Сушка дріжджів

Пресовані хлібопекарські дріжджі містять біля 75% води і тому порівняно швидко псуються при звичайних температурах, їх не можна транспортувати на зна­чну відстань і зберігати тривалий час.

Висушені до вологості біля 8% дріжджові клітини знаходяться у стані анабіо­зу, Для сушки найбільш придатні дріжджі тугої консистенції з вмістом позаклітин­ної вологи 12...17% при загальній вологості 70...71%. Вода у дріжджовій клітині може бути адсорбційне й осмотично зв'язаною. Адсорбційне зв'язана волога міцно утримується колоїдами клітини і важко випаровується. Втрата її у більшості випа­дків супроводжується загибеллю клітини, тому дріжджі висушують до вологості не менше 8%. Осмотично зв'язана волога (волога набухання), як і позаклітинна, вида­ляється без порушення структури клітини.

За швидкістю зневоднення дріжджів процес сушки можна розділити на три періоди:

1) швидке видалення позаклітинної вологи до вологості 52. ..53%, при цьому підйомна сила дріжджів і кількість мертвих клітин не змінюється, якщо температу­ра біомаси не перевищує 38° С;

289

2. повільне випаровування вільної внутрішньоклітинної вологи до вологості 16... 20%;

3. дуже повільне часткове видалення зв'язаної вологи до досягнення рівнова­ жної вологості, коли подальша віддача води дріжджами припиняється.

При збільшенні ступеня подрібнення, зменшенні навантаження на сушильну площу, а також перемішуванні дріжджів прискорюється їх висушування. Для запо­бігання загибелі і збереження ферментативної активності дріжджових клітин при їх висушуванні необхідно знижувати температуру теплоносія (повітря) з 80... 70 °С у першому періоді до 55...50° С у другому і до 45...40° С у третьому, щоб дріжджі не нагрівалися вище 38° С.

Для сушки дріжджів використовують такі сушарки: стрічкові і шахтні, у яких дріжджі перемішуються періодично - при пересипанні їх з полиці на полицю; ба­рабанні з безперервним перемішуванням; вібраційні і флюїдизаційні (для висушу­вання у "киплячому шарі").

У процесі сушки якість дріжджів дещо знижується внаслідок часткового інак-тування ферментів і протеолізу. Ці процеси підсилюються з підвищенням темпера­тури теплоносія і вологості дріжджів у початковій стадії сушки. Вважають , що для виробництва сушених дріжджів необхідно використовувати спеціальні штами і куль­тивувати їх при більш високих температурах. При цьому вихід дріжджів знижуєть­ся, але різко поліпшується їх підйомна сила.

Сухі хлібопекарські дріжджі повинні мати вологість не більше 10%, підйомну силу не більше 90 хв і стійкість при зберіганні не менше 5 міс.

Придатність для виробництва сухих хлібопекарських дріжджів залежить від складу і показників вихідних пресованих дріжджів. Пресовані дріжджі, призначені для висушування, повинні мати такі показники: підйомна сила 55...60 хв, стійкість при температурі 35° С не менше 72 год, осмостійкість не більше 10 хв, виживання клітин при висушуванні не менше 70%, вміст вологи не більше 70%, азоту не біль­ше 1,6%, трегалози не менше 12% (за СР).

Дослідження, проведені у ВТІ, показали, що дріжджі раси В, а також суміш дріжджів раси В і гібрид 112 малопридатні для сушки. Вони містять підвищену кількість азотистих речовин і глікогену, але недостатньо трегалози, мають незадо­вільну мальтазну активність і стійкість при зберіганні. При високій активності про­теаз спиртових дріжджів і забрудненості гнилісними бактеріями відбувається гли­бокий протеоліз при сушці, який супроводжується утворенням меланоїдинів і у деяких випадках розтіканням дріжджів.

Суміш дріжджів раси В і гібрида 112, які застосовують при двостадійному способі зброджування мелясного сусла, висушується нерівномірно. Більш дрібні дріжджові клітини раси В зневоднюються швидше, ніж клітини гібриду 112. Під­вищена кольорність негативно впливає на якість сушених дріжджів.

Таким чином, вирішення проблеми одержання високоякісних сухих хлібопе­карських дріжджів шляхом висушування виділених із зрілої мелясної бражки дріж­джів можливе лише при ціленаправленій зміні складу внутрішньоклітинних речо­вин і використанні спеціально відібраних штамів спиртових дріжджів.

