MIKRO KNJIGA
    od 1984. god.
    Knjige▹Tehnologija

    Prikaži 4 puta
    veću sliku


    Imobilisani ćelijski sistemi u fermentaciji piva
    Autor: Mr Viktor Nedović
    Strana: 94
    Ostali detalji
    Veličina slova: A A
    Izložene su teorijske osnove tehnike imobilizacije ćelija, dat prikaz različitih metoda imobilizacije i karakteristike pojedinih nosača, opisani različiti reaktorski sistemi za fermentaciju piva imobilisanim ćelijama kvasca i predložen i analiziran nov sistem za fermentaciju - trofazni gas-lift bioreaktor sa unutrašnjom cirkulacijom.

    Sadržaj
    1. Sažetak 7
    2. Abstract 8

    3. Uvod 9
    4. Fermentacija piva 11
    4.1. Promene u sastavu sladovine kao posledica metaboličke
    aktivnosti kvasca 12
    4.1.1. Metabolizam uglj enih hidrata 13
    4.1.2. Nastajanje i razgradnja sporednih proizvoda fermentacije 14
    4.1.2.1. Nastajanje i razgradnja vicinalnih diketona 14
    4.1.2.2. Nastajanje aldehida 15
    4.1.2.3. Nastajanje viših alkohola 15
    4.1.2.4. Nastajanje estara 16
    4.1.3, Metabolizam azota 17

    5. Imobilizacija ćelija 19
    5.1. Definicija, metode, nosači 19
    5.2. Alginat kao nosač za imobilizaciju 23
    5.2.1 Izvori alginata u prirodi 24
    5.2.2. Hemijska struktura alginata 24
    5.2.3. Karakteristike alginatnih čestica 26
    5.2.4. Difuzione karakteristike i poroznost gela 26
    5.3. Postupci za dobijanje čestica gela sa imobilisanom biomasom 28
    5.4. Fiziološke i morfološke promene imobilisanih ćelija 30

    6. Primena imobilisanih ćelija kvasca u proizvodnji piva 32
    7. Pneumatski reaktori sa unutrašnjom cirkulacijom fluida 38
    8. Priprema alginatnih čestica sa imobilisanim ćelijama kvasca 41
    8.1. Postupak imobilizacije 41
    8.2. Određivanje veličine čestica 42
    8.3. Određivanje koncentracije i viabilnosti imobilisanih ćelija 42
    8.4. Utvrđivanje raspodele imobilisanih ćelija unutar alginatnih čestica svetlosnim mikroskopiranjem 42

    9. Kinetička ispitivanja i analiza procesa fermentacije piva u pneumatskom bioreakoru 43
    9.1. Teorijska razmatranja 43
    9.2. Opis eksperimentalnog bioreaktora 46
    9.3. Kinetička ispitivanja i analiza procesa fermentacije 47
    9.4. Rezultati kinetičkih ispitivanja 48
    9.4.1. Kinetika rasta imobilisanih ćehja 48
    9.4.2. Kinetika fermentaeije 52
    9.5. Analiza procesa fermentacije piva u pneumatskom bioreaktoru 55
    9.5.1. Promena sadržaja ekstrakta i etanola 55
    9.5.2. Promena sadržaja aminokiselinskog azota 56
    9.5.3. Nastajanje viših alkohola i acetatnih estara 57
    9.5.4. Formiranje vicinalnih diketona 58
    9.5.5. Hemijski sastav piva 60

    10. Analiza mešanja tečnosti u trofaznom pneumatskom bioreaktoru 61
    10.1. Teorijska razmatranja 61
    10.1.1. Modeli realnih reaktora 62
    10.1.1.1. Disperzioni model 62
    10.2. Ispitivanje karakteristika mešanja u trofaznom pneumatskom reaktoru sa unutrašnjom cirkulacijom 64
    10.2.1. Opis eksperimentalnog sistema i načina izvođenja eksperimentalnih merenja 64
    10.3. Rezultati analize mešanja 65
    10.3.1. Primena disperzionog modela 65
    10.3.2. Vreme mešanja i vreme cirkulacije tečnosti u reaktoru 67

