Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Технологическое проектирование производства хлебопекарных дрожжей. Учебное пособие
.pdf
31
– соблюдение стерильности как при выращивании маточ-
ных, так и при получении товарных дрожжей;
– осветление мелассы горячим способом;
– обработку технологической воды гипохлоритом натрия;
– стерилизацию подаваемого в дрожжерастильные аппара-
ты воздуха;
– автоматическую подачу мелассы и растворов питатель-
ных солей по программе, подачу при складке всей воды, используемой для работы дрожжерастильного аппарата.
ЧК дрожжей выращивают в четыре лабораторные стадии
и четыре стадии цеха чистых культур.
Лабораторные стадии
1. В колбах на 250 см3 на солодовом сусле из пробирки
с ЧК. Температура 26°С, продолжительность 24 ч.
2. В колбах на 250 см3 на солодовом сусле. Засевают 4 см
суспензии из предыдущей стадии. Температура 26 °С, продолжительность 24 ч.
3. В колбах на 500 см3 на солодовом сусле. Засев – содержимое колб второй стадии. Температура 26–30°С, продолжительность 24 ч.
4. В колбах Карлсберга на 7 дм3. Засев – содержимое колб
третьей стадии. Температура 26–30 С, продолжительность – 24 ч,
рН 4,5–4,7.
3
Выращивание дрожжей в цехе чистой культуры
1. ЧК-I (предварительная стадия). Выращивание ведется
по бесприточному способу при Кр = 6, в аппарате вместимостью
0,4 м3, полезный набор 0,22 м3, на стерильном мелассном сусле
при температуре 30 °С, продолжительности 13 ч, рН 4,0. Засев –
четыре колбы Карлсберга (160 г. дрожжей). Аэрация 0,2 м3/м3·ч.
Накапливается 6 кг дрожжей.
2. ЧК-II (первая стадия). Выращивание ведется
по бесприточному режиму при Кр = 8 в аппарате вместимостью
12 м3, полезный набор 8 м3 на стерильном мелассном сусле при
рН 4,7, температуре 20 °С, продолжительности 12 ч, аэрация
1 м3/м3·ч. Засев – содержимое аппарата ЧК-I. Накапливается
190 кг дрожжей.
3. ЧК-III (вторая стадия). Выращивание ведется
по воздушно-приточному способу в аппарате вместимостью
52 м3, полезный набор 31,2 м3 на стерильном мелассном сусле
при рН 4,1, температуре 28 °С, продолжительности 12 ч, аэрация
20–30 м3/м3·ч. Засев – содержимое аппарата ЧК-II. Накапливается 2200 кг дрожжей.
4. ЧК-IV (третья стадия). Выращивание ведется
по воздушно-приточному способу при Кр = 8, в аппарате вместимостью 110 м3, полезный набор 75 м3 на стерильном мелассном
сусле при температуре 28 °С, рН 4,2, продолжительности 12,5 ч,
аэрация 30–40 м3/м3·ч. Засев – все содержимое аппарата ЧК-III.
Накапливается 10 500 кг. Выход 80 %.
Выращивание дрожжей на товарной стадии
Товарные дрожжи получают на чистой культуре
в специально сконструированных дрожжерастильных аппаратах,
предназначенных для выращивания дрожжей в концентрированной среде. Охлаждение осуществляется с помощью выносного теплообменника.
Для выпуска дрожжей в прессованном виде применяется
14-часовой режим при Кр = 11, для выпуска сушеных дрожжей
работают по 17 -часовому режиму при Кр = 8. Предприятия должны быть оснащены высокими (не менее 10 м) дрожжерастильными аппаратами с эффективной воздухораспределительной системой и охлаждением.
Дрожжи выращивают по воздушно-приточному способу
в аппарате вместимостью 110 м3, полезный набор 75 м3 в одну
стадию на стерильном мелассном сусле при рН 4,5, температуре26–30 °С, продолжительности 14 ч. Аэрация40–50 м3/м3·ч – с 1
по 11 ч, затем 30–40 м3/м3·ч. Засев – 2000 кг дрожжей в виде
дрожжевого молока. Накапливается 9600 кг дрожжей, содержащих 30 % СВ.