290

У к. УкрНДІСПі вивчена можливість одержання сухих харчових дріжджів, при­датних як добавки до продуктів хлібопекарної, кондитерської та інших галузей ха­рчової промисловості. На відміну від режиму сушки цукроміцетів при одержанні сухих хлібопекарських дріжджів, при якому повинна максимально зберігатися жит­тєздатність і ферментативна активність дріжджових клітин, умови висушуван­ня харчових дріжджів повинні забезпечити повне відмирання клітин без втрат цін­них речовин - білка, вуглеводів, вітамінів та ін. Перспективи комплексних дослі­джень у цьому напрямку дуже широкі.

ВИХІД ТА ХЛІБОПЕКАРСЬКІ ВЛАСТИВОСТІ ДРІЖДЖІВ

За фізико-хімічними показниками пресовані хлібопекарські дріжджі повинні задовольняти таким вимогам (ГОСТ 171-81);

Вологість, %, не більше 75

Підйом тіста до 70 мм, хв, не більше 75

Кислотність 100 г дріжджів (у перерахунку на

оцтову кислоту) у день вироблення, мг, не більше 120

Кислотність 100 г дріжджів після 12 діб зберігання

або транспортування при 0...4°С, мг, не більше 360

Стійкість при зберіганні, год, не менше 48

Поряд з цими показниками хлібопекарських дріжджів особливе значення при приготуванні тіста мають зимазна та мальтазна активності.

Хлібопекарські дріжджі, одержані на спиртових комбінатах, за більшістю ана­літичних та біохімічних показників не уступають дріжджам спеціалізованих заво­дів. Так, підйомна сила дріжджів спиртового заводу була 32...67 хв, а дріжджового 64...88 хв. Зимазна активність спиртових дріжджів була у два рази вища, ніж у хлібопекарських. Мальтазна активність хлібопекарських дріжджів доброї якості по­винна бути 85... 100 хв, задовільної ПО... 160, незадовільної-більше 160хв. Маль­тазна активність спиртових дріжджів дуже низька - 620... 1000 хв.

При використанні у хлібовипіканнІ пресованих хлібопекарських дріжджів моноцукриди І цукроза, які містяться у замісі, зброджуються швидко і початкова стадія проходить інтенсивно. Потім, коли цукор муки повністю зброджений, утво­рена у тісті мальтоза зброджується слабо, тому що дріжджі мають низьку мальтаз-. н? активність. Внаслідок цього сповільнюється утворення вуглекислого газу і роз­пушування тіста у розстойці, подовжується процес приготування тіста

Мальтазну активність дріжджів можна підсилити або ослабити технологіч­ним режимом і умовами культивування дріжджів. Чим вища концентрація збро­джуваного мелясного сусла і більша тривалість бродіння, тим значніше інактиву-ється мальтаза дріжджів. Вирішальним фактором, вважають співробітники к. Укр-НДІСП, є підвищення вмісту спирту у бражці, а не дія нецукрів меляси. Тому реко­мендують при одержанні хлібопекарських дріжджів у зрілій бражці підтримувати концентрацію спирту 8...8,5 об%. Інактивація дріжджової мальтази під впливом спирту знаходиться у тісному зв'язку з початковою концентрацією мелясного сус-

291

ла: чим вона вища, тим більше спирту міститься у бражці і тим сильніше пригнічу­ється активність мальтази дріжджів.

Для пошуку умов, які покращують мальтазну активність дріжджів, проведені дослідження з адаптації їх до мальтози на різних стадіях виробництва спирту і хлі­бопекарських дріжджів. Але дріжджі втрачають придбану мальтазну активність, або ефект незначний.

Більш раціонально використовувати для зброджування мелясного сусла штами спиртових дріжджів, які мають високу мальтазну активність. При зброджуванні сус­ла дріжджами раси В і гібрида 112 можна отримати хлібопекарські дріжджі з доброю мальтозною активністю (75... 105 хв). Досліджені співробітниками ВТІ і к. КТІХПу раси дріжджів К-69 і V-30 мають більш високу мальтазну активність, ніж дріжджі раси В. Встановлено, що при певних способах приготування замісу мальтозна акти­вність дріжджів не має суттєвого значення і при використанні спиртових дріжджів з низькою мальтазною активністю можна приготувати хліб високої якості.

Нормативний вихід хлібопекарських дріжджів складає 1,8 кг на 1 дал спирту. Він може бути доведений до 2 кг/дал при збереженні нормативного виходу спирту з 1 т умовного крохмалю.

При накопиченні біомаси дріжджів у зрілій бражці, яка відповідає виходу хлі­бопекарських дріжджів понад 2 кг/дал, збільшуються витрати цукру на утворення біомаси і відповідно знижується вихід спирту.

