ПРИМЕНЕНИЕ БИОРЕАКТОРОВ В ТЕХНОЛГИИ ВЫРАЩИВАНИЯ ВИННЫХ ДРОЖЖЕЙ

ВВЕДЕНИЕ 7
1 ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ 10
1.1 Общая характеристика биореакторов 10
1.2 Общие сведения о процессах в биореакторах 13
1.3 Применение биореакторов в пищевых технологиях 21
1.4 Применение биореакторов в биовакцинах 25
1.5 Влияние кислорода на выращивание дрожжей 27
1.6 Характеристика биореакторов 32
1.7 Способы выращивания дрожжей 34
1.8 Характеристика винных дрожжей 44
2 МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ 46
3 РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ 52
3.1 Технологическая схема производства дрожжей 52
3.2 Приготовление минерального питания 55
3.3 Расовые особенности и качество засеваемых дрожжей 57
3.4 Лабораторные стадии выращивания 59
3.5 Выделение и хранение засеянных дрожжей 61
3.6 Получение товарных дрожжей 63
3.7 Выделение, формовка, упаковка, транспортировка и хранение дрожжей 65
4 ПРИМЕНЕНИЕ БИОРЕАКТОРА 68
4.1 Актуальность применения биореакторов 68
4.2 Классификация и выбор типа биореактора 69
4.3 Описание технологического процесса 72
4.4 Продуктовый расчет 73
4.5 Расчёт расхода основных материалов 80
4.6 Расчет расхода вспомогательных материалов на годовую 84
производительность 84
4.7 Культивирование винных дрожжей в мембранном биореакторе при аэробных условиях периодическим способом 85
4.8 Культивирование винных дрожжей в мембранном биореакторе при аэробных условиях непрерывным способом 87
5 БЕЗОПАСТНОСТЬ И ЭКОЛОГИЧНОСТЬ ПРОЕКТА 89
5.1 Обеспечение условий и безопасности труда на производстве 89
5.2 Мероприятия по охране окружающей среды 92
5.3 Защита населения и материальных ценностей в чрезвычайных ситуациях (ЧС) 95
6 ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ ПРОЕКТА 98
6.1 Идея бизнес-плана проекта 98
6.2 Характеристика объекта планирования 99
6.3 Технико-экономическая оценка проекта 101
6.4 Основные расчёты по экономике 104
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 107
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 108

Весь текст будет доступен после покупки

Традиционное выращивание дрожжей в винном производстве осуществляется в анаэробных условиях при относительно низких скоростях роста и повышенном удельном расходе субстрата. Расход субстрата на дрожжегенерацию при этом составляет до 5% всех сбраживаемых сахаров, содержащихся в среде. Анаэробное культивирование дрожжей осуществляют поэтапно путем их размножения во всевозрастающих количествах сусла и пересевом активно бродящих дрожжей из меньших объемов в большие. При этом узел дрожжегенерации часто является существенным источником инфекции, развитие которой наносит значительный ущерб спиртовому производству: нарушает нормальный ход технологического процесса, уменьшает выход готовой продукции.
Дальнейшее развитие инфицирующей микрофлоры происходит в бродильных чанах, что приводит к сверхнормативному нарастанию кислотности, способствующей снижению выхода и ухудшению органолептических показателей спирта. Повышенная кислотность бражки уменьшает активность декстриназной системы, останавливает процесс брожения при повышенном содержании несброженных углеводов. При периодическом способе дрожжегенерации обычно вводят серную кислоту для снижения рН до 3,0-3,5, что препятствует чрезмерному накоплению бактериальной микрофлоры при длительной многократной рециркуляции (отъемах) дрожжей. Однако, повторяющаяся при каждой операции обработка серной кислотой ведет к ослаблению продуцента, частичной гибели клеток с накоплением продуктов автолиза, развитию посторонних («диких») дрожжей, которые трудно идентифицируются в условиях производственных лабораторий. В то же время их доля может достигать 60% от популяции дрожжей. Присутствие «диких» дрожжей заметно снижает выход и ухудшает качество спирта.