Готовая продукция, получаемая по этой технологии, имеет
высокое качество. Особенностью этой схемы является обеспечение высокой скорости роста и высокий выход дрожжей.
32
33
При внедрении этой технологии на отечественных предприятиях, оборудование которых отличается от оборудования
Эркен-Шахарского завода, была предложена технология применительно к отечественным дрожжерастильным аппаратам.
Дрожжи получают в дрожжерастильном аппарате общим объемом 100 м3, полезным объемом – 68 м3 при Кр = 8
и продолжительности 14 ч (µ = 0,111 ч-1). При наличии невысоких аппаратов (типа ВДА-100) с рубашечным охлаждением внедрение этой технологии возможно лишь при выращивании маточных и засевных дрожжей, то есть в две товарные стадии Б и В.
Выращивание дрожжей ЧК ведется по режиму ВНИИХПа.
Узловская (шведская) схема
Главный экономический показатель, положенный в основу
схему, – максимальный выход дрожжей из единицы сырья.
Для достижения этой цели найдены и применены программы почасовой подачи воздуха, питания и солей, температурные и рНрежимы. Схема технологии Узловского дрожжевого завода отличается большим количеством стадий – семь.
Первые четыре стадии проходят в цехе чистых культур
по бесприточному режиму в концентрированной среде Кр = 1:5
(МИН, БИН, АЧК-III. I генерация). Следующие стадии – II и III
генерации проводят в производственных условиях в аппаратах
на 70 м3, но при разном полезном наборе, Кз = 1:9 (II генерация)
и 1:12 (III генерация). Товарные дрожжи получают
по периодическому способу в две генерации (IV и V). Обе генерации проводят в пяти одинаковых аппаратах по 145 м3 каждый.
Один – для выращивания IV генерации и четыре – для V генерации, Кр = 1:14.
Весь процесс ведется по периодическому циклу без отборов на стерильных средах в пять стадий (исключая ИТН, БИН
и АЧК-III), из них первые три – неприточные (маточные дрожжи) – I, II, III генерация. Длительность процесса по стадиям: I –
до отброда (18 ч), II – 10 ч, III – 10 ч, IV – 15 ч, V – 17,5 ч. Дрожжи II, III и IV генераций сепарируют, и дают засев
в последующие стадии в виде концентратов, хранящихся при
низких температурах.
Особенностями этого режима являются: культивирование
дрожжей при низкой температуре (21–23 ), с низкой скоростью
роста, необходимость большого количества чистой культуры
дрожжей для засева, использование аммиачной воды в качестве
основного источника азотного питания и послесепарационного
фугата (бражки) маточных дрожжей при выращивании товарных.
Медленный прирост дрожжей способствует лучшей утилизации
дрожжевой клеткой питательных веществ среды и в особенности
биотина, в результате чего получается высокий выход дрожжей.
На выход дрожжей влияет также использование бражки маточных дрожжей, содержащей большое количество питательных веществ. Однако схема отличается самым низким съемом дрожжей.
Товарная продукция, получаемая по Узловской технологии
(как прессованные, так и сушеные дрожжи), имеет высокое качество. По данной технологии применяются большие завесы –
30–35 % к массе мелассы, а размножение сдерживают снижением
температуры и уменьшением количества подаваемого воздуха
для максимального использования дрожжами питательных веществ среды. Начальные температуры брожения для IV и V генераций соответственно 24 и 21 °С с постепенным доведением до
30 и 23 °С. Схема отличается высоким начальным разбавлением
в этих стадиях, создаваемым для увеличения столба жидкости
и нормализации работы воздуходувных машин. Однако это
не приводит к длительной лаг-фазе и опасности инфекции, так
как засевы достаточно велики, а маточные дрожжи выращены
по неприточному режиму, обеспечивающему высокую генеративную активность и безупречную чистоту культуры.
