Материальные расчеты целевых продуктов биотехнологии по рецептурам

Цель и содержание работы: изучить принципы проведения материальных расчетов целевых продуктов по нормативным рецептурам; по индивидуальным заданиям разработать принципиальные схемы и произвести материальные расчеты целевых продуктов; проанализировать полученные результаты.

Теоретическое обоснование.

При производстве бактериальных препаратов и ряда целевых продуктов метаболизма микроорганизмов (аминокислоты, витамины, антибиотики и др.) для производственного культивирования продуцентов используют многокомпонентные питательные среды. В этом случае материальный расчет целевого продукта предусматривает определение расхода компонентов питательной среды в соответствии с рецептурами, которые приводятся в нормативной документации. Рецептура составляется, как правило, на 1 тонну питательной среды с учетом или без учета потерь.

При использовании многокомпонентных (синтетических) сред, в состав которых входят препараты углеводов или их заменители (свеклосахарная меласса, гидрол), растворы питательных солей, ростовые факторы и комплексные обогатители, уравнение материального баланса процесса приготовления среды будет иметь вид:

М_ПС + М_П = М_УГ + М_С + М_РФ + М_В (4.1)

где М_ПС – масса производственной ферментационной среды;

М_П – масса потерь;

М_УГ – масса источников углерода;

М_С - масса питательных солей;

М_РФ – масса препаратов ростовых факторов и комплексных обогатителей;

М_В – масса воды, используемой для приготовления питательной среды или растворов отдельных компонентов среды (углеводов, минеральных солей, аминокислот и др.).

В некоторых биотехнологических производствах нашли применение так называемые среды сложного состава на основе жидких видов сырья (молочной сыворотки, спиртовой барды, концентратов жидких парафинов, уксусной кислоты), обогащенных необходимыми для эффективного роста продуцента и биосинтеза целевых продуктов компонентами. В данном случае в рецептуре целесообразно учитывать не расход всех ингредиентов на единицу массы или объема готовой питательной среды, а количество компонентов вносимых на 1 тонну основного сырья. Уравнение материального баланса процесса приготовления среды будет иметь вид:

М_ПС + М_П = М_С + М_К (4.2)

где М_С – масса основного сырья;

М_К – масса вносимых в основное сырье для приготовления питательной среды компонентов.

Технология производства ряда продуктов предусматривает использование на стадиях предварительной и главной ферментации питательных сред аналогичного состава. В этом случае необходимо провести расчет расхода компонентов среды на всех стадиях культивирования продуцента.

Рецептурный метод широко используется при проведении материальных расчетов продуктов пищевых производств. Например, в молочной промышленности разработаны нормативные рецептуры на ряд продуктов с наполнителями и функциональными компонентами (кисломолочные напитки, сметана, творожные изделия и полуфабрикаты, мороженое, плавленые сыры, консервы). При проведении материальных расчетов кисломолочных напитков с наполнителями материальный баланс процессов составления нормализованной смеси и заквашивания имеет вид:

М_ПФ = М_НМ + М_КН + М_ЗАК + М_НАП (4.2)

где М_ПФ – масса полуфабриката;

М_НМ – масса нормализованного до массовой доли жира 3,2 % молока;

М_КН – масса компонентов нормализации (сливок или обезжиренного молока);

М_ЗАК – масса закваски, приготовленной на обезжиренном молоке;

М_НАП - масса наполнителей (сахара, плодово-ягодных пюре и сиропов, препаратов витаминов, молочно-белковых концентратов и др.).

Рецептуры на молочные продукты составляются на 1 тонну продукта с учетом или без учета потерь при выработке и фасовании полуфабриката.