Виробничі випробування на Лохвицькому спиртовому комбінаті способу на­правленого зброджування мелясного сусла з одержанням спирту і хлібопекарських дріжджів показали, що при додержанні певних умов підготовки меляси до збро­джування, дріжджогенерування і збродження мелясного сусла, можна досягнути виходу хлібопекарських дріжджів З...3,5 кг/дал спирту. Для цього необхідно збіль­шити об'єм дріжджогснераторів до ЗО...35 % від загальної кількості дріжджобро-дильної апаратури, а також передбачити додаткові витрати на 1т хлібопекарських дріжджів , вироблених понад норми виходу 1,8 кг/дал: цукру 400 кг, карбаміду 45 і технічної ортофосфорної кислоти 22 кг.

Підвищенню виходу хлібопекарських дріжджів сприяє також зброджування мелясного сусла двома культурами дріжджів - В і Г-112 і використання для цієї цілі штама V - ЗО, більш продуктивного, ніж дріжджі раси В.

ВИРОБНИЦТВО КОРМІВ І КОРМОВОГО ВІТАМІННОГО КОНЦЕНТРАТУ

Вихід барди - основного відходу спиртового виробництва - складає 0,10-0,12 на 1 дал спирту. Зерно-картопляну барду використовують на корм тваринам у нату­ральному або висушеному стані.

Зернова барда містить 7-8% сухих речовин, картопляна - 5%. Склад сухих ре­човин (%): цукрів 0,2-0,45; гліцерину 0,4-0,6; крохмалю 0,1-0,2; геміцелюлоз 1,4-2,3; целюлози 0,3-0,9, а також присутні білки, амінокислоти, органічні кислоти та мінеральні сполуки.

292

У мелясній барді 7,5 -12% сухих речовин, у тому числі біля 3% неорганічних сполук.

Дріжджами засвоюються редукугочі цукри (0,2-0,5%), гліцерин (0,6-0,9%), ор­ганічні кислоти (0,5-2,5%), амінокислоти, спирти, глюкозиди, органічні і неоргані­чні азотовмісні сполуки, солі фосфору, калію, магнію, заліза, мікроелементи І віта­міни. Мелясну барду використовують для виробництва кормових дріжджів, кормо­вого концентрату вітаміну В_]2 та газу метану, як пластифікатора для бетону у ви­гляді сиропу або для одержання органо-мінеральних добрив.

ВИРОБНИЦТВО СУХИХ КОРМОВИХ ДРІЖДЖІВ

Проблема забезпечення тваринництва і птахівництва білком - одна з найбільш важливих задач. Дефіцит білка в значній мірі поповнюється в результаті збільшен­ня виробництва кормів, які збагачені повноцінними в біологічному відношенні до­бавками, зокрема дріжджами.

Дріжджі синтезують повноцінний за складом білок і вітаміни в сотні разів шви­дше рослин і в тисячі разів швидше тварин. Мікробний протеїн за вмістом аміноки­слот, вітамінів та засвоюваності переважає навіть протеїн тваринного походження.

У раціонах сільськогосподарських тварин повинно бути до 90-130 г протеїну, що перетравлюється на 1 кормову одиницю. У грубих кормах його міститься не більше 50-75 г, в зв'язку з цим корми, що містять вуглеводи, не збалансовані за кількістю і складом білка, використовуються нераціонально. Кормові дріжджі - не­звичайне джерело білка у раціоні тварин, вони підвищують біологічну цінність бі­лків інших кормів внаслідок того, що містять усі незамінні амінокислоти (валін, лізин, лейцин, ізолейцин, треонін, метіонін, фенілаланін і триптофан).

Співвідношення фосфору і кальцію у дріжджах сприяє нормальному розвитку кісткового скелета молодняка. На розвиток тварин позитивно впливають вітаміни і мікроелементи дріжджів. Біотин попереджує захворювання шкіри. За кількістю ві­тамінів групи В дріжджі переважають усі кормові продукти. Дріжджі містять та­кож токоферол, ергостерин та холін, які є регуляторами метаболізму жирів. Значна кількість вітамінів групи В мають безпосереднє відношення до білкового обміну в організмі тварин. Ферментні системи дріжджів каталізують процеси засвоєння амі­нокислот і синтезу білка.

Якщо додають до кормів дріжджі, то підвищується приріст ваги тварин і пти­ці, збільшуються надої і жирність молока, підвищується несучість курей. Напри­клад, якщо добавляють до кормів 1 кг сухих дріжджів, то одержують додатково 0,4 кг м'яса свиней, 1,5 кг м'яса птиці, 5,7 л молока, 30-40 яєць. У раціоні хутрових тварин дріжджі замінюють до 35% м'яса і в цьому випадку прискорюється розмно­ження тварин і покращується якість хутра.

Кормові дріжджі вирощують, як на мелясній, так і на зерновій барді. Вихід сухих кормових дріжджів складас 1,5-2,5 кг/дал спирту, виробленого із меляси, 1,5 кг/дал - Із картоплі і 2,5-3,5 кг/дал - із зерна.