При выращивании маточных дрожжей не преследуют цель
повышения выхода (выход 36 %), но стремятся дать высокоактивный засев ЧК в последующие стадии. Режимы рН строго оговорены для каждой стадии. Для обеспечения чистоты культуры
во II, III и IV стадиях величина рН с 4,5 в начале брожения снижается к концу цикла соответственно до 4,1; 4,0 и 3,0. В товарной
стадии нет необходимости в жестких режимах рН, так как обес-
34
35
печена чистота и активность засева. Поэтому процесс ведется при
высоких значениях рН среды 5,5 в начале цикла со снижением до
4,5 к 8-му часу и повышением до 6,0 к концу брожения.
Схема предусматривает максимально возможный коэффициент использования кислорода воздуха в результате:
– большой высоты столба жидкости, что достигается установкой аппаратов высотой 11 м и заполнением полезной емкости
в начале складки (вся вода, необходимая для процесса дается при
складке);
– увеличения коэффициента растворимости кислорода
в среде путем снижения температуры брожения.
Таким образом, создаются условия для обеспечения дрожжей растворенным кислородом при небольших расходах воздуха.
Наряду с повышением эффективности аэрации снижение температуры брожения увеличивает растворимость спирта в среде,
а уменьшение расхода воздуха и повышение давления столба
жидкости предотвращают унос спирта из аппарата. Так достигается максимально возможное использование спирта, образующегося в процессе брожения и добавляемого с бражкой после сепарирования маточных дрожжей. Этот спирт используется
для накопления биомассы.
Помимо изложенного, снижением температуры и повышением рН среды при выращивании товарных дрожжей достигается
уменьшение осмотического давления в среде, следовательно, повышение содержания внутри клеточной влаги и увеличение физической массы дрожжевых клеток. Выход дрожжей находится
на уровне 92 % в пересчете на мелассу с содержанием сахара
56 %.
Тбилисская схема
Маточные дрожжи ЧК получают традиционным образом.
Для ЕЧК-I принят 6-ти часовой, а для ЕЧК-II – 7-часовой график
с равномерной почасовой дозировкой питания в обоих случаях.
Режим основан на принципе непрерывного культивирования дрожжей. Характеризуется Кр = 1:10 и очень высокой скоростью роста (0,306–0,335), что достигается за счет повышения
температуры до 31–35 °С и интенсивного перемешивания среды.
По этому режиму дрожжи выращивают в ряде последовательных
циклов при длительности одного цикла 6–7 ч. Количество циклов
практически может быть бесконечным.
Затрата маточных дрожжей очень незначительная (51–
60 кг), так как маточные дрожжи ЕЧК засевают только в первый
цикл. Засев последующих циклов производят дрожжами, полученными в предыдущем цикле.
Товарные дрожжи получают в двух дрожжерастильных аппаратах, работающих попеременно. При этом часть дрожжей, выращенных в первом аппарате, используют в качестве засевного
материала для второго, а из второго вновь для первого и так далее. Эти пересевы могут повторяться 10 раз и более, что зависит
от качества и чистоты питательной среды, а также от качества
маточных дрожжей и общего санитарного состояния
предприятия.
Режим Тбилисского дрожжевого завода имеет самые лучшие показатели. Каждый аппарат занят в сутки 12–14 ч. Режим
отмечается высокой концентрацией дрожжей в аппарате и такой
высокой скоростью роста (0,33), которая до сих пор
не достигнута в других режимах. Аппараты работают с притоком.
Особенностью этого способа является его пригодность для
переработки некачественного сырья и солей с некоторым содержанием вредных примесей. Это объясняется частым обменом среды, когда из аппарата удаляется 75 % от объема. Для обеспечения
дрожжей растворенным кислородом в аппарат подается
10 000 м3воздухав час(160 м3/м3среды). Выход дрожжей 80–96 %.
ПОДГОТОВКА ПИТАТЕЛЬНЫХ РАСТВОРОВ
Подготовка и осветление мелассы
Гомогенизацию мелассы производят непосредственно
в хранилищах путем многократного перекачивания с подачей
в резервуар в течение 2–3 недель либо путем перемешивания
сжатым воздухом, продуваемым со скоростью 20– 30 м3/ч. Гомогенизация проводится 1–2 раза в сутки в течение 1,5–2 ч. Её осуществляют также в гомогенизаторах – отдельно стоящих емкостях, рассчитанных на 2–3-недельный запас. Мелассу перекачи-
36
37
вают из мелассохранилища в эти емкости, затем с помощью шестеренчатого насоса перекачивают мелассу из одной емкости
в другую.
