معلومة

كيف أقيس معدل التخمير؟

كيف أقيس معدل التخمير؟


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

أقوم بإجراء مختبر قريبًا وأحتاج إلى إيجاد طريقة لقياس معدل التخمير بدرجة عالية نسبيًا من الدقة دون استخدام مستشعر متخصص. يجب أن يتم ذلك بشكل مثالي باستخدام أدوات يسهل العثور عليها في المنزل أو في الفصل الدراسي.


كيف تقيس معدل تنفس الخميرة؟

تشمل هذه العوامل الأس الهيدروجيني ، درجة الحرارةوتوافر المغذيات وتركيز المغذيات المتاحة. من خلال تحديد العوامل التي تؤثر على نشاط الخميرة ، يمكن التحكم في هذه المتغيرات في عملية التخمير.

أيضا ، كيف تقيس الخميرة؟ مغلفات خميرة عموما تزن 1/4 أوقية لكل و قياس حوالي 2-1 / 4 ملاعق صغيرة. إذا كانت الوصفة الخاصة بك تتطلب أقل خميرة، مجرد قياس الكمية المطلوبة في وصفتك من عبوة فردية ، ثم قم بطي العلبة لإغلاقها وتخزينها المتبقية خميرة في الثلاجة للمرة القادمة.

وهنا كيف تقيس معدل التنفس؟

  1. قم بقياس كمية الجلوكوز المستهلكة.
  2. قم بقياس كمية الأكسجين المستهلكة.
  3. قم بقياس كمية ثاني أكسيد الكربون المنتجة.

كيف تؤثر الركيزة على معدل التنفس في الخميرة؟

كلما زاد عدد ملفات إنزيم خاص المادة المتفاعلة، كلما زادت سرعة ملف معدل من الانهيار وبالتالي يتم إنتاج المزيد من ثاني أكسيد الكربون. إذا كان هناك وفرة من O2 ثم سوف الخميرة يتنفس بالهواء مع السكريات ، وينتج H2O و CO2 كمنتجات نفايات.


4 إجابات 4

أشك في أن أي شخص قد جرب هذا على مقياس مشروب منزلي عادي لأن "الأسطوانة / الزجاجة المتدرجة" ستحتاج إلى الاحتفاظ بـ 100 أو 200 جالون من ثاني أكسيد الكربون لالتقاط كل ثاني أكسيد الكربون دفعة واحدة. حتى إذا وجدت طريقة لتسجيل الحجم وإعادة التعيين ، فستظل بحاجة إلى وعاء كبير جدًا خلال أكثر مراحل التخمير نشاطًا. قد تواجه أيضًا مشكلة التسريبات (لم يتم اختبار معدات البيرة المنزلية القياسية على PSI ، ولكن عادةً لا يهم نظرًا لوجود ضغط إيجابي في الداخل أثناء التخمير النشط وأنت تهتم فقط بإبعاد الهواء). لقد جرب الناس نهج "مقياس التدفق" (عد الفقاعات وما شابه). لكننا حللنا هذه المشكلة بطريقة أكثر فاعلية. يطلق عليه أخذ قراءة الجاذبية الأصلية والقراءة النهائية للجاذبية.

بالنسبة لدورق زجاجي قياسي 5 جالون (18.9 لتر) مخمر إلى 12٪ محتوى كحول بالوزن (ليس الحجم ، 14.5٪ بالحجم) حوالي 1100 لتر (264 جالونًا) من ثاني أكسيد الكربون عند 1 ضغط جوي ، 68 فهرنهايت. ولكن إذا كنت تعرف ذلك ، فستعرف أيضًا أنه تم إنتاج 2.268 كجم من الإيثانول مما يسمح للرياضيات البسيطة بحساب النسبة المئوية للكحول من خلال الوزن أو الحجم.

التنبؤ ، بافتراض حدوث تحويل بنسبة 100٪ ، هو أن كل جزيء من السكر ينتج جزيئين من الإيثانول وجزيئين من ثاني أكسيد الكربون. يخبرك استخدام الأوزان الذرية 0.51 × وزن السكر بكمية الإيثانول التي يمكنك إنتاجها. وزن الإيثانول مقسومًا على وزن الإيثانول + وزن الماء المستخدم سيمنحك٪ إيثانول بالوزن ، ثم تستخدم الكثافة لحساب٪ كحول بالحجم.

يمكن للمرء استخدام إنتاج ثاني أكسيد الكربون حسب الوحدة الزمنية (قياس المدة التي يستغرقها جمع لتر من ثاني أكسيد الكربون) سيكون مؤشرًا على مدى نشاط التخمير ، ولكنه لن يشير (بافتراض درجة حرارة ثابتة وضغط) ما إذا كان ذلك بسبب أنك كنت أ) نفاد السكر لاستهلاك الخميرة ، ب) كانت الخميرة تموت بسبب تركيز الكحول ، ج) كانت الخميرة تموت بسبب العدوى ، د) كانت الخميرة تموت بسبب الأس الهيدروجيني. على الرغم من أنه على مدى عدة دفعات من تسجيل هذه المعدلات ، مع أخذ قراءات SG ، وقراءات الأس الهيدروجيني ، قم بحساب الخميرة ، ستتمكن من استخدام معدل توليد ثاني أكسيد الكربون كمؤشر على نسبة الكحول بالإضافة إلى إشارة إلى ما إذا كانت معدلات الملعب لديك متسقة.


