48 Сурет - Сүт қышқылы өндірісінің технологиялық сызба нұсқасы

Аппараттың жұмысшы көлемінің сумен 2/3 бөлігін толтырылады. Меласса мен рафинадты ерітіндіде қанттың құрамы 3-4 % болғанша араластырады. Ерітіндіні 70°С температураға қыздырады және 1 сағат осы температурада пастеризациялайды.Сосын ерітіндіні 48-50°С температураға салқындатады, оған 15 % солод өскінін қосады және аппараттың көлеміне 20 % егіс материалын қосады. Культивирлеу процесі 6 сағат өткеннен кейін, қоректік ортаны периодты ауамен қамтамасыз ету үшін барботер орнатады. Сүт қышқылының қышқылдылығы 0,5 – 0,6% жеткенде, әр 1,5-2 сағат сайын есеп бойынша азырақ мөлшерде бор сүтін қосады. Нәтижесінде сүт қышқылының нейтрализациясынан кальций лактаты пайда болады. Қалыпты ашу кезінде 1 тәулікте 2% қант ашиды. Ашыту аппаратындағы ортада 3-4% қант қызылшасы болу керек. Қанттың мұндай мөлшерін қосқан себебі ашудың соңында кальций лактаты құрамы культуральды сұйықтықта 15% көп болмауы керек, ал ашымаған қант құрамы 0,2-0,5 % болу керек. Ашу процесі 6-8 тәулік болуы керек. Ашу процесі аяқталған соң ашыту аппаратында культуральды сұйықтықты 70-80°С температурада қыздырады және бор сүтімен әлсіз сілітілі реакция болғанша нейтрализациялайды.

Нейтрализация процесі жасағаннан қалған қант ыдырайды және ақуыз коагуляцияланады, темір тұнады қалған қант ыдырайды. Культуральды сұйықтықты тұндырады, бумен қыздырылған фильтр-преске жібереді. Фильтрлеуді кальций лактаты ерітіндісінің 70-80°С температурасында жүргізіледі. Алынған фильтрат концентрациясы 27-30% болғанша булайды, сосын 25-30°С температураға дейін салқындатады және кристализаторда 36-48 сағат ұстайды. Аналық ерітіндіде қалдық кальций лактаты ерітіндісінің концентрациясы 6 % көп емес болған кезде кристализация аяқталады.

Кальций лактаты кристалын центрифугада бөледі, суық сумен жуады және балқытады. Бос сүт қышқылын 60-70°С температурада бөлумен күкірт қышқылымен кальций лактаты ыдырайды. Реакция келесі теңдеумен жүреді:

Ca (C₃H₅O₃)₂ + H₂SO₄ → 2C₃H₆O₃ + CaSO₄

Сүт қышқылы ерітіндісін ГЦФК (гексацианоферратпен) өңдейді темір қосылысын тұндыру үшін барий сульфидімен және натрий сульфидімен ауыр металл қосылысын тұндыру үшін активтелген көмірмен бояғыш затты жою үшін өңдейді. Қоспаны өңдегеннен кейін фильтрлейді, гипс тұнбасын қалған сүт қышқылын бөліп алу үшін жуады. Нәтижесінде алынған сүт қышқылы ерітіндісінің концентрациясы 18-20 % болуы керек. Концентрациясын жоғарылату үшін 40 % дейін вакуум аппаратта булайды, сосын тағы да активтелген көмірмен түссіздендіреді және ГЦФК өңдейді. Түссізденгеннен кейін фильтр - престе активтелген көмірді бөледі. Сүт қышқылының дайын өнімін жинағышқа құяды.

Сүт қышқылын және 70 % концентрациясын екінші рет вакуум - аппаратта булаумен алады, келесідей фильтр- престе фильтрлеумен алынады. 70 % сүт қышқылы сұйық немесе паста түрінде шығарады, ол концентрленген қышқылға азырақ мөлшерде борды қосумен алады.

