Е. А. Степанова (г. Барнаул); доцент кафедры охэт бти алтгту, к с-х н
|
|
Скачать 1.58 Mb.
|
|
^ Пекарские дрожжи не выращивают в стерильных условиях, поэтому среды могут инфицироваться. Нежелательными спутниками дрожжей при их культивировании и сбраживании углеводов могут быть посторонние микроорганизмы – бактерии и дикие дрожжи, вносимые с сырьём, водой и воздухом. Поэтому при сбраживании сусла дрожжами необходимо предохранять их от посторонних микроорганизмов. Попадая в дрожжевые и бродильные аппараты, они могут накапливаться в значительных количествах и даже вытеснять производственную культуру дрожжей. Контаминирующие микроорганизмы потребляют питательные вещества, образуя органические кислоты и другие продукты, инактивирующие ферменты и снижающие бродильную энергию и стойкость дрожжей. ^ К посторонним микроорганизмам относятся молочнокислые бактерии: кокки или палочки грамположительные, неподвижные, неспорообразующие, гетероферментативные. Молочнокислые, как и другие бесспоровые бактерии, погибают при температуре 70…75 ºС. Оптимальная температура роста для мезофильных видов – от 20 до 30 ºС, для термофильных от 49 до 51 ºС. Наиболее часто встречаются молочнокислые бактерии родов Lactobacillus (L. plantarum, L. brevis, L. fermenti) и Leunconostoc (L. mesenteroides, L. dextranicum, L. agglutinans). Палочки являются кислотообразующими, повышают кислотность мелассы в процессе культивирования и снижают генеративную активность дрожжей. Лейконостоки Leunconostoc mesenteroides и Leunconostoc dextranicum синтезируют декстран, что приводит к сгущению приточной мелассы и затрудняет ее поступление в дрожжерастильные аппараты. Leunconostoc mesenteroides имеют слизистую капсулу, поэтому устойчивы к высокой температуре и кислотам. В жидких средах погибают при 110…120 ºС в течение 20 минут. Leunconostoc agglutinans обладают способностью прилипать к дрожжам и склеивать (агглютинировать) их клетки в комки, которые оседают на дно аппаратов. Размножение дрожжей почти прекращается. Подъемная сила и α-глюкозидазная активность прессованных дрожжей, выращенных в присутствии лейконостоков, низкая. Уксуснокислые бактерии Acetobacter aceti, Acetobacter pasterianum, Acetobacter oxydans имеют форму палочек длиной 1…3 мкм, часто соединены в цепочки, грамотрицательные, бесспоровые, аэробные организмы, развиваются в тех же условиях, что и дрожжи. Оптимальная температура 20…35 ºС. Окисляют этанол в уксусную кислоту, пропанол – в пропионовую, бутанол – в масляную кислоту. Некоторые виды способны окислять глюкозу, ксилозу и арабинозу в глюконовую, ксилоновую и арабановую кислоты соответственно. Acetobacter aceti выдерживают 10…11 %-ную концентрацию этанола. При накоплении в сусле 0,01% уксусной кислоты задерживается, а при 0,2 % подавляется развитие жизнедеятельности дрожжей. Обнаруживают уксуснокислые бактерии окраской препарата йодом – бактерии приобретают золотисто-желтый цвет. Маслянокислые бактерии Clostridium butyricum, Clostridium pasterianum, Clostridium saccharobutyricum – грамположительные, облигатные (строгие) анаэробы, имеющие подвижные крупные спорообразующие палочки длиной 10 мкм. Споры цилиндрической или эллипсоидальной формы. Оптимальная температура роста бактерий 30…40 ºС, при рН ниже 4,9 они не развиваются. Наряду с масляной кислотой они образуют уксусную, капроновую, молочную, каприловую и другие кислоты, а также спирты: этанол и бутанол. Маслянокислые бактерии, метаболизирующие масляную кислоту, опасны для дрожжевого производства. Даже в очень малых концентрациях (0,0005 %) они подавляют развитие дрожжей. Обнаруживают маслянокислые бактерии окраской препарата раствором Люголя в голубой цвет. Гнилостные бактерии вызывают распад белковых веществ и проявляют свою деятельность как в аэробных, так и в анаэробных условиях. Аэробы минерализуют белок до углекислого газа, аммиака, сероводорода, воды, минеральных солей. При метаболизме анаэробов накапливаются органические дурно пахнущие и ядовитые вещества. К факультативным анаэробам относятся грамотрицательные, неспорообразующие бактерии семейства Enterobacteriaceae, представленное родами Escherichia (кишечная палочка – E. coli ), Proteus (P. vulgaris и др.) и Enterobacter (Enb. aerogenes и др.), а также грамположительные неспорообразующие кокки семейства Micrococcus. К облигатным анаэробам относятся Clostridium putrificum, Clostridium sporogenes. Все они снижают выход дрожжей и их качество, вызывают разложение белков, что приводит к быстрой порче прессованных дрожжей (разжижению) и появлению неприятно пахнущих продуктов гниения (сероводорода, индола, скатола и др.). К аэробам относятся грамотрицательные, неспорообразующие палочки рода Pseudomonas (синегнойная палочка – P. aeruginosa и другие виды) и грамположительные, спорообразующие почвенные бактерии рода Bacillus (сенная палочка B. subtilis, B. mesentericus, B. megatheri-um, B. mycoides и др.). Бактерии рода Bacillus подвижны, их споры отличаются высокой термоустойчивостью (оптимальная температура 36…50 ºС). Являются также нитритообразующими бактериями, редуцирующими нитраты в нитриты, содержание которых в концентрации 0,0005 % задерживает размножение дрожжей, а при увеличении концентрации до 0,02 % накопление биомассы снижается на 40…50 %. Стойкость дрожжей при хранении под влиянием нитритообразующих бактерий снижается, они вызывают разложение дрожжевых клеток и разжижение прессованных дрожжей. Нитриты образуются чаще всего при недостаточной аэрации среды, поэтому появление нитритов в дрожжерастильных аппаратах является косвенным показателем недостаточной аэрации. Дикие (несовершенные) дрожжи родов Candida (С. parapsilosis, C. clausseni, C. tropicalis, C. mycoderma, С. gillermondii), Torula (T. nigra и др.), Rodotorula (R. rubra и др.), Torilopsis sp. представляют значительную опасность для дрожжевого производства. Дикие дрожжи конкурируют с культурными, развиваясь быстрее, потребляя большое количество сахара. Многие из них превращают сахар в органические кислоты. Несовершенные дрожжи вызывают агглютинацию дрожжевых клеток, снижают стойкость прессованных дрожжей, ухудшают их консистенцию, подъемную силу, бродильную и α-глюкозидазную активность. Также встречается массовое заражение прессованных хлебопекарных дрожжей молочной плесенью Oidium lactis. Инфицированные хлебопекарные дрожжи являются источником посторонних микроорганизмов в производстве хлебобулочных изделий, приводят к изменению технологических свойств расстоек, ухудшению органолептических показателей готовой продукции и сокращению сроков ее хранения. Основными источниками инфекции в дрожжевом производстве являются меласса, вода и воздух, подаваемый для аэрирования среды в дрожжегенераторы. ^ Качество мелассы как сырья для производства дрожжей регламентируется ГОСТ Р 52304-2005. На длительное хранение закладывают мелассу, содержащую не менее 75 % сухих веществ, имеющую активную кислотность не менее 6,8 ед. рН, выдерживающую пробу на самозакисание. В мелассе находятся различные микроорганизмы, главным образом бактерии и дрожжи, плесневые грибы встречаются редко. Из споровых бактерий преимущественно встречается род Bacillus. Неспорообразующие палочковидные гнилостные бактерии представлены многими видами рода Pseudomonas, а также энтеробактериями, кишечной палочкой, протеем, микрококками. Кислото- и газообразующие неспорообразующие бактерии представлены молочнокислыми бактериями. Широко представлены дикие дрожжи. По микробиологическим показателям в хлебопекарной промышленности применяется меласса, содержащая до 50 тыс. микроорганизмов в 1 г. Партии мелассы с обсемененностью до 2 тыс. микроорганизмов в 1 г можно не подвергать дополнительной обработке, но лучше не рисковать. В мелассе, содержащей 76 % сухих веществ, микроорганизмы не развиваются и их количество во время хранения, как правило, уменьшается. При хранении дефектной мелассы с содержанием сухих веществ 68 % споровые бактерии размножаются умеренно, кислотообразующая и кокковая микрофлора убывает, а дрожжи через 3 месяца не обнаруживаются. ^ Микрофлора воды и воздуха представлена различными бактериями. Особенно заражена ими вода из открытых водоемов и прудов. В ней чаще всего находятся микроорганизмы следующих видов: Escherichia coli, Escherichia freundi, Klebsielle aerogenes, Actobacter cloacae, Bacillus subtilis, Bacillus mesentericus, Pseudomonas nonliguefaciens. Вода, подаваемая на дрожжевое производство, должна отвечать требованиям, предъявляемым к питьевой воде. Санитарная пригодность воды для пищевых целей устанавливается по наличию в ней общего числа микроорганизмов и отдельно кишечной палочки Escherichia coli. Коли-титр показывает, на какое количество воды (см3) приходится одна кишечная палочка (коли-титр должен быть не менее 300), а коли-индекс – какое количество палочек находится в 1 дм3 воды (коли- индекс не более 3). Воздух, используемый для аэрирования питательной среды при культивировании дрожжей, следует очищать, так как вместе с ним вносится значительное количество микроорганизмов, вредных для дрожжевого производства. В воздухе часто встречаются бактерии родов Bacillus (B. subtilis, B. mesentericus, B. megatherium, B. mycoides и др.), Sarcina (Sarcina lutea), споры плесневых грибов родов Penicillium и Aspergillus, дрожжеподобные грибы рода Candida и редко – молочнокислые бактерии. ^ ХЛЕБОПЕКАРНЫХ ДРОЖЖЕЙ Технологический процесс производства хлебопекарных прессованных дрожжей состоит из следующих основных этапов: 1) приготовления питательной среды; 2) культивирования маточных и товарных дрожжей; 3) промывки; 5) выделения (отделения биомассы); 5) прессования; 6) упаковывания прессованных дрожжей. Технологический процесс производства хлебопекарных сушеных дрожжей состоит из следующих основных этапов: 1) приготовления питательной среды; 2) культивирования маточных и товарных дрожжей; 3) промывки; 4) выделения (отделения биомассы); 5) сушки; 6) упаковывания сушеных дрожжей. ^ В России, как и во всем мире, основным сырьём для получения пекарских дрожжей служит свекловичная меласса или черная патока, отход свеклосахарного производства. Меласса представляет собой темно-коричневую густую вязкую жидкость с относительной плотностью 1,35…1,40, которая получается при отделении кристаллов сахара центрифугированием последнего продукта (утфеля). Темная окраска обусловлена наличием в ней карамелей и меланоидинов. Вязкость мелассы колеблется в пределах 3,6…7,9 Па·с. Величина вязкости зависит от температуры, содержания сухих веществ (СВ), доброкачественности и состава несахаров. Состав меласс и их биотехнологические характеристики нестабильны. За период с 1990 по 2009 гг. мелассы стали более кислыми, понизилось содержание в них сбраживаемых сахаров и аминного азота. Обсеменность меласс колеблется от 1·103 до 2,5·105 КОЕ/г. Ферментация дрожжей по стандартной методике на различных мелассах даёт различные результаты: выход дрожжей колеблется от 60 до 87 %, подъёмная сила – от 38 до 52 минут. Причинами нестабильности химического состава меласс явля-ются: – различие климатических условий вегетации свёклы в регионах РФ; – длительность уборки свёклы и следующие из-за этого различия в зрелости свёклы перед её переработкой; – отличия технологий переработки свёклы на различных сахарных заводах; – несоблюдение санитарного режима при переработке свёклы, хранении и транспортировке мелассы. Кроме того, химический состав изменяется в процессе хранения под действием микробиологических и физико-химических факторов. В мелассе содержится 73…80 % сухих веществ, представленных органическими и неорганическими соединениями. Органические вещества делятся на сахара и несахара. К сахарам относятся сахароза (46…52 %), инвертный сахар (0,1…2,0 %) и раффиноза (до 0,2…2,0 %). В длительно хранящейся мелассе массовая доля инвертного сахара составляет 1,5…2 %, а в кислой инфицированной достигает 5…10 %. Доброкачественность мелассы определяют по