Способ получения молочнокислых бактериальных препаратов Советский патент 1987 года по МПК C12N1/04 A23C9/00 F26B5/00 C12N1/04 C12R1/225 

1

Изобретение относится к технологии производства микробиологических препаратов для сельского хозяйства может быть использовано для получения молочно-кислых заквасок для силсования кормов, ацидофильных кормовых и пищевых концентратов и т.п.

Цель изобретения - повьппенис колчества жизнеспособных клеток.

Спосо б предусматривает предварительное концентрирование биомассы, которое позволяет уменьшить необходимое для последующего обезвоживани количество наполнителя-сорбента. Исходная влажность биомассы молочнокислых бактерий 9Д-96%. Предел обезвоживания на первой стадии обуслов- ,лен спецификой культуры: мелкие бакриальные клетки на существующих лаб раторных и промышленных центрифугах (число оборотов ротора до 4000 мин невозможно сконцентрировать в большей степени. Колебания в пределах

89-91% связаны с тем, что с большей точностью сложно регулировать влажность осадка при центрифугировании. Однако, несмотря на незначительное уменьшение влажности биомассы на первой стадии обезвоживания, эта операция является очень эффективной: содержание сухих веществ в биомассе возрастает в 1,6-2,5 раза, а на 100 кг сухого вещества удаляется 150 кг воды

Выбор в качестве сорбента-наполнителя муки, преимущественно картофельной, или пшеничных отрубей обусловлен определенными требованиями, предъявляемыми к наполнителю. В частности наполнитель-сорбент не должен обладать бактерицидным воздействием на культуру обезвоживаемых бактерий. Применение для аналогичной цели травяной муки (кормового ингредиента и хорошего сорбента) дает отрицательный результат: культура бактерий гибнет через 10-15 дн. Причиной, очевидно, является выделение травяной мукой каких-то летучих соединений, оказывающих бактерицидное влияние на бактерии.

Наполнитель-сорбент не должен являться субстратом. Применение кукурузной муки в качестве сорбента способствует росту культуры молочнокислых бактерий (силосной закваски). В процессе роста микроорганизмов происходит выделение метаболитов, в т.ч. молочной кислоты, Насыщение преO

0

5

парата метаболитами приводит к гибели бактерий.

Сущность второй стадии обезвоживания состоит в сорбционном массо- переносе между двумя контактирующими капиллярно-пористыми телами - концентрированной биомассой и наполнителем-сорбентом, Массоперенос происходит за счет разности потенциалов массопереноса взаимодействующих тел.

Система стремится к термодинамическому равновесию за счет перераспределения влаги между элементами системы - взаимодействующими телами, которое пропорционально отношению массоемкостей этих тел. Количество сорбента-наполнителя на единицу веса биомассы определяется, исходя из материального баланса. Для расчета используют соотношение

„ ™с и - и

где m - абсолютно сухая масса компонентов, кг; и - влагосодержание, кг/кг; с - сорбент; б - биомасса, н, к - соответственно начальное

ко0

5

0

5

0

5

нечное значение величин.

Начальное влагосодержание биомассы в приведенном выражении соответствует в среднем влажности, равной 90%, т.е. составляет 9 кг/кг. Конечное влагосодержание биомассы молочнокислых бактерий, относящихся к категории ксеролабильных материалов, соответствует величине критического влагосодержания, при котором начинается массовое отмирание клеток.

На фиг.1 приведены ксерограммы различных микробных культур (1,6 и 7 - молочно-кислые бактерии, 2 - клубеньковые бактерии, 3 - грибы, Д,5 - дрожжи); на фиг.2 - схема графического определения конечного влагосодержания сорбента по изотермам сорбции водяного пара при термодинамическом равновесии двух контактирующих тел ( относительная влажность воздуха соответствует состоянию равновесия; 1 - изотерма влажного материала (биомассы), 2 - изотерма сорбента; на фиг.З - технологическая схема конкретного осуществления способа смешивания биомассы с наполнителем-сорбентом.

