Search the digital library catalog

Abstract: Doktorska disertacija je sestavljena iz dveh sklopov, ki obravnavata področje proizvodnje tradicionalnega kefirja s kavkaškimi kefirnimi zrni. Prvi je optimiranje bioprocesnih parametrov proizvodnje etanola med fermentacijo kefirja, drugi pa optimiranje proizvodnje kefirana v kefirnih zrnih. Uvodoma smo v disertaciji proučili vpliv časa aktivacije kefirnih zrn na spremembe vrednosti pH kefirja in na proizvodnjo etanola med fermentacijo kefirja. Upadanje pH vrednosti kefirja smo med 24 h fermentacijo uspešno opisali s predlaganim matematičnim, eksponentnim pH modelom. Poleg tega smo proučili vpliv časa aktivacije kefirnih zrn na zvezo med številom kvasovk v zrnih in kefirju in proizvedenim etanolom. Rezultati so pokazali, da zrna, ki jih aktiviramo dalj časa, vsebujejo večje število kvasovk in proizvedejo več etanola kot zrna, ki so aktivirana le nekaj dni. Število kvasovk v kefirju je z daljšanjem časa aktivacije zrn naraščalo. S kinetičnimi modeli, katerih razvoj je vzpodbudila povečana industrijska uporaba fermentacije, lahko opišemo rast mikroorganizmov, proizvodnjo produktov in porabo substratov tako v naravnih ekosistemih, kakor tudi pri določenih procesnih pogojih. Tako smo z ne-strukturiranim matematičnim modelom opisali kinetične osnove proizvodnje etanola med šaržno fermentacijo kefirja. V ta namen smo proučili kinetiko rasti kefirnih zrn in proizvodnje etanola. Eksperimentalne podatke, pridobljene s serijo šaržnih fermentacij, izvedenih pri temperaturi 21 °C, začetni masni koncentraciji kefirnih zrn 42 g/L in izbranih časih fermentacije znotraj časovnega intervala (0–89) h, smo uporabili za ocenitev vrednosti kinetičnih parametrov in potrditev veljavnosti predlaganih sigmoidnih modelov. Rast kefirnih zrn smo opisali z logističnim modelom, proizvodnjo etanola pa z modificiranim Gompertzovim modelom. Ugotovili smo, da predlagana modela dobro opišeta kinetiko fermentacije kefirja glede na rast kefirnih zrn in proizvodnjo etanola in da se lahko uporabita za razvoj in optimizacijo bioloških procesov proizvodnje etanola. Nadalje smo razvili matematični model za kinetiko proizvodnje etanola med fermentacijo kefirja kot funkcijo temperature in časa. Vpliv temperature in časa fermentacije, na vrednost biokinetičnih parametrov proizvodnje etanola, smo opisali z modificiranim Gompertzovim modelom. Vrednost bioloških kinetičnih parametrov predlaganega modela smo ocenili z uporabo metode najmanjših kvadratov na podlagi eksperimentalnih podatkov, pridobljenih s serijo šaržnih fermentacij. Ocenili smo vpliv temperature na prirast biomase kefirnih zrn ter mikrobiološko sestavo kefirja in zrn. Temperaturno odvisnost maksimalne hitrosti proizvodnje etanola smo analizirali z uporabo Arrheniusove zveze, s katero smo ocenili vrednost aktivacijske energije za proizvodnjo etanola pri fermentaciji mleka s kefirnimi zrni, ki znaša 64,3 kJ/mol. Z razvitim matematičnim modelom lahko zelo dobro opišemo dinamiko proizvodnje etanola med fermentacijo kefirja. Prvi raziskovani sklop smo zaključili s proučevanjem vpliva časovnega presledka mirovanja mešala oz. pogostosti mešanja na proizvodnjo etanola in mikrobiološke lastnosti kefirja in kefirnega zrna. Razvili smo matematične zveze, ki opišejo razmerje med pogostostjo mešanja in (1) povečanjem prirasti kefirnih zrn v 24 h, (2) koncentracijskimi spremembami etanola med 24 h fermentacijo ter (3) pH vrednostjo kefirja po 24 h fermentaciji. Za razvite matematične modele so bile z uporabo metode najmanjših kvadrotov ocenjene vrednosti funkcijskih parametrov. Ocenili smo tudi vpliv pogostosti mešanja na število kvasovk, laktobacilov in mezofilnih MK kokov (pretežno laktokokov) v kefirju in zrnih po 24 h fermentaciji. Drugi sklop raziskav smo usmerili v raziskovanje bioprocesnih parametrov, ki vplivajo na proizvodnjo specifičnega eksopolisaharida (EPS) kefirana, značilnega za kefirna zrna. Dokazali smo, da lahko z vodenjem procesnih pogojev gojenja zrn v mleku (temperatura, vrtilna frekvenca mešala) in sestavo fermenta
Keywords: kefir, kefirna zrna, mikrobiota kefirnih zrn, proizvodnja etanola, eksopolisaharidi, produkcija kefirana, procesni parametri, optimiranje
Published in DKUM: 13.07.2012; Views: 3978; Downloads: 308
Full text (3,42 MB)