Весь текст будет доступен после покупки

1 ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ


1.1 Общая характеристика биореакторов

Биореактор – система, применяемая для культивирования биологических клеток, тканей и организмов при контролируемых условиях [1]. Биореакторы представляют собой оборудование, подобное сосуду, в котором поддерживается стабильные среда для размножения микроорганизмов, которые в свою очередь осуществляют ряд устойчивых равновесных биохимических реакций.
История развития биореакторов начинается в двадцатом веке. Первые биореакторы представляли собой сосуд, внутри которого можно было обеспечить перемешивание. Они использовались для культивирования микробных культур. Биореакторы получили бурное развитие. Так в течении нескольких десятилетий появились новый типы биореакторов, среди которых были пузырьково-колонные и “аирлифтные” биореакторы, в которых были улучшены транспортировка кислорода и перемешивание, позволив выращивать кислород-чувствительные микроорганизмы.
Начиная с 1970 годов биореакторы активно использовались в фармацевтической промышленности. Биотехологические компании создали новый типы биореакторов, среди которых перфузионные биореакторы с постоянным поступлением свежей питательной среды внутрь реактора и реакторы полых волокон на основе полупроницаемых капиллярных мембран. Создание подобных реакторов способствовали культивированию клеток и тканей в огромных, промышленных масштабах.

Весь текст будет доступен после покупки

1. Aiba S., Yamada Т., Shimesaki S. Oxygen Absorbtion in Bubble Aeration // J. Gen. and Appl. Microbiol. – 1961. – Vol. 7, № 2. – P. 107–112.
2. Battinon R., Clever H.L. The Solubility of Gases in Liquids // Chem. Revs. – 1966. – Vol. 66, № 4. – P. 395–463.
3. Bijkerk A.H.E., Hall R.J. A Mechanistic Model of the Aerobic Growth of Saccharomyces cerevisiae / A.H.E. Bijkerk, R.J. Hall // Biotech. Bioeng. – 1977. – № 19. – P. 267.
4. Harrison D.E.F. Исследования по химической технологии / D.E.F. Harrison // J. Appl. Chem. Biotechnol. – 1972. – Т. 22. – С. 417–440.
5. Minkevich I.C., Eroshin V.K. Productivity and heat generation of fermentation under oxygen limitation / I.C. Minkevich, V.K. Eroshin // Folia Microbiologica. – 1973. – V. 18, № 5. – P. 376–385.
6. Ruchenstein E. A note concerning turbulent exchange of heat or mass with a boundary / E. Ruchenstein // Chem. Eng. Sci. – 1958. – V. 7, № 4. – P. 265–268.
7. Sherwood T.K., Ryan I.M. Mass-transfer to a turbulent fluid with and without chemical reaction / T.K. Sherwood, I.M. Ryan // Chem. Eng. Sci. – 1959. – V. 9, № 2. – P. 81–91.
8. Tsao G.T., Mukeryee A., Lee Y.T. Gas-liquid-cell oxygen absorption in fermentation. – In: Fourth Intern. Fermentation Symp. Abstr. – Kyoto, 1972. – P. 5.
9. Vieth W.R., Porter I.H., Sherwood T.K. Mass transfer and chemical reaction in a turbulent boundary layer / W.R. Vieth, I.H. Porter, T.K. Sherwood // Ind. Eng. Chem. Fundament. – 1963. – V. 2. – P. 1–3.
10. Бабурин Л.А., Швинка Ю.Э. Растворимость кислорода в жидких ферментационных средах / Л.А. Бабурин, Ю.Э. Швинка // Ферментационная аппаратура. – Рига: Зинатне, 1980. – С. 89–93.
11. Берри. Биология дрожжей: учебник / Берри. – М.: Наука, 1985. – 95 с.
12. Биотехнология микробного синтеза: учебник / под ред. М.Е. Бекера. – Рига: Зинатне, 1980. – 350 с.
13. Вадимова, В.М. Ферментационная технология ферментов / пер. с англ. В.М. Вадимова; под ред. К.А. Калунянца. – М.: Легкая и пищевая промышленность, 1983. – 336 с.
14. Виестур У.Э. Аэрация и перемешивание в процессах культивирования микроорганизмов: учебное пособие. – М.: ОНТИТЭИмикробиопрома, 1972. – 67 с.
15. Виестур У.Э. Биотехнология: Биологические агенты, технология, аппаратура: учебник / У.Э. Виестур– Рига: Зинатне, 1987. – 263 с.
16. Виестур У.Э. Культивирование микроорганизмов: учебник / У.Э. Виестур. – М.: Пищевая промышленность, 1980. – 231 с.
17. Гапонов К.П., Кислород в ферментационных процессах: обзор. – М.: ОНТИТЭИмикробиопрома, 1984. – 36 с
18. Голубев В.Н. Жиганов И.Н. Пищевая биотехнология: учебник / В.Н. Голубев. – М.: ДеЛи принт, 2001. – 123 с.

Весь текст будет доступен после покупки