содержание летучих жирных кислот следы, аммиачного азота 6,4 мг/100 мл.

Общее содержание активных форм витамина В₁₂ в метановой бражке составляет 7,6 мг/л, в том числе истинного витамина В₁₂ 6,3 мг/л (или 83%) и фактора III 1,3 мг/л (или 17%).

Выход биогаза в сутки составляет 14 л с 1 л сбраживаемой питательной среды.

П р и м е р 11. Контроль к примеру 12. Сбраживаемым субстратом является спиртовая барда отход спиртового производства следующего состава, сухие вещества 6,0 (органические вещества 5,1), азот общий 0,32, pH 5,6.

Питательную среду для брожения готовят с соотношением компонентов, как в примере 1, но вместо ацетонобутиловой барды используют спиртовую барду и ведут процесс метанольного брожения по примеру 1.

По истечении 20 сут pH среды достигает значения 7,6-7,8, сухие вещества 3,0% содержание летучих жирных кислот достигает 4,0 г/л, аммиачного азота 72,5 мг/100 мл.

Общее содержание активных форм витамина В₁₂ в метановой бражке составляет 3,4 мг/л, в том числе истинного витамина В₁₂ 2,04 мг/л (или 60%) и фактора III 1,36 мг/л (или 40%).

Выход биогаза в сутки составляет 21 л с 1 л сбраживаемой питательной среды.

П р и м е р 12. Процесс метанового брожения осуществляют так же, как в примере 11, но в питательную среду дополнительно вносят смешанно-лигандное комплексное соединение двухвалентного цинка по примеру 3 и ведут процесс так же, как в примере 3.

При этом показатели процесса следующие: pH среды 7,8, сухие вещества 2,8% содержание летучих жирных кислот 3,2 г/л, аммиачного азота 50,2 мг/100 мл.

Общее содержание активных форм витамина В₁₂ в метановой бражке составляет 5,8 мг/л, в том числе истинного витамина В₁₂ 4,35 мг/л (или 75%) и фактора III 1,45 мг/л (или 25%).

Выход биогаза в сутки составляет 30 л с 1 л сбраживаемой питательной среды.

П р и м е р 13. Контроль к примеру 14. Процесс метанового брожения осуществляют на таком же субстрате, как в примере 11, но питательную среду для брожения готовят, используя консорциум микроорганизмов, и ведут процесс так же, как в примере 5.

По истечение 20 сут pH среды достигает значения 7,3, сухие вещества 3,2% содержание летучих жирных кислот 2,14 г/л, аммиачного азота 52,0 мг/100 мл.

Общее содержание активных форм витамина В₁₂ в метановой бражке составляет 4,8 мг/л, в том числе истинного витамина В₁₂ 4,08 мг/л (или 85%) и фактора III 0,72 мг/л (или 15%).

Выход биогаза в сутки составляет 22 л с 1 л сбраживаемой питательной среды.

П р и м е р 14. Процесс метанового брожения осуществляют, как в примере 13, но в питательную среду дополнительно вносят смешанно-лигандное комплексное соединение двухвалентного цинка по примеру 6 и ведут процесс, как в примере 6.

При этом показатели процесса следующие: pH 7,6, сухие вещества 3% содержание летучих жирных кислот 2,5 г/л, аммиачного азота 48 мг/100 мл.

Общее содержание активных форм витамина В₁₂ в метановой бражке составляет 7,0 мг/л, в том числе истинного витамина В₁₂ 6,3 мг/л (или 90%) и фактора III 0,7 мг/л (или 10%).

Выход биогаза в сутки составляет 25 л с 1 л сбраживаемой питательной среды.

П р и м е р 15. Контроль к примеру 16. Сбраживаемым субстратом являются стоки животноводческих комплексов следующего состава: сухие вещества 2% или органические вещества 1,7% летучие жирные кислоты 1,4 г/л, аммиачный азот 54,6 мг/100 мл, pH 5,75.

Питательная среда для брожения имеет соотношение компонентов, как в примере 5, используют консорциум микроорганизмов и ведут процесс так же, как в примере 5.

По истечение 20 сут pH среды достигает значения 7,3-7,6, сухие вещества 1% содержание летучих жирных кислот 0,7 г/л, аммиачного азота 75 мг/100 мл.

Общее содержание активных форм витамина В12 в метановой бражке составляет 0,5 мг/л, в том числе истинного витамина В12 0,4 мг/л (или 80%) и фактора III 0,1 мг/л (или 20%).

Выход биогаза в сутки составляет 8 л с 1 л сбраживаемого субстрата.