Спирттік ашу процесі

Жалпы ашу процесімен адам баласы өте ертеден таныс болған. Ашу процесінің микроорганизмдер көмегімен жүретінін алғаш Л. Пастер (1860ж.) зерттеді. Бұдан кейінгі зерттеулер ашу процесінің микроорганизмдер ферменттеріне байланысты екенін дәлелдеді.

Ашу процесі. Тотығу-тотықсыздану процесін ашу процесі деп атайды. Процестің жүру кезінде АИФ түзіледі. Ашу процесі кезінде сутегі доноры және акцептор қызметін ашу процесі нәтижесінде түзілетін органикалық қосылыстар атқарады.

Ашу процесінің қоздырғыштары – облигатты анаэробты микро-организмдер. Ол тек қана анаэробты жағдайда жүреді. Ашу процесінің оттегінсіз жағдайда жүретінін 1860 жылы Л. Пастер ашқан.

Спирт алуда қолданылатын ашытқылар негізінде Saccharomyces туысына жатады. Saccharomyces туысына жататын ашытқылардың жеті түрі бар:

Sacch. cerevisiae, Sacch. kluyveri, Sacch. exiguous, Sacch. dairensis, Sacch. serrazzii, Sacch. tellustris, Sacch. unisporus. Sacch. cerevisiae туысының синонимі болып, Sacch. bayanus, Sacch. carisbergensis және де басқа өнеркәсіпте маңызды бірқатар ашытқыларда бар.

Sacch. cerevisiae штамының маңызы зор. Бұл түріне нан ашытқысында, спирт өндірісінде, шарап және сыра қайнатқанда, квас өндірісінде қолданылатын ашытқылар жатады.

Saccharomyces cerevisiae Hansen.Үш күн солод сусласында 28⁰С темпертурада культивирлегенде жасуша формасы сфера тәрізді, эллипс тәрізді немесе ұзарған пішінді болып келеді; кейде жалғыз немесе жұбымен орналасып қысқа тізбек болып орналасады. Штамның жасушасының өлшеміне қарай үш морфологиялық топқа бөлінеді. Бірінші топқа ең ірі жасушалар (3,5-10,5 ´ 5,0-21,0 мкм, екінші топқа сәл кішірек жасушалар (2,5- 7,0 ´ 11,0-19,0 мкм), үшінші топқа аралық жасушалар (3,5-8,0 ´ 5,0-11,5-18,0 мкм) жатады. Ал кейбір жасушалар ұзарып 30 мкм және одан да астам болады, бұл ашытқылардың ішінде паста тәрізді, крем не қоңыр крем тәрізділеріде болады, былайша тегіс жылтыр кейде біраз көбіршіктенген немесе беті жылтыраған нүктелермен жабылған болып келеді.

Аско тәрізді көбейетін ашытқыны ацетатты агарға отырғызғанда оңай пайда болады. Аско тәрізді бір - бірден төртке дейін шар немесе элипс тәрізді формада спора түзіледі.

Штамдар әртүрлі қабілеттілікте витаминсіз өсе алады.Sacch. cerevisiae штамы төменгі және жоғарғы ашытушы болып бөлінеді.

Тамақ өндірісіндегі ашытқы сахаромицетке жатпайтындар технологиялық процесті бүлдіріп теріс қызмет атқарады және дайын өнімнің, шикізаттың бұзылуын тудырады.

Түптік ашу жүрген кезде түбіне тығыз тұнба жиналып, берік тұнба қалыптасады, ал беттік ашу жүрген кезде – қалпақша бетіне үрленіп шығып, «қалпақ» түзеді. Жасуша бүршіктенгеннен кейін тізбек құрайды да ішіндегі көмір қышқыл газын жоғары шығарады. Ашытқы ашыған ортада жүргенде сондай-ақ мақта қауашағы тәрізді бөлінеді. Осы бөлу негізінде оның флокуляциялық қасиетінде айырмашылығы болады. Мақта қауашағы тәрізді ашытқы ашудың соңында түйіршіктеліп жабысады және әлде түбіне тұнады, ашытқы беткі жағына көтеріліп флокулирленеді, түптік ашу сияқты және сондай-ақ беттік ашу процесі жүреді.

