Технология ликеро-водочного и дрожжевого производств. Лабораторный практикум. Учебное пособие

Азотсодержащие соли.

Массовое количество сульфата аммония, необходимое для внесения в дрожжерастильный аппарат, рассчитывается по формуле

А = (Д · NД – М ∙ NМ ) / NC,

где А – массовое количество сульфата аммония, кг; Д – выработка дрожжей на стадии, кг; М – расход мелассы на стадии, кг; NД, NМ, NC – содержание азота соответственно в дрожжах, мелассе и соли, % мас.

При использовании диаммонийфосфата

А = (Д · NД – М ∙ NM – Ф · NФ) / NC,

где Ф – массовое количество диаммонийфосфата, кг; NФ – содержание азота в диаммонийфосфате, %, (21 %); NC – содержание азота в (NH4)2SO4, 21 % мас .

Фосфорсодержащие соли.

Массовое количество диаммонийфосфата, необходимое для внесения в дрожжерастильный аппарат, рассчитывается по формуле

Ф = (1,1 ∙ Д · РД) / Рс,,

где Ф – массовое количество диаммонийфосфата, кг; 1,1 – коэффициент, учитывающий избыток Р2О5 в среде, составляющий 10 % от его количества; РД – содержание фосфора (Р2О) в дрожжах, %; Рс – содержание Р2О5 в (NH4)2HPO4, 52 % мас.

Калийсодержащие соли.

Массовое количество хлорида калия, необходимое для внесения в дрожжерастильный аппарат, рассчитывается по формуле

К = (3,5 - КМ) ∙ М / КС,

где К – массовое количество хлорида калия, кг; 3,5 – требуемое содержание К2О в мелассе, % ; КМ – содержание К2О в перерабатываемой мелассе, % мас.; КС – содержание К2О в хлориде калия, % мас.

22

Магнийсодержащие соли

Массовое количество сульфата магния, необходимое для внесения в дрожжерастильный аппарат, рассчитывается по формуле

М АГ = (0,15 – М АГ.М) · М / М АГ.С,

где М АГ – массовое количество сульфата магния, кг; 0,15 – требуемое содержание МgO в мелассе, % ; М АГ.М – содержание МgO в перерабатываемой мелассе, % мас.; М АГ.С - содержание МgО в сульфате магния, 16,3 % мас.

Приготовление растворов питательных солей

Соль дозируют из расчёта 100 кг на 1 м3 раствора – раствор соли с массовой долей 10 % и 200 кг на 1 м3 раствора – раствор соли с массовой долей 20 %. Раствор оставляют на 3 - 4 ч для осаждения взвесей, затем декантируют в мерники.

Концентрацию раствора проверяют сахаромером и по специальным таблицам находят концентрацию соли.

Контрольные вопросы

1.Какие способы существуют для осветления мелассного

сусла?

2.Каким образом готовят мелассное сусло в лабораторных условиях?

3.В чем заключается определение сухих веществ в мелассном сусле?

4.Как определить титруемую кислотность в мелассном

сусле?

5.На чем основано определение сахарозы по методу прямой поляризации в мелассном сусле?

6.Как проводится расчёт суммы сбраживаемых сахаров и доброкачественности мелассного сусла?

7.Какие питательные соли применяются в дрожжевом производстве?

8.Каким образом проводят расчёт расхода питательных

солей?

23

Рисунок. Принципиальная технологическая схема получения хлебопекарных дрожжей

Технологическая схема выращивания хлебопекарных дрожжей

Процесс выращивания проводят в три генерации: генерация А – маточные дрожжи ЧК и ЕЧК; генерация Б – засевные дрожжи; генерация В – товарные дрожжи.

Существует несколько схем выращивания дрожжей, которые имеют различия в периодичности и непрерывности процессов; кратности разбавления сырья - работа на концентрированных средах, при этом кратность разбавления КР = 1 : 8 ÷ 1 : 12 ; работа

25

на разбавленных средах КР = 1 : 16 ÷ 1 : 18; количестве стадий; скорости роста; уровне технологических параметров - температура, рН, величина засевов и др.

Наиболее распространены:

–схема ВНИИХПа 20-часовая и 12-часовая на разбавленных и концентрированных средах;

–схема Эркен-Шахарского дрожжевого завода 14-часовая (прессованные дрожжи) и 17-часовая (сушеные дрожжи) периодическая без отборов на концентрированных средах;

–схема Узловского дрожжевого завода 17,5-часовая, периодическая, без отборов;

–тбилисская схема – ряд коротких периодических циклов, концентрированные среды.