Заторный способ осветления – удаление взвешенных примесей путем осаждения их под действием ускорения свободного
падения. Все стадии осветления проводятся в одном сосуде –
заторном чане.
Кислотно-холодный способ: в заторный чан набирают воду
и мелассу в соотношении 1:1 перемешивают, добавляют хлорную
известь 0,6–0,9 кг активного хлора на 1 т мелассы, размешивают
30 мин и выдерживают 30 мин без перемешивания. Добавляют
серную кислоту с рН 4 , 5–5 ,5, необходимое количество суперфосфата, доводят водой до 25 % СВ, перемешивают 30 мин, подают
сульфат аммония, перемешивают 5–10 мин. Расход воды 4,5 м
воды на 1 т мелассы. Отстаивание 12–14 ч. Прозрачную жидкость
декантируют.
Кислотно-горячий способ – порядок операций такой же,
как при кислотно-холодном, но после растворения суперфосфата
добавляют кипящую воду до плотности 20 % СВ. Затор нагревают паром и кипятят от 30 мин до 1 ч. Отстаивают 8–12 ч при температуре не ниже 70 °С. Процесс ведется без хлорной извести и с
уменьшением на 30–50 % расхода серной кислоты. Потери составляют 1,4–1,8 %.
Механический способ. Осветление с помощью мелассовых
сепараторов (кларификаторов) предусматривает удаление осадка
под действием центробежного ускорения, которое во много раз
превышает ускорение свободного падения. Преимущества механического способа осветления заключаются в следующем: экономия мелассы, вспомогательных материалов, пара, рабочего
места, времени. Сохраняются ростовые вещества, которые могут
пропасть вместе с осадком при заторном способе осветления. Потери составляют 0,4 % (приложение 3).
Мелассу разбавляют водой в специальных рассиропниках.
Кратность разбавления для нормальных меласс1:1–1:2, а для
сильно инфицированных и с повышенным содержанием солей
кальция – 1:2,5–1:4. С увеличением кратности разбавления эффективность очистки повышается вследствие снижения вязкости
3
раствора. Объемная масса осадка 1400–1600 кг/м3. Разбавленную
–
хлорная известь
–
0,6–0,9 кг;
–
фуразолидон
–
0,025
–
0,25 кг;
–
фурацилин
–
0,025
–
0,25 кг;
–
формалин
–
0,9–1,25 дм
3
;–смесь кислот молочной и
борной
–
0,25
кг.
мелассу разбавляют до рН 5. Отклонение от рН снижают эффект
осветления.
При осветлении мелассы с высоким содержанием солей
кальция серную кислоту заменяют соляной или ортофосфорной
во избежание образования гипса. При использовании ортофосфорной кислоты расход диаммоний фосфата снижают. Приготовленный раствор перед подачей на кларификаторы подвергают
антисептированию одним из следующих способов:
– обработка по холоду вытяжкой хлорной извести из
расчета 0,6–0,9 кг активного хлора на 1 т мелассы;
– кипячение мелассы в рассиропниках и подача ее
на кларификаторы в горячем виде;
– стерилизация раствора на пластинчатых теплообменниках с выдерживанием при 85–115 °С 30 С и охлаждение до
15 °С; на кларификаторы подается охлажденный раствор;
– при переработке очень инфицированных меласс пасте-
ризация при 85 °C от 10 до 30 мин с предварительной обработкой
раствора мелассы каким-либо антибактериальным препаратом,
дозировка которого зависит от обсемененности мелассы
и составляет в расчете на 1 т:
После пастеризации сусло охлаждают и направляют
на кларификаторы.
Сборники для приема осветленного раствора размещают
выше кларификаторов для создания снижающего пенообразование противодавления в выпускной трубе.