отношению содержания сахара к общему содержанию сухих веществ, выраженному в процентах. Обычно она колеблется от 55 до 62 %. Доброкачественность выше 65 % свидетельствует о возможности кристаллизации из нее сахарозы. Несахара представлены азотистыми и безазотистыми вещест-вами. Согласно данным Ольбриха, азотсодержащие компоненты распределяются следующим образом (таблица 3). Бетаин не усваивается дрожжами. Нормальные по качеству мелассы, содержащие 1,6…2,0 % общего и соответственно 0,30…0,35 % усвояемого азота, имеют достаточное количество азотистых соединений для нормальной жизнедеятельности дрожжей. Содержание азота в мелассе повышается с повышением средней температуры в период вегетации свёклы. В конце периода сахароварения, а также при переработке недозрелой или лежалой свёклы содержание общего азота в мелассе понижается до 0,7…1,1 %. При содержании общего азота менее 1,3 % (усвояемого азота менее 0,2 %) в мелассу дополнительно вносят источники азота. Усвояемый азот мелассы – это азот аминокислот, находящихся в свободном или связанном виде. В состав мелассы входят следующие аминокислоты: глутаминовая, аспарагиновая, γ-аминомасляная, серин, глицин, аланин, тирозин, лейцин, изолейцин и валин. Цистин, лизин, аргинин, гистидин, пролин и фенилаланин присутствуют либо в очень малых количествах, либо отсутствуют. Таблица 3 – Азотсодержащие компоненты сахарной свёклы и мелассы
Наибольший технологический эффект дают аспарагиновая и глутаминовая кислоты; добавление их в питательную среду при выращивании дрожжей снижает потребность дрожжей в биотине. Аспарагиновая кислота накапливается в свекле в засушливые годы, глутаминовая – при обилии осадков. Безазотистые вещества представлены органическими кислотами (муравьиной, щавелевой, янтарной, молочной, глутаровой и другими), карамелями; меланоидинами; пентозанами и их производными пентозами, в том числе арабинозой; гексозанами и их производными гексозами, в том числе галактозой. Ростовые вещества содержатся в небольшом количестве в свёкле и поступают в мелассу лишь частично. Витамины В1 и В2 разрушаются, а пантотеновая кислота может теряться в процессе переработки свёклы в сахарном производстве. Витамин В5 экстрагируется в количестве 25 % от содержащегося в свёкле. Одна треть биотина и фолиевой кислоты переходит в мелассу; никотиновая кислота сохраняется полностью. Из стимуляторов роста в мелассе не хватает биотина, его добавляют в количестве 100…200 мг на 1 т сырья. Неорганические вещества мелассы представлены зольными веществами и состоят из углекислых, сернокислых, хлористых и азотистых солей натрия, калия, магния, железа, аммония. В мелассе около 10 % золы. Средний состав золы мелассы следующий (в % от общего количества золы): – калий (K2O) – 69,8; – натрий (NaO) – 12,2; – кальций (CaO) – 5,7; – магний (MgO) – 0,4; – железо (Fe2O3) – 0,2; – фосфор (P2O5) – 0,5; – сера (SO2) – 2,1; – кремний (SiO2) – 0,4; – хлор (Cl2) – 10,3. Соли кальция обычно не превышают 10 % к общему количеству золы в мелассе. Резкое повышение кальция в мелассе до 1…2 % (от массы мелассы) обусловлено не составом клеточного сока свёклы, а режимом получения сахара. Такую мелассу трудно осветлять на кларификаторах при разбавлении мелассы водой 1:1. Количественное содержание микроэлементов мелассы колеблется в широких пределах и составляет (в мг/кг): – алюминий – 93…690; – магний – 568…864; – железо – 82…265; – марганец – 14…76; – медь – 10…69; – стронций – 46…594; – кремний – 66…547; – никель – 1,6…7,6; – кобальт – 1,0…7,6; – титан – 2,1…7,0; – уран и молибден – 1,0…1,2; – свинец – 2,1…6,1; – олово – 1,0…4,1. Летучие кислоты, нитриты, диоксид серы, красящие вещества, а также остатки гербицидов и пестицидов тормозят жизнедеятельность дрожжей и относятся к вредным примесям. Летучие кислоты в свободном состоянии даже в очень небольших концентрациях (0,8…1,8 %) угнетают размножение дрожжей. Наиболее сильными ингибиторами размножения дрожжей являются масляная и