Характеристики процесса дрожжегенерирования

Выход дрожжей - количество дрожжей, получаемых на стадии по отношению к переработанной мелассе, выраженное в процентах, рассчитывают по формуле

В = (Д / М) · 100,

где Д- прирост дрожжей за 1 ч или стадию , кг; М – массовое количество мелассы, израсходованной за 1 ч или стадию, кг.

Средний теоретический выход дрожжей при применении мелассы в качестве сырья составляет 105 – 120 %. Практический выход дрожжей по опыту дрожжевых заводов - 68 – 95 %. Потери в дрожжевом производстве составляют 40 %.

Выработка дрожжей - количество готового продукта с учетом потерь на всех стадиях производства, выраженное в кг.

Складка в аппарат – в аппарат задаются все (или часть, в зависимости от стадии и схемы) питательные компоненты, вода и засевные дрожжи. Продолжительность складки 1 ч, соответствует лаг-фазе.

Накопительный период – в полунепрерывных схемах с отборами (например, ВНИИХПа) – период наиболее интенсивного накопления дрожжей. Продолжительность периода 5 - 8 ч, соответствует логарифмической фазе роста.

26

Отборочный период – в полунепрерывных схемах – ежечасно из аппарата делается отбор культуральной среды (10 - 11 м3 в час) в отборочный аппарат и восполняется таким же объёмом свежей питательной среды, таким образом, удаляются метаболиты и среда в аппарате обновляется. Длительность периода 4 или 12 ч в зависимости от схемы (12или 20-часовая), соответствует стационарной фазе.

Для расчёта любой технологической схемы производства дрожжей необходимы данные: выработка дрожжей с аппарата, ожидаемый выход дрожжей, количество засевных дрожжей, коэффициент часового прироста дрожжей, кратность разбавления мелассы.

Продолжительность процесса выращивания

Удельная скорость роста дрожжей рассчитывается по формуле

μ = (ln x1/x0) / τ,

где x0 – массовое количество засевных дрожжей, кг; x1 – массовое количество дрожжей, полученных к концу часа или всего процесса, кг; τ – продолжительность процесса выращивания дрожжей, ч.

Зная удельную скорость роста дрожжей μ, можно найти по таблице или рассчитать коэффициент почасового прироста

дрожжей Н:

H = e μ,

где е – основание натурального логарифма.

Зная коэффициент почасового прироста Н и первоначальный засев дрожжей, можно посчитать количество ожидаемых дрожжей к концу каждого последующего часа т. е. количество засевных дрожжей умножают на Н, после чего полученный результат снова умножают на Н и так считают накопительный период, если схема с отборами. Если схема без отборов, то - до конца процессов выращивания.

Расчет позволяет определить пророст дрожжей ежечасно, т. е. из последующего часа накопления дрожжей вычитается предыдущий и получают прирост дрожжей Д.

27

По приросту дрожжей рассчитывают ежечасно расход мелассы М, в кг:

М = (Д ∙ 100) / В,

где Д - прирост дрожжей, кг; В - выход дрожжей, кг В технологических схемах часто используют расход мелас-

сы по часам в %, т.е. общий расход принимают за 100 % и находят расход ежечасный расход, в % (по пропорции).

Пример расчета графика прироста дрожжей,

почасовой дозировки мелассы и питательных солей

Задача: рассчитать расход мелассы для 20-часовой схемы ВНИИХПа выращивания дрожжей на концентрированных средах с 12 отборами для товарной стадии (В). Массовое количество засевных дрожжей - 1400 кг, ожидаемый выход - 77 %. Общая выработка дрожжей с аппарата ≈ 9 т.

Решение

1. Рассчитать удельную скорость роста дрожжей для накопительного периода.

Согласно исходным данным, товарные дрожжи получают в непрерывном процессе. Для этого необходимо получить в аппарате достаточное количество дрожжей. Из практики работы дрожжевых заводов известно, что в типовом дрожжерастильном аппарате общей вместимостью 100 м 3 к концу 6 - 7-часового накопительного периода массовое количество биомассы составляет 2800÷3600 кг. Для расчета примем 7-часовой накопительный период, а количество биомассы дрожжей - 3500 кг.

Удельная скорость роста составит

µ= (ln (3500 / 1400 )) / 7 = 0,130.