Из анализов ксерограмм (фиг.1) следует, что для каждой культуры микроорганизмов существует некоторая критическая влажность. Удаление влаги из биомассы ниже этой критической точки неизбежно приводит к гибели микроорганизмов. Поэтому нельзя сушить ксеролабильные материалы типа молочно-кислых препаратов ниже ука- занной критической влажности, следовательно, конечное влагосодержание этих материалов выбирают с учетом ксероустойчивости объекта сушки.

Начальное влагосодержание сорбента-наполнителя в приведенном соотношении соответствует влажности наполнителя перед смешиванием с биомассой Дня повьопения влагоемкости сорбента и при наличии условий (в частности, .сушильных установок) сорбент может быть предварительно высушен до абсолютно сухого состояния. В случае Uj 0. Конечное влагосодержание

жит бактеринидньй фильтр 6 предотвращения уноса продук массы и наполнителя из каме вания используют фильтр 7.

Обезвоживанию подвергают типичных для промьшшенност кислых бактериальных препар tobacteriura plantarum, Lacr rium pentoaceticum. Strepto Lactis diastaticus.

Биомассу получают в лабо условиях путем культивирова мостате суховоздушного типа при 30°С. Затем биомассу по t5 центрифугированию на лабора центрифуге в течение 5 мин тыс.оборотов в 1 мин. Влажн ле центрифугирования всех о составляет , что соотв

10

сорбента можно определить по изотер- 20 влагосодержанию 9,0 кг/кг.

мам сорбции.

Таким образом, пределы соотношения биомассы и наполнителя-сорбента определяют . согласно физическим свойствам биомассы (ксероустойчивости) и наполнителя (поглощательной способности по влаге),

Предлагаемая схема содержит емкость 1 для сорбента, дозатор 2 сорбента, форсунку 3 для диспергирования жидкост й, камеру 4 смешивания, емкость 3 для готового продукта, бактерицидный фильтр 6, фильтр 7 для сброса отработанного воздуха, дозатор 8 культуральной жидкости (биомассы), eMkocTb 9 для биомассы.

Технология способа состоит в следующем.

После ферментации биомасса поступает на первую стадию обезвоживания, в центрифугу, тип которой выбирают, исходя из следующих основных условий

40 подвергают микробиологическому анализу по стандартной методике с целью определения жизнеспособности микроорганизмов - основного качественного показателя препарата.

осаждению подвергаются бактериальные клетки, размером 2,3 О,6 мкм, потери е

клеток не должны превышать 0,3% (по В качестве наполнителя используют весу). Затем полученный после центри- простерилизованные пшеничные отруби фугирования осадок с влажностью 89- с начальной влажностью 5% (влагосо- 91% поступает в емкость 9 для био- держание 0,05 кг/кг). Влажности биомассы. Емкость 1 для сорбента соот- Q массы и наполнителя определяют стан- ветственно заполняют сорбентом-напол дартным гравиметрическим методом нителем, заранее простерилизованным (высушивание в сушильном шкафу при для уничтожения посторонней микрофло- до постоянного веса). Конечное ры. Дозировку биомассы и сорбента влагосодержание сорбента - пшеничных осуществляют дозаторами 2 и 8, Био- отрубей определяют по изотермам сорб- массу диспергируют форсункой 3, на- ции водяного пара пшеничными отрубя- пример пневматической. Готовый про- ми и соответствующими молочно-кислы- дукт собирают в емкости 5, Для очист- ми заквасками. Построение изотерм ки подаваемого на распыл воздуха слу- сорбции осуществляют на основании

жит бактеринидньй фильтр 6, а для предотвращения уноса продукта, биомассы и наполнителя из камеры смешивания используют фильтр 7.

Обезвоживанию подвергают три вида типичных для промьшшенности молочнокислых бактериальных препарата: Lac- tobacteriura plantarum, Lacrobacte- rium pentoaceticum. Streptococcus Lactis diastaticus.

Биомассу получают в лабораторных условиях путем культивирования в термостате суховоздушного типа 2ц-450 М при 30°С. Затем биомассу подвергают центрифугированию на лабораторной центрифуге в течение 5 мин при 3,5 тыс.оборотов в 1 мин. Влажность после центрифугирования всех образцов составляет , что соответствует

Конечную влажность всех трех пре- парато-в выбирают с учетом сохранения в готовом продукте около 100% жизнеспособных микроорг анизмов , что позволяет получить продукт высокого качества при снижении себестоимости (уменьшаются потери).

