Способ определения количества биомассы в процессе культивирования Советский патент 1992 года по МПК C12M1/00 G01K17/00 

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к определению массы транспортируемой жидкости, и может быть использовано для оперативного определения биомассы при массовом культивировании протококковых водорослей под открытым небом как в процессе культивирования, так и по его окончании.

В биологии при культивировании микроорганизмов для определения биомассы в процессе культивирования используют широко известные способы.

Известен способ учета числа клеток в счетной камере, заключающийся в нанесении капли культуры на сетку камеры, подсчете под микроскопом количества клеток в определенном числе квадратов и пересчете числа клеток на 1 мл суспензии (1.

Известен способ учета числа клеток не- фелометрически, включающий измерение оптической плотности культуральной жидкости, определение числа клеток на 1 мл и построение расчетного графика для каждой культуры 2.

XI

О ГО

ел

Известен также способ определения сухого веса клеток культивируемых микроорганизмов, заключающийся в центрифугировании контрольного объема суспензии, отделении питательной среды, разведении водой, повторном центрифугировании и сушке в сушильном шкафу при80- 05°С 3.

Основным недостатком этих известных способов является низкая точность измерений и большое время, затрачиваемое на измерение (до нескольких часов).

Особенно низкая точность измерений наблюдается в начале и конце культивирования, т.е. когда клеток мало, но они имеют большие размеры и когда клеток много, но размеры их становятся меньше.

На участке цикла активного размножения клеток, когда коэффициент размножения достигает 3-4. то за каждый час объем массы увеличивается примерно на 15%, т.е. перечисленные способы определения количества биомассы дают большую погрешность и не обеспечивают контроль в реальном масштабе времени.

1- „иболее близким техническим решением является способ определения количества биомассы в процессе периодического культивирования 4, включающий измерение величины удельной теплопродукции в процессе синтеза микроорганизмов за заданный инщфвал времени, причем определяют максимальную величину удельной теплопродукции, а конечное количество образующейся биомассы за время определяют по формуле

mx.(4),

где гп(Г|) - конечное количество биомассы, определенное в законченном аналогичном контрольном процессе за время;

qx определяемая величина максимальной удельной теплопродукции в текущем процессе;

q -определенная величина максимальной удельной теплопродукции в контрольном процессе;

К - коэффициент пропорциональности.

Основным недостатком этого способа является недостаточная точность измерения, особенно при культивировании микроорганизмов под открытым небом, так как она зависит от результатов контрольного и текущих измерений, которые могут изменяться под влиянием многих параметров (освещенности, температуры, с совпадением цикла перемешивания, аэрации и т.д.), которые влияют на интенсивность роста микроорганизмов и могут вызвать большие погрешности. Реализация его требует много

5 времени и кроме того способ не работает без результатов предварительного контрольного выращивания и измерения биомассы микроорганизмов, что не позволяет его использовать в реальном масштабе вре0 мени.

Целью изобретения является повышение точности определения выхода биомассы и сокращение времени.

Поставленная цель достигается тем, что

5 в способе определения количества биомассы в процессе культивирования, включающем измерение величины удельной продукции в процессе синтеза микроорганизмов и определение биомассы, согласно

0 изобретению в начале процесса культивирования измеряют массу жидкой питательной среды заданного объема Qt, а в процессе синтеза измеряют массу культу- ральной жидкости того же объема Qi и коли5 чество образовавшейся биомассы определяют по формуле

30

тх(-ткжаГ) °

О)

где ткж - измеренная масса культуральной жидкости объема Qi в процессе культивирования, кг; гппс - измеренная масса питательной

среды объема Qi, кг до посева культуры;

Q - объем всей культуральной жидкости, м3.

Способ поясняется чертежом, на котором представлена одна из возможных установок для его реализации.

Установка содержит прямоугольный бетонный бассейн 1, насос 2, объемный расходомер 3, массовый расходомер 4, трубопроводы 5, 6 для забора и возвращения замеряемой культуральной жидкости, причем насос 2 и расходомеры 3,4 соединены последовательно.

Способ реализуется следующим образом.. .

После того как бассейн 1 заполнен питательной средой, например 04, и произошло ее растворение и распределение по всему объему жидкости, включают насос 2 и по объемному расходомеру 3 прогоняют выбранный объем измеряемой удельной продукции QI, равный 1 м3, а по массовому расходомеру 4 определяют, что его масса т™ равна, например, 1010 кг. Эта масса зависит от состава используемой воды и питательной среды. После введения в бассейн посевного материала, чтобы определить биомассу культуральной жидкости, например, через 3 дня, включают насос 2 и по объемному расходомеру 3 снова прогоняют 1 м3 культуральной жидкости, а по массовому расходомеру 4 определяют его массу, т.е. ткж. которая, например, равна 1150 кг. Эта масса зависит от факторов, определяющих интенсивное размножение водорослей. Затем, используя формулу (1). производят вычисление образовавшейся за эти дни биомассы гпх на установке

ГПх

1150-1010 1

8 1120 кг.

0

5

лым газом, чтобы поднять продуктивность установки до 15-18 г/л сухого вещества в сутки.

Формула изобретения

Способ определения количества биомассы в процессе культивирования, отличающийся тем, что, с целью повышения точности определения выхода биомассы и сокращения времени, измеряют массу жидкой питательной среды и культуральной жидкости заданного объема, а количество биомассы, образовавшейся в процессе культивирования, определяют по формуле

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к определению массы транспортируемой жидкости, и может быть использовано для оперативного определения биомассы при массовом культивировании протококковых водорослей под открытым небом как в процессе культивирования, так и по его окончании. Цель изобретения - повышение точности определения выхода биомассы и сокращение времени на измерение путем измерения удельной продукции объемным и массовым расходомерами. Способ определения количества биомассы в процессе культивирования заключается в измерении величины удельной продукции и определении биомассы. Данный способ также включает измерение в начале процесса культивирования массы жидкой питательной среды заданного объема, а в процессе синтеза - массы культуральной жидкости того же заданного объема. Количество образовавшейся биомассы определяют по формуле, приведенной в описании. Измерения осуществляют объемным и массовым расходомерами. 1 ил.

По этим данным, полученным с погрешностью не более ±0,5%, за время менее 10 мин, используя имеющиеся таблицы, можно сказать, что для данной высокоинтенсивной установки продуктивность на се- годняшний день составляет всего примерно 10 г/л сухого вещества в сутки и поэтому требуется повысить интенсивность освеще- ния, перемешивания и обогащения углекис

(

ГПкж ГПпс Ql

)Q,

где ткж - измеренная масса культуральной жидкости объема QI в процессе культивирования, кг;

nine - измеренная масса питательной среды QI до посева культуры, кг;

Q - объем всей культуральной жидкости. м3.