Способ определения количества биомассыв процессе периодического культиви-рования
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 + 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