التخمير في الخميرة

الخمائر حقيقية النواة ، فطريات أحادية الخلية تفتقر إلى الميتوكوندريا. نظرًا لأنهم يفتقرون إلى الميتوكوندريا ، فإنهم غير قادرين على المرور بالخطوتين الأخيرتين من التنفس الخلوي: الستريك cid c ycle والإلكترون t ransport c hain. مثل التنفس الخلوي ، فإن الخميرة قادرة على تكسير جزيء الجلوكوز (C 6 H 12 O 6) واستخدام الطاقة الكيميائية المنبعثة لتخليق ATP من ADP و P. مقارنة بشبكة التنفس الخلوي 25ATP. على عكس التنفس الخلوي ، يمكن أن تحدث هذه العملية في غياب الأكسجين (O 2).

المعادلة العامة لتخمير الخميرة هي:

في الخميرة ، يتم إطلاق منتجين ثانويين ولم تعد تستخدمهما الخميرة: ثاني أكسيد الكربون والإيثانول. يتسبب غاز ثاني أكسيد الكربون المنبعث من الخميرة في ارتفاع الخبز ، والإيثانول هو ما يجعل البيرة والنبيذ مدمنين على الكحول. عند خبز الخبز ، ترتفع درجة الحرارة فوق درجة غليان الإيثانول مما يؤدي إلى إزالته من الخبز. في هذه التجربة ، سوف نكتشف إنتاج ثاني أكسيد الكربون كمنتج ثانوي للتخمير في خميرة البيرة.


معلمات العملية الحيوية وقياسها

هناك عدد كبير من المعلمات الفيزيائية والكيميائية والبيولوجية التي يمكن قياسها أثناء التخمير / المعالجة الحيوية (الجدول 19.6) لتحليل البيانات والتحكم المناسب. تم تطوير بعض أجهزة الاستشعار الخاصة لإجراء قياسات في المفاعلات الحيوية. الشرط الأساسي لجميع أجهزة الاستشعار هو أن تكون قابلة للتعقيم. يمكن إجراء قياسات المعلمات (المدرجة في الجدول) إما مباشرة في المفاعل الحيوي أو في المختبر.

المعلمات المهمة التي يمكن قياسها أثناء المعالجة الحيوية هي:

ا2 تركيز (مذاب)

تركيز غازات النفايات (مثل ثاني أكسيد الكربون2)

المعلمات البيولوجية

أنشطة إنزيمات معينة

علم الطاقة (تركيز ATP)

توجد أقطاب pH يمكنها تحمل ضغط درجات الحرارة المرتفعة (التعقيم) والضغوط الميكانيكية ، ومع ذلك تقيس الرقم الهيدروجيني بدقة. يتم استخدام أقطاب كهربائية (قطب مرجعي ، قطب كهربائي). في الواقع ، تتوفر الأقطاب الكهربائية أيضًا لقياس العديد من الأيونات غير العضوية الأخرى.

أقطاب الأكسجين وثاني أكسيد الكربون2 يمكن استخدام الأقطاب الكهربائية لقياس O2 وشارك2 تركيزات على التوالي. الأقطاب الكهربائية في الطبيعة. ومع ذلك ، فهي عرضة للتلف في التعقيم. في تقنية شائعة الاستخدام ، O2 وشارك2 على التوالي يمكن قياسه بواسطة الخاصية المغناطيسية لـ O2 وامتصاص الأشعة تحت الحمراء لثاني أكسيد الكربون2. يمكن القيام بذلك باستخدام أجهزة الاستشعار.

استخدام مطياف الكتلة:

مطياف الكتلة هو تقنية متعددة الاستخدامات. يمكن استخدامه لقياس تركيزات النيتروجين2، نيو هامبشاير3والإيثانول والميثانول في وقت واحد. بالإضافة إلى ذلك ، يعد مطياف الكتلة مفيدًا أيضًا للحصول على معلومات حول التبادل النوعي والكمي لـ O2 وشارك2.

استخدام أغشية منفذة للغاز:

يمكن إجراء قياس الغازات المذابة ، حتى 8 في وقت واحد ، بدقة تقريبًا باستخدام أغشية منفذة للغازات. الميزة هي أن مثل هذا القياس يمكن إجراؤه في وسط المغذيات.

استخدام أجهزة الكمبيوتر:

تُستخدم أجهزة الكمبيوتر في التكنولوجيا الحيوية الصناعية للحصول على البيانات وتحليل البيانات وتطوير نماذج التخمير.

من خلال استخدام أجهزة استشعار وأجهزة كمبيوتر على الإنترنت في نظام التخمير ، يمكن الحصول على البيانات فيما يتعلق بتركيز O2 وشارك2، ودرجة الحموضة ، ودرجة الحرارة ، والضغط ، واللزوجة ، والعكارة ، ومعدل التهوية ، وما إلى ذلك ، يمكن قياس بعض المعلمات الأخرى (مثل تركيز المغذيات ، وتكوين المنتج ، وتركيز الكتلة الحيوية) في المختبر ، أي القياسات خارج الخط. يمكن إدخال المعلومات التي تم جمعها من القياسات عبر الإنترنت وغير المتصلة بالإنترنت في الكمبيوتر. بهذه الطريقة ، يمكن معالجة البيانات الكاملة المتعلقة بالتخمير وتخزينها واسترجاعها.