Незалежно від основної сировини всі схеми виробництва сухих кормових дріж­джів включають такі основні стадії: приготування поживного середовища, розмно-

293

ження чистої культури дріжджів, вирощування їх, піногашення І промивання, термо-ліз, сушіння І фасування, транспортування І зберігання (див. технологічні схеми).

Технологічна схема виробництва сухих кормових дріжджів на мелясній барді

294

295

Технологічна схема виробництва сухих кормових дріжджів на зерновій барді

ХАРАКТЕРИСТИКА КУЛЬТУР ДРІЖДЖІВ, ЯКІ ВИРОЩУЮТЬ НА БАРДІ

Дріжджі, які вирощують на мелясній і зерновій барді, повинні відповідати та­ким вимогам: бути непатогенними, мати велику швидкість розмноження наданому поживному середовищі, асимілювати найбільшу кількість поживних речовин сере­довища з високим економічним коефіцієнтом, добре виділятися сепаруванням, бути стійкими до контамінуючої мікрофлори й інгібіторам росту, забезпечувати потріб­ну кількість протеїну і за хімічним складом відповідати вимогам стандарту. Під час відбору культур дріжджів потрібно враховувати також їх потребу у вітамінах та інших біологічних стимуляторах росту, а також поліауксію - черговість викорис­тання різних поживних речовин середовища.

Для вирощування на мелясній барді використовують дріжджеподібні гриби Candida utilis, Trichosporon cutaneuin, Torulopsis pinus, а на зерновій барді - Candida arboreae, C.tropicalis CK-4.

Дріжджі Candida utilis послідовно споживають глюкозу, ксилолу, не повністю -галактозу і не асимілюють арабінозу. Вони не потребують вітамінів. Дріжджі C.tropicalis, крім глюкози і ксилоли, споживають також галактозу і частково арабінозу.

Різні види дріжджів з різною швидкістю засвоюють гліцерин і органічні кис­лоти. Наприклад, дріжджі Candida utilis І Tr. cutaneum більш активно і повніше аси­мілюють молочну кислоту і гліцерин, які складають більше 1/3 усіх засвоюваних джерел вуглецю, і накопичують більше біомаси у порівнянні з дріжджами C.tropicalis. Дріжджі Tr. cutaneum здатні засвоювати піролі дон кар бонову кислоту, а також пеп­тони, пептиди і ліпіди, які не засвоюються дріжджами C.utilus і Tor. pinus. Ці особ­ливості дріжджів беруть до уваги під час підбору їх суміші для вирощування на різних за хімічним складом поживних середовищах.

ПРИГОТУВАННЯ ПОЖИВНОГО СЕРЕДОВИЩА

Для вирощування дріжджів готують поживне середовище змішуванням охо­лодженої барди з розчинами фосфор- і азотовмісних солей. Якщо концентрація ба­рди більша 8%, її розбавляють лютерною водою до вмісту сухих речовин 6,8-7%. Було встановлено, що змішана культура дріжджів видів C.utilus, Tor. pinus і Tr. cutaneum може бути використана для синтезу біомаси і при переробці барди з кон­центрацією 10-12% СР. Питомі витрати кисню у цьому випадку складають 1,7-1,9г 0₂/г АСД.

Для приготування поживного середовища використовують збірник-змішувач, місткість якого розрахована на 30-40 хвилинну продуктивність цеху. Відтоки від сепарації культу раль ного середовища асептують кислотою І повертають частково в дріжджоростильний апарат.

Гарячу барду перед її використанням витримують при температурі 95-98° С протягом 30-45 хв у стерилізаторі-витримувачі безперервної дії.

296

Апаратно-технологічна схема приготування поживного середовища на основі мелясної барди наведена на рис. 12.2, Поживні солі (карбамід, діамоній фосфат) зважують на вагах 1 і за допомогою тельфера 2 подають у збІрник-розчинник солей 14, місткість якого 0,3-0,5 м³ на 1 т дріжджів на добу. У збірник-розчинник вводять ортофосфорну кислоту з мірника 3 і воду. Суміш перемішують і через уловалювач 13 відцентровим насосом 12 спрямовують у мірник-дозатор 4, а потім у збірник-змішувач 6.

Рис. 12.2 Апаратурно-технологічна схема приготування живильного середовища з мелясної барди

Гаряча барда з брагоректифікаційного відділення поступає у стерилізатор-ви-тримувач 11,з нього насосом 10 через фільтр 9 і теплообміник 8 подається в збір-ник-змішувач, звідкіля поживне середовище насосом 5 перекачують в дріжджорос-тильні апарати. Вода в пластинчастий теплообмінник 8 надходить через фільтр 7.