Значения исходной, конечной влажности биомлссы и конечного влагосо- держания приведены в таблице.

В качестве наполнителя-сорбента используют пшеничные отруби. Выбор оптимального вида наполнителя-сорбента производят в течение длитель-

ного экспериментирования. Готовые препараты закладывают на хранение , (длительность хранения до 6 мес,), через определенные промежутки времени (10-20 дней, 1-6 мес.) образцы

подвергают микробиологическому анализу по стандартной методике с целью определения жизнеспособности микроорганизмов - основного качественного показателя препарата.

экспериментальных данных, полученных стандартным статическим методом определения гигроскопических свойств (вьщерживание образцов над растворами серной кислоты в эксикаторах и периодическое взвешивание этих образцов).

Порядок определения конечного влагосодержания сорбента приведен на фиг.2.

Значения конечного влагосодержания сорбента приведены в таблице.

На основании имеющихся данных по приведенному соотношению рассчитывают количество сорбента, необходимое для получения высококачественного молочно-кислого препарата, который может храниться длительное время без существенного изменения основных качественных показателей (в течение 3-х мес. сохраняется до 75-80% жизнеспособных клеток, а затем наблюдается снижение жизнеспособности до I0- 15% к 6 мес.).

Расширение диапазона соотношений а 5-10% (от 1:1,5 до 1:4,5) позвояет исключить возможное влияние по- рещностей микробиологического анаиза при определении жизнеспособности бактерий и построении ксерограм- ы соответствующей культуры микроорганизмов.

При использовании предлагаемого способа получения молочно-кислых бактериальных препаратов значительно повьщ1ается жизнеспособность микроорганизмов в продукте после завершения операции обезвоживания (примерно в

Lactobacterium piantarum95 40 (0,67) 0,560 1,66

94 47,6 (0,9) 0,278 3,50

96

35,0 (1,22) 0,230

4,30

0

5

раз) и лишь после длительного хранения (установленные сроки бмес.) жизнеспособность препарата достигает величины, получаемой согласно известному способу, в то время как жизнеспособность микроорганизмов в препарате, полученном распылительной сушкой, после длительного хранения падает до 0. Благодаря повышению жизнеспособности клеток повьпвается выход готового продукта, снижается его себестоимость за счет сокращения по- терь (необходимо учесть, что стоимость операции культивирования микроорганизмов включая стоимость питательных сред, достаточно высока), снижается себестоимость продукта за счет уменьшения энергозатрат на тепловую сушку, упрощается технологическая схема процесса. Формула изобретения

Способ получения молочно-кислых бактериальных препаратов, предусматривающий накопление клеток, отделе5 ние полученной биомассы клеток, концентрирование ее, введение наполнителя и последующую распылительную сушку, отличающийся тем, что, с целью повьш1ения количества

жизнеспособных клеток, концентрирование проводят центрифугированием до достижения влажности биомассы 89- 91%, а в качестве наполнителя используют предварительно простерилизован5 ную картофельную муку или пшеничные отруби, вводимые путем одновременного диспергирования биомассы и наполнителя в соотношении 1:1,5-1:4,5,

0

1:1,66

1:3,5

4,30

1:4,3

80 и/,%

Изобретение позволяет получить высококачественные молочно-кислые препараты для пищевой и комбикормовой промышленности, в которых в процессе обезвоживания сохраняется на исходном уровне количество жизнеспособных микроорганизмов. С целью повышения количества жизнеспособных клеток обезвоживание осуществляют предварительным концентрированием исходной биомассы посредством центрифугирования биомассы до влажности 89-91% с последующим контактно-сорбционным массо- переносом путем смешивания концентрн- рованной биомассы с наполнителем-сорбентом в пределах 1:1,5-1:4,5, Смешивание осуществляют при комнатной температуре путем одновременного диспергирования биомассы и наполнителя-сорбента. В качестве наполнителя используют предварительно простерилизован- ную картофельную муку или пшеничные отруби. 1 табл., 3 ил. с s (Л

u

иг.г

иг.5