تحليل البيانات:

يمكن استخدام البيانات التي تم جمعها على جهاز كمبيوتر لإجراء عمليات حسابية مختلفة على سبيل المثال معدل استخدام الركيزة ، معدل تكوين المنتج ، معدلات O2 امتصاص و CO2 تشكيل وتوازن الحرارة وحاصل الجهاز التنفسي. من خلال تحليل بيانات الكمبيوتر ، من الممكن الوصول إلى الإنتاجية المثلى لنظام تخمير معين.

تطوير نماذج التخمير:

يمكن استخدام الكمبيوتر لتطوير نماذج رياضية لعمليات التخمير. ستكون هذه النماذج بدورها مفيدة في الحصول على تحكم أفضل في أنظمة التخمير ذات الإنتاجية العالية بطريقة فعالة من حيث التكلفة.


قياس مستوى السكر في التخمير

كم مرة تقيس مستوى السكر أثناء التخمير عند صنع النبيذ؟ هل هناك نقطة بداية أو جدول قياسي للقياس أم أن هذا يأتي من خلال الخبرة؟

مثل معظم كل شيء في صناعة النبيذ ، فإن الإجابة السريعة هي ، "الأمر يعتمد". ومع ذلك ، فإن الإجابة الحقيقية أكثر تعقيدًا بكثير ، وبينما تكون حميميًا ، يمكن للتجربة أن تلعب دورًا كبيرًا في ضبط جدول قياس السكر أثناء التخمير.

أثناء عملية التخمير الكحولي ، تقوم خلايا الخميرة بتحويل السكر الموجود في العنب (أو غيره من الفاكهة) إلى كحول إيثيلي وثاني أكسيد الكربون. ستكون درجات البداية النموذجية بركس حوالي 25 لنبيذ أحمر نموذجي (أو 1.106 جاذبية نوعية). ومن المثير للاهتمام أن التخمير يعتبر كاملاً على مقياس بريكس فقط عندما ينخفض ​​التخمير إلى -1.0 وذلك لأن الكحول أقل كثافة من الماء وسوف يتسبب في القراءة السلبية عند زوال السكر بالكامل. تعتبر الثقل النوعي (SG) أكثر سهولة ، حيث يعتبر مصطلح "جاف" أقل من 0.995.

أثناء التخمير ، يقيس صانعو النبيذ كثافة عصير التخمير من أجل الحصول على فكرة عن مدى سرعة اختفاء السكر وكمية السكر المتبقية. أود أن أزعم أن السرعة التي يتم بها استهلاك السكر (وانخفاض الكثافة) تكاد تكون بنفس أهمية مستوى السكر نفسه ، حيث يمكن لسرعة التخمير أن تعطي صانع النبيذ فكرة مهمة عن كيفية ظهوره. عادةً ما يكون الانخفاض بمقدار 1-3 درجات بريكس يوميًا للبيض ولا يزيد عن 4 درجات بريكس يوميًا للأحمر هو ما أحب رؤيته. ماذا يحدث عندما ينتقل التخمير من 25 إلى 10 درجة بريكس بسرعة كبيرة؟ هذا يعني أن التخمير ربما يكون أكثر سخونة مما ينبغي (يخرج التخمير من الحرارة) ، مما قد يتسبب في إجهاد خلايا الخميرة. تواجه خلايا الخميرة المجهدة وقتًا أصعب في إكمال التخمر ويمكن أن تسبب روائح كريهة مثل أسيتات الإيثيل والزيوت ، والتي تصبح عند تركيزات معينة غير مرغوب فيها. أيضًا ، مع زيادة مستويات الكحول ، تصبح جدران خلايا الخميرة قابلة للاختراق بشكل متزايد وحساسة للكحول نفسه. تؤدي درجة حرارة التخمير المرتفعة إلى تفاقم هذا الأمر ويمكن أن تساهم في حدوث تخمير عالق أو بطيء.

ومع ذلك ، فلنعد إلى سؤالك الأصلي. في تجربتي في القبو ، أود أن أقول إن جدول أخذ العينات "القياسي" الأساسي هو مرتين في اليوم - مرة في الصباح ومرة ​​أخرى بعد 12 ساعة. أوصي بقياس السكر في كثير من الأحيان إذا كنت تعتقد أنه سيكون لديك تخمر سريع. على العكس من ذلك ، القياس مرة واحدة يوميًا مقبول إذا كنت في أول 24 إلى 36 ساعة من التخمير ، فهذه هي "مرحلة التأخر" عندما لا يتم استهلاك السكر بشكل ملموس ولكن خلايا الخميرة تتكاثر بسرعة وتستعد لبدء الأداء. القياس مرة واحدة في اليوم مقبول أيضًا إذا كان التخمير في الدرجة الأخيرة من 1 إلى 2 درجة Brix أو يقترب من 0.995 SG ، إلا إذا كنت تشك في حدوث تخمر بطيء. ثم كنت أقيس في كثير من الأحيان من أجل التعرف على مدى سرعة توقف الأمور. في هذه المرحلة ، سأبدأ في استخدام أساليب التخمير المضادة للالتصاق مثل إضافة قشر الخميرة والتأكد من بقاء درجة الحرارة بين 75-80 درجة فهرنهايت (24-27 درجة مئوية). تحتاج الخميرة في بعض الأحيان إلى القليل من الدفء لإكمال التخمير بينما على الطرف الآخر من الطيف ، يمكن أن تؤدي الحرارة الزائدة في نهاية التخمير إلى تفاقم نفاذية الكحول وتسريع موت الخلايا.