Наибольший эффект дает схема осветления, «кларификатор –пастеризатор – кларификатор». Мелассу разбавляют водой
в рассиропнике непрерывного действия конструкции
УкрНИИСПа. В этих рассиропниках обеспечивается хорошее пе-
38
39
ремешивание мелассыс водой. В разбавленную мелассу вносят антисептик, размешивают 30–40 мин, отключают мешалку, осуществляется холодная выдержка. Затем снова включают мешалку, добавляют серную кислоту с рН5 и смесь направляют
на кларификатор. Предварительно осветленное сусло подается
на пластинчатый пастеризатор, где нагревается до температуры
85 С, выдерживается 30 С и быстро охлаждается до
12–15 С. Охлажденную жидкость подают на второй кларификатор
для отделения взвесей, образовавшихся в результате пастеризации. Затем сусло перекачивается в сборник осветленной мелассы
в напорном отделении завода. Установка обеспечивает высокое
качество антисептирования и очистки мелассы.
Приготовление растворов питательных солей
Растворы сульфата аммония, диаммонийфосфата
и сернокислого магния готовят раздельно на суточную
или смешанную потребность. Резервуары изготовлены из кислотоупорных материалы и снабжены мешалкой. Готовят 10–20 %ные растворы. Перемешивают 30 мин, оставляют на 3–4 ч
и декантируют в мерники или сборники для подачи
в дрожжерастильный аппарат.
Раствор диаммонийфосфата готовят при рН 6,0–6,5. Под-
кисляют воду серной кислотой до задачи соли.
Растворы аммиачной воды разбавляют до получения концентрации азота, эквивалентной раствору сульфата аммония.
Растворы хлорида калия можно растворять и дозировать
вместе с мелассой или давать непосредственно
в дрожжерастильный аппарат в виде 10–20 %-ных растворов.
Кукурузный экстракт требует тщательного сепарирования.
Его разводят водой 1:1, нагревают до 100о С или без нагревания
обрабатывают биомиценом. Используют при выращивании товарных дрожжей.
Дестиобиотин. Рассчитанное количество дестиобиотина
растворяют в стаканчике на 50–100 см3. Для лучшего растворения
добавляют соду в том же количестве, что и дестиобиотин, затем
разбавляют в большем объеме воды. Используют при выращивании маточных дрожжей.
Режимы подачи питательных растворов
в дрожжерастильный аппарат
Режим подачи раствора мелассы. Порция мелассы
в складку дается в один прием или делится пополам и вторую
половину дают притоком в течение одного часа. Сначала второго
часа процесса мелассу дозируют притоком по графику.
Режим подачи ростовых веществ. Источники ростовых веществ добавляют в дрожжерастильный аппарат при складке
и периодически при отборах. Дозировка кукурузного экстракта
составляет 6–8 % к массе мелассы. При использовании кристаллического биотина или дестиобиотина препараты добавляют из
расчета доведения его содержания в мелассе 200–250
мг/т мелассы. Предусмотрена дозировка дестиобиотина г на 1 т
мелассы с одновременной подачей хлорида калия (% к массе
мелассы).
Режим подачи питательных солей. Фосфорсодержащие соли задают в начале складки, в воду, перед подачей маточных
дрожжей. Соли калия и магния дают одновременно с фосфором,
так как эти компоненты усваиваются дрожжами по мере надобности, а их избыток не сказывается на процессе. Дозировка
их при складке способствует выравниванию осмотического давления. Азот дозируют в среду по графику притока мелассы, так
как азот используется дрожжами наряду с углеродом для синтеза
белка. Такая подача способствует также нормализации рН среды.
На стадии отборов все соли дозируют ежечасно.
Выделение и хранение маточных дрожжей
Дрожжи ЧК (ЕЧК) по окончании дозревания направляют
на сепарирование. Сепараторы, предназначенные для маточных
дрожжей, устанавливают вблизи дрожжерастильного аппарата.
По окончании брожения среда должна без промедления подаваться на сепараторы. Маточные дрожжи сепарируют
по двухступенчатой схеме. Для промывки применяют воду охлажденную до 2 °С, с тем чтобы дрожжевой концентрат после второй ступени имел температуру 8 °С.
40
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]