    11. Zaključna razmatranja 69
    12. Literatura 72
    13. Indeks 86

    14. Summary
    14.1. Immobilization of cells
    14.2. Alginate as a matrix for cell immobilization
    14.3. Beer production with immobilizcd yeast cells
    14.4. Gas-lifl system
    14.4.1. Experimental
    14.4.2. Results and discusion
    14.4.3. Gonclusion

    1. Sažetak
    U okviru ove monografije prikazan je originalan postupak ubrzane fermentacije piva imobilisanim ćelijama kvasca u trofaznom pneumatskom bioreaktoru sa unutrašnjom cirkulacijom. Eksperimentalni program je obuhvatio kinetička ispitivanja, analizu procesa fermentacije i analizu mešanja u bioreaktoru.

    Ispitana je kinetika rasta imobilisanih ćelija kvasca i određeni kinetički parametari fermentacije pivske sladovine imobilisanim ćelijama kvasca. Pivski kvasac donjeg vrenja, Saccharomyces uvarum, imobilisan je postupkom smeštanja ćelija u matricu alginatnog gela u vidu čestica sfemog oblika. Visoka koncentracija aktivnih ćelija kvasca je dobijana imobilizacijom velikog broja ćelija ili imobilizacijom malog broja ćelija kojima je omogućen rast unutar alginatnih čestica. U dmgom slučaju jasno su se razlikovale tri faze rasta: eksponencijalna, faza redukovanog rasta i pseudostacionama faza rasta. Krajnja koncentracija imobilisanih ćelija bila je približno 2.5 x 109 ćelija/g alginata. Kinetički parametri fermentacije pivske sladovine su određeni primenom Monodovog modela, pri čemu su za prividnu konstantu brzine reakcije dobijene vrednosti u rasponu 0.158-0.212% mas eks-trakta/h/(109 ćelija/g alginata) u zavisnosti od površinske brzine gasa kroz reaktor, dok je za Monod-ovu konstantu dobijena vrednost od 0.25% mas (+/-10%) ekstrakta. Utvrđeno je da se veliki deo fermentacije odvija kinetikom nultog reda, pri čemu je Monodova konstanta zanemarljiva u odnosu na koncentraciju ekstrakta.

    U pneumatskom bioreaktom sa unutrašnjom cirkulacijom izvedena je serija šaržnih fermentacija ohmeljene pivske sladovine. U zavisnosti od primenjenih uslova fermentacija je trajala od 12 đo 18 h, što znači da je proces skraćen za oko deset puta u odnosu na tradicionalan način proizvodnje piva. Hemijski sastav eksperimentalnog piva dobijenog u bioreaktom se neznatno razlikovao od hemijskog sastava piva dobijenog na konvencionalan način.

    U radu je, takođe, urađena analiza mešanja tečnosti korišćenjem disperzionog modela. Utvrđeno je da površinska brzina gasa u najvećoj meri određuje način proticanja i karakteristike mešanja tečnosti u bioreaktom, kao i da bitno utiče na fermetacionu aktivnost imobilisanih ćelija kvasca.