كما ترى ، يمكنك متابعة المنحنى الطبيعي للتخمير ومطابقة قياساتك لمدى سرعة تقدم التخمير. هذا هو المكان الذي تأتي فيه التجربة. إذا كنت تعرف أن Zinfandel الخاص بك هو مخمر جامح (والعديد منهم كذلك) ، فقد ترغب في القياس أكثر خلال مرحلة التأخر لمعرفة متى تبدأ خلايا الخميرة في "الإقلاع". ثم سيكون لديك فكرة عن الوقت الذي قد ترغب في وضع تحكم إضافي في درجة الحرارة لترويض تلك الخيول البرية. في حالة الشك ، قم بقياس مستوى السكر في الدم مرتين يوميًا وعند ذروة التخمير ، إذا أمكن ، افعل ثلاثة. وبهذه الطريقة ، ستتحكم دائمًا في المكان الذي قد يتم فيه التخمير أو لا.


تجربة دورق

نمط نتيجة المسحوق هو بداية سريعة ثم تتباطأ بسرعة ، ربما عندما يتكتل المسحوق معًا. كان متوسط ​​سرعة تجربة المسحوق 13 سم 3 كل 10 ثوان. إذا قارنت النتائج الثلاثة ، يمكنك أن ترى بوضوح كيف تكون الرقائق ، إلى حد بعيد أبطأ رد فعل بينما المسحوق هو الأسرع خلال أول 30 ثانية. يبدو أن الحبيبات لديها إنتاج أكثر ثباتًا للغاز بينما كان للمسحوق بداية سريعة جدًا ثم تباطأ. السبب في بطء الرقائق هو أن مساحة سطحها صغيرة جدًا إلى نسبة الحجم. & hellip


التنفس الخلوي: أسئلة تخمير الخميرة

قد تتكون هذه المادة من تفسيرات خطوة بخطوة حول كيفية حل مشكلة أو أمثلة للكتابة المناسبة ، بما في ذلك استخدام الاستشهادات والمراجع والببليوغرافيات والتنسيق. تم توفير هذه المواد لغرض الدراسة والتعلم فقط - يُحظر تمامًا إساءة الاستخدام.

2. في وجود الأكسجين ، كم عدد جزيئات الـ ATP التي تتولد عن تحلل جزيء جلوكوز واحد؟
الإجابة: 36 ATP (على الرغم من أن إجمالي 38 ATP يتكون في الأكسدة الهوائية للجلوكوز ، إلا أنه يتم استخدام 2ATP في بداية تحلل السكر)

3. قم بوصف المسار الذي يسلكه الأكسجين أثناء انتقاله من الهواء إلى خلاياك.
الإجابة: يتم امتصاص الأكسجين مع الهواء أثناء التنفس ، والذي يدخل من الأنف ثم المسار التنفسي مثل البلعوم والقصبة الهوائية والشعب الهوائية. بعد ذلك يدخل الأكسجين إلى الرئتين حيث ينتشر بشكل سلبي من الحويصلات الهوائية إلى الدم ويلتصق بهيموجلوبين كرات الدم الحمراء (خلايا الدم الحمراء). ثم يتم نقلها إلى الجسم حيث يتم إطلاقها وتنتشر بشكل سلبي في خلية لاستخدامها في التنفس الخلوي.

4. إذا كان الطلب على الطاقة يفوق الأكسجين المتاح في خلايا عضلاتك ، فما هي العملية التي تبدأ؟
الإجابة: سيحدث التنفس اللاهوائي في خلايا العضلات بسبب نقص الأكسجين لإنتاج الطاقة.

هذه ليست سوى معاينة للحل. الرجاء استخدام زر الشراء لمعرفة الحل بالكامل


تقرير معمل التخمير

تقرير المعمل التمرين المخبري 7 تأثير درجة الحرارة على معدل إنتاج ثاني أكسيد الكربون في السكريات 1. أهداف الطالب 1. سيستخدم الطالب هذا التمرين المخبري كأساس لكتابة تقرير عن المنهج العلمي. 2.

سوف يفهم الطالب كيف تتأثر معدلات التفاعلات الكيميائية بدرجة الحرارة. 3. سوف يفهم الطالب تفاعل التخمير الكلي بواسطة الخميرة ، بدءًا من الجلوكوز كمصدر للطاقة. 4. سوف يفهم الطالب كيفية قياس معدل التخمير.

سنقوم بكتابة دراسة حالة مخصصة على وجه التحديد
من أجلك مقابل $ 13.90 / الصفحة فقط!

ثانيًا. مقدمة يستخدم الطالب هذا التمرين كأساس لكتابة تقرير المنهج العلمي ، وتوجد تعليمات كتابة التقرير في قسم الملحق بدليل المعمل. الغرض من التجربة هو اختبار تأثير خمس درجات حرارة مختلفة على معدل إنتاج ثاني أكسيد الكربون في الخميرة. التجربة هي مثال على التخمير الكحولي الذي يميز الخميرة.

مصدر الطاقة الأصلي للجلوكوز في شكل دبس السكر في المختبر. يكون ثاني أكسيد الكربون الذي يتم قياسه على شكل فقاعات غازية تُرى في أنابيب التخمير. المعادلة الكيميائية الكلية هي معادلة جاي-لوساك ، والتي تنص على أن: الجلوكوز + الماء ينتج الإيثانول + ثاني أكسيد الكربون + ATP. تفاعل التخمير هذا لا هوائي ، يحدث بدون وجود أكسجين. إنها طريقة قديمة للتخمير الكحولي ، باستخدام الخميرة ، وتنتج كمية صغيرة من الطاقة على شكل ATP.

