Культивування кормових дріжджів
ЖЕНЯ
Метою цієї стадії є вирощування цільового продукту за допомогою обраного продуценту – дріжджів р. Candida utilis на основі поживного середовища, головним компонентом якого є післяспиртова барда. Обов'язковими умовами для ефективного вирощування кормових дріжджів є: інтенсивна аерація, рівномірний і достатній приплив барди і засівних дріжджів, а також суворе дотримання температури (32-34 ºС) і рН середовища (3,8-4,0). Культивування Глибинне, суспензійне, аеробне на поживному середовищі агар Сабуро у матрасах. (матрасах з агаром Сабуро при температурі від 17 ± 2 °С до 35 ± 2 °С тривалістю від 2 до 20 діб)
Дріжджі вирощують безперервно-потоковим способом.
При оптимальному складі середовища і сприятливих умовах культивування лімітуючим фактором є вміст розчиненого в середовищі кисню.
Достатньою вважається така інтенсивність аерації, при якій концентрація розчиненого в середовищі кисню дорівнює критичній або незначно перевищує її. Швидкість споживання дріжджами розчиненого кисню до критичної концентрації прямо пропорційна його концентрації в середовищі, при концентрації вище критичної - залишається постійною; швидкість росту дріжджів залежить тільки від їх активності і складу середовища.
ВЛАД
Згідно з обраною технологією виробництва було вирішено обрати ерліфтний ферментер ЭВЦ 6.3-1К з робочим об’ємом 100 м3
Ферментер має трубчасту аераційну систему та оснащений охолоджуючою сорочкою. У днищі апарату знаходиться спускний отвір, захищений стрічковим фільтром для запобігання попадання твердих частинок в насоси, які перекачують суспензію в сепаратори або на охолодження.
У ферментері в процесі життєдіяльності дріжджів виділяється значна кількість теплоти. Якщо цю теплоту не відводять з апарату, то температурні
умови для розмноження дріжджів стануть несприятливими. Тому ферментери обладнуються охолоджуючими системами у вигляді змійовиків або сорочки. Резервуар встановлений на балках і стійках і має охолоджуючу сорочку з десяти секцій (поясів).
Апарат забезпечений люками і для обслуговування і ремонту, оглядовим вікном, освітлювачем, гідрозатворами, повітропідвідною трубою, коробами аераційної системи, соплами для промивання коробів, колектором для подачі води в секції охолоджуючої сорочки і колектором для виведення води з охолоджувальної сорочки [11]:
На кришці апарату встановлена витяжна труба, яка перекривається заслінкою. Заслінка за допомогою муфти з'єднана зі штоком, що несе поршень, що рухається в циліндрі за допомогою гідравлічного приводу, забезпеченого чотирьохходові краном.
Із шлангу надходить вода для промивання. Подачу повітря регулюють засувкою через розподільний колектор. Культуральне середовище виводиться по трубі [12].
За рівнем рідини в апараті спостерігають через мірне скло.
Пластинчаста аераційна система ВДА включає розподільний колектор і короба, закриті зверху перфорованими пластинами з отворами діаметром 0,5 мм. У деяких апаратах змонтовані трубчасті системи аерації конструкції ЦРММ.
Вони складаються з перфорованих трубок діаметром 51 мм, розташованих на днище апарату на певній відстані. У поперечному перерізі трубки мають 7 рядів отворів діаметром 0,8-0,9 мм, розташованих через 15º, з кроком 5 мм. Трубки з'єднані з повітророзподільним колектором [13].
Процес вирощування описується:
При сталому стаціонарному режимі при дотриманні всіх умов взаємодії, питома швидкість росту мікроорганізмів визначається по залежності, виявленої Моно в 1942 році:
М = МмахS / (S + 𝐾𝑠)
де Ммах – максимально можлива швидкість росту,
Женя Журомський
Ks – константа Моно, або константа насичення. Вона чисельно дорівнює тій залишковый концентрації субстрату, що лімітує, яка, обмежуючи зростання, уповільнює його вдвічі; [14].
S – концентрація субстрату
Концентрація субстрату в ферментері визначається за формулою:
S = 𝐾𝑠 / (Ммах – 𝐷)
де D – швидкість розведення в середовищі.
D дорівнює М при постійних параметрах процесу.
Концентрація біомаси в ферментаторі в стаціонарному стані:
Х = Y (𝑆𝑟 – 𝑆) = Y [𝑆𝑟 – 𝐾𝑠 / (𝑀мах – 𝐷)
де X – концентрація клітин:
Sr – концентрація субстрату в надходить середовищі;
Y – економічний коефіцієнт, або частка споживаного субстрату, витрачена на синтез біомаси.
Економічний коефіцієнт визначається по виду:
Y = Мб/Мс · 100%
де Мб – маса утвореного продукту;
Мс – маса витраченого субстрату.
В результаті математичну модель біотехнологічного процесу можна представити в наступному вигляді: