8. Разбавление сусла.

В дрожжевом и спиртодрожжевом производстве производят разбавление сусла в свежей или оборотной водой примерно в 2 раза для уменьшения содержания токсичных примесей. В спиртовом производстве разбавление сусла не проводят, так как влияние вредных примесей там не так велико, а более важным является достижение максимально возможной концентрации моносахаридов

Производство дрожжей.

Для производства дрожжей используют микроорганизмы различных видов.На каждом предприятии используют свои штаммы. Ферментацию ведут в нестерильных условиях.

Недостатком нестерильных условий является возможность интенсивного развития менее урожайной, но более стойкой микрофлоры. Это часто происходит при низкой доброкачественности субстрата. Методы борьбы с посторонней микрофлорой:

1)изменение параметров культивирования (рН, температуры и т.д.)

2) стерилизация оборудования

3)подсев чистых культур штаммов продуктивных микроорганизмов.

Для дрожжевого производства пригодны только те микроорганизмы, которые обеспечивают выход биомассы не менее 55-60% от массы моносахаридов.

Факторы влияющие на процесс ферментации.

1.Температура.

Дрожжи способны развиваться при температуре 32-45^оС. При температуре менее 32^оС резко замедляются процессы обмена веществ, падает скорость размножения микроорганизмов и следовательно уменьшается прирост биомассы.

При температуре выше 39^оС начинается температурная инактивация, т.е происходит постепенное отмирание дрожжевых клеток. Оптимальная температура от 36-38^оС и поддерживать требуемую температуру - достаточная сложная задача.

2. рН

Дрожжи могут развиваться при рН 3-6. Оптимальное значение рН составляет 4,6-4,8. Но при рН более 4,4 происходит сильное пенообразование при аэрации во время флотационного выделения дрожжей. Поэтому ферментацию ведут при рН 4,2-4,4. рН необходимо контролировать в течение всего процесса ферментации, так как во время ферментации рН уменьшается.

3.Состав и концентрация питательных веществ.

Основные питательные вещества – это моносахариды (гексозы и пентозы). Скорость усвоения гексоз больше, чем пентоз. Дрожжи могут также усваивать органические кислоты, спирты и другие соединения. Моносахариды усваиваются на 95-99%, а неуглеводные компоненты на 50-75%.Оптимальная концентрация моносахаридов сотавляет 1,2-1,6%.

4. Влияние ингибиторов.

Ингибиторы – это вещества которые замедляют процессы ферментации. Кним относятся:

Фурфурол: при концентрации 0,06% выход биомассы уменьшается на 10-30%, а при концентрации от 0,1% до 40%.

Фенолы: при концентрации 0,01% выход биомассы уменьшается на 10 %. Лигногуминовые вещества: при содержании 0,2% выход уменьшается на 20-30%.

Основные стадии процесса получения дрожжей.

1. Процесс ферментации.

Ведется в ферментаторах непрерывного действия.

5

3 1

4

2

1-диффузор

2-щелевой аэратор

3-трубопровод подачи питательных веществ

4-циркуляционный диффузор

5-отбойник

Воздух по диффузору (1) поступает в щелевой аэратор (2) со скоростью

20-25 м/с, туда также подаются питательные вещества по трубопроводу (3). При взаимодействии воздуха с водой образуется газожидкостная смесь с низкой плотностью равной 300-500 кг/м³, которая поступает в циркуляционный

диффузор (4), и за счет разности плотностей эта смесь движется вверх. В нижней части диффузора (4) подсасывается более плотная среда, отбойник (5) способствует формированию циркуляционных контуров. Проходя вблизи аэратора, питательная среда обогащается кислородом. Отработанный воздух проходит фильтр или скруббер Вентури для очистки от микробных клеток.

Отбор дрожжевой суспензии проводится из средней части аппарата, где в результате флотации воздухом концентрация дрожжей повышена. Из нижней части аппарата отбирается последрожжевая бражка, вместе с которой выводится нефлотирующиеся низкопродуктивные микроорганизмы. Продолжительность ферментации 3-4 ч.

