Способ получения молочнокислых бактериальных препаратов

(9) (1 ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИИ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(57) Изобретение позволяет получитьвысококачественные молочно-кислые пр(1 4 С 12 И 1/04, А 23 С 9/00, Р 26 В 5/00 // (С 12 Н 1/04 С 12 В. 1:225 параты для пищевой и комбикормовойпромышленности, в которых в процессеобезвоживания сохраняется на исходном уровне количество жизнеспособныхмикроорганизмов. С целью повышенияколичества жизнеспособных клетокобеэвоживание осуществляют предварительным концентрированием исходной биомассы посредством центрифугированиябиомассы до влажности 89-912 с последующим контактно-сорбционным массопереносом путем смешивания концентрированной 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 простерилиэованную картофельную муку или пшеничныеотруби, 1 табл 3 ил, 1325070Изобретение относится к технологии производства микробиологических препаратов для сельского хозяйства и может быть испогьзовано для получения молочно-кислых закнасок для сило сования кормов, ацидофильных кормовых и пищевых концентратов и т,п,Цель изобретения - повышение количества жизнеспособных клеток.Способ предусматривает предварительное концентрирование биомассы, которое позволяет уменьшить необходимое для последующего обезвоживания количество наполнителя-сорбента, Исходная влажность биомассы молочно- кислых бактерий 94-967, Предел обезвоживания на первой стадии обусловлен спецификой культуры: мелкие бактериальные клетки на существующих лабораторных и промышленных центрифугах 20 ( число оборотов ротора до 4000 мин невозможно сконцентрировать в большей степени, Колебания в пределах 89-913 связаны с тем, что с большей точностью сложно регулировать влажность осадка при центрифугировании. Однако, несмотря на незначительное уменьшение влажности биомассы на пер. вой стадии обезвоживания, эта операция является очень эффективной: со- З 0 держание 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 карто фельной, или пшеничных отрубей обусловлен определенными требованиями, предъявляемыми к наполнителю, В частности наполнитель-сорбент не должен обладать бактерицидным воздействием 40 на культуру обеэвоживаемьх бактерий, Применение для аналогичной цели травяной муки (кормового ингредиента и хорошего сорбента) дает отрицательный результат: культура бактерий 45 гибнет через 10-15 дн, Причиной, очевидно, является выделение травяной мукой каких-то летучих соединений, оказывающих бактерицидное влияние на бактерии, 50 Наполнитель-сорбент не должен являться субстратом, Применение куку. рузной муки в качестве сорбента способствует росту культуры молочно- кислых бактерий (силосной закваски). В процессе роста микроорганизмов происходит выделение метаболитов, в т,ч, молочной кислоты, Насыщение препарата метаболитами приводит к гибели бактерий,Сущность второй стадии обезвоживания состоит в сорбционном массопереносе между двумя контактирующимикапиллярно-пористыми телами - концентрированной биомассой и наполнителем-сорбентом, Массоперенос происходит за счет разности потенциаловмассопереноса взаимоде йствующих тел,Система стремится к термодинамическому равновесию за счет перераспределения влаги между элементамисистемы - взаимодействующими телами,которое пропорционально отношениюмассоемкостей этих тел, Количествосорбента-наполнителя на единицу весабиомассы определяется, исходя иэ материального баланса, Для расчета используют соотношениещББ - 11Цк Ц юс сгде т - абсолютно сухая масса компонентов, кг; Ц - влагосодержание,кг/кг; с - сорбент; б - биомасса,н, к - соответственно начальное и конечное значение величин,Начальное влагосодержание биомассы в приведенном выражении соответствует в среднем влажности, равной907., т,е, составляет 9 кг/кг. Конечное влагосодержание биомассы молочнокислых бактерий, относящихся к категории ксеролабильных материалов,соответствует величине критическоговлагосодержания, при котором начинается массовое отмирание клеток,На фиг.1 приведены ксерограммыразличных микробных культур (1,6 и7 - молочно-кислые бактерии, 2 - клубеньковые бактерии, 3 - грибы, 4,5дрожжи); на фиг,2 - схема графического определения конечного влагосодержания сорбента по изотермам сорбции водяного пара при термодинамическом равновесии двух контактирующих тел ( Ю - относительная влажность воздуха соответствует состоянию равновесия; 1 - иэотерма 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 вла3 3250ги из биомассы ниже этой критическойточки неизбежно приводит к гибелимикроорганизмов, Поэтому нельзя сушить ксеролабильные материалы типамолочно-кислых препаратов ниже укаэанной критической влажности, следовательно, конечное влагосодержаниеэтих материалов выбирают с учетомксероустойчивости объекта сушки,Начальное влагосодержание сорбен Ота - наполнителя в приведенном соотношении соответствует влажности наполнителя перед смешиванием с биомассой,Для повышения влагоемкости сорбентаи при наличии условий (в частности, 15сушильных установок) сорбент можетбыть предварительно высушен до абсолютно сухого состояния, В этом слунчае У = О. Конечное влагосодержаниесорбента можно определить по иэотермам сорбции.Таким образом, пределы соотношения биомассы и наполнителя-сорбентаопределяют . согласно физическимсвойствам биомассы (ксероустойчивости) и наполнителя (поглощательнойспособности по влаге).Предлагаемая схема содержит емкость 1 для сорбента, дозатор 2 сорбента, форсунку 3 для диспергирования жидкости, камеру 4 смешивания,емкость 5 для готового продукта, бактерицидный фильтр 6, фильтр 7 длясброса отработанного воздуха, дозатор 8 культуральной жидкости (биомассы), емкость 9 для биомассы,Технология способа состоит в следующем.После ферментации биомасса посту 40 пает на первую стадию обезвоживания, в центрифугу, тип которой выбирают, исходя из следующих основных условий: осаждению подвергаются бактериальные клетки, размером 2,3 0,6 мкм, потери 45 клеток не должны превышать 0,37. (по весу), Затем полученный после центрифугирования осадок с влажностью 89- 917 поступает в емкость 9 для биомассы. Емкость 1 для сорбента соот 50 ветственно заполняют сорбентом-напол нителем, заранее простерилиэованным для уничтожения посторонней микрофло. ры. Дозировку биомассы и сорбента осуществляют доэаторами 2 и 8, Биомассу диспергируют форсункой 3, например пневматической, Готовый продукт собирают в емкости 5, Для очистки подаваемого на распыл воздуха слу 70 4жит бактерицидный Фильтр 6, а дляпредотвращения уноса продукта, биомассы и наполнителя иэ камеры смешивания испочьуют Фильтр 7,Обезвоживанию подвергают три видатипичных для промышленности молочнокислых бактериальных препарата: 1,асгоЬасгегцш р 1 ап.агцш 1.асгоЬасгегдцш репГоасег 1 сцш Яггергососсця1.асг.гя Й 1.аягасця,Биомассу получают в лабораторныхусловиях путем культивирования в термостате суховоздушного типа 2 цМопри 30 С, Затем биомассу подвергаютцентрифугированию на лабораторнойцентрифуге в течение 5 мин при 3,5тыс,оборотов в 1 мин, Влажность после центрифугирования всех образцовсоставляет 90+17., что соответствуетвлагосодержанию 9,0 кг/кг,Конечную влажность всех трех препаратов выбирают с учетом сохраненияв готовом продукте около 1007 жизнеспособных микроорганизмов что позволяет получить продукт высокого качества при снижении себестоимости(уменьшаются потери).