Введение. Цель, задачи предмета

Цель работы: Ознакомление с процессом глубинного культивирования дрожжей в присутствии твердой фазы с использованием разных видов растительного сырья и отходов его переработки – корнеплодов кормовой и сахарной свеклы, клубней и зеленой массы топинамбура, клубней картофеля, свекловичного жома и кукурузной мезги, пивной дробины и др., а также изучение особенностей выделения продукта по малоэнергоемкой технологии с использованием стадии фильтрации.
Проведение глубинного культивирования дрожжей в присутствии твердой фазы позволяет в определенных условиях получить хорошо фильтрующиеся микробные суспензии. Эта технология дает возможность исключить из производства энергоемкие способы концентрирования продуктов ферментации, значительно сократить количество стоков и может быть реализована на модульных установках разной мощности, как в составе крупных промышленных предприятий, так и в малом масштабе, непосредственно в месте накопления растительного сырья или отходов его переработки.
Основным способом повышения эффективности стадии ферментации является переход от периодического культивирования к отъемно-доливному.
Ход работы
Процесс культивирования осуществляют в лабораторном ферментере, снабженном барботером с подачей воздуха до 160 л/ч, турбинной мешалкой, обеспечивающей интенсивность перемешивания 200÷800 об/мин и термостатом, поддерживающим температуру среды на уровне 30÷32С, при рабочем объеме 3,5 л. Значение рН среды на заданном уровне (4,5÷4,8) поддерживают периодическим добавлением в ферментационную среду водного раствора аммиака, служащего одновременно и дополнительным источником азота. Доза посевного материала – 5%. Культивирование в отъемно-доливном режиме проводят, отбирая примерно 1/10 часть ферментационной среды, добавляя свежую питательную среду, содержащую твердую фазу – “пульпу” до первоначального уровня.
Внимательно изучите устройство ферментера. Загрузите предварительно подготовленную питательную среду, установите заданные параметры – рН, температуру, обороты мешалки, внесите посевной материал.
Подготовка растительного сырья для проведения глубинного гетерофазного культивирования дрожжей включает такие стадии, как мойку, измельчение, получение суспензии измельченных корнеплодов или зеленой массы в водопроводной воде (пульпы), а также термообработку полученной суспензии. Оптимальными параметрами для предобработки корнеплодов кормовой свеклы, например, являются следующие: измельчение на крупной терке (моделирование варианта измельчения на свеклорезке центробежного типа), рН 4,0÷5,0, температура 121÷128С, гидромодуль 6÷10.
Отберите нулевую пробу и запишите в лабораторный журнал время начала ферментации. В отобранной пробе методом прямого подсчета в камере Горяева определите количество клеток дрожжей, в том числе почкующихся, затем отфильтруйте через складчатый бумажный фильтр и определите содержание редуцирующих веществ (РВ) (см. Приложение 1) в ферментационной среде.
Через час после начала процесса необходимо вновь отобрать пробу, записать значение рН, при необходимости добавить растворы аммиачной воды или серной кислоты. Результаты эксперимента заносят в таблицу.
Через 4÷5 ч от начала процесса ферментации, когда содержание РВ в среде снизится до 1,0÷2,0 г/л, переходят к отъемно-доливному культивированию.
Отбирают примерно 100 мл дрожжевой суспензии, а затем добавляют столько же свежей пульпы. Примерно 5 мл дрожжевой суспензии оставляют для определения накопления биомассы, а остальную суспензию фильтруют, используя емкостной вакуум-фильтр с набором различных фильтрующих материалов. Время фильтрации засекают с помощью секундомера. В фильтрате также определяют количество дрожжевых клеток методом прямого подсчета в камере Горяева, подсчитывают проницаемость фильтра (Х, %), скорость процесса фильтрации, а также степень осветления культуральной жидкости, определяемую по формуле:
К = N_сусп:N_фильтр или К = 100:Х,
где N_сусп – количество клеток культуры в суспензии, млн/мл;
N_фильтр – количество клеток культуры в фильтрате, млн/мл;
Х – проницаемость фильтра, %;
К – степень осветления культуральной жидкости.
Результаты культивирования вносят в таблицу по форме:

Время процесса, ч	рН среды	Температура, С, перемешивание, об/мин	Объем титранта, мл	Коцентрация клеток культуры, млн/мл	Концентрация редуцирующих веществ, г/л	Объем пробы, мл	Проницаемость фильтра, %
0
1

В конце процесса необходимо определить максимальную удельную скорость роста, длительность лаг-фазы, время генерации, степень потребления редуцирующих веществ и экономический коэффициент процесса.