يشار إلى الفرضية عادة باسم "تخمين متعلم". يتوقع من الطالب وضع فرضية لهذه التجربة المعملية ، واختبارها ، ثم تقرير ما إذا كانت الفرضية قد تم قبولها أو رفضها ، وسبب ذلك. الخميرة هي مثال على فطر الكيس ، وهي حقيقية النواة وحيدة الخلية. ستزداد معدلات التفاعلات الكيميائية مع زيادة درجات الحرارة ، حتى نقطة معينة ، وعند استخدام الكائنات الحية في التفاعلات الكيميائية ، مثل الخميرة ، يصبح المتغير الإضافي مهمًا في الاعتبار.

هذا المتغير هو وجود الإنزيمات في الخميرة. الإنزيمات عبارة عن بروتينات تعمل في الظروف البيئية المثلى. وتشمل الظروف الحرارة ودرجة الحموضة والملوحة. تعمل الإنزيمات المختلفة بشكل أفضل في البيئات المختلفة. في بعض الأحيان ، تصبح درجة حرارة البيئة شديدة الحرارة ، ويصبح عمل الإنزيمات غير مستدام.

نظرًا لأن الإنزيمات تعتمد على بقاء شكل البروتين الخاص بها دون تغيير ، إذا كان يجب أن يكسر أي شيء الروابط الكيميائية لتغيير شكل البروتين ، فإن هذا البروتين يصبح مشوهًا. يتم قياس معدل التخمير في هذه التجربة بالمل / دقيقة. هو معدل إنتاج ثاني أكسيد الكربون الذي يتم قياسه بمرور الوقت الذي يقضيه في حمام مائي. ثاني أكسيد الكربون غاز ، وليس للمختبر طريقة مباشرة لقياس الغازات.

وبالتالي ، يجب استخدام طريقة غير مباشرة. سيحل الماء محل علامة قياس الغاز في ختام التجربة ، وستعمل كمية الماء في المليلتر كطريقة غير مباشرة لمعدل التخمير ، وبما أن هذه التجربة ستستخدم لتقرير منهج علمي ، يجب على الطالب الإجابة و أذكر المراجع المناسبة للأسئلة التالية ، حيث أن مقدمة التقرير مكتوبة: 1. عندما يشير المرء إلى درجة حرارة نظام ما ، ماذا يعني ذلك؟ 2. كيف تتأثر التفاعلات الكيميائية ، وخاصة معدلاتها ، بدرجات الحرارة؟ 3. أعط أمثلة مختلفة لتأثير درجة الحرارة على النظم البيولوجية.

4. ما هي الخميرة؟ 5. ما هو رد فعل التخمر الكلي بواسطة الخميرة ، بدءًا من الجلوكوز كمصدر للطاقة؟ 6. ما هو الانزيم؟ 7- كيف تتأثر الإنزيمات ومعدلات التفاعل التي تتحكم فيها بدرجة الحرارة؟ 8. كيف يمكن قياس معدل التخمير؟ 9.

ما هي فرضية تأثير درجة الحرارة على معدل إنتاج ثاني أكسيد الكربون؟ ثالثا. المواد والطرق يعمل الطلاب في مجموعات من أربعة لإجراء التجربة ، لكن كل طالب يكتب تقريره عن المنهج العلمي. عنوان التقرير هو عنوان هذه التجربة. يحصل الطالب على أسماء شركاء المعمل ، ويدرج تلك الأسماء في صفحة العنوان للتقرير ، ويحدد التقرير كما كتبه طالب معين ، ويحدد الطلاب المحددون تقاريرهم عن طريق وضع أسمائهم بخط أو لون مختلف أو في كتابة بخط عريض في صفحة العنوان. جميع مواد المختبر موجودة في الثلاجة ، أو على العربات الموضوعة في المختبر.

أقيمت الحمامات المائية على عدادات المختبر. يتم تمييزها بدرجات الحرارة المناسبة. احصل على 5 أنابيب تخمير وقم بتسميتها بدرجات الحرارة التالية: 250 درجة مئوية ، 35 درجة مئوية ، 450 درجة مئوية ، 55 درجة مئوية ، و 65 درجة مئوية. درجة الحرارة الأولى تعادل درجة حرارة الغرفة. تم إعداد درجات الحرارة الأربعة المتبقية في أربعة حمامات مائية في المختبر.

ضع الأحرف الأولى من اسم المجموعة على كل من الأنابيب الخمسة. استخدم أقلام الشمع الأحمر. أضف 30 مل من الخميرة + مستنبت السكر لكل من الأنابيب الخمسة. تأكد من ذلك وقم بتدوير القارورة أولاً لتعليق أي خلايا قد تكون قد استقرت خارج المحلول بمرور الوقت. تحتوي مزرعة الخميرة على الجلوكوز في شكل دبس السكر.

يُطلق على العلامة التجارية للدبس المستخدم اسم "دبس الجدة" ، وهو منتج تجزئة شائع موجود في متاجر البقالة. الخميرة هي خميرة الخباز الشائعة ، "الارتفاع السريع في فليشمان" ، وهو منتج تجزئة شائع موجود في محلات البقالة. من المهم ملاحظة تاريخ انتهاء صلاحية عبوات الخميرة الموجودة على الظهر ، حيث تمت إضافة ثلاث عبوات من الخميرة إلى خليط الجلوكوز. هذا يعادل تركيز خلية يقارب 450.000 خلية / سم 3.