Апаратурно-технологічна схема приготування поживного середовища на осно­ві зернової барди і приготування чистої культури дріжджів наведена на рис. 12.3.

297

Рис. 12.3 Апаратурно-технологічпа схема приготування живильного середовища із зернової барди І приготування чистої культури дріжджів

Із стерилізатора-витримувача барду через ротаметр 1 насосом 2 подають у теплообмінник 3, а з нього на сито для розділення 4. дробину направляють у збір­ник 5 і з нього насосом 2 на реалізацію. Грубий фільтр барди надходить у збірник-змішувач 6, куди з мІрника-дозатора 7 подають розчин поживних солей. Поживне середовище через уловлювачі 10 і 11 насосом 12 перекачують або в апарати 8 і 9 чистої культури (АЧК), або через теплообмінник 3 і ротаметр 1 в дрІжджоростиль­ний апарат.

Перед подачею Іі зінрлпк-змішувач барду охолоджують до 20-25° С в залежно­сті від температури повітря, яке нагнітають у дріжджоростильні апарати, й інтен­сивності розмноження дріжджів. Охолодження барди регулюють так, щоб темпе­ратура культурального середовища у дрІжджоростильних апаратах була 33-35°С.

Для охолодження мелясної барди використовують пластинчасті теплообмін­ники, а для зернової-теплообмінники типу "труба в трубі". Пластинчасті теплооб­мінники мають невеликі розміри, легко і швидко очищуються, мають високий кое­фіцієнт теплопередачі - 1100-1200 Вт/(м²К), а коефіцієнт теплопередачі теплооб­мінників типу "труба в трубі" - 460-520 Вт/(м²К). Зернова барда містить завислі тверді частинки, тому пластинчасті теплообмінники не можуть бути використані для її охолодження.

Для охолодження 1 м³ барди за годину від 100 до 20° С при температурі охоло­джуючої води 15-18° С необхідна площа поверхні теплообміну пластинчастого те­плообмінника 7-7,5 м² а трубчастого теплообмінника - 11-12 м².

Перед подачею охолоджуючої води в пластинчастий теплообмінник її очищу­ють від механічних домішок за допомогою сітчаного фільтру з отворами діаметром 0,3 мм. Крім того, через кожні 2-3 доби змінюють напрям руху води і барди, що охолоджується, для того, щоб змити з однієї сторони пластин забруднення від бар­ди, з другої - солі, які відклалися, і органічні домішки води. Через 2-3 місяці тепло­обмінники миють лужним розчином, нагрітим до 60-70° С, пропускаючи його че­рез теплообмінник протягом 15-30 хв.

Склад і концентрація компонентів поживного середовища впливають на шви­дкість розмноження, вихід і склад дріжджів.

Джерела вуглецю для дріжджів - моно- і дицукриди, карбонові кислоти, амі­нокислоти, гліцерин. Для повного використання вуглецю в барді недостатньо за­своюваних форм азот- і фосфоровмісних сполук, тому додають карбамід і ортофо­сфорну кислоту або діамонійфосфат.

Витрати фосфорного Р або азотного N живлення (кг/ м³)

(12.1) де F - вихід абсолютно сухих дріжджів (АСД) із 1 м³ барди;

m - вміст фосфорного ангідриду (Р2О₅) або азоту (N) в АСД, % (відповідно 4-4,5 і 7,5-8%).

К - коефіцієнт надлишку фосфорного або азотного живлення (відповідно 1,3 і 1,07); - вміст у джерелі живлення Р₂О₅ або N, % в 70%- ній ортофосфорній

кислоті 50,7%, у діамонійфосфаті 53,8%; вміст азоту у карбаміді 46,0%, у сульфаті амонію 20,5%);

298

- вміст Р₂О₅ або засвоюваного азоту в барді, кг/ м³.

Вихід дріжджів (кг/ м³)

(12.2) де z - вміст джерел вуглецю в 1 м³ барди, кг;

f - вихід дріжджів із джерела вуглецю барди (приймають 45%);

В - втрати дріжджів, % (під час сепарування 7%, сушіння - 2%).

Розчини поживних солей І емульсії піногасників готують на добову їх потребу для дріжджового і спиртового цехів. Карбамід і діамонійфосфат розчиняють в 5-6 -кратній кількості теплої води. Розчини змішують з розрахунковою кількістю орто­фосфорної кислоти, розбавленою водою у співвідношенні 1:5, І одержану су­міш подають у мірники-дозатори, які мають місткість на змінний запас.

Витрати ортофосфорної кислоти і карбаміду розраховують за формулою (12.1), вони складають на 1 м³ 0,9-1 кг ортофосфорної кислоти і 1-1,1 кг карбаміду або 1,3 кг діамонійфосфату І 0,5 кг карбаміду.