Abstract: Onesnaženost okolja je pripeljala tako daleč, da je v sodobni družbi moč zaslediti povečano povpraševanje po bio-izdelkih in izdelkih, ki ugodno vplivajo na naše zdravje. V to skupino živil sodijo tudi probiotiki in prebiotiki. Kot probiotik z zdravilnimi učinki se že stoletja uporablja kefir, ki ga najpogosteje pripravimo iz polnomastnega kravjega mleka. V diplomskem delu pa smo se osredotočili na tradicionalno gojenje kefirnih zrn v bio-mleku. S Taguchijevo metodo načrtovanja eksperimentov smo določili optimalne vrednosti procesnih parametrov (temperaturo, vrtilno frekvenco mešala, masno koncentracijo kefirnih zrn) in sestavo fermentacijskega medija, pri katerih smo dobili najvišjo dnevno prirast mase kefirnih zrn, tradicionalno gojenih v bio-mleku. Poleg tega smo z grafično in statistično analizo ANOVA določili relativne vplive procesnih parametrov glede na izbran optimizacijski kriterij. Z optimalnimi vrednostmi procesnih parametrov smo v nadaljevanju izvedli matematično modeliranje in bio-parameterizacijo rastne krivulje kefirnih zrn, gojenih v bio-mleku. Uporabili smo računalniški program SigmaPlot®10.0. V tretjem delu raziskav smo z ReactIRTMiC10 analiznim sistemom pri različnih sestavah fermentacijskega medija določili količino nastalega etanola v kefirju med 24 urno fermentacijo. Celotno serijo eksperimentov smo izvajali v avtomatiziranem laboratorijskem šaržnem reaktorju RC1 (reakcijski kalorimeter). Fermentacije so potekale 24 ur.
Keywords: kefirna zrna, optimiranje, procesni parametri, rastna krivulja, parameterizacija
Published in DKUM: 24.08.2011; Views: 2680; Downloads: 249
Full text (1,67 MB)

Abstract: Diplomsko delo smo namenili razvoju cementa CEM V/A (S-V-P) 42,5N LH. Glavni cilji raziskav so bili: • razviti lastnosti cementa CEM V/A (S-V-P) 42,5N LH, primernega za širšo uporabo, • znižati emisije CO2 na tono proizvedenega cementa, • znižati porabo energije na tono proizvedenega cementa, • znižati variabilne stroške na tono cementa, • zmanjšati vpliv na okolje z vidika ponovne uporabe odpadnih materialov, • povečati razmerje cement glede na klinker (C/K faktor) na tono proizvedenega cementa in • ohraniti oziroma povečati tržni delež (LH). CEM V/A (S-V-P) 42,5N LH cement (v nadaljevanju CEM V) poleg klinkerja vsebuje še elektrofiltrski pepel, granulirano plavžno žlindro, pucolan in sadro. S tem dosežemo nižjo proizvodno ceno cementa, hkrati pa se morajo njegove lastnosti ohraniti oziroma izboljšati. CEM V ima, predvsem s stališča večje odpornosti proti alkalnosilikatni reakciji, proti sulfatni koroziji in proti prodoru kloridov, tudi pozitivne učinke na trajnost betonov. Prav tako ima CEM V tudi pozitivne učinke na obdelavnost betonov (konsistenco), znižuje krčenje betona in sprošča manj toplote, kar preprečuje nastanek notranjih razpok, predvsem v masivnih betonskih elementih. CEM V ima pri isti zrnatosti mletja nekoliko nižje začetne trdnosti (po 1 dnevu), običajno pa ima po 28 dneh večje trdnosti, kot primerjalni portlandski mešani cement CEM II/B-M (P-S-L) 42,5N, predvsem z vidika pucolanskih reakcij elektrofiltrskega pepela in tufa. Glavna naloga razvoja CEM V je bila doseči in preseči lastnosti cementa, ki omogoča širšo uporabnost predvsem za proizvodnjo transportnih betonov s stališča fizikalno mehanskih in trajnostnih vidikov. Z laboratorijskimi testi in industrijskimi meljavami smo definirali pravilno recepturo cementa CEM V, ki je ustrezala zahtevam standarda SIST EN 197-1 in hkrati zagotavljala maksimalno C/K razmerje. Na osnovi teh testov in osnovnih parametrov proizvodnje smo predpisali tudi tehnologijo proizvodnje cementa CEM V in opredelili morebitne dopolnitve tehnologije proizvodnje in mletja le-tega.
Keywords: cement, klinker, pepel, žlindra, procesni parametri proizvodnje
Published in DKUM: 25.05.2010; Views: 3945; Downloads: 402
Full text (2,29 MB)

Abstract: V diplomskem delu opisujemo eksperimentalni potek določanja optimalnih procesnih parametrov za proizvodnjo kefirnih zrn in določitev prispevka posameznih procesnih parametrov pri optimalnih rastnih pogojih za kefirna zrna. Vse poizkuse smo opravljali v laboratorijskem šaržnem reaktorju (reakcijski kalorimeter RC1e). Sledeč strokovni literaturi smo za optimizacijske parametre izbrali temperaturo rastnega medija, masno koncentracijo glukoze in kvasa, ter vrtilno frekvenco mešala. S pomočjo Taguchi-jeve metode smo načrtovali parcialni faktorialni eksperiment z navedenimi optimizacijskimi kriteriji. Vsak poizkus je potekal 24 ur. Eksperimentalne rezultate smo obdelali z analizo variance, s katero smo pri idealnih rastnih pogojih kefirnih zrn določili prispevek posameznih optimizacijskih kriterijev. V drugem delu eksperimentalnega dela smo preverili še vpliv različnih vrst kravjega mleka na prirast kefirnih zrn pri zgoraj določenih optimalnih pogojih. V strokovni literaturi smo glede tega zasledili le študije odvisnosti prirastka kefirnih zrn od vsebnosti mlečnih maščob. Rezultatov teh ugotovitev z našimi eksperimenti nismo mogli potrditi.
Keywords: kefir, kefirno zrno, optimiranje rasti, Taguchi-jeva metoda, procesni parametri
Published in DKUM: 22.12.2009; Views: 3356; Downloads: 287
Full text (1,49 MB)