1 − Барботажный аппарат; 2 − охладительная рубашка; 3 − барботер;
4 − Компрессор; 5 − ротаметр; 6 и 9 − вентили; 7 − термостат; 8 – люк
При культивировании бесприточным методом используется меласса с содержанием сахара 47,2 %. Из нее приготовляется стандартная меласса содержащая в растворе 46 % сахара. Из этого раствора приготовляется питательная среда с заданной кратностью разбавления КРМ (кг раствора/кг мелассы). Кратность разбавления и расход воздуха Q задаются преподавателем перед началом проведения лабораторной работы.
В питательную среду, кроме мелассы, входят источники азотного и фосфорного питания, вводимого в жидкость в виде 20 %-х растворов. При необходимости в процессе культивирования добавляются МgSO4 и KCl. Общий объем культуральной жидкости не должен превышать 7 л (0,007 м3).
В ходе культивирования поддерживается рН среды в пределах от 4,2 до 4,6. Для этой цели используют либо серную кислоту (при понижении рН), либо водный раствор аммиака (для повышения рН), температура в культиваторе поддерживается постоянной, t = 32±1 °С.
Методика расчета расходов основных материалов и реагентов рассмотрена ниже.
Последовательность проведения опыта следующая:
– включается термостат 7, и в рубашку культиватора начинает поступать вода с температурой 33–34 °С, устанавливаемой с помощью контактного термометра;
– в аппарат заливается 7 л мелассы (предварительно стерилизованной);
– включается компрессор, и по ротаметру 5 вентилем 6 устанавливается требуемый расход воздуха, Q;
– в аппарат вводится засевная культура, в качестве которой используются либо товарные дрожжи из торговой сети, либо специальный штамм дрожжей, выдаваемый преподавателем; количество засевных дрожжей должно соответствовать 8 % от количества мелассы, т. е.
mд.н = М46 ∙ 0,08, (1)
где mд.н – начальная масса засеянных дрожжей; М46 – масса стандартной мелассы;
– каждый час через вентиль 9 отбирается проба объемом Vпр = 20 см3, с целью контроля за приростом биомассы; продолжительность культивирования составляет 6 ч.
Пробы отбираются в предварительно взвешенную пробирку. Пробирка с пробой помещается в центрифугу и центрифугируется в течение 30 мин при скорости 3000 об/мин. После первого центрифугирования жидкость аккуратно сливается, проба промывается водой и вновь центрифугируется. Жидкость опять аккуратно (чтобы не было потерь дрожжей) сливается. В пробирке остаются дрожжи влажностью 75 %. Пробирка вместе с дрожжами взвешивается. Масса абсолютно сухой биомассы (АСБ) рассчитывается по уравнению
(кг АСБ), (2)
где G1 – масса пробирки без пробы; G2 – масса пробирки с пробой.
Количество проб должно быть не менее трех, конечное значение биомассы рассчитывается как среднее арифметическое из трех проб:
– рассчитывается концентрация дрожжей на момент отбора проб по формуле
,
(3)
где АСБ – абсолютно сухая биомасса, кг;
– объем пробы, м3;
– начальная концентрация дрожжей в аппарате
,
(4)
где Vр.н – начальный объем раствора в аппарате (Vр.н = 0,007 м3);
– количество биомассы, находящейся в культиваторе на момент взятия пробы
,
(5)
– объем среды в культиваторе
,
где
– объем среды в культиваторе на момент
взятия предыдущей пробы;
– прирост биомассы за весь период культивирования
,
(6)
где
– масса дрожжей в конце культивирования;
– начальная масса засеянных дрожжей;
– каждый час измеряется концентрация
кислорода в отработанном воздухе
Начальную концентрацию воздуха в
массовых долях принять равной
;
– определяется коэффициент утилизации кислорода
.
(7)