bioreactor pentru multiplicarea drojdiilor fermentative

Universitatea Politehnica din București Facultatea de Ingineria Sistemelor Biotehnice

PROIECT DE DIPLOMĂ

Bioreactor pentru multiplicarea drojdiilor fermentative

Conducător științific: Absolvent:

As.dr.ing. Nicoleta Ungureanu Stanciu Claudiu

-2015-

CUPRINS

CAPITOLUL 1 – STUDIU DOCUMENTAR

CAPITOLUL 2 – DESTINAȚIA BIOREACTORULUI

PROIECTAT: multiplicarea celulelor de Saccharomyces cerevisiae

CAPITOLUL 3 – CALCULUL BIOREACTORULUI

CAPITOLUL 4 – NORME DE ÎNTREŢINERE ŞI FUNCŢIONARE

Capitolul I. STUDIU DOCUMENTAR

1.1 Notiuni introductive

1.2 Clasificarea generala a bioreactoarelor

1.3 Bioreactoare de capacitate mica utilizate pe plan mondial


• Bioreactorul este considerat „inima” unui proces biotehnologic, reprezentând utilajul central al unei linii tehnologice în care se desfășoară procese biochimice de transformare a unor substraturi în prezența microorganismelor, celulelor sau enzimelor. Asimilarea bioreactorului cu o inimă este susținută de faptul că acesta „aspiră” mediul de cultură, substratul, biocatalizatorii prin traseele tehnologice anterioare procesului biochimic, „pompând” produșii biosintetizanți pe traseul de prelucrare al acestora, [1].

• Procesul de bază în biotehnologie este ”procesul biologic”, și se realizează în bioreactor.

• Bioreactorul este o instalație tehnologică în interiorul căreia are loc transformarea materiilor prime cu ajutorul sistemului enzimatic pus la dispoziție de microorganismele vii, celulele animale și vegetale, sau de enzimele izolate din acestea, [4].


Fig. 1.1. Clasificarea generală a bioreactoarelor, [2]


Fig. 1.3. Bioreactor cu barbotor şi sistem de încălzire – răcire, [1]

Fig. 1.2. Bioreactor cu barbotor, [1]1 - corp; 2 - colector; 3 - barbotor;

4 – buzunar

Capitolul IIDESTINAȚIA BIOREACTORULUI PROIECTAT:

multiplicarea celulelor de Saccharomyces cerevisiae

• 2.1. Rolul drojdiilor în panificație• 2.2. Alegerea și justificarea soluției constructive



• Drojdiile reprezintă un grup taxonomic complex și eterogen de microorganisme monocelulare de tip eucariot, incluse în grupul fungilor (ciuperci microscopice), care se înmulțesc prin înmugurire, ca formă generală de reproducere și, în mod particular, prin ascospori formați pe cale asexuată și sexuat (în urma proceselor de conjugare între celule).

• Fig. 2.1. Organizarea internă a celulei de drojdie, [4]

Cm – cicatrice mugurală; G – corp Golgi; Lz – lizozomi; Mt – mitocondrie; N – nucleu;

n – nucleol; Pc – perete celular; Pl – plasmalemă; RE – reticul endoplasmatic; V - vacuolă



Proprietăţi biotehnologice ale drojdiilor fermentative. Pentru a putea fi folosite în practică, drojdiile genului Saccharomyces sunt selecţionate în funcţie de unele proprietăţi cum ar fi:• puterea alcooligenă, care se referă la concentraţia mare de alcool ce se poate

acumula când în mediu există zahăr în exces. • alcoolorezistenţa, care se referă la capacitatea drojdiei de a continua fermentaţia la

creşterea concentraţiei de alcool, deoarece alcoolul etilic poate acţiona ca un denaturant al proteinelor şi produce inactivarea enzimelor sensibile.

• sulfitorezistenţa, o proprietate importantă a drojdiilor de vin de a se adapta la concentraţii de 200-500 mg SO2/dm3, concentraţii care pot influenţa negativ activitatea altor drojdii din must, neadaptate (drojdii peliculare sau oxidative), ca urmare a scăderii potenţialului de oxidoreducere.

• osmotoleramţa, care se referă la capacitatea drojdiilor de a produce fermentaţia în mediu cu concentraţie crescută de zahăr. Această proprietate este recomandată drojdiilor folosite la obţinerea spirtului din melasă.

• frigofilia, este o adaptare a drojdiilor de vin de a produce fermentaţia la temperaturi scăzute (10-15 oC); astfel sunt evitate fermentaţiile secundare, iar vinul conţine mai multe substanţe de aromă.