هذا يؤكد تمامًا أنه سيكون هناك ما يكفي من الخميرة ، وأن التفاعل سيستمر بسرعة. ضع كل أنبوب في حمام مائي عند درجة الحرارة المناسبة ، وقم بتسجيل وقت البدء. السماح للتخمر (تشكيل فقاعات الغاز) حتى؟ تم ملء الطرف المغلق للأنبوب بثاني أكسيد الكربون. في حالة عدم وجود ردود فعل بطيئة ، ابق في حمام مائي لأطول فترة ممكنة ، مع ترك الوقت الكافي لإكمال الأقسام التالية. تم ملء الطرف المغلق من الأنبوب بالغاز ، وحدد المستوى بقلم رصاص أحمر ، وسجل وقت الانتهاء.

احسب الفرق بين وقت البدء ووقت الانتهاء ، مع ملاحظة مقدار الوقت الذي بقي فيه كل أنبوب تخمير في الحمامات المائية. اسكب محلول الخميرة ، واملأ الطرف المغلق من الأنبوب بالماء حتى العلامة ، ثم اسكبه في أسطوانة متدرجة ، وسجل الحجم بالملليلترات. الأساس المنطقي هو أنه لا يمكن قياس الغاز مباشرة في مياه المختبر ، ومع ذلك يمكن قياسه بالعلامة ، ويمكن أن يكون بمثابة مقياس غير مباشر لإنتاج الغاز. احسب معدل إنتاج ثاني أكسيد الكربون بقسمة حجم الغاز الناتج عن زمن. الأبعاد مل / دقيقة.

هناك 5 قيم ، واحدة لكل درجة حرارة من درجات حرارة الحمام المائي الخمسة. هذه هي البيانات التي يجب أن تظهر على رسم بياني محدد بالشكل 1. احسب قيمة معامل درجة الحرارة Q10. يتم ذلك لمدة أربع فترات درجة حرارة. ابدأ بأدني درجتي حرارة ، 250 و 350 درجة مئوية. الكفاءة المشتركة لدرجة الحرارة هي قيمة عددية تشير إلى المعدل النسبي للتغير في إنتاج ثاني أكسيد الكربون ، أكثر من 100 درجة مئوية تغير في درجة الحرارة.

تُستخدم أربع فترات زمنية لدرجات الحرارة لأغراض الحساب لأن أدنى درجة حرارة ، المقابلة لدرجة حرارة الغرفة ، لا تحتوي على درجة حرارة أقل بعشر درجات للمقارنة. لا تستخدم الثلاجة في هذه التجربة لأي من متغيرات درجة الحرارة. الحساب للأمام مباشرة: Q10 = المعدل عند T _________ السعر عند T - 100 C قيمة T هي درجة حرارة الحمام المائي الفردي المستخدم للمقارنة. وهكذا ، فإن T - 100 C تمثل درجة حرارة البرودة بمقدار 100. مثال على ذلك: إذا كان إنتاج ثاني أكسيد الكربون 5 مل / دقيقة عند 250 درجة مئوية ، و 10 مل / دقيقة عند 350 درجة مئوية ، إذن Q10 = 10 مل / دقيقة _________ 5 مل / min = 2 يتم تفسير قيمة 2 على أنها تعني أن معدل إنتاج ثاني أكسيد الكربون كان أسرع بمرتين (تضاعف) حيث ارتفعت درجة الحرارة بمقدار 100 درجة مئوية ، عند مقارنة هاتين الدرجتين المحددتين.

يمكن رسم قيم كفاءة درجة الحرارة ، أو تقديمها في شكل رسم بياني ، كما يفضل الطالب. رابعا. النتائج والتفسير يجب تقديم رسم بياني مستمر يلخص تأثير درجة الحرارة على إنتاج ثاني أكسيد الكربون في التقرير بالشكل 1 ، ويمكن رسم الرسم البياني تقريبًا في تمرين المعمل ، واستخدامه لاحقًا للرجوع إليه. درجة حرارة الحمام المائي هي المتغير المستقل ، ويجب تقديمها على طول المحور السيني.

معدل إنتاج ثاني أكسيد الكربون هو المتغير التابع ، ويتم رسمه على طول المحور ص. يتم تقديم رسم بياني للشكل 1. ارسم المتغيرات الخمسة بيانيًا ، واكتب الاستنتاجات بناءً على البيانات الموجودة في الرسم البياني. سارة ، الرجاء إدخال أحد الرسوم البيانية Kendall / hunt هنا للطلاب. شكرا لك. يرجى تسميته الشكل 1.

أعتقد أنه كان من الأفضل أن نعطي الطلاب صفحة كاملة لهذا الرسم البياني + استنتاجاتهم تحتها ، لذا يجب أن يأخذ حجم الرسم البياني ، على سبيل المثال؟ من حجم الصفحة ، مع وجود مساحة كافية أسفل الرسم البياني لهم لتدوين استنتاجاتهم. يجب استخدام الرسم البياني الثاني لعرض بيانات Q10. يمكن تقديم البيانات في شكل رسم بياني ، أو قد يختار الطالب عرضها في شكل مدرج تكراري. في كلتا الحالتين مقبول.

هذا هو الشكل 2. اكتب استنتاجات البيانات أسفل الرسم البياني. تمثل فترات درجة حرارة حمام الماء (باختلاف 100 درجة مئوية) المتغيرات المستقلة ، وسيتم رسمها على طول المحور السيني. تذكر أن هناك أربعة منهم. تمثل القيم العددية لـ Q10 المتغيرات التابعة ، وترسم على طول المحور y.

