Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Технологическое проектирование производства хлебопекарных дрожжей. Учебное пособие
.pdf
21
Нормы расхода пара с давлением от 0,25 до 0,30 МПа даны
Т
ехнология
д
робно
-
рециркуляционная
Эркен
–
Шахарская
Разогрев мелассы
в
процессе приема
Разогрев кукурузного
производства
Разогрев пеногасителя
в
процессе приема
Разогрев мелассы при
подаче в
производство
Разогрев кукурузного
в
производство
Разогрев пеногасителя
в
производство
Стерилизация мелассной
рассиропки
Стерилизация
кукурузного экстракта
Сушка дрожжей
4400,0
4400,0
4400,0
Сушка салфеток
55,0
55,0
55,0
Стерилизация
и
трубопроводов
Стерилизация среды
в
АЦК
Стерилизация автолиза
дрожжей
в табл. 11.
Удельные технологические нормы расхода воды
Таблица 11
Статья расхода пара
экстракта в процессе
экстракта при подаче
при подаче
оборудования
40,0 40,0 40,0
3,0
0,5 0,5 0,5
40,0 40,0 40,0
3,0
0,5 0,5 0,5
115,0 90,0 140,0
8,0
40,0 40,0 40,0
1,0 1,0 1,0
0,4
8-часовая
Расход холода необходимо проектировать на следующие
технологические операции:
– приготовление охлажденной воды при отсутствии
на заводе артезианской;
– охлаждение дрожжевого концентрата (молока) до температуры +2…+4 °С на пластинчатых теплообменниках
и поддержание этой температуры в сборниках для его хранения;
– охлаждение склада прессованных дрожжей (холодильные
камеры) и экспедиции прессованных дрожжей;
– охлаждение склада сухих дрожжей.
Исходные данные для расчета расхода холода:
– среднее удельное тепловыделение при выращивании
дрожжей принимать 4190 кДж/кг дрожжей;
– температура охлажденной воды для промывки дрожжей
суспензии, охлаждения стадии БИН и питательной среды,
орошения вакуум-фильтров – +12 °С;
– количество теплоты, уносимой из дрожжерастильных
аппаратов охлажденным до 30 °С воздухом – 27,2 тыс.
кДж/1000 м3 воздуха;
– температура дрожжевого концентрата после III ступени
сепарации – +16 °С;
– ориентировочный расход холода на охлаждение 1,0 м
холодильной камеры.
ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ СХЕМА ПРОИЗВОДСТВА
ХЛЕБОПЕКАРНЫХ ДРОЖЖЕЙ. ВЫБОР
И ОБОСНОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ СХЕМЫ
Технологические режимы выращивания дрожжей, применяемые в отрасли, различаются по следующим основным показателям: кратности разбавления мелассы водой, скорости роста,
выходу готовой продукции, числу стадий получения маточных
и товарных дрожжей, длительности культивирования, качеству
затрачиваемых маточных дрожжей в стадии выращивания товарных, концентрации дрожжей в культуральной среде, съему
дрожжей с 1 м3 полезной вместимости дрожжерастильного аппарата, расходу сырья по стадиям. На отечественных дрожжевых
заводах хлебопекарные дрожжи получают как периодическим
(воздушно-приточным), так и полунепрерывным способом
(с оттоком культуральной среды, который еще называют воздушно-проточным). Дрожжи выращивают на разбавленных
(Кр = 1:16÷1:18) и концентрированных (Кр = 1:8÷1:12) средах.
Товарные хлебопекарные дрожжи выращивают по нескольким
схемам, которые различаются не только режимом,
но и оборудованием.
3
22
23
1. Регламентная схема ВНИИХПа – 20- и 12-часовая схема
с отборами, полунепрерывные на разбавленных (Кр = 1:17)
и концентрированных (Кр = 1:10÷1:12) средах.
2. Эркен–Шахарская (итальянская) схема – периодическая,
без отборов на концентрированных средах 14-и 17-часовая
с выпуском сушеных дрожжей (Кр = 1:18).
