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).