سارة ، يرجى إدخال الرسم البياني الثاني في هذه المرحلة ، المسمى الشكل 2 ، نفس التعليمات المذكورة أعلاه. خامسا التطبيق والاستنتاجات 1. ما هي فرضية هذه التجربة؟ 2. أي حمام مائي يمثل عنصر التحكم في هذه التجربة ولماذا؟ 3.

هل تم قبول الفرضية أم رفضها؟ 4. لماذا أو لم لا؟ السادس. دليل المعلم اطلب من الطلاب الترتيب في مجموعات من ثلاثة أو أربعة لإجراء هذه التجربة. خمسة طلاب في مجموعة عدد كبير جدًا. اثنان هو حقا قليل جدا.

يجب أن يحتوي المختبر بالفعل على الخميرة المتوفرة في شكل حزم - 3 عبوات لكل مختبر. هذا كثير من الخميرة - ستستمر التفاعلات بسرعة ، طالما يتم مراقبة درجات حرارة حمام الماء باستمرار. عادة ، سيتم الانتهاء من إنتاج الغاز في غضون 45 دقيقة من وقت البدء. يجب تحضير محلول السكر (دبس السكر) وحفظه في الثلاجة حتى يبدأ المعمل. يتم استخدام لتر واحد على الأقل لكل معمل من 2. محلول جلوكوز بنسبة 5٪.

من المستحسن للغاية استخدام قضبان التقليب لمنع دبس السكر من الاستقرار في قاع الدورق ، وتحريك الخميرة بمجرد إضافتها ، ويجب على مدرب المختبر إضافة الخميرة قبل خمس إلى 10 دقائق من توجيه الطلاب لإضافة المحلول إلى أنابيب التخمير. يجب على كل مجموعة طلابية استخدام 5 أنابيب تخمير ، و 1100 مل على الأقل. تخرج الاسطوانة. يجب أن تحتوي المجموعات أيضًا على 1 10 مللي. أسطوانة مدرجة لقياس كميات صغيرة جدًا من إنتاج الغاز.

يجب توفير أقلام تحديد الشمع الأحمر. هناك حاجة إلى خمسة حمامات مائية لكي يعمل هذا المعمل. لا يحتاج أحدهم إلى التشغيل ، لأنه يمثل عنصر التحكم ، ودرجة حرارة الغرفة ، بينما يحتاج الأربعة الآخرون إلى المراقبة بعناية. بمجرد ضبط درجات الحرارة بشكل صحيح ، من المهم الاحتفاظ بها على هذا النحو.

إذا بدأت درجة حرارة أي منهم في التحول كثيرًا ، فسيؤدي ذلك إلى تحريف النتائج. إجابات على الأسئلة: 1. يجب أن تكون الفرضية شيئًا ما على هذا المنوال: إذا ارتفعت درجة حرارة حمام الماء ، فإن معدل إنتاج ثاني أكسيد الكربون في الخميرة سيرتفع أيضًا ، إلى حد ما. الخميرة هي خلية حية حقيقية النواة ، وتحتوي على الإنزيمات ، حيث أن التفاعل الكيميائي للتخمير الكحولي هو سمة لها ، ومن الممكن أنه عند أعلى درجة حرارة ، قد تبدأ الروابط الكيميائية للإنزيمات في الانكسار ، ولن تعمل الإنزيمات بشكل جيد. . وهكذا ، عند أعلى درجة حرارة.

، قد ينخفض ​​المعدل. يجب أن يعكس الرسم البياني الخاص بهم ذلك. الحمام المائي ، خاصة في أعلى درجة حرارة. ، يجب صيانتها باستمرار. إذا انخفضت درجة الحرارة هذه ، ولو قليلاً ، لمدة تصل إلى 5 دقائق ، فسيؤدي ذلك إلى انحراف هذه النتائج.

2. درجة حرارة الغرفة - عدم إضافة حرارة 3. يجب قبول الفرضية. 4. ب / ج لتأثير ارتفاع درجة الحرارة على الكيمياء. Rxns ووجود إنزيمات في الخميرة.


تحسين المواد الأولية

من بين السمات الأكثر إقناعًا للتخمير إمكانية استخدام مواد أولية متنوعة وقابلة للطرق ، مثل الاستفادة من التدفقات الزراعية الجانبية الحالية لتحقيق مزايا اقتصادية واستدامة.

الوضع الحالي للمواد الأولية للتخمير

توفر المواد الأولية العناصر الغذائية - اللبنات الأساسية للحياة - لدعم نمو الكائنات الحية الدقيقة أثناء التخمير. تنبع الكثير من مرونة التخمير وقدرته على التكيف من قابليته للطرق الفطرية فيما يتعلق بمدخلات المواد الخام هذه.

في الوقت نفسه ، تعتبر المواد الأولية محركًا رئيسيًا للتكلفة لمعظم عمليات التخمير. وبالتالي ، فإن قدرًا كبيرًا من التحسين ممكن في هندسة مخططات الإنتاج على نطاق صناعي لاستخدام المواد الأولية غير التقليدية ، بما في ذلك التدفقات الجانبية المحتملة من الصناعات الأخرى. وهذا يمثل مكاسب محتملة لكل من الجدوى الاقتصادية والاستدامة.