3. Узловская (шведская) схема – периодическая без отборов
на концентрированных средах 17–17,5-часовая (Кр = 1:14).
4. Схема Тбилисского дрожжевого завода –
на концентрированных средах (Кр = 1:10), 6–7-часовая в двух аппаратах, работающих по периодическим циклам.
Регламентная схема ВНИИХПа 2 0-часовая
на разбавленных средах
ЧК дрожжей выращивают в четыре лабораторные стадии,
затем три стадии – в цехе чистых культур, а одна стадия –
в производственном дрожжерастильном аппарате.
Первая лабораторная стадия: в подмолодочной пробирке
на 10–15 см3 с витаминизированной питательной средой
на солодовом сусле из пробирки с ЧК, температура 30–26 С, продолжительность 16–24 ч.
Вторая лабораторная стадия: в подмолодочной колбе
на 100 см3, температура 30–26 С, в течение 16–24 ч.
Третья лабораторная стадия: в колбе на 1 дм3, температура
30–26 С, продолжительность 16–24 ч.
Четвертая лабораторная стадия: в колбе Карлсберга
на 10 дм3 на смешанном сусле: солодовое сусло и меласса 1:1,
рН 4,8–5,0, концентраций СВ – 14 %, температура 26–30 С, продолжительность 16–24 ч.
В цехе чистых культур
Стадия малого инокулятора МИН: аппарат МИН вместимостью 0,5 м3, полезный набор 0,25 дм3, на стерильном мелассном
сусле, рН4,5, продолжительность10–14 ч, температура 28–30 С.
Начальная концентраций СВ 12 % при слабой аэрации по
5–10 мин в час. Накапливается 5 кг дрожжей. Бесприточный
способ.
Стадия большого инокулятора БИН: аппарат БИН вместимостью 2,5 м3, полезный набор – 1,5 м3, на стерильном мелассном
сусле. Засев – все содержимое аппарата МИН, рН4,5, концентрация СВ 12 %, продолжительность 10–12 ч, температура 28–30 С
при слабой аэрации по 5–10 мин в час. Накапливается 25 кг
дрожжей. Бесприточный способ.
Стадия ЧК–I: аппарат ЧК–I вместимостью 7,5 м3, полезный
набор 5,6 м3 на стерильном мелассном сусле. Засев – все содержимое аппарата БИН, рН4,5, концентрация СВ 12 %, продолжительность10–12 ч, температура 28–30 С. Аэрация слабая, постоянная 20–30 м3/ч на 1 м3 среды. Накопление 170 кг. Бесприточный.
В производственных условиях
Стадия ЧК–II: аппарат ЧК–II, вместимостью 30 м
(ВДА-30) – при использовании стадий ЕЧК и 50 м3, если ЕЧК
не используется. Полезный набор – соответственно 23 и 33 м3,
мелассное сусло нестерильное. Засев – все содержимое аппарата
ЧК – I. Работает по воздушно-приточному способу. Температура
28–30 С, продолжительность 10 ч. Накопление 1020 кг.
Стадия ЕЧК–I: аппарат вместимостью 7,5 м3, полезный набор 5,6 м3. Засевом служат дрожжи ЧК в виде дрожжевого молока в количестве 50 кг в пересчете на прессованные дрожжи, обработанные серной кислотой в течение 1 ч из расчета получения
1 %- ного раствора кислоты в дрожжевом молоке. Концентрация
СВ 10 %, рН 4,5–5,0, продолжительность10 ч, температура
28–30 С, постоянная аэрация 30 м3/ч на 1 м3 среды. Накопление
230 кг.
