Способ определения количества биомассыВ пРОцЕССЕ пЕРиОдичЕСКОгО КульТиВи-РОВАНия Советский патент 1981 года по МПК G01K17/00 

Изобретение относится к контрольно-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 периодического культивирования, предусматривающий измерение величины удельной теплопродукции в процессе синтеза микроорганизмов за заданный интервал времени . Однако известный способ не позволяет определить конечное количество биомассы на начальной стадии роста и прогнозирования таким путем хоДа все го процесса роста микроорганизмов. Цель изобретения - повышение точности определения выхода конечного количества биомассы. Указанная цель достигается тем, что согласно способу определения кол чества биомассы в процессе периодического культивирования, предусматри ваквдему изме зение величины удельной теплопродукции в процессе синтеза ми роорганизмов за заданный интервал вр , определяют максимальную величиельной теплопродукции, а конечоличество образующейся биомассы еляют по формуле (,,,.,тйм., )- определяемое конечное количество биомассы,выращенной за время в текущем процессе, г/л; UjV конечное количество биомаса,, определенное в законченном аналогичном контрольном процессе за, время Х , г/л; y- определяемая величина максимальной удельной теплопродукции в текущем процессе, к|(ж/ч(КГ АСВ{АСВ-абсолютно cyxjie вещества) ; определенная величина максимальной удельной теплопродукции в контрольном .процессе, кДж/ч кг АСВ; коэффициент пропорциональности, зависящий от природы микроорганизмов. фиг. 1 представлена общая схема йства, реализующего данный способ) на г. 2 - кривые зависимости, удельной теплопродукции во времени при переменной влажности исходной питательной среды.

Сущность способа заключается в следукщем.

Известно, что различные микроорганизма в процессе синтеза выделяют различное количество тепла. Для предсказания количества ожидаемой биомассы для выбранной культуры предварительно в контрольном эксперименте снимают кривую кинетики теплопродукции и определяют конечное количество биомассы, образованной за выбранный отрезок времениТ,-«Как показывают эксперименты эта величина находится в зависимости m (. НИфиг. 2) . В процессе дальнейших измерений с кривой кинетики удельной теплопродукции снимают максимальную велунину удельной теплопродукции. Конечное же количество биомассы определяют из соотнсж1ения

m(t)CVx

. с,)-к

Устройство, реализующее данный способ, включает в себя емкость 1 и термостатируекый теплообменник 2, между которыми установлен сопряженный с ними тепломер 3 электрически соединеный с Сс1моцисцем 4. Емкосэть теплообменник 2 и тепломер 3 помещают в суховоздушный термостат 5, Температуру теплообменника 2 в ходе всего измерения поддерживают заданной и постоянной.

Устройство работает следующим образом.

Перед началом работы емкость 1 с теплообменником 2 и тепломером 3 помещают в суховоздушный термостат 5

Затем в водяном термостате 6 устанавливают температуру, необходимую для культивирования микроорганизмов. По достижении заданной температуры в термостате б включают суховоздушный термостат 5, добиваясь в установившемся режиме равенства температур в теплообменнике 2 и термостате 5. Контроль за равенством, темперао ур осуществляют тепломером 3. При выравнивании температур показания с тепломера 3 на приборе 4 соответствуют нулэвому значению.

Непосредственно перед измерением теплопродукции микроорганизмов 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 q,у и, имея зависимость т () К-cj , полученную аналогично ранее, подставляют полученную величину (у в уравнение

т,(Г,).кЖ|).

и таким образом определяют ожидаемое количество биомассы за заданный отрезок времени культивирования.

Пример. Определение конечного количества биомассы осуществляют при поверхностном культивировании гриба Asp. foetidus - продуцента пектолитических ферментов. Эксперименты проводят на установке, принципиальная схема которой представлена на фиг. 1. В основание калориметрической 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 термостата 6.

Калориметрическую ячейку помещают в суховоздушный термостат, температуру 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 сулфата аммония. Толщина слоя питательной среды составляет 20 мм. Посевным 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 65%; 2 - кривая роста биомассы в контрольном процессе; 3 - кривая кинетики удельной теплопродукции в Текущем-1 процессе при влажности питательной среды 70%; 4-кривая роста биомассы в Текущем -1 процессе; 5 - кривая кинетики удельной теплопродукции в Текущем-2 процессе при влажности 57%; б- кри- вая pdcTa 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 таблице.

i,or

Текущий64

133,0

133,3

0,3

553,0

Анализируя Текущий-3 процесс к 18 часу, очевидно, что данный процесс имеет низкий экономический коэф фициент, а потому при промышленной организации культивирования его следовало прервать из-за ожидаемого низ кого количества биомассы. Таким образом, данный способ дает возможность прогнозировать ход всего процесса рост микроорганизмов и опр делить конечное количество биомассы на начальной стадии роста. Формула изобретения Способ определения количества био массы в процессе периодического куль тивирования, предусматривающий измерение величины удельной теплопроду ции в процессе синтеза микроорганизмов за заданный интервал времени,о т ли чающийся тем, что, с целью повышения точности определения выхода конечного количества биомассы определяют максимальную величину удельной теплопродукции, а конечное количество образующейся биомассы опр деляют по формуле т , х-Ч q; (Г) -определпемое конечнс количество биомассы, выращиваемой за врем в текущем процессе) 1(,-) -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 процессеJ К - коэффициент пропорциональности. ИСТОЧНИК информации ые во внимание при экспертизе ндреев Е.Ф., Ваганова М.С,, Д.П. и Тарасиков А.А. Микроетрия как метод исследования и поверхностного культивироРасширенные тезисы докладов оюзной конференции по калои. Черноголовка, 1977, т.2, . ,t(RJK(4-KZ: CB) л, г//) Wr,4