    3. Uvod
    Povezivanje inženjerskih principa sa biološkim fenomenima u analizi procesa u kojima delovanjem biokatalizatora (izolovani enzimi, mikrobne ćelije, biljne ili animalne ćelije i tkiva ili delovi ćelija) na supstrat (hranljiva podloga složenog sastava) dolazi do sinteze proizvoda (biomasa, proizvodi metabolizma ćelija ili proizvodi biotransformacija) predstavlja osnovu biohemijskog inženjerstva. Za industrijsku primenu interesantan je sve veći broj različitih biokatalizatora, od kojih, za sada, relativno mali broj (uglavnom mikrooiganizmi) ima komercijalni značaj. U biotehnološkom procesu sa mikrobnim ćelijama, svaka ćelija u suštini predstavlja složeni bioreaktor u kojem se odigravaju brojne reakcije katalizovane enzimima, dok se reaktorskim sistemom u kojem se ćehje nalaze obezbeđuju kontrolisani uslovi (neophodni nutrijenti, temperatura, pH sredine, svetlost i dr.) za odvijanje željene konverzije i formiranje ćelijskog proizvoda. Jedan od najranije otkrivenih i u industrijske svrhe najeksploatisanijih mikrobnih procesa je alkoholna fermentacija različitih supstrata koji sadrže jednostavne ugljene hidrate. U toku ovog procesa odvija se reakcija mikrobne transformacije monosaharida u etanol i ugljendioksid uz povećanje biomase i uz oslobađanje određene količine eneigije. Ova reakcija se nalazi u osnovi procesa fermentacije pivske sladovine i dobijanja piva.

    Pivo predstavlja složen koloidni sistem sastavljen od organskih i neorganskih jedinjenja u slabom vodenom rastvoru alkohola. Iako je tradicija proizvodnje piva jako duga (prvi pisani tragovi o spravljanju piva datiraju iz perioda 6000 godina pre nove ere i potiču od Sumera koji su nastanjivali podmčje Mesopotamije), sama proizvodnja je na naučnu osnovu, bar u odnosu na alkoholno vrenje, postavljena u drugoj polovini XIX veka radovima L. Paster-a i E.-C. Hansen-a. Na današnjem stepenu razvoja nauke većina biohemijskih procesa koji se odvijaju u toku ove proizvodnje su dobro proučeni i poznati141.

    Mada proizvodnja piva pripada grupi “konzervativnih” tehnologija kod kojih je uvođenje novih tehnika i naučnih saznanja spor proces, poslednjih 30 godina su učinjeni veliki pomaci. Ovo se pre svega odnosi na oblast genetike kvasca, uvođenje imobilisanih ćelijskih sistema i novih tipova bioreaktora, kao tipičnih predstavnika “moderne” biotehnologije koja podrazumeva spregu bioloških nauka (biohemija, mikrobiologija i molekularna biologija) sa hemijskim i procesnim inženjerstvom.

    Imobilisane ćelije mikroorganizama se danas kao svojevrsni biokatalizatori ispituju i primenjuju u mnogim fermentacionim procesima, kao Što su:

    - dobijanje etanola31’33’62^
    - proizvodnja piva7*99' 12-114,125-127,141,143,146-160,192,219-222
    - dobijanje (penušavog) vina 24,42,43,56,57,58,120,121,247
    - dobijanje jabukovog vina 22,40,48,49,161,198
    - prioizvodnja sirćeta 135,173
    - proizvodnja pirinčanog piva (sake-a) 200,204

    Potencijalne mogućnosti primene imobilisanih ćelija kvasca u proizvodnji piva su velike, a ogledaju se pre svega u povećanoj brzini odvijanja procesa usled prisustva velike koncentracije aktivnih ćelija i povećanoj produktivnosti reaktora.

    U okviru ove knjige u njenom teorijskom delu opisan je postupak fermentacije piva u tradicionalnom smislu, prikazan je metabolizam ćelija kvasca i promene u sastavu supstrata do kojih on dovodi, date su generalne karakteristike procesa imobilizacije, svojstva različitih nosača sa posebnim osvrtom na Ca-alginat koji je korišćen u ekspeimentalnom delu rada, opisani su noviji postupci za imobilizaciju ćelija, promene u morfološkim i fiziološkim karakteristikama ćelija koje nastupaju nakon imobilizacije, prikazana je kinetika rasta, potrošnje supstrata i nastajanja proizvoda tokom procesa fermentacije, dat je detaljan pregled dosadašnje primene sistema imobilisanih ćelija u pivarstvu, opisani su različiti tipovi pneumatskih bioreaktora, kao i karakteristike mešanja u sistemu.