Ашыту іс жүзінде қолданғанда түптік және беттік ашытқылар деп ажыратады. Беттік ашытқыны өсіру үшін 18 –30⁰С температура жылылық қажет. Мұнда көмір қышқыл газы көп бөлінеді де, қоректік орта көпіріп кетеді. Сол кезде ашытқылар өздері ашыған сұйықтың бетіне көтеріледі. Бұларды спирт және нан өндіруде қолданады.Түптік ашытқының ашу процесі 4-10⁰С температурада жүреді. Сонда ашу процесі біршама тыныштықта өтеді де, ашытқылар ыдыс түбіне тұнады.

Ашытқының топтары көп. Олардың кейбіреулері адамға зиянын тигізеді. Олар түрлі тағамдарды, шараптарды бүлдіреді.Ашытқылар табиғатта кеңінен тараған. Ашытқыларды топырақтан, судан, өсімдіктен табуға болады.

Жаңа ашытқы рассасын таңдау. Штамды бөліп алу лабораториялық және өндірістік жағдайда зерттеледі. Расса ашудың жақсы көрсеткішін беретін өндірістік болады және іс жүзінде кеңінен қолданылады.

Селекционерлердің ашытқы рассасын жасанды әрекетінің әсерінен жасалған мутагенді факторлардың көптеген тәжірибесі сәтсіз аяқталды. Лабораториялық жағдайда бағалы қасиетке ие болатын мутанттар, былайша өндірістік жағдайда бәсеке таластықты ұстай алмайды және ығыстырылды. Бірқатар өндіріс салалары үшін соңғы жылдары ашытқы рассасының селекциясы кезінде (мелассадан алынатын спирт өндірісі үшін, күлше нан үшін) гибридизация әдіс сәтті қолданылды. Гендік инженерия әдісі арқылы жоғары эффективті ашытқы рассасын алуға болады. Спирт ашу процесінің негізгі ашытқылары адам баласының өмірінде үлкен мәнге ие. Ашытқыларды нан пісіруде, спирт алуда және тағы басқа өнімдерді алуда қолданады.

Ашытқылар қантты анаэробты жағдайда ашытқанда одан спирт, көмір қышқыл газы және энергия бөлінеді.

Спирттік ашу процесі кезінде этил спиртінен басқа сірке альдегиді, глицерин, сірке және янтарь қышқылдары, сивуш майлары түзіледі. Сивуш майларының түзілуі ортадағы аминқышқылдарының ыдырауына байланысты. Мұнда аминқышқылдарынан бөлінетін аммиакты ашытқылар азоттың қоректік көзі ретінде пайдаланып, ортада сивуш майларының жиналуына көмектеседі. Спирттік ашу процесін қоздыратын сахаромицет туысына жататын ашытқылар. Егерде ортада ауа көп болса, ашытқылар көмірсуларды тотықтырып, ашу процесін тыныс алу процесіне қарай бағытайды. Мұнда көмірсуларды пайдалану коэффициенті артады. Сондықтан ашытқылардың массасын көптеп алу үшін оларға ауа үрлейді. Осындай әдісті нан және мал азықтық ашытқыларды өндіруде кеңінен қолданады. Ал спирт алуда процесс анаэробты жағдайда жүреді.

Ашытқылар кез келген көмірсуды ашытпайды. Мұның себебі оларда амилаза ферменті болмайды. Сондықтан крахмалды өндірісте алдын ала фермент көмегімен моно және дисахаридтерге айналдырады. Ал ашытқылар клеткасындағы мальтоза ферменті, дисахарид мальтозаны глюкозаға айналдырады. Глюкозадан көптеген ферменттердің көмегімен ашытқылар спирт пен көмір қышқыл газын түзеді.

