fermentacja alkoholowa

BADANIE ZDOLNOŚCI DROŻDŻY DO PRZEPROWADZANIA PROCESU
FERMENTACJI ALKOHOLOWEJ
CELEM ĆWICZENIA JEST POZNANIE METOD BADANIA ZDOLNOŚCI
MIKROORGANIZMÓW DO WYTWARZANIA ALKOHOLU ETYLOWEGO Z
SACHAROZY NA PRZYKŁADZIE DROZDŻY Saccharomyces cerevisiae
ZAKRES ĆWICZENIA
- określenie żywotności i stanu odżywienia szczepu Saccharomyces cerevisiae
stanowiącego zaszczepienie hodowli fermentacyjnej,
- przeprowadzenie procesu fermentacji melasy i określenie stopnia jej wykorzystania
jako substratu oddechowego,
- obliczenie wydajności procesu wytwarzania alkoholu etylowego.
WYKONANIE DOŚWIADCZENIA
Obliczyć procentową zawartość cukru (sacharozy) w melasie, zakładając, że fermentacja
przebiega z wydajnością 94% w stosunku do teoretycznej. Na podstawie wydajności alkoholu
w badanej próbie obliczyć jego wydajność w dm3 ze 100 kg melasy pierwotnej.
Materiał biologiczny: gęsta zawiesina drożdży Saccharomyces cerevisiae (gorzelnicze,
piekarskie, winiarskie, browarnicze).
1. W przyżyciowym preparacie określić żywotność i stan odżywienia drożdży.
Przygotowanie podłoża do ferme ntacji alkoholowe j
Cztery kolby stożkowe o pojemności 500 cm3 napełnić roztworem melasy w ilości po 100 g.
W tym celu melasę macierzystą należy rozcieńczyć w stosunku 1:4, np. 100 g melasy + 400g
wody destylowanej = 500 g melasy rozcieńczonej (przy założeniu, że 400g wody odpowiada
w przybliżeniu objętości równej 400 cm3 ).
Postępowanie:
Odważoną w zlewce ilość melasy rozpuścić w niewielkiej ilości ciepłej wody destylowanej,
przenieść ilościowo do kolby płaskodennej (obj. 1dm3 ), dodać pozostałą ilość wody i
dokładnie wymieszać. Następnie rozlać roztwór melasy do 4 kolb stożkowych (obj. 500 cm3 )
w ilości po 100 g.
Przy założeniu, że pH melasy wynosi 7.0, w celu zakwaszenia pożywki podać do każdej
próby fermentacyjnej po 2,5 cm3 1 N H2 SO4 kwasu.
W celu wzbogacenia podłoża dodać także 20 cm3 roztworu soli ( (NH4 )2 SO 4 – 3,75 g, MgCl2
– 0,28 g, Na2 HPO 4 – 1,90 g w 200 cm3 wody destylowanej).
Kolby fermentacyjne zakorkować korkami z waty i wyjałowić w autoklawie.
Po schłodzeniu do temp.30o C próby fermentacyjne zaszczepić zawiesiną drożdży w ilości
1cm3 na próbę. Korki z waty zastąpić jałowymi rurkami fermentacyjnymi, zalanymi do
połowy ich ramion 50% H2 SO4 . Kwas siarkowy uniemożliwia parowanie wody i alkoholu
oraz zapobiega zakażeniu z zewnątrz, nie hamując uwalniania się CO 2 . Zamknięcie uszczelnić
parafilmem.
Kolby osuszyć, zważyć na wadze technicznej i inkubować w cieplarce przez 7 dni w temp.
30o C.
Po upływie tygodnia zważyć ponownie kolby i obliczyć ubytek masy, który powstał
na skutek wydzielonego CO 2 (wartość a, patrz materiały teoretyczne). Po podstawieniu tej
wartości do odpowiedniego wzoru obliczyć % cukru w melasie na podstawie ilości
wydzielanego CO2 .
Destylacja alkoholu
Zawartość kolby fermentacyjnej przenieść ilościowo do kolby destylacyjnej
(przepłukać kolbę fermentacyjna niewielką ilością wody destylowanej i popłuczyny dołączyć
do całości podłoża pofermentacyjnego), dodać kuleczki wrzenie w ce lu uniknięcia
przegrzewania się cieczy.
Kolbę destylacyjną połączyć z chłodnicą Liebiega i destylować płyn pofermentacyjny
do uzyskania ok. 75 cm3 destylatu (kolba miarowa na 100 cm3 ), pozostałą objętość uzupełnić
do kreski wodą destylowaną.
Oznaczyć zawartość alkoholu w destylacie za pomocą areometru. Na podstawie ilości
wytworzonego alkoholu (wartość a, jak wyżej) obliczyć z odpowiedniego wzoru procentową
zawartość sacharozy w melasie.
Porównać uzyskane wyniki z ilością cukru obliczoną na podstawie wydzielonego CO 2 .
Przyjmując wydajność alkoholu uzyskaną w danej próbie, obliczyć jego wydajność w
dm3 ze 100 kg melasy macierzystej. W warunkach przemysłowych wydajność ta wynosi 28 –
30 dm3 . Dla porównania ze 100 kg ziemniaków o zawartości skrobi 16-18% w gorzelniach
rolniczych uzyskuje się od 9 do 14 dm3 alkoholu (średnio 11 dm3 ), pamiętając o tym, że w
100 kg melasy trzcinowej znajduje się około 60 kg sacharozy, a 100 kg ziemniaków zawiera
zwykle nie więcej niż 18 kg skrobi.
Literatura:
Grabińska – Łoniewska A. (red.): Ćwiczenia laboratoryjne z mikrobiologii ogólnej, OWPW,
Warszawa 1999.
Sobczak E. (red.): Teoria i ćwiczenia z mikrobiologii ogólnej i technicznej, SGGW,
Warszawa 1996.