    U eksperimentalnom delu knjige opisan je reaktorski sistem za izvođenje glavnog vrenja piva imobilisanim ćelijama kvasca (trofazni pneumatski bioreaktor sa unutrašnjom cirkulacijom), ispitana je kinetika rasta imobilisanih ćelija kvasca u matrici alginata i analizirana distribucija i razvoj mikrokolonija ćelija kvasca u matrici tokom rasta, analizirane su krive rasta pri različitim polaznim koncen-tracijama kvasca, i ispitana kinetika fermentacije pivske sladovine. Detaljno su analizirane biohemijske promene u toku odvijanja procesa fermentacije, ka-rakteristike krajnjeg proizvoda fermentacije i karakteristike mešanja u bioreaktoru.

    O autoru
    Mr Viktor Nedović rođen je 1964. godine u Kruševcu. Diplomirao je na Poljoprivrednom, a magistrirao na Tehnološko-metalurškom fakultetu u Beogradu. Dobitnik je više domaćih i međunarodnih stipendija i nagrada. Kao stipendista FEMS-a obavio je specijalizaciju na Institutu Meurice u Briselu. Uključen je u međunarodni projekat Bioencapsulation Innovations and Technologies. Autor je više od 60 naučnih radova i saopštenja. Član je Jugoslovenskog mikrobiološkog društva i međunarodne naučne asocijacije Bioencapsulation Research Group. Govori engleski i francuski jezik.

    ... "Prvi naučni rad ove vrste kod nas, temelji se na najsavremenijim prilazima modeme biohemijske katalize zasnovane na imobilisanim enzimskim/ćelijskim katalizatorima, a za cilj ima jundamentalna teorijska ostvarenja i industrijsku reaktorsku primenu. ”...
    ... “Razvijen je novi bioreaktorski sistem za fermentaciju piva koji omogućava značajno poboljšanje postojeće tehnologije, što se, pre svega, ogleda u višestrukom povećanju brzine fermentacije. ”...
    ... “Monograjija obogaćuje domaću nauku u oblasti enzimatske/ćelijske katalize pivarstva biohemijskog inženjerstva i reaktorske tehnike i pruža teorijske osnove, šira i modernija saznanja ove vrste stručnjacima u navedenim olastima. ”... Prof dr Milan M. Jakšić Dr Ljubodrag Đindić Doc. dr Branko Bugarski

    Monografija "Imobilisani ćelijski sistemi u fermentaciji piva" je prerađena magistarska teza "Kinetika fermentacije pivske sladovine imobilisanim ćelijama kvasca u reaktoru sa unutrašnjom cirkulacijom" odbranjena 11* novembra 1996. godine pred komisijom u sastavu: prof.dr I Gordana Vunjak-Novaković (mentor), prof. đr Ida Leskošek-Čukalović i prof. I dr Ana Banina.


    Detaljni podaci o knjizi
    Naslov: Imobilisani ćelijski sistemi u fermentaciji piva
    Izdavač: Задужбина Андрејевић
    Strana: 94 (cb)
    Povez: meki
    Pismo: latinica
    Format: 15,5 cm
    Godina izdanja: 1999
    ISBN: 86-7244-104-4
    Naručite
    Cena: 650 RSD
    Cena za inostranstvo:
    7,00 EUR
    Kom.:
    ili
    Naručite telefonom:
    Nije radno vreme
    nismo dostupni na telefonu.





    Ocene i mišljenja čitalaca
    Budite prvi koji će svoje mišljenje podeliti sa drugima (morate biti prijavljeni)


    Pitanja, odgovori, mišljenja...
    Prijavite se ovde i pošaljite vaša mišljenja i pitanja našim urednicima i čitaocima

    Poruku poslaoPoruka
    MIKRO KNJIGA D.O.O.
    Kneza Višeslava 34, 11030 Beograd, Srbija
    e-pošta: prodaja(а)mikroknjiga.rs
    Komercijalna banka: 205-33117-65
    Matični broj: 07465181
    Šifra delatnosti: 5811
    PIB: 100575773
    Dokumenti o identifikaciji

    © Mikro knjiga 1984-2024