Під час безперервного культивування дріжджів реакція поживного середовища знаходиться в інтервалі рН 3,5-4,2. Мелясна барда має рН 4,8-5,2, зернова - 4,5-4,7, а в процесі культивування цей показник внаслідок засвоювання дріжджами органіч­них кислот підвищується. Для підтримання рН додають сірчану або соляну кислоту. Сірчана кислота із солями кальцію, які є в барді, утворює сульфат кальцію, соляна кислота спричиняє сильну корозію обладнання, що потребує спеціального його захи­сту. Для того, щоб суттєво не підвищувати вміст золи у дріжджах, зменшити "гіпсу­вання" і корозію обладнання при вмісті у барді солей кальцію (СаО) більше 0,25%, користуються сумішшю сірчаної і соляної кислот у такому співвідношенні, яке мак­симально задовольняло б усі перераховані вимоги.

РОЗМНОЖЕННЯ ДРІЖДЖІВ ЧИСТОЇ КУЛЬТУРИ

Чисту культуру дріжджів розмножують для засіву середовища в дріжджоростиль-них апаратах на початку виробництва і періодично при необхідності заміни культури.

Чиста культура повинна містити велику кількість молодих, не інфікованих контамінуючою мікрофлорою і здатних розмножуватися дріжджових клітин.

Засівні дріжджі одержують розмноженням у декілька стадій: у колбах на качал­ці, починаючи з пробірок із агаризованим середовищем до утворення 3-5 л культу­ри; в АЧК місткістю 0,63 і 6,3 м³; у дріжджовому апараті місткістю до 25 м³; у дріжджогенераторі місткістю 100 м³.

У колбах і АЧК-1 для розмноження дріжджів використовують мелясне сусло концентрацією 4-5% СР, підкислене до рН 4,8-5,0 з додаванням 0,3% по масі меля­си діамонійфосфату або 0,2% ортофосфорної кислоти і 0,1% карбаміду. В АЧК-2 і дріжджанці дріжджі розмножують на барді концентрацією 4,5-6,0% СР, при рН 4,5-5,0; у дріжджегенераторі - на барді концентрацією 6-7% СР при РН 3,5-3,8. Трива­лість культивування дріжджів при температурі 34-36° С: в колбах 16-20, в АЧК 8-10, в дріжджовому апараті 4-5 і в дріжджогенераторі 3-4 год.

299

Концентрація біомаси 75-ної вологості в АЧК і дріжджовому апараті складає 15-20 г/л, у дріжджогенераторІ - 30-33 г/л. На всіх стадіях поживне середовище аерують.

Під час розмноження чистої культури звертають увагу на фізіологічні особли­вості дріжджів, які використовують. Так, дріжджі Tor. pinus на мелясному суслі розмножуються повільно І мають дрібні клітини, тому їх вирощують окремо від дріжджів C.utilis, які швидко ростуть. Під час вирощування на мелясній барді оби­дві культури ростуть в асоціації. У нормальних умовах виробництва немає потреби часто підсівати чисту культуру.

Чисту культуру Tr. cutaneum на всіх стадіях розмножують окремо.

На спиртових заводах, які переробляють зерно і картоплю, чисту культуру у цеху сухих кормових дріжджів розмножують спочатку в колбах із 100 мл стериль­ного мелясного сусла концентрацією 6% СР -протягом 2 діб без перемішування і аерування, а потім у 7-10 колбах місткістю по 700 мл, у яких міститься по 150-200 мл стерильного сусла концентрацією 6% СР. Вирощування дріжджів проводять на качалці при частоті обертання 200 протягом 24 год.

В АЧК-1 місткістю 0,6 м³ дріжджі розмножують на суслі із грубого фільтрату барди за безперервно-доливною 12-годинною схемою, в АЧК-2 місткістю 5-6 м³ -при інтенсивності аерування середовища 60 м³/ (м³тод) протягом 10-12 год. Після цього дріжджі вирощують у дріжджоростильних апаратах безперервним способом.

ВИРОЩУВАННЯ ТОВАРНИХ ДРІЖДЖІВ

Дріжджі вирощують безперервно-про­точним способом. При оптимальному складі середовища і сприятливих умовах культиву­вання лімітуючим фактором часто є вміст розчиненого в середовищі кисню. Достат­ньою вважають таку інтенсивність аеруван­ня, при якій концентрація розчиненого в се­редовищі кисню дорівнює критичній або дещо перевищує її. Швидкість V засвоєння дріжджами розчиненого кисню до критичної концентрації прямо пропорційна його конце­нтрації в середовищі, при концентрації кис­ню вище критичної залишається постійною (рис. 12.4); швидкість росту дріжджів зале­жить тільки від їх активності і складу сере­довища.