П р и м е р 16. Процесс метанового брожения осуществляют так же, как в примере 15, но в питательную среду для брожения дополнительно вносят смешанно-лигандное комплексное соединение двухвалентного цинка по примеру 6 и ведут процесс, как в примере 6.

При этом показатели процесса следующие: pH 7,6, сухие вещества 0,8% содержание летучих жирных кислот 0,39 г/л, аммиачного азота 77 мг/100 мл.

Общее содержание активных форм витамина В₁₂ в метановой бражке составляет 1,6 мг/л, в том числе истинного витамина В₁₂ 1,45 мг/л (или 91%) и фактора III 0,15 мг/л (или 9%).

Выход биогаза в сутки составляет 12 л с 1 л сбраживаемого субстрата.

Результаты исследований по общему содержанию и соотношению активных форм витамина В₁₂, а также выходу биогаза представлены в таблице.

Из результатов, приведенных в таблице, следует, что добавление смешанно-лигандного комплексного соединения двухвалентного цинка с ПАБК и глицином к процессу метанового брожения, осуществляемого на самых различных органических субстратах (включающих отходы пищевой, биотехнологической промышленности, а также животноводческих комплексов) в присутствии консорциумов как термо-, так и мезофильных микроорганизмов, позволяет улучшить качественный состав получаемого витамина В₁₂ за счет увеличения общего выхода его активных форм и повышения относительного содержания в них биологически наиболее активной формы истинного витамина В₁₂ при одновременном увеличении выхода биогаза и сокращении продолжительности процесса.

При этом предпочтительнее осуществление предлагаемого способа с использованием консорциума мезофильных микроорганизмов. В этом случае образующийся конечный продукт имеет общее содержание активных форм витамина В₁₂ до 7,6 мг/л, а относительное содержание истинного витамина В₁₂ в них до 97% Использование предлагаемого способа способствует решению следующих хозяйственных задач: обеспечение сельского хозяйства более качественным витамином В₁₂; сохранение экологической чистоты вокруг предприятий пищевой и биотехнологической промышленности, а также животноводческих комплексов; обеспечение пользователей дополнительным источником энергии биогазом, вместо природного топлива.

Использованная литература.

1. Быховский В.Я. Зайцева Н.И. Микробиологический синтез тетрапиррольных соединений. Итоги науки и техники. Серия "Биологическая химия", М. 1989.

2. Воробьева Л.И. Научные основы получения кормовых препаратов витамина В₁₂. Доклады АН СССР, М.1987.

3. Авторское свидетельство СССР N 338114, С 12 Р 19/42, 1973.

4. Авторское свидетельство СССР N 362046, С 12 Р 5/06, 1973.

5. "Bioenergy 84", London, 1985.

6. Биогаз-85. Проблемы и решения. Материалы советско-финского симпозиума, М. 1985.

7. Совещание по технической биоэнергетике, Саратов, 1985. Изд-во АН СССР, Серия "Биология", 1986.

8. Заварзин Г.А. Доклад на международном семинаре ООН по солнечному нагреву и охлаждению и другим возобновляемым источникам энергии. М. 1989, с. 159-170.

9. Wildenauer Franz. Efficiency of anaerobic digestion of sewage sludge, cattle manure and piggery waste, "Bioenergy", London, 1985, 431-439.

10. Авторское свидетельство СССР N 992569, С 12 Р 5/02, 1982.

11. Патент СССР N 1838415, С 12 Р 5/02, 1992.

12. Промышленный регламент на производство витамина В₁₂ кормового. ПР 64-35-88, Ефремов, 1988.

13. Быховский В.Я. Научные основы получения кормовых препаратов витамина В₁₂. Доклады АН СССР, М. 1987.

14. Афоньшин Г.Н. Тарасова Т.Н. Мешкова Л.А. Лукина Г.П. и др. Определение витамина В₁₂ в кормовых витаминных препаратах методом жидкостной хроматографии. Физико-химические методы анализа. Горький, 1989.

15. Абилев С.К. Вайсбург А.Ф. Дегтярь В.Г. Ежова И.Е. Лукина Г.П. и др. Видиоденситометр "Денсискан-1" для количественной тонкослойной хроматографии. Биотехнология, 1993, N 5, с.44-47.

Формула изобретения

1. Способ ведения процесса метанового брожения, включающий обработку органических субстратов в составе питательных сред, отличающийся тем, что в среду для культивирования консорциумов метанобразующих микроорганизмов дополнительно вносят смешанолигандное комплексное соединение двухвалентного цинка с парааминобензойной кислотой и глицином.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что смешанолигандное комплексное соединение двухвалентного цинка с парааминобензойной кислотой и глицином добавляют в количестве 2 10^-6 2 10^-4 мас. по содержанию цинка.

РИСУНКИ

Рисунок 1