Описание технологических схем проектируемых стадий

4.4.1 Описание технологической схемы стадии ТП.3 выращивания маточной культуры в лаборатории

Целью данной стадии является получение маточной культуры дрожжей для засева в аппарат ЧК-I.

На засев аппарата ЧК-I идёт две колбы маточной культуры, по 4,53 л в каждой. Все сведения о количестве сырья и полупродуктов приводятся для получения 1 колбы маточной культуры (V_{мат.к-ры}= 4,53 л).

Стадия состоит из нескольких операций:

1. Приготовление растворов

Растворы солодового экстракта и солодового экстракта с мелассой необходимы для приготовления питательных сред.

На приготовление раствора солодового экстракта идёт 6,98 г солодового экстракта (ρ=1350 кг/м³, СВ=82 %) и 37 мл водопроводной (питьевой) воды.

На приготовление раствора солодового экстракта с мелассой идёт 420 г солодового экстракта (ρ=1350 кг/м³, СВ=82 %), 330 г мелассы (ρ=1365 кг/м³, СВ=74 %)  и 3780 мл водопроводной (питьевой) воды. Частичная замена солодового экстракта мелассой позволяет культуре дрожжей привыкнуть к источнику углерода, использующемуся на следующих стадиях выращивания в аппаратах ЧК-I, ЧК-II, товарном.

Воду отмеряют с помощью мерных цилиндров (поз. 16, 17), солодовый экстракт и мелассу отвешивают на настольных лабораторных весах (поз. 14), растворы готовят в средоварке (поз. 18).

2. Приготовление питательных сред

Для выращивания маточной культуры используются две жидкие питательные среды разного состава.

Первая питательная среда (с солодовым экстрактом) используется на начальных стадиях культивирования чистой культуры в лаборатории – I и II стадиях.

Она состоит из следующих компонентов (из расчёта на 45 мл питательной среды):

- раствор солодового экстракта (ρ=1042 кг/м³, СВ=13 %, рН=4,5);

- (NH₄)₂SO₄ – 0,15 г;

- (NH₄)₂HPO₄ – 0,30 г;

- MgSO₄ – 0,08 г.

Соли отвешивают на настольных лабораторных весах (поз. 14), добавляют в средоварку (поз. 18) к раствору солодового экстракта и перемешивают с помощью магнитной мешалки до полного растворения солей.

С помощью рН-метра измеряют рН и, при необходимости добавляя раствор 80 % молочной кислоты, устанавливают рН=4,5.

Вторая питательная среда (с солодовым экстрактом и мелассой) используется на конечных стадиях выращивания чистой культуры в лаборатории – на III и IV стадиях.

Она состоит из следующих компонентов (из расчёта на 4510 мл питательной среды):

- раствор солодового экстракта и мелассы (ρ=1043 кг/м³, СВ=13 %, рН=4,5);

- (NH₄)₂SO₄ – 14,88 г;

- (NH₄)₂HPO₄ – 30,27 г;

- MgSO₄ – 7,52 г.

Соли отвешивают на настольных лабораторных весах (поз. 14), добавляют в средоварку (поз. 18) к раствору солодового экстракта и мелассы и перемешивают с помощью магнитной мешалки до полного растворения солей.

С помощью рН-метра измеряют рН и, при необходимости добавляя раствор 80 % молочной кислоты с помощью мерного цилиндра (поз. 15), устанавливают рН=4,5.

3. Стерилизация питательных сред

Питательные среды стерилизуют в средоварке (поз. 18). Для каждой из них свой режим из-за разницы в составе, а как следствие, и в начальном количестве микроорганизмов, содержащихся в среде. Контроль эффективности стерилизации осуществляют по давлению, значение которого выводится на сенсорный дисплей, а гибкий температурный датчик, опущенный в питательную среду, позволяет точно определить момент начала стерилизации.

Питательную среду с солодовым экстрактом стерилизуют под давлением насыщенного водяного пара р=0,25 МПа (t=120⁰C) в течение 25 минут.