Інтенсивність аерування середовища [м³/(м³тод)]

(12.3)

300

де X - концентрація абсолютно сухих дріжджів (АСД) у середовищі, г/л;

D - швидкість розбавлення середовища в апараті,

q - витрати кисню на синтез 1г АСД, г (під час вирощування дріжджів на мелясній і зерновій барді q= 1,5- 1,75г О² на 1 г); К-коефіцієнт використання кисню повітря, % (в залежності від типу аеруючих пристроїв апарата К змінюється від 10 до 40%).

Із їм повітря, яке надходить на аерування, розчиняється і використовується на синтез біомаси кисню (кг)

(12.4)

де 0,21 - концентрація кисню в повітрі, долі одиниці;

1,48 - маса їм³ кисню при нормальних умовах, кг.

Інтенсивність аерування середовища в дріжджоростильних апаратах з ерлІфт-ним повітророзподіленням складає 50-60 м^м^год).

До кожного дріжджоростильного апарату під'єднують самостійну повітроду­вку: до апарата місткістю 320 м³ - повітродувку ТВ-80-1,6 продуктивністю 5 000 м³/год; до апарата місткістю 600 м³- повітродувку ТВ-175-1,6 продуктивніс­тю 10 000 м³/год. Дріжджогенератор з'єднують з повітродувкою ТВ-50-1,6 продук­тивністю 3 000 м³/год.

Основний показник роботи дріжджоростильного апарата - його продуктив­ність, яку виражають кількістю абсолютно сухої біомаси в кілограмах, яку отриму­ють із 1 м³ корисного об'єму апарата за 1 год. Розрізняють максимальну й оптима­льну продуктивність. Для максимальної продуктивності характерні велика вихідна концентрація поживних речовин у середовищі і підвищена залишкова їх концент­рація після культивування дріжджів. При оптимальній продуктивності досягається найбільша продуктивність апарата з максимальним виходом продукту з одиниці сировини і з найменшими витратами допоміжних матеріалів. У цьому випадку шви­дкість протоку повинна відповідати швидкості розмноження дріжджів.

Продуктивність процесу [кг/(м³тод)]

(12.5) де - концентрація абсолютно сухої біомаси г/л;

- питома швидкість розмноження дріжджів, год "'.

Продуктивність апарата залежить від коефіцієнта абсорбції кисню, ступеня використання кисню повітря, питомої потреби кисню на синтез одиниці біомаси з даного виду сировини й економічного коефіцієнта синтезу.

Із збільшенням швидкості розбавлення середовища в апараті D в порівнянні з оптимальним значенням концентрація дріжджів у середовищі зменшується, а по­живних речовин - збільшується; втрати останніх з потоком збільшується, внаслі­док чого економічність процесу погіршується. При зменшенні D досягається більш повне використання поживних речовин, кількість біомаси збільшується , але змен­шується число клітин, які брунькуються, і швидкість їх розмноження.

Якщо послаблюється активність культури, то зменшується вихід біомаси з одиниці поживних речовин.

ЗО!

Економічніше культивування при більшій швидкості розбавлення середовища (більшій питомій швидкості росту).

Можлива концентрація біомаси в середовищі (кг/м³)

(12.6)

де S₀- концентрація вуглевмісних речовин, які асимілюються, у вихідному сере­довищі, кг/м³; S₀=30-40 кг/м³;

v - середній вихід АСД з асимільованих джерел вуглецю, який дорівнює 45 кг/ 100кг (45%).

Фактична концентрація біомаси (кг/м³)

(12.7)

де S - залишкова концентрація вуглевмісних речовин, які асимілюються в культу-ральному середовищі, кг/м³ (допускають рівній концентрації поживних речовин, які лімітують ріст дріжджів, 0,2 кг/м³).

Оптимальну концентрацію дріжджів в апараті, при якій швидкість розчинен­ня кисню ще забезпечує нормальне розмноження дріжджових клітин, встановлю­ють у кожному конкретному випадку дослідним шляхом, попередньо задавшись нормальним виходом продукту з одиниці сировини.

При великій швидкості розбавлення і наявності в середовищі легко- і важкозас-воюваних джерел вуглецю використовуються тільки ті, які легко засвоюються. Тому для запобігання втрат поживних речовин сповільнюють вирощування або здійсню­ють використання важко засвоюваних речовин послідовно у другому апараті завдя­ки двоступеневому культивуванню.

Якщо вуглевмісні поживні речовини не лімітують швидкість процесу виро­щування дріжджів, то продуктивність дріжджоростильного апарата (м³/год)

(12.8) де V_p- робочий об'єм апарата,

K_D- коефіцієнт абсорбції кисню, кг/(м³тод).

Коефіцієнт абсорбції кисню визначають дослідним шляхом або за формулою

(12.9)

де Х_кр - критична концентрація дріжджів, кг/м³; - ККД аеруючого пристрою, долі одиниці.