Бұл процесс мынадай схемамен жүреді: крахмал + амилаза ферменттері → мальтоза қанты + мальтоза ферменті → глюкоза; глюкоза қанты + зимаза ферменті → этил спирті және көмір қышқыл газы.

Ашытқылардың қантты ашытып, этил спиртін және көмір қышқыл газын түзуі Эмбден-Мейергоф-Парнас схемасы бойынша жүзеге асады.

Спирттік ашу процесі қышқылды ортада (рН 4,5-50) жақсы жүреді. Егерде қоректік орта реакциясы сілтілі болса (рН 8,0), онда негізгі өнімдердің бірі ретінде глицерин пайда болады. Мұнда спирттік ашу процесі мына реакция бойынша жүреді:

2С₆Н₁₂О₆+Н₂О=СН₃ СООН+СН₃ СН₂ОН+2СН₂ОНСНОНСН₂ОН+2СО₂

Егерде қоректік ортаға натрий сульфаты қосылса глицерин өнімі арта түседі. Мұнда сірке альдегиді сульфитпен қосылады да, сутегі көмегімен этил спиртіне дейін тотықсыздана алмайды. Кейбір жағдайда спирттік ашу процесінің көмегімен глицерин және амин спиртін алуға тура келеді. Ондайда көрсетілген реакция қолданылады.

Егерде гексоза қантын ашытқылар жақсы ашытса, пентоза қантын олардың кейбір топтары ғана сіңіре алады. Кейбір ашытқылар жай декстринді ашытады, бірақ крахмалға әсер етпейді. Көпшілік спирт зауттарында қант алу мақсатында клетчатканы алдын ала қышқылмен әсер ету арқылы ыдыратады. Мұндай заттың көзі мол болғандықтан, спирт алудың осындай тәсілі арзанға түседі.

Азот көзі ретінде ашытқылар ақуызды, аминқышқылдарын, пептонды және аммоний тұздарын пайдаланады. Өніп-өсу барысында ашытқылар бірқатар витаминдерді, кейбір өсуді қолдаушы заттарды түзеді. Қолайлы жағдайда ашытқылардың 10 млрд. клеткасы 20-24 мг азотты сіңіре алады. Егерде өндірісте ашытқылардың өзін көбейтіп алу мақсаты көзделсе, онда қолайлы қоректік ортада 6 сағат ішінде бұл процесс аяқталады. Мұнда ортаға ашытқылар мөлшерін көп етіп салу керек.

Фосфор қоректік заттың қажетті құрамы болып есептеледі. Ол цитоплазма және көптеген ферменттер құрамына кіреді. Ашытқыларды өсіретін қоректік ортаға фосфор көзі ретінде техникалық фосфорды (0,5%) немесе 10% суперфосфат қосады. Қоректік ортаға ауа үрлегенде ашытқылар фосфорды жақсы пайдаланады.

Ашу барысында пайда болған заттар олардың тіршілігін тежейді және ашыту қабілетін тым төмендетіп жібереді. Ортада спирт көбейген сайын ашу процесі баяулайды. Спирт концентрациясы 12-16%-ке жеткенде ашытқылар тіршілігі тоқталады. Егер ашытқы өскен қоректік орта жаңартылмаса олардың тіршілігі спирт концентрациясы 5 %-ке жеткенде тоқтайды. Қоректік орта өне бойы ауысып, жаңарып отырса ашытқылар қантты ашытып ортада 7 %-ке дейін спирт жиналғанша тіршілік ете алады.

Меласса

Су

Антисептика

Қоректік тұздар

Ашытуға дайындау

Ашытқы генерациясы

Ашытқының таза

к ультурасын дайындау

Меласса шырынын ашыту

Ашытқының сеператциясы