في الوقت الحاضر ، تعتمد غالبية عمليات التخمير على مواد أولية موحدة ومكررة وقائمة على السكر. هذه لها تاريخ طويل من التحقق من صحة استخدامها في كل من عمليات تخمير التكنولوجيا الحيوية الغذائية والصناعية. للوصول إلى التسويق الشامل ، يجب أن تصبح الركائز الأرخص والأكثر استدامة متاحة على نطاق واسع. هناك حاجة إلى مزيد من البحث لتجاوز هذا النموذج وتمكين شركات التخمير للاستفادة من مدخلات أكثر تنوعًا.

تحديات تحسين المواد الأولية للتخمير

نظرًا للحجم الهائل للمواد الخام المطلوبة ، فإن المواد الأولية هي تكلفة إدخال رئيسية في عملية التخمير ، بغض النظر عن الميكروب أو تقنيات المعالجة النهائية. علاوة على ذلك ، فإن تكاليف الشحن للمواد الأولية مرتفعة مقارنة بتكلفة المواد الأولية نفسها.

في حين أن هذه ليست اختناقات ملحوظة للاستخدامات الحالية للتخمير لأن المواد الأولية للسكر رخيصة بما فيه الكفاية ، وذات جودة عالية بما فيه الكفاية ، ووفرة العرض الكافي ، فإن الطلب المتزايد على التخمير سيؤدي إلى زيادة كبيرة في الاحتياجات للمواد الأولية التقليدية.

تزايد الطلب على التخمير هو فرصة للتنويع.

في النهاية ، قد يصبح هذا الطلب المتزايد مشكلة ولكنه يمثل أيضًا فرصة للتنويع.

تظل المواد الأولية البديلة غير متسقة إلى حد كبير وسيئة التوصيف. هناك مخاوف بشأن سلامة الأغذية والمسائل التنظيمية التي قد تنشأ بالنظر إلى استخدام مدخلات غير تقليدية ذات درجة منخفضة مثل التيار الجانبي الزراعي.

سيكون التحول نحو هذه المواد الأولية الأكثر تنوعًا أسهل إذا تم وضع معايير المكونات المعتمدة على نطاق واسع وجديرة بالثقة ، مع توفر طرق توصيف شاملة بسهولة. هناك حاجة ليس فقط للحلول التكنولوجية ولكن أيضًا الحلول المستندة إلى السوق في شكل الأسواق ومنصات التبادل والوسطاء والخدمات التي يمكن أن تسهل مطابقة المشترين والبائعين للمكونات. وسيشمل ذلك سهولة طلب كميات البحث والتطوير وإجراء مقارنات بسيطة بين مختلف الموردين والمنتجات.

مستقبل أفضل المواد الأولية

يستفيد عدد متزايد من الشركات والباحثين من إمكانية تحويل منتجات النفايات أو المنتجات الثانوية الصناعية الزراعية إلى كتلة حيوية بروتينية عالية الجودة. تنتج Nature’s Fynd البروتين من الفطريات المتطرفة المعزولة من نبع حراري في حديقة يلوستون الوطنية.

تظهر هذه الفطريات مرونة استقلابية واسعة وبالتالي يمكنها استخدام مواد وسيطة متنوعة. تضع شركة 3F Bio و Mycorena في السويد نفسيهما أيضًا كقادة في الاستخدام المستدام للمواد الأولية. الشركات الناشئة الأخرى ، بما في ذلك Air Protein ، تستفيد من المواد الأولية الغازية ، وتستمد الطاقة من التفاعلات الكيميائية التي تتضمن الهيدروجين أو الميثان أو غاز ثاني أكسيد الكربون.

بناء اقتصاد بيولوجي عالمي

يجب مراعاة تحسين المواد الأولية في سياق التحولات العالمية في الطلب عبر العديد من المواد الخام البيولوجية. إن الارتفاع في الطلب على المواد الأولية للتخمير مدفوع بتحول بالجملة نحو نموذج الاقتصاد الحيوي للإنتاج. يمكن أن يستفيد هذا الاقتصاد الحيوي من المنصات الميكروبية لتصنيع ليس فقط المنتجات الغذائية والدوائية ولكن أيضًا المنتجات الكيميائية الخضراء والبوليمرات الحيوية والوقود التي سيطر عليها تاريخياً الإنتاج المعتمد على البتروكيماويات.

من خلال هذا المنظور ، من الممكن الانخراط في اتخاذ قرارات أكثر استراتيجية فيما يتعلق بموقع مرافق التخمير الجديدة ، مما يجعلها قريبة من مصادر المواد الأولية الوفيرة منخفضة التكلفة.

يجب أيضًا فحص المواد الأولية عبر جميع منصات إنتاج البروتين البديلة ، بما في ذلك المنتجات النباتية والمزروعة. تتطلب جميع أساليب الإنتاج هذه حاليًا مواد وسيطة مختلفة قليلاً كمدخلات أولية ، والتنبؤ الاستراتيجي بمتطلبات المواد الخام عبر جميع القطاعات يساعد في اتخاذ قرارات أفضل فيما يتعلق بالتجهيز ، وتحديد المصادر ، والصياغة.

The industry’s ability to nimbly tap into diverse, unconventional feedstocks will also be bolstered by the adoption of globally recognized standards and the development of novel characterization technologies. These will give purchasers confidence in the quality and performance of the feedstock material they buy. These standards will also equip them with the predictive capacity to adapt their process as needed to suit a given lot, even if it is from a source or of a composition they have not routinely used in the past.


شاهد الفيديو: العوامل المؤثره علي كمية الكحول الايثيلي الناتجه من عملية التخمر (شهر فبراير 2023).