Питательную среду с солодовым экстрактом и мелассой стерилизуют под давлением насыщенного водяного пара р=0,25 МПа (t=120⁰C) в течение 45 минут.

По прошествии заданного времени необходимо выждать, пока температура питательных сред не станет равной 75 ⁰С, после чего можно начинать их розлив в стерильные пробирку (поз. 20) и колбы (поз. 21, 22, 23) с помощью перистальтического насоса (поз. 19) таким образом, чтобы соблюдалось соотношение 1:10 (питательная среда для первой стадии : питательная среда для следующей стадии). 4 мл стерильной питательной среды с солодовым экстрактом дозируют в пробирку (поз. 20) объёмом 10 мл, оставшиеся 41 мл дозируют в колбу (поз. 21) объёмом 100 мл. 410 мл стерильной питательной среды с солодовым экстрактом и мелассой дозируют в колбу (поз. 22) объёмом 1000 мл, а оставшиеся 4100 мл в колбу (поз. 23) объёмом 6000 мл.

Стерильным питательным средам в пробирке и колбах дают остыть, прежде чем засевать в них чистую культуру дрожжей.

Если питательная среда не используется на данном этапе выращивания маточной культуры, то её помещают в холодильник, при этом температура среды должна быть не выше комнатной.

4. Получение маточной культуры дрожжей. I стадия.

Пробирку (поз. 20) с остывшей стерильной питательной средой с солодовым экстрактом (V_ПС-I=4 мл) переносят в микробиологический бокс, где осуществляется засев культурой Saccharomyces cerevisiae.

Все действия в боксе осуществляет микробиолог, переодетый в соответствующую технологическую одежду. Работа с питательной средой и культурой микроорганизмов проводится в асептических условиях.

Поверхность стола и руки обрабатывают тампоном, смоченным этиловым спиртом 70 %, зажигают спиртовую горелку. Все операции проводятся в зоне горящей спиртовой горелки.

Из пробирки со скошенным агаром чистую культуру дрожжей с помощью микробиологической петли, заранее обожжённой в пламени и охлажденной, переносят в пробирку (поз. 20) с питательной средой. После того как произведён засев, горелку гасят.

Пробирку (поз. 20) с питательной средой и засеянной чистой культурой помещают в термостат (поз. 24), где происходит выращивание в полуанаэробных условиях при температуре t=30 ⁰С в течение 3 ч.

5. Получение маточной культуры дрожжей. II стадия.

По прошествии времени культивирования I стадии (3 ч) пробирку с полученной суспензией дрожжей I стадии вынимают из термостата (поз. 24) и переносят в заранее подготовленный микробиологический бокс. Туда же переносят колбу (поз. 21) с питательной средой с солодовым экстрактом (V_ПС-II=41 мл), которую за 30-40 минут до засева достают из холодильника и оставляют при комнатной температуре.

Поверхность стола и руки обрабатывают тампоном, смоченным этиловым спиртом 70 %, зажигают спиртовую горелку. Все операции проводятся в зоне горящей спиртовой горелки.

Содержимое пробирки с суспензией дрожжей I стадии полностью переносят в колбу (поз. 21) с питательной средой. Спиртовую горелку гасят.

Колбу (поз. 21), содержащую питательную среду и суспензию дрожжей I стадии, помещают в термостат (поз. 24) (t=30 ⁰C) на 24 ч. Культивирование проходит в полуанаэробных условиях. Суспензию дрожжей в колбе периодически (каждые 4 часа) перемешивают вручную вращательными движениями.

6. Получение маточной культуры дрожжей. III стадия.

Колбу (поз. 22) с остывшей стерильной питательной средой с солодовым экстрактом и мелассой (V_ПС-III=410 мл) переносят в микробиологический бокс.

По прошествии времени культивирования II стадии (24 ч) колбу с полученной суспензией дрожжей II стадии вынимают из термостата (поз. 24) и переносят в заранее подготовленный микробиологический бокс.

Поверхность стола и руки обрабатывают тампоном, смоченным этиловым спиртом 70 %, зажигают спиртовую горелку. Все операции проводятся в зоне горящей спиртовой горелки.