Аппарат имеет объем 600 м³, концентрация моносахаридов на входе составляет 1,2-1,6%, в культуральной жидкости – 0.05-0,1 %, концентрация дрожжей 30-40 г/л.

2.Биоокисление отработанной культуральной жидкости(ОКЖ).

Отработанная культурная жидкость содержит органические кислоты, моно- и олигосахариды, лигногуминовые и другие вещества. Общее содержание растворенных веществ 1-1,2%, ХПК составляет 4-10 тыс. мгО₂/л, а БПК

1500-3000 мгО₂/л. Для более полного использования органических веществ проводят биокисление в 2-3 ступени. На первой ступени состав микрофлоры сходен с составом микрофлоры в ферментаторах. Основная задача на первой ступени – получить дополнительное количество дрожжей. На второй ступени среди микроорганизмов преобладают грибы. Основная задача на второй ступени - максимальная степень очистки по БПК. Даная переработка позволяет снизить БПК на 40-60 % и получить 10-15 % дополнительной товарной продукции.

3. Выделение дрожжей

На большинстве предприятий проводят флотационное концентрирование дрожжей. Применяют различные схемы флотационного концентрирования. Наиболее распространенной является двухступенчатая схема. На первой ступени происходит концентрирование дрожжей до 60 г/л, на второй ступени- до 120 г/л. Отработанная жидкость из флотатора второй ступени (2) возвращается в флотатор первой ступени (1), а отработанная жидкость из флотатора первой ступени (1) отводится в сборник (4) с остаточной концентрацией не более 0,5%. После флотации идет 2-х ступенчатое центрифугирование с промежуточной промывкой водой. После первой ступени концентрация составляет 300 г/л, после второй –

600 г/л. Для предотвращения уноса дрожжевых клеток с воздухом флотаторы должны быть герметично закрыты, а отработанный воздух должен подвергаться очистке. Если используются флотаторы и сепараторы открытого типа, то в воздухе содержится до 200 тыс. микроорганизмов на 1м³ и дрожжевые клетки обнаруживают в радиусе до 5 км.

4.Плазмолиз

Дрожжевую суспензию выдерживают при 80^оС, в результате чего происходит разрушении оболочек дрожжевых клеток, и образуется однородный текучий раствор, что облегчает процесс выпарки и исключает возможность сохранения живых клеток, способных развиваться в организме.

5. Вакуумвыпарка дрожжевой суспензии.

Для снижения интенсивности термического распада витаминов, присутствующих в дрожжевой суспензии, выпарку проводят под вакуумом при температуре не более 80^оС на 2-х или 3-х корпусных вакуум-выпарных батареях. Использование многокорпусных аппаратов позволяет экономить тепловую энергию. После упаривания концентрация дрожжей составляет 20-25 % по сухому веществу. На некоторых предприятиях упаривание не проводится.

6.Сушка дрожжей.

Сушка проводится в распылительных сушилках до остаточной влажности 6-10%. В качестве теплоносителя используется либо горячий воздух с температурой 270-300^оС, либо топочные газы с температурой 350-450^оС. В качестве топлива используется мазут или природный газ. При контакте теплоносителя с распыленной суспензией происходит испарении воды и температура снижается до90-95^оС. Для стабильной безопасной работы необходимо, чтобы высыхание жидкости происходило до достижения стенок сушилки частицами дрожжей, иначе возможно налипание дрожжей на стенки, что нежелательно.

Высушенные дрожжи из сушилки поступают в циклоны, а затем в бункер дрожжей и на упаковку.

Состав товарных кормовых дрожжей:

-влажность 6-10%

-общий белок 47-52%

-углеводы 20-23%

-жиры 2-7%

-витамины группы В

-провитамин Д₂

-аминокислоты

-большое количество микроэлементов

Выход дрожжей составляет 100-110 кг/т целлюлозы.