капроновая кислоты. Однако в мелассе большая часть летучих кислот находится в связанном состоянии, и только относительно большие концентрации солей масляной, муравьиной и уксусной кислот (0,1…0,2 %) угнетают рост дрожжей. В состав мелассы входят следующие летучие кислоты (в массовых %): – уксусная – 0,74…1,38; – пропионовая – 0,01…0,27; – масляная – 0,04…0,24; – изомасляная – 0,02…0,06; – валериановая – 0,02…0,05. В процессе производства сахара применяется сульфитирование соков при сатурации. Поэтому небольшие количества сернистого ангидрида (0,01…0,0015 %) обнаруживаются при анализе каждого образца мелассы. Содержание диоксида серы в мелассе выше 0,035 % тормозит рост дрожжей, а в количестве 0,02 % значительно ухудшает качество продукции: прессованные дрожжи быстро темнеют, понижаются их подъемная сила и стойкость. Красящие вещества мелассы представлены следующими соединениями (в % к общему их количеству): – продукты щелочного разложения инвертного сахара – 70; – меланоидины – 14; – карамели – 16. Содержание красящих веществ зависит от технологии переработки сахара, а также от сезона производства: в сентябре красящих веществ в мелассе меньше, чем в январе. Кроме того, за производственный сезон уменьшается количество продуктов щелочного распада инвертного сахара, рН снижается, содержание меланоидинов возрастает за счет сахароаминной реакции. В водном растворе меланоидины и карамели несут положительный заряд и легко адсорбируются дрожжевыми клетками, несущими отрицательный заряд, придавая темную окраску готовой продукции. Мелассы с цветностью более 2,0 мл 0,1 н раствора йода дают высокую концентрацию карамелей в процессе выращивания дрожжей, что приводит к уменьшению выхода дрожжей на 5…10 %. В зависимости от состава мелассы делятся на полноценные, неполноценные и дефектные. Полноценные мелассы имеют оптимальный для производства дрожжей состав: – сухие вещества – не более 74 %; – сахароза – 46…50 %; – сумма сбраживаемых сахаров – 46…50 %; – доброкачественность – не более 65 %; – инвертный сахар – 0,5…1,0 %; – раффиноза – не более 1 %; – зола (без кальция) – не менее 7 %; – рН – 6,5…8,5; – общий азот – не менее 1,4 %; – аминный азот – не менее 0,3 %; – цветность – 1…2 мл 0,1 н раствора йода; – сернистый ангидрид – не более 0,05 %; – летучие кислоты – не более 1,2 %; – общее количество микроорганизмов – не более 50000 КОЕ/г. Неполноценные мелассы содержат пониженное количество некоторых соединений, в частности, азота, золы, биотина. Их необходимо дополнительно вносить в среду при культивировании дрожжей. Дефектные мелассы характеризуются: повышенным содержанием сернистого ангидрида, летучих кислот, повышенной цветностью, повышенной микробиологической обсемененностью (например, кислотообразующими или нитритобразующими бактериями) и др. При переработке таких меласс применяют специальные технологические приемы. Однако при использовании дефектных меласс выход и качество дрожжей получаются пониженными. ^ Стабилизация биотехнологических характеристик меласс на дрожжевых заводах является важным этапом, поскольку стандартный состав сырья определяет выработку стандартной продукции. Первым этапом стабилизации является гомогенизация мелассы. В хранилищах меласса распределяется пластами и очень медленно диффундирует в слои соседних пластов. Для эффективной переработки её необходимо тщательно перемешивать до получения гомогенной массы. Гомогенизацию проводят непосредственно в хранилищах путем многократного перемешивания с подачей мелассы в разные места резервуара в течение 2…3 недель или перемешиванием мелассы сжатым воздухом, постоянно подаваемым со скоростью 20…30 м/ч. Далее проводится осветление мелассы. На неосветленном сусле независимо от степени подкисления дрожжи получаются с пониженным выходом, стойкостью и подъемной силой по сравнению с поколениями дрожжей на осветленном сусле. Все способы осветления складываются из химической обработки мелассы (растворениие, антисептирование, подкисление) и выделения осадка (декантация, центрифугирование или фильтрирование). Заторный способ осветления Предусматривает удаление взвешенной примеси путём осаждения под действием силы тяжести. Все стадии процесса проводятся в одном сосуде, называемом заторным чаном. В мелассу добавляют воду (1:1), антисептируют её хлорной известью, затем добавляют серную кислоту и суперфосфат. Отстаивание продолжается 12…14 ч, затем раствор декантируют. Осветление мелассы проводится на холоде (кислотно-холодный способ) или с использованием кипячения (кислотно-горячий способ). Осветление на кларификаторах Осветление с помощью мелассовых сепараторов (кларификаторов) предусматривает удаление осадка под действием центробежного ускорения, которое во много раз превосходит ускорение свободного падения. При центрифугировании из мелассного раствора удаляют взвешенные частицы, коллоидные и красящие вещества, часть микроорганизмов. Данные о количестве осадка, выделяемом из мелассы в процессе сепарирования, приведены в таблице 4. Таблица 4 – Количество осадка, выделяемое из мелассы в процессе сепарирования
Основными частями кларификатора являются (рисунок 6): станина, приводной механизм, цилиндрический камерный барабан, снабженный тремя цилиндрическими вставками; подводящая и отводящая коммуникации, подключенные к соединительной крестовине, которая размещена на крышке; напорный диск, отводящий осветленный раствор под давлением 0,4 МПа в напорную коммуникацию; верхняя крышка, которая прижимается к барабану затяжным кольцом, верхний и нижний держатель цилиндрических вставок. Мелассу, разбавленную водой, подают в центральную камеру барабана. Здесь мелассная рассиропка приобретает скорость, равную скорости вращения барабана, и проходит последовательно через четыре грязевые камеры, образуемые цилиндрическими вставками. На внутренних стенках камер под действием центробежной силы откладываются взвешенные частицы и микроорганизмы. Осветленная рассиропка проходит через каналы верхнего держателя цилиндрических вставок и попадает в специальную камеру, откуда выжимается напорным диском в отводящую коммуникацию. При этом создается напор 0,4 МПа, обеспечивающий подачу осветленного раствора на требуемую высоту. При небольших перерывах в подаче мелассной рассиропки кларификатор может работать 6…7 ч, затем электродвигатель выключают и через 7…8 мин барабан останавливается. Остатки рассиропки направляют в сборник. В грязевых камерах остается осадок в виде твердой лепешки влажностью около 80 %. Его выбирают либо он удаляется автоматически, а кларификатор моют 2 %-ным раствором соды и ополаскивают водой.  1 – нижняя часть станины; 2 – счетчик оборотов; 3 – тахометр; 4 – тормоз; 5 – барабан; 6 – верхняя часть станины; 7 – откидной болт; 8 – крышка; 9 – питательная труба; 10 – выход осветленной мелассной рассиропки Рисунок 6 – Кларификатор с периодическим удалением шлама Эффект очистки повышается с увеличением кратности разбавления и в связи с этим понижается вязкость раствора. Лучшие результаты осветления получают при кратности разбавления (1:2,5). С повышением концентрации сухих веществ мелассного раствора уменьшается часовая производительность кларификатора и ухудшается очистка его от биологических, химических и механических загрязнений. Однако при малых разведениях требуются меньшие ёмкости сборников и, соответственно, уменьшается расход электрической энергии. Поэтому кратность разбавления устанавливается в зависимости от качества меласс, для нормальных меласс (1:1)…(1:2), что соответствует 35…40 % сухих веществ в рассиропке. Для меласс инфицированных, с повышенным содержанием кальция кратность разбавления (1:2,5)…(1,3). Растворяют мелассу в специальных резервуарах, снабженных мешалками (рассиропниках). Устанавливают рассиропники выше кларификаторов для создания самотёка и небольшого давления на входе в кларификатор. Перед подачей на кларификаторы раствор антисептируют. Способы антисептирования: 1) обработка на холоде вытяжкой хлорной извести из расчёта 0,6…0,9 кг активного хлора на 1 т мелассы; 2) кипячение мелассы в рассиропниках и подача на кларификаторы в горячем виде; 3) стерилизация раствора в пластинчатых теплообменниках с выдержкой 30 секунд при температуре 85…115 ºС и охлаждением до 15 ºС. Последний способ наиболее рационален. Степень очистки мелассы находится в прямой зависимости от вязкости жидкости и центробежной силы, развиваемой барабаном кларификатора. Центробежная сила определяется по формуле  , (4)где  – масса вращающегося тела, кг; – скорость точки при движении ее по окружности, м/с; – радиус вращения, м.Скорость точки при движении ее по окружности определяется из формулы  , (5)где  = 3,14; – число оборотов барабана в секунду.Если подставить (5) в (4) получим  . (6)Центробежная сила находится в прямой зависимости от массы и радиуса и в квадратичной – от частоты вращения барабана. Следовательно, даже небольшое повышение частоты вращения машины значительно повышает эффект очистки мелассы. Осветленный раствор подают в сборники, которые размещают выше кларификатора для создания противодавления в выпускной трубе и, следовательно, уменьшения пенообразования. Однако противодавление должно быть ниже критического не менее чем на 0,5 кг/см2. Ранее стерилизовать мелассу не считалось целесообразным, так как при температуре до 110 ºС протекает главным образом меланоидиновая реакция, а при 120…130 ºС – оксиметилфурфурольный распад сахаров. Однако выход дрожжей, выращенных на стерильной мелассе, на 9…12 % превышает их выход на нестерильной мелассе. По термоустойчивости микроорганизмы можно расположить в такой убывающий ряд: спорообазующие > молочнокислые > бесспоровые. С улучшением конструктивных особенностей теплообменников, позволяющих проводить кратковременную высокотемпературную стерилизацию мелассы, стали очевидны ее преимущества. Стерилизация позволяет достигать уничтожения микрофлоры без критических изменений физико-химических показателей мелассы. Современная линия подготовки мелассы Для примера рассмотрим современную линию подготовки мелассы (рисунок 7). Автоматическая линия включает в себя разбавление мелассы водой до определенной плотности, подкисление раствора серной кислотой, механическое удаление образовавшихся коагулянтов, стерилизацию полученного осветленного раствора. Линия позволяет не только стабилизировать такие показатели, как концентрация сухих веществ, рН раствора, его цветность, но и позволяет повысить биотехнические характеристики среды за счёт следующих факторов: Во-первых, в свекловичной мелассе содержатся такие летучие кислоты, как уксусная, муравьиная, масляная. При обработке мелассы серной кислотой соли этих летучих кислот переходят в свободное состояние и ингибируют рост и размножение дрожжей. Линия включает вакуумный расширитель, в котором улавливаются эти кислоты. Во-вторых, в среднем по России содержание кальция в мелассе составляет 0,7 % в пересчёте на СаО (в Германии, например, 0,12 %).   После добавления серной кислоты в процессе культивирования в ферментерах образуется нерастворимый гипс. Наличие гипса снижает скорость диффузии кислорода и таким образом лимитирует процесс роста и размножения по кислороду. Кроме того, гипс осаждается на оборудовании и снижает эффективность его работы. Современные автоматические линии предусматривают удаление гипса седиментацией и механическим отделением на кларификаторах с постоянной обработкой осадка на декантере (двухступенчатая схема), для извлечения остаточного сахара и возврата его в процесс. В-третьих, контаминация основной культуры при культивировании дрожжей происходит из-за высокого содержания посторонней микрофлоры в мелассе. Линия предусматривает обработку мелассы острым паром, при этом автоматически обеспечивается строгое соответствие между температурой нагрева и скоростью воздействия этой температуры на раствор мелассы. Длительное воздействие высокой температуры может вызвать понижение содержания сахаров