Стадия ЕЧК–II: аппарат вместимостью 30 м3. Засев все содержимое аппарата ЕЧК–II. Работает по воздушно-приточному
способу. Аэрация 40–50 м3/ч на 1 м3 среды, температура 28–30 С,
продолжительность 10 ч. Полезный набор 23 м3. Накопление
1020 кг дрожжей. Отличительными чертами этой технологии является высокая скорость роста дрожжей при низком выходе 35 %,
а также выведение, кроме маточных дрожжей чистой культуры,
задаточных дрожжей ЕЧК с выходом 50 %. В связи с этим получение дрожжей из пробирки проводят 1 раз в 20–25 сут,
24
3
25
но микробиологические показатели дрожжей ЕЧК хуже, чем
дрожжей ЧК.
Выращивание товарных дрожжей
Выращивание ведут в две стадии: засевная Б и товарная –
В, при кратности разбавления сырья 1:17.
Стадия Б. Аппарат объемом 30 м3 (ВДА-30), полезный объем 22 м3. Засев – дрожжи ЧК или ЕЧК 215 кг в виде дрожжевого
молока. Работает по воздушно-приточному способу. Температура
30 С, продолжительность 12 ч, рН 4,5–5,0. Аэрация –
80 м3/ч на 1 м3 среды. Накапливается 1100 кг дрожжей. Дозрева-
ние не предусматривается.
Стадия В. Аппарат объемом 100 м3 (ВДА-100), полезный
объем 70 м3. Засевают все содержимое аппарата Б. В течение
первых 7 ч (положительный период) выращивают по воздушноприточному способу. Затем начинают непрерывный отток
в отборочный аппарат (период оттоков) – воздушно-проточный
способ. В отборочном аппарате (ВДА-30 ) дрожжи дозревают 1 ч
при слабой аэрации 40 м3/ч на 1 м3 среды без притока питательных сред. Количество среды, отбираемой ежечасно, соответствует количеству жидкости, поступающей в аппарат.
В аппарате ВДА-100 делают складку, передают все содержимое аппарата Б и начинают работу по воздушно-приточному
способу в соответствии с графиком. Расход воздуха
100 м3/ч на 1 м3 среды, рН4,5, в конце процесса 5,5–5,8 (регулируют с помощью аммиачной воды). К концу накопительного периода накапливается 3400 кг дрожжей (2800–3600 кг).
С 8-го часа начинают отбор по 11 м3 среды в отборочный
аппарат. Период отборов длится 12 ч, общий объем отборов
132 м3. Последний час – час дозревания; температура 30 С, продолжительность 20 ч. Накопление дрожжей ≈ 9300 кг. Удельная
скорость роста µ = 0,16.
Модернизированный режим ВНИИХ Па предусматривает
охлаждение технологической воды до 3–5 С и подачу ее
в аппарат синхронно с притоком мелассного сусла. При этом
резко снижается расход воды и стабилизируется температурный
режим.
Большой интерес в настоящее время представляет способ
выращивания дрожжей в концентрированных средах
(Кр = 1:6–1:12). Высокая концентрация мелассовой среды при
правильном соотношении с кислородом подавляет размножение
посторонних дрожжей и заметно улучшает физиологическое состояние клеток сахаромицетов. Было выявлено, что при выращивании дрожжей в концентрированных средах производственная
мощность возрастает до 140 %, расход воздуха на 1 т дрожжей
снижается на 50 % и расход электроэнергии на аэрацию –
на 35 %.
Регламентная схема ВНИИХПа 2 0-часовая
на концентрированных средах
Чистую культуру дрожжей получают по режиму ВНИИХПа (см. 20-часовую схему ВНИИХПа на разбавленных средах).
Выращивание товарных дрожжей. Выращивание ведут
в две стадии: засевная Б при кратности разбавления 1:11
и товарная В при кратности разбавления 1:12.
Стадия Б. Аппарат объемом 30 м3 (ВДА-30), полезный объем 22 м3. Засев – дрожжи ЧК или ЕЧК 300 кг в виде дрожжевого
молока. Работает по воздушно-приточному способу. Температура
30 , продолжительность 12 ч, рН4,5–5,0. Накапливается 1400 кг
дрожжей. Дозревание не предусматривается. Аэрация –
80 м3/ч на 1 м3 среды.
