Ход работы. Процесс культивирования осуществляют в лабораторном ферментере, снабженном барботером с подачей воздуха до 160 л/ч

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:

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

Контрольные вопросы

1. Перечислите методы определения накопления биомассы.

2. Охарактеризуйте особенности глубинного гетерофазного культивирования дрожжей.

3. Каким образом можно судить об окончании процесса ферментации?

4. Почему проведение процесса ферментации в отъемно-доливном режиме является предпочтительным?

5. Каким образом можно интенсифицировать процесс фильтрации дрожжевой суспензии?

6. Охарактеризуйте основные требования, предъявляемые к кормовым белковым продуктам.

РАБОТА 3. Использование жировых отходов мясопереработки

в качестве сырья для получения белковой кормовой добавки

В настоящее время российская пищевая промышленность по объему производства является одним из лидирующих направлений народного хозяйства. Высокие темпы развития наблюдаются в выработке мяса (птица, свинина, говядина) и продуктов его переработки, в результате чего происходит постепенное вытеснение импортной продукции с российского рынка.

Основная проблема современных производств – выведение их на экологически чистый уровень путем внедрения малоотходных технологий. Существенное увеличение масштабов производств мясоперерабатывающего комплекса остро ставит вопрос переработки отходов, которые образуются при обработке мясокостного сырья, осветлении сточных вод в жироловке и флотаторе, очистке колодцев бойни.

Использование жировых отходов мясопереработки в качестве дешевого субстрата при культивировании микроорганизмов дает возможность получить конкурентоспособную высокобелковую кормовую добавку. Биотехнологический путь переработки малоценных животных жиров не только устраняет проблему утилизации опасных отходов мясоперерабатывающей промышленности, чем снижает себестоимость продукции данной отрасли промышленности, но и позволяет получить ценный продукт.

Часть 1. Определение характеристик жиросодержащих отходов

мясоперерабатывающей промышленности

Цель работы: Ознакомление с технологией экстракционного извлечения липидов из жиросодержащей смеси селективными растворителями, овладение лабораторными навыками проведения экстракции, определение общего содержания жира в смеси, влажности исходного образца, массовой доли свободно извлекаемого жира и кислотного числа образца липидов.

Липиды – биологически активные вещества, производные высших жирных кислот, спиртов, альдегидов и вместе с белками и углеводами составляют основную массу органических веществ живой клетки. Биологическая роль жиров заключается в том, что они являются источником энергетического и пластического материала для животных клеток.

Липиды – составная часть многих видов пищевого сырья и готовых продуктов питания. Они содержатся в мясе сельскохозяйственных животных в количестве от 3% (молодняк) до 33% (свинина), молоке от 3÷4% (молоко коровье) до 18% (молоко оленя), рыбе от 10 до 25% (осетровые), в растительных объектах от 3÷5% (пшеница, кукуруза) до 30÷70% (семена подсолнечника), в микроорганизмах до 60% биомассы.

Твердые животные жиры представляют собой многокомпанентную смесь разнообразных по составу глицеридов жирных кислот, с преимущественным, до 40÷58%, содержанием динасыщенных мононенасыщенных глицеридов. Например, состав говяжьего жира в среднем характеризуется содержанием 3% миристиновой, 29% пальмитиновой, 18,5% стеариновой, 46,5% олеиновой и 3% линоленовой жирных кислот.

Ценность пищевых жиров зависит от их усвояемости.

Несмотря на многочисленные исследования различных научных коллективов в институтах нашей страны и за рубежом, не существует приемлемой технологической схемы переработки малоценных животных жиров в продукты, представляющие интерес для полноценного питания животных или какой-либо иной деятельности человека. Поэтому определенная часть липидов не используется и уничтожается как отход мясопереработки.

Ежегодно в нашей стране в ходе работы мясоперерабатывающих комбинатов накапливаются огромные количества жиросодержащих отходов.

Отходы образуются при переработке мясокостного сырья, осветлении сточных вод в жироловке и флотаторе, очистке колодцев бойни. Сложностью переработки отходов данного производства является неоднородность по своему составу образующейся смеси. Необходимо отметить очевидное преимущество микробиологического пути переработки жиросодержащих отходов перед фракционированием, которое заключается в способности микроорганизмов потреблять различные соединения в качестве субстрата в ходе роста, сам процесс протекает в мягких условиях, он менее трудоемок.

Биологические методы очистки, а в последнее время и биоремедиации природных и техногенных сред, принадлежат к числу наиболее крупных и универсальных технологий, широко используемых в различных отраслях промышленной и другой хозяйственной деятельности человека. Они доказали свою эффективность, сравнительную экономичность и экологичность при очистке сточных промышленных и бытовых загрязненных вод и других сред.

Кроме того, в настоящее время во всем мире ощущается огромный дефицит кормового белка. Возможности расширения производства кормов животного происхождения весьма ограничены. Именно поэтому в последние годы большое значение придается развитию производства кормовых добавок, необходимых для балансирования рационов сельскохозяйственных животных. Микробиологический синтез белка – один из наиболее перспективных путей многотоннажного получения белковых продуктов.

В связи с активным развитием биотехнологии и микробиологической промышленности появилась возможность получать кормовые добавки методом биоконверсии промышленных отходов растительного и животного происхождения. Отсутствие приемлемой технологии переработки малоценных жиров и трудности утилизации данных техногенных отходов позволяют рекомендовать их в качестве дешевых источников углерода для получения кормового белка.