2.По табл. 63, с. 172 (Шишацкий Ю. И., Новаковская С. С. «Справочник по производству хлебопекарных дрожжей») найти коэффициент почасового прироста дрожжей Н:

Н= 1,139 ч – 1.

Согласно современным знаниям о закономерностях роста и размножения дрожжевых клеток скорость роста в ходе культивирования дрожжей, когда идет накопление биомассы, не является постоянной величиной. Она становится постоянной в непрерыв-

28

ном процессе во время оттока жидкости с дрожжами и притока свежей среды. Поэтому в накопительном периоде закладывается переменный коэффициент часового прироста дрожжей (КЧПД).

Величиной его задаются, соблюдая следующую закономерность: в первой половине процесса этот показатель возрастает, а во второй снижается. Между тем в течение относительно короткого времени (6 - 7 ч) скорость роста может и не снижаться.

Задаваясь КЧПД, необходимо иметь в виду, что величина его не должна значительно отклоняться от среднечасового прироста в целом за процесс.

3.Рассчитать количество дрожжей к концу каждого последующего часа: Н · 1400 и т.д. для накопительного периода. Для периода отборов расчет не проводят.

4.Рассчитать прирост дрожжей Д, кг, для каждого часа. В период отборов прирост постоянный, такой же, как на 7-м часу накопления, так как происходит постоянный ежечасный отбор дрожжей и приток в аппарат свежей питательной среды.

Результаты расчетов представить в виде табл. 1.

5.Рассчитать расход мелассы М, кг, по формуле

М = 100 ∙ Д / В.

Порция мелассы на складку составляет 40 % от массы засевных дрожжей

(1400 – 40) / 100 = 560 кг.

Проверим правильность расчёта по выходу дрожжей: расход мелассы на стадию 9869 – 560 = 9300 кг (без учёта мелассы на складку). Прирост дрожжей на стадии

8565 – 1400 = 7165 кг.

Выход дрожжей

В= (7165 / 9309) · 100 = 77 %

6.Рассчитать расход мелассы, в %, если 9869 кг составляет

100 %.

7.Рассчитать расход питательных солей в кг и дм3 для растворов солей с массовой долей 20 %:

VA = А / 0,2 ∙ 1,115,

где А – массовое количество сульфата аммония, кг, 1,115 – плотность раствора сульфата аммония с массовой долей 20 %, кг/ дм3.

29

VФ = Ф / 0,2 · 1,117,

где Ф – массовое количество диаммонифосфата, кг; 1,117 – плотность раствора диаммонийфосфата, кг/ дм3

VK = К / 0,2 ∙ 1,134,

где К – массовое количество хлорида калия, кг; 1,134 – плотность раствора хлорида калия с массовой долей 20 %, кг/ дм3

VМАГ = Маг/ 0,2 · 1,219,

где Маг – массовое количество сульфата магния, кг; 1,219 – плотность раствора сульфата магния, кг/ дм3.

30

Порядок выполнения работы

Анализ культуральных сред ЧК- I, ЧК- II, Б, В.

Плотность среды и концентрация дрожжей.

Материалы и оборудование: пробы из дрожжерастильных аппаратов; сахаромер, воронка Бюхнера, колба Бунзена, вакуумнасос, весы аналитические.

Проведение анализа. Плотность среды определяют с помощью сахаромера, учитывают поправку к показаниям сахаромера на температуру. Пробу в объеме 0,5 дм3 (иногда 50 см3), отобранную из дрожжерастильного аппарата, отфильтровывают на воронке Бюхнера через двойной фильтр. Фильтрацию продолжают до получения пластинки прессованных дрожжей должной ломкости. Во избежание потерь пластинку взвешивают, не снимая с фильтровальной бумаги. Второй нижний кружок бумаги при взвешивании пластинки дрожжей помещают на чашку весов с гирями, чтобы внести поправку к массе дрожжей. Затем отвешивают 5 г отфильтрованных дрожжей и определяют их влажность. В массу дрожжей вносят соответствующую поправку и определяют в 1 дм3 среды количество прессованных дрожжей влажностью 75 %.

Для оперативного анализа можно пользоваться специальным коэффициентом, установленным экспериментально для данной установки. Обычно влажность дрожжей с фильтра составляет 80 %. При этом коэффициент пересчета будет равен 0,8.

Усвояемый азот.

Реактивы: 0,1 моль/дм3 раствор NaOH; раствор фенолфталеина; формалин с массовой долей 40 %.

Проведение анализа. Количество усвояемого азота в среде определяют методом формольного титрования.

31