Capitolul IICALCULUL BIOREACTORULUI

3.1. Dimensionarea geometrică a vasului de multiplicare

3.2. Calculul grosimii pereţilor vasului

3.3. Stabilirea parametrilor constructivi ai agitatorului cu palete (multiturbină cu trei elemente şi două palete)

3.4. Calculul puterii instalate a motorului electric,

3.5. Calculul de dimensionare al arborelui agitatorului,

3.6. Calculul arborelui la turaţia critică

3.7. Verificarea forţei de rezemare pe un suport lateral cu placă de întărire

3.8. Determinarea grosimii economice a izolaţiei termice a vasului de multiplicare

3.9. Calculul barbotorului pentru agitare-aerare a vasului de multiplicare

3.10. Calculul schimbătorului de căldură cu manta

3.11. Calculul amestecătorului cu palete ( multiturbină cu trei elemente),

3.12. Calculul de rezistenţă al îmbinării cu flanşă dintre capac şi virolă,

3.13. Calculul sudurilor la corpul vasului

3.14. Calculul sudurilor la corpul mantalei

Capitolul IVNORME DE ÎNTREŢINERE

ŞI FUNCŢIONARE4.1. Reguli de întreţinere, exploatare şi reglare

4.2. Condiţii igienico-sanitare. întreţinerea curăţeniei în secţiile de fabricaţie

4.3. Probleme de protecţia mediului înconjurător

4.4. Probleme de protecţia şi securitatea muncii. norme p.s.i.

CONCLUZII

• Procesul de bază în biotehnologie este „procesul biologic", după cum procesul de bază în tehnologia chimică este „procesul chimic". Spaţiul în care se desfăşoară o reacţie sau un proces chimic se numeşte „reactor chimic". În mod asemănător, spaţiul în care se desfăşoară un proces biologic se numeşte bioreactor.

• Bioreactorul este considerat „inima” unui proces biotehnologic, reprezentând utilajul central al unei linii tehnologice în care se desfășoară procese biochimice de transformare a unor substraturi în prezența microorganismelor, celulelor sau enzimelor. Asimilarea bioreactorului cu o inimă este susținută de faptul că acesta „aspiră” mediul de cultură, substratul, biocatalizatorii prin traseele tehnologice anterioare procesului biochimic, „pompând” produșii biosintetizanți pe traseul de prelucrare al acestora.

CONCLUZII

• Drojdiile sunt, atât din punct de vedere calitativ cât şi economic, cel mai important grup de microorganisme care se utilizează în producţie şi se comercializează. Studiile efectuate în ultimii ani asupra drojdiilor industriale au înregistrat progrese semnificative, datorită potenţialului lor deosebit pentru aprofundarea unor aspecte fundamentale de genetică şi biologie celulară, cât şi pentru dezvoltarea unor domenii aplicative de larg interes.

• În memoriul de calcul efectuat şi proiectat cele mai importante părţi ale vasului de multiplicare generaţia a doua, părţi care au importanţa cea mai mare pentru desfăşurarea procesului tehnologic de fabricare a drojdiei de panificaţie la parametrii normali, în condiţii de siguranţă deplină pentru utilizator, în conformitate cu normele de calitate aflate în vigoare şi cu normele de protecţia mediului din ţara noastră.

Bibliografie selectivă

• [1] Cașcaval D., Oniscu C., Galaction A-I. (2002). Inginerie biochimică și Biotehnologie; vol 2. Bioreactoare. Iași: Inter Global.

• [2] PASAT Gh. D. (1998). Bioreactoare. București: PRINTECH.• [3] Tofan C., Bahrim G., Nicolau A., Margareta Z., Microbiologia produselor

alimentare; Tehnici și analize de laborator; AGIR• [4] Jelea M., note de curs: Microbiologie generală – Caracterizarea

principalelor grupe de microorganisme cu importanță în industria alimentară; CEPA II; Universitatea de Nord Baia Mare

• [5] Sîrbu A.,(2009). Merceologie alimentară. Pâinea și alte produse de panificație. București. AGIR

• [6] Jelea M.,note curs: Microbiologie generală – Procese metabolice ale microorganismelor si aplicații în industria alimentară; CEPA II; Universitatea de Nord Baia Mare

• [7] Palade V., Panţuru D., ”Recipiente cu dispozitive de amestecare-Îndrumar de proiectare”, Editura Naţional, Bucureşti 2002

Vă mulțumesc pentru atenție!

bioreactor pentru multiplicarea drojdiilor fermentative

Documents

Transcript of bioreactor pentru multiplicarea drojdiilor fermentative