Стадия В. Аппарат объемом 100 м3 (ВДА-100), полезный
объем 70 м3. Засев – все содержимое аппарата Б. Накопительный
период – 7 ч, отборочный – 12 ч. Дрожжи выращивают аналогично выращиванию на разбавленных средах (см. 20-часовую схему
ВНИИХПа на разбавленных средах).
Режим разработан ВНИИХПа с целью увеличения выработки дрожжей. Оптимальной величиной засева является 40–45 %
к массе мелассы, используемой в накопительном периоде. При
этом происходит более полное использование питательных веществ среды, в результате выход дрожжей выше, чем при малом
засеве.
Подача мелассы, хотя и по программе, но с учетом ежечасно прирастающей биомассы дает больший выход дрожжей, чем
26
27
режим подачи мелассы по регламенту, применяемом
в производстве дрожжей на разбавленных средах. Наибольше
накопление дрожжей происходит при постепенном притоке воды,
при этом удельная скорость роста дрожжей значительно выше.
12-часовая схема ВНИИХПа на разбавленных средах
ЧК дрожжей получают по режиму ВНИИХПа (см. 20-
часовую схему ВНИИХПа).
Стадия Б. (см. 20-часовую схему ВНИИХПа
на разбавленных средах).
Стадия В. Выращивание дрожжей ведется аналогично 20-ти
часовой схеме ВНИИХПа на разбавленных средах, но период отборов длится 4 ч – 4 отбора по 11 м3 в отборочный аппарат.
12-часовая схема ВНИИХПа на концентрированных средах
ЧК дрожжей получают по режиму ВНИИХПа (см. 20-
часовую схему ВНИИХПа).
Стадия Б. (см. 20-часовую схему ВНИИХПа
на концентрированных средах).
Стадия В. Выращивание дрожжей ведется аналогично
20-часовой схеме ВНИИХПа на концентрированны средах,
но период отборов длится 4 ч, 4 отбора по 11 м3 в отборочный
аппарат.
Выращивание дрожжей по регламентным схемам ВНИИХПа (12 и 20-часовая) ведется полунепрерывным способом. При
этом способе дрожжи выращивают с постоянной аэрацией культуральной среды, постепенным притоком питательных веществ
в дрожжерастильный аппарат и одновременным оттоком культуральной среды в отборочный аппарат, то есть дрожжи выращиваются в проточной среде с постоянной концентрацией питательных веществ и с постоянной концентрацией биомассы
в дрожжерастильном аппарате. Этот процесс называют непрерывным. Он протекает в двух дрожжерастильных аппаратах (основном и отборочном) и включает в себя два периода: накопительный и отборочный (проточный).
Накопительный период протекает в основном дрожжерастильном аппарате при постоянной подаче питательных веществ,
воды и воздуха. Дрожжи растут по закону периодического способа. В своем развитии они проходят лаг-фазу и фазу логарифмического роста. В дрожжерастильном аппарате к концу периода накапливается рабочая биомасса, количество которой зависит
от конструкции аппарата. Затем начинается второй период непрерывного роста клеток (проток), во время которого рабочая
биомасса непрерывно дает прирост дрожжей, который выводится
вместе с культуральной средой из основного дрожжерастильного
аппарата в отборочный. Количество среды, отбираемое ежечасно,
соответствует (по объему) количеству питательной среды и воды,
поступающей в основной дрожжерастильный аппарат, поэтому
уровень среды в нем остается постоянным. В период оттока
дрожжи находятся в стадии логарифмического роста. При правильно организованном процессе прирост биомассы постоянен,
неизменно качество продукта, так как процесс стабилизируется.
Устанавливается постоянное соотношение клеток по величине
и ферментативной активности.
Отборочный период не ограничивается во времени при соблюдении следующих условий:
– скорость роста клеток равна скорости разбавления среды;
– дрожжевые клетки обеспечены всеми необходимыми
для их жизнедеятельности питательными и ростовыми веществами, а также кислородом;
– непрерывный вывод из основного дрожжерастильного
аппарата прирастающей биомассы;
– соблюдение параметров процесса, обеспечивающих оптимальные условия жизнедеятельности клеток.