Критична концентрація дріжджів Х_кр =10-15 кг/м³; K_D- 1,8-2 кг/(м~тод). Під час вирощування дріжджів -0,14-0,16

Кількість дріжджоростильних апаратів встановлюють з урахуванням наявно­сті барди (0,10-0,12 м³ на 1 дал спирту) і тривалості циклу роботи апарата 7-8 год.

Найбільш поширені апарати із центральним ерліфтним повітророзподіленням і дифузором загальною місткістю 320 і 600 м³ (корисний об'єм 85 і 170 м³), а також апарати такої ж місткості із роззісередженою срліфтною системою аерації УкрПДІСПу.

Дріжджоростильні апарати з'єднують трубопроводами в блоки з двох апаратів або трьох-двох головних, які діють паралельно, і одного кінцевого.

У кожному дріжджоростильиому апараті дріжджі вирощують окремо або по­слідовно з протоком поживного середовища через два апарати. Культуральна ріди­на, звільнена від дріжджів (відтік) є відходом виробництва. Під час вирощування

302

дріжджів частково залишаються не використаними важкозасвоювані речовини ме­лясної барди - піролідонкарбонова кислота, пептони, пептиди та ін., що спричи­няє до зменшення виходу дріжджів.

Для більш повного використання поживних речовин, зменшення витрат допо­міжних матеріалів, кількості відтоків і економії води використовують до 70% від­токів (від вихідної барди) для повернення їх безпосередньо в дріжджоростильні апарати. Перед використанням відтоки підкисляють сірчаною кислотою до рН 3,5-4,0 або соляною кислотою до рН 1,8-2,0 і витримують протягом 1-2 год.

Швидкість розбавлення середовища в дріжджоростильних апаратах встанов­люють 0,143 що відповідає часу перебування середовища в апараті протягом 7 год.

Концентрація біомаси в культу рал ьн ому середовищі складає 36-40 г/л. Витра­ти повітря під час вирощування дріжджів 55-60 м³/(м³тод.).

ВИДІЛЕННЯ І ПРОМИВКА ДРІЖДЖІВ

Культуральне середовище із дріжджоростильних апаратів виходить у вигляді пінно-рідинної суміші густиною 0,25 г/см³. Перед виділенням дріжджів піну руй­нують, бо при її наявності зменшується продуктивність насосів і сепараторів, збі­льшуються втрати дріжджів.

Піну руйнують хімічним або механічними засобами. Як піногасники викорис­товують поверхнево-активні речовини: гідрофузи, соапсток, олеїнову кислоту. Для більш ефективної дії піногасники перетворюють у водну емульсію з розбавленням 1:6 (із вмістом жиру 5-10%).

Для механічного руйнування піни використовують спеціальні апарати-пінога-сники різних конструкцій.

На заводах, які виробляють спирт із меляси, дріжджову суспензію після гасін­ня піни подають безпосередньо на сепаратори. На спиртових заводах, які працю­ють з використанням зерна і картоплі, дріжджову суспензію з апаратів-піногасни-ків безперервно подають на вібросита з отворами 0,22-0,25мм; схід із вібросита виходить у збірник дріжджового концентрату, дріжджова суспензія -у збірник, а з нього на сепаратори.

На заводах, які переробляють мелясу, дріжджі виділяють і промивають в основ­ному на сепараторах трьох груп: на першій одержують дріжджову суспензію з конце­нтрацією біомаси 120-160 г/л, на другій її згущують до 250-300 г/л, на третій - до 450-500 г/л. Суспензію від сепараторів кожної групи зливають в окремі збірники.

На заводах, які переробляють зерно і карторлю, дріжджі виділяють на сепара­торах двох груп, сепаратори другої групи працюють по замкнутому циклу (кругова сепарація). Із сепараторів першої групи дріжджова суспензія безперервно поступає в збірник, у який також подають суспензію із сепараторів другої групи. Після дося­гнення заданої концентрації суспензії (не менше 450 г/л) замкнутий контур на де­який час переривають і суспензію із сепараторів другої групи спрямовують у збір­ник концентрованої дріжджової суспензії.

303

До надходження на сепаратори культуральне середовище і промивна вода про­ходять через ситчастий фільтр із отворами діаметром 0,3 мм. Для виділення дріж­джів використовують сепаратори А1-ВВС продуктивністю 25 м³/год, СОС-501-К-3 (35 М³/год) і СДС-531-К-3 (50 м³/год). Сепаратори миють через 8-16 год безперерв­ної роботи. Втрати дріжджів з відтоками не повинні перевищувати 2-3 клітини в полі зору мікроскопа і не більше 7% від їх загальної кількості.