Значения исходной конечной влажности биомассы и конечного влагосодержания приведены в таблице,В качестве наполнителя-сорбентаиспользуют пшеничные отруби, Выбороптимального вида наполнителя-сорбента производят в течение длительного экспериментирования, Готовыепрепараты закладывают на хранение(длительность хранения до 6 мес,),через определенные промежутки времени (10-20 дней, 1-6 мес,) образцыподвергают микробиологическому анализу по стандартной методике с цельюопределения жизнеспособности микроорганизмов - основного качественного показателя препарата.1 В качестве наполнителл используют простерилизованные пшеничные отруби с начальной влажностью 57. (влагосодержание 0,05 кг/кг). Влажности биомассы и наполнителя определяют стандартным гравиметрическим методом (высушивание в сушильном шкафу прио105 С до постоянного веса), Конечное влагосодержание сорбента - пшеничных отрубей определяют по изотермам сорб. ции водяного пара пшеничными отрубями и соответствующими молочно-кислыми заквасками, Построение изотерм сорбции осуществляют на основании(влагосодержание 13,кг/кг) держаниеотрубейцКс массы 1.асСоЬасТег 1 цш р 1 апСа 1:1,66 95 40 (0,67) 0,560 1,66 ЕасТоЬассетиип репсоасеС 1 сцш 94 47,6 (0,91) 0,278 3,50 1:3,5 БСгерСососсцз 1 асг.1 з61 азсас 1 сцз 96 35,0 (1,22) 0,230 4,30 1:4,3 5 13250экспериментальных данных, полученныхстандартным статическим методом определения гигроскопических свойств(выдерживание образцов над растворами серной кислоты в эксикаторах ипериодическое взвешивание этих образцов).Порядок определения конечноговлагосодержания сорбента приведен нафиг,2. 10Значения конечного влагосодержани я сорб ента приведены в т аблице.На основании имеющихся данных йо приведенному соотношению рассчитывают количество сорбента, необходимое 15 для получения высококачественногомолочно-кислого препарата, которыйможет храниться длительное время безсущественного изменения основных качественных показателей (в течение 203-х мес. сохраняется до 75-807. жиэнеслособных клеток, а затем наблюдается снижение жизнеспособности до 1 0153 к 6 мес,).Расширение диапазона соотношений на 5-102 (от 1;1,5 до 1:4,5) позволяет исключить возможное влияние по.грешностей микробиологического анализа при определении жизнеспособности бактерий и построении ксерограм- ЗО мы соответствующей культуры микроорганизмов,При использовании предлагаемого способа получения молочно-кислых бактериальных препаратов значительно 35 повышается жизнеспособность микроорганизмов в продукте после завершения .операции обезвоживания (примерно в 70 6цО раз) и лишь после длительногохранения (установленные сроки бмес,)жизнеспособность препарата достигаетвеличины, получаемой согласно известному способу, в то время как жизнеспособность микроорганизмов в препарате, полученном распылительной сушкой, после длительного хранения падает до О, Благодаря повышению жизнеспособности клеток повышается выход готового продукта, снижается егосебестоимость за счет сокращения потерь (необходимо учесть, что стоимость операции культивирования микроорганизмов включая стоимость питательных сред, достаточно высока),снижается себестоимость продукта эасчет уменьшения энергозатрат на тепловую сушку, упрощается технологическая схема процесса,формула изобретенияСпособ получения молочно-кислыхбактериальных препаратов, предусматривающий накопление клеток, отделение полученной биомассы клеток, концентрирование ее, введение наполнителя и последующую распылительнуюсушку, о т л и ч а ю щ и й с я тем,что, с целью повышения количестважизнеспособных клеток, концентрирование проводят центрифугированием додостижения влажности биомассы 89912, а в качестве наполнителя используют предварительно простерилизованную картофельную муку или пшеничныеотруби, вводимые путем одновременного диспергирования биомассы и напол.нителя в соотношении 1:1,5-1:4,5,1325070 тор М.Демчик Редакто ПодписноеССР е, г, Ужгород, ул оизводственно-полиграфическое предп кт Заказ 3021 ВНИИГ по 130Составитель И,Привалоунько Техред Н.Глущенко К Тираж 499сударственного комитета См изобретений и открытийосква, Ж, Раушская наб.