В колбу (поз. 22) с питательной средой переносят содержимое колбы с суспензией дрожжей II стадии. Спиртовую горелку гасят.

Колбу (поз. 22), содержащую питательную среду и суспензию дрожжей II стадии помещают в термостат (поз. 24) (t=30 ⁰C) на 22 ч. Культивирование проходит в полуанаэробных условиях. Суспензию дрожжей в колбе периодически (каждые 4 часа) перемешивают вручную вращательными движениями.

7. Получение маточной культуры дрожжей. IV стадия.

По прошествии времени культивирования III стадии (22 ч) пробирку с полученной суспензией дрожжей III стадии вынимают из термостата (поз. 24) и переносят в заранее подготовленный микробиологический бокс. Туда же переносят колбу (поз. 23) с питательной средой с солодовым экстрактом и мелассой (V_ПС-IV=4100 мл), которую за 1,5-2 ч до засева достают из холодильника и оставляют при комнатной температуре.

Поверхность стола и руки обрабатывают тампоном, смоченным этиловым спиртом 70 %, зажигают спиртовую горелку. Все операции проводят в зоне горящей спиртовой горелки.

Содержимое колбы с суспензией дрожжей III стадии переносят в колбу (поз. 23) с питательной средой. Спиртовую горелку гасят.

Колбу (поз. 23), содержащую питательную среду и суспензию дрожжей III стадии помещают в термостат (поз. 24) (t=30 ⁰C) на 20 ч. Культивирование проходит в анаэробных условиях. Суспензию дрожжей в колбе периодически (каждые 4 часа) перемешивают вручную вращательными движениями.

До засева в аппарат ЧК-I маточную культуру проверяют на чистоту и концентрацию дрожжей. По прошествии заданного времени выращивания при наличии удовлетворительных результатов проверки колбу с маточной культурой (V_{мат.к-ры}=4,53 л) относят в производственный цех для засева аппарата ЧК-I (поз. 26).

4.4.2 Описание технологической схемы стадии ТП.7.1 выращивания маточных дрожжей ЧК-I

Целью данной стадии является получение чистой культуры ЧК-I.

1. Процесс культивирования проводится в аппарате ЧК-I (поз. 26), который представляет собой вертикальный цилиндрический аппарат, работающий под давлением (Р_изб=0,03 МПа). Он снабжён наварным змеевиком, инжекторной воздушной системой, люком, посевным стаканом и пробоотборником.

В аппарате ЧК-I (поз. 26) находится стерильная питательная среда, в состав которой входят:

- вода питьевая;

- меласса;

- H₃PO₄;

- лапрол ПД-1;

- KCl

- (NH₄)₂SO₄;

- ZnSO₄;

- MgSO₄;

- биотин;

- витамин В1;

- витамин В3;

- β-каротин.

Непосредственно перед засевом посевной стакан снаружи обрабатывают «Микробаком форте» для дезинфекции. В питательную среду через посевной стакан, с прислонённым к нему горящим огневым факелом, вносят маточную культуру из двух колб (в одной колбе 4,53 л маточной культуры).

Культивирование ЧК-I длится 24 часа и проводится при температуре t=32 ⁰С, рН=4,2. В аппарат через индивидуальный фильтр (поз. 25) через инжекторную воздушную систему подаётся стерильный сжатый воздух (Р=0,25 МПа, t=80 ⁰C, φ=0,5 %), который помимо аэрации выполняет ещё и функцию перемешивания. Температура выращивания поддерживается за счёт подачи охлаждающей воды (t=14 ⁰C) в наварной змеевик. При повышенном пенообразовании в аппарат вручную из колбы добавляют стерильный пеногаситель – лапрол ПД-1, а если в ходе культивирования наблюдается защелачивание, то серную кислоту 98 %.

В процессе культивирования каждые 2 часа через пробоотборник берут пробы и делают анализы на сухое вещество и накопление.

По прошествии времени культивирования (24 часов) культура дрожжей ЧК-I (с=25,71 кг/м³, ρ=1007 кг/м³) передаётся в аппарат ЧК-II (V=200 м³).