Стационарная фаза развития дрожжевых клеток
в непрерывном процессе наступает только в отборочном аппарате, в который питательные вещества не поступают. Клетки
для поддержания жизнедеятельности используют оставшиеся
в культуральной среде вещества, масса их увеличивается, то есть
происходит процесс дозревания дрожжей.
Трудность в ведении непрерывного процессана предприятиях состоит с инфицированности культуральной среды вследствие использования нестерильного воздуха, воды, питательной среды, что понижает качество готового продукта. В связи с этим про-
28
29
должительность периода оттоков культуральной средына предприятиях в настоящее время в основномсоставляет12–20 ч.
Непрерывное культивирование имеет ряд преимуществ перед периодическим процессом:
– обеспечивает более высокую скорость роста;
– культивирование происходит в постоянных условиях ус-
тановившегося режима, где включено влияние времени;
– микробная популяция и ее продукты более однородны,
дегенерации клеток не наблюдается;
– дрожжи выращиваются на полноценной питательной сре-
де и при полном обеспечении клеток кислородом;
– более эффективно регулирование процесса, что облегчает
задачу автоматизации;
– процесс выращивания более эффективен, так как размеры
аппарата могут быть уменьшены при той же мощности,
не происходит потерь времени между отдельными циклами, как
в периодическом процессе;
– приготовление среды и выделение дрожжей можно вести
непрерывно.
Обоснование и преимущества применения
концентрированных сред
Применение непрерывных способов выращивания дрожжей
на концентрированных средах обладает рядом преимуществ. Использование прогрессивных воздушно-приточного на первом
этапе и воздушно-проточного на втором этапе выращивания
дрожжей обеспечивает непрерывную аэрацию культуральной
среды, необходимую для роста и синтеза клеточных материалов
дрожжей.
Непрерывный процесс выращивания дрожжей позволяет
получать более высокую продуктивность по сравнению
с периодическими способами выращивания. Постоянный приток
питательных веществ обеспечивает постоянную концентрацию
питательных веществ, используемых дрожжами.
Использование отборочного аппарата для оттока культуральной среды позволяет поддерживать постоянную концентра-
цию биомассы и не допускает окончания лаг-фазы, способствует
делению клеток с высокой скоростью.
Непрерывный процесс выращивания дрожжей обеспечивает более высокую скорость роста в сравнении с периодическими
процессами. Использование концентрированных сред увеличивает количество сухих веществ и позволяет уменьшить количество
необходимого оборудования и металлоемкость производства.
Эркен-Шахарская (итальянская) схема
Данная схема характеризуется периодическим способом
размножения дрожжей в концентрированной среде, имеет ряд
особенностей:
– выращивание маточных дрожжей ведется в четыре стадии
с очень высокой удельной скоростью роста (0,19–0,29) в первых
стадиях, при кратности разбавления мелассы водой 6:8;
– для получения прессованной и сушеной продукции используются специальные расы дрожжей;
– выращивание товарных дрожжей ведется в одну стадию
по периодическому способу при кратности разбавления мелассы
водой 7,5–8,3. При этом предусматриваются две технологические
схемы получения дрожжей для прессования и сушки, различающиеся длительностью процесса, а также режимом подачи углеводного питания;
– использование высоких дрожжерастильных аппаратов
при небольшом расходе воздуха.
К особенностям этой технологии следует отнести:
– фосфорную подготовку – активацию дрожжей, достигаемую подачей в складку всего количества раствора диаммоний
фосфата;
– быстрое падение рН в ходе размножения
и необходимость добавки большого количества аммиачной воды;
– работу без отборов, делающую процесс более стерильным;
– увеличенный засев в товарной стадии, 20–25 % дрожжей
к расходу мелассы;
– регулирование рН среды серной кислотой, обработку маточных дрожжей серной кислотой при рН среды 2,5–2,6;
30
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]