Способ определения количества биомассыв процессе периодического культиви-рования

Способ определения количества биомассыв процессе периодического культиви-рования

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик

1ъ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву(22) Занвлеио 291179 (21) 2844056/28-13 с присоединением заявки МР1) М. Кл.

G 01 К 17/00

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (23) Op op ret

Опубликовано 230781. Smnn®TeHb о 27 рз) у

53 УДК Ьзб 821

Всесоюзный научно-,исследовательский биотехнический институт, Завод ферментных препаратов и Институт технической теплофизнки AH Украинской CCP (71) Заявители (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОЛИЧЕСТВА БИОМАССЫ В ПРОЦЕССЕ

ПЕРИОДИЧЕСКОГО КУЛЬТИВИРОВАНИЯ (а,=к,т%) Ьи, X 1 . Я

Из обретение от носится к контролько-измерительной технике, в частности к способам определения количества биомассы по величине теплопродукции микроорганизмов в процессе их роста, и может быть использовано в микробиологической, пищевой, медицинской и других отраслях промышленности.

Известен способ определения количества биомассы в процессе периоди ческого культивирования, предусматривающий измерение величины удельной теплопродукции в процессе синтеза микроорганизмов за заданный интервал времени p1) .

Однако известный способ не позволяет определит ь конечное количество биомассы на начальной стадии роста и прогнозирования таким путем хода всего процесса роста микроорганизмов. 2О

Цель изобретения — повышение точности определения выхода конечного количества биомассы.

Укаэанная цель достигается тем, что согласно способу определения коли- чества биомассы в процессе периодического культивирования, предусматривающему измерение величины удельной теплопродукции в процессе синтез а микроорганизмов за заданный интервал вре мени, определяют максимальную величину удельной теплопродукции, а конечное количество образующейся биомассы определяют по формуле гдето. (- определяемое конечное ко)Г 1 лпчество биомассы, выращенной за время ; в текущем процессе, г/л; пГь„)- конечное количество биомасс,1, определенное в законченном аналогичном контрольном процессе за, время Г °, г/л, определяемая величина макс тХ мальной удельной теплопродукции в текущем процессе, кЛж/

i кг АСВ (АСВ-абсолютно сухие

- вещества); определенная величина максимальной удельной теплопродукции в контрольном процессе, кДж/ч ° кг АСВ;

K — коэффициент пропорциональности, зависящий от природы микроор гани э мов.

На фиг. 1 представлена общая схема устройства, реализующего данный спо849018 соб) на фиг. 2 — кривые зависимости, удельной теплопродукции во времени при переменной влажности исходной питательной среды.

Сущность способа заключается в следующем.

Известно, что различные микроорганизмы в процессе синтеза выделяют различное количество тепла. Для предсказания количества ожидаемой биомассы для выбранной культуры предварительно в контрольном эксперименте 10 снимают кривую кинетики теплопродукции и определяют конечное количество биомассы, образованной за выбранный отрезок времени Ь1, Как показывают эксперименты эта величина находится в 15 зависимости m (Т; ) = f(ß) (фиг. 2) .

В процессе дальнейших измерений.c кривой кинетики удельной теплопродукции снимают максимальную величину удельной теплопродукции. Конечное же количествО биомассы определяют и з соот ношения

„, () < 1) %x

Устройство, реализующее данный сйособ, включает в себя емкость 1 и термостатируеьый теплообменник 2, между которыми установлен сопряженный с ними тепломер 3 электрически 30 соединеный с самописцем 4. Емкоа гь 1 теплообменник 2 и тепломер 3 помещают в суховоздушный термостат 5.

Температуру теплообменника 2 в ходе всего измерения поддерживают задан- 35 ной и постоянной.

Устройство работает следующим образом.

Перед началом работы емкость 1 с теплообменником 2 и тепломером 3 40 помещают в суховоздушный термост ат 5, Затем в водяном термостате 6 устанавливают температуру, необходимую для культивирования микроорганизмов. По достижении заданной температуры в термостате 6 включают суховоздушный т ер мост ат 5, добивая с ь в установившемся режиме равенства температур в теплообменнике 2 и термостате 5. Контроль за равенством.температур осуществляют тепломе- 5О ром 3. При выравнивании температур показания с тепломера 3 на приборе 4 соответствуют нулевому значению.

Непосредственно перед измерением теплопродукции микроорганизмов 55 емкость 1 заполняют питательной средой с высеянными в ней микроорганизмами и снимают кривую удельной теплопродукции самописцем 4 ° В процессе измерения удельной теплопродукции фикСируют их, максимальную, для данного случая величину с и, имея зависимость m (ь„.) = К . q полученную аналогично ранее, подставляют полученную величину в уравнение, (j< c

Х с), и таким образом определяют ожидаемое количество биомассы эа заданный отрезок времени культивирования.

Пример. Определение конечного количества биомассы осуществляют при пов ерхност ном культи вирова ни и гриб а

Asp. foetidus - продуцента пектолитических ферментов. Эксперименты проводят на установке, принципиальная схема которой представлена на фиг. 1.

В основание калорйметрической ячейки 1 устанавливают тепломер 3, чувствительностью 0,92 м мВ/вт, через который осуществляют отвод избыточного количества физиологического тепла с помощью непрерывно циркулирующей через теплообменник 2 воды из водяного термост ат а 6.

Калориметрическую ячейку помещают в суховоэдушный термост ат, т емпературу в котором поддерживают равной

304,0+0,05 К.

Культуру плесневого гриба Asp ° foetidus выращивают на твердой питательной среде, состоящей из смеси пшеничных отрубей, свекловичного жома и сульфата аммония. Толщина слоя питательной среды составляет 20 мм. Посев— ным материалом служит споровая культура гриба. В процессе исследований изменяют влажность питательной среды от 30 до 70%.

На фиг. 2 представлены: 1 — кривая кинетики удельной теплопродукции в контрольном процессе при влажности питательной среды 65Ъ; 2 — кривая роста биомассы в контрольном процессе; 3 — кривая кинетики удельной теплопродукции в "Текущем-1" процессе при влажности питательной среды 70%, 4-кривая рост а биомассы в "Текущем

-1" процессе, 5 — кривая кинетики удельной теплопродукции в "Текущем-2" процессе при влажности 57%, 6- кри- вая роста биомассы в "Текущем-2" процессе; 7 — кривая кинетики удельной теплопродукции в "Текущем-3" процессе при влажности питательной среды

30%; 8 - кривая роста биомассы в

"Текущем-3" процессе.

Полученные результаты представлены в т аблиц е ..

849018

Максимальная величина удельной теплопродукции, кДж/ч х х кг ACB

Процесс

Коэффицие нт пропорционал ьности

Время кул ьтивирования, ч

Количес биомассы получен в соотв ствии извест ным сп собом г/л

553,0

Текущий-1

133,0

133,3

0,3

Контрольный

124, 1

97,2

27,6

124,1

521е2

408,2

117,4

64 !

97,0

0,2

Текуший-2

Текущий- 3

0,99

2,3

25,3

0,99, = 1,01

К=1:099

К = 1

К = 0,99

+ Я при Я! у= 9 )(и х (";) m(O1) 30 п М Фх

П Х " ф >

Анализируя "Текущий-3" процесс к

18 часу, очевидно, что данный процесс имеет низкий экономический коэффициент, а потому при промышленной организации культивирования его следовало прервать из-за ожидаемого низкого количества биомассы.

Таким образом, данный способ дает возможность прогнозировать ход всего процесса роста микроорганизмов и определить конечное количество биомассы на начальной стадии роста. 35 формула изобретения

Способ определения количества биомассы в процессе периодического куль- 4О тивирования, предусматривающий измерение величины удельной теплопродукции в процессе синтеза микроорганиз- мов за заданный интервал времени,о тлии ч ающи и ся тем, что, сцелью повышения точности определения 45 выхода конечного количества биомассы, определяют максимальную величину удельной теплопродукции, а конечное количество образующейся биомассы опре- деляют по формуле 5О определ.-.емое конечн( количество биомассы, выращиваемой з а врем

Ъ1 в текущем процессе; конечное количество биомассы, определенное в законченном ана логичном контрольном процессе за время „ определяемая величина максимальной удельной теплопродукции в текущем процессе; определяемая величина максимальной удельной теплопродукции в контрольном процессе, коэффициент пропорцио-. нальности.

Источники информации принятые во внимание при экспертизе

1. Андреев Е.Ф., Ваганова М. С., Лебедев Д.П. и Тарасиков A.A. Микро-. калориметрия как метод исследования кинетики поверхностного культивиро.вания. Расширенные тезисы докладов

УП Всесоюзной конференции по калопиметрии. Черноголовка 19 77, т. 2, 421 °

8490 18

140

f00 о 0

Составитель Н. Арцыбашева

Техред A.A÷ . Корректор M,Пожо

Редактор Н.Лазаренко

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Заказ 6080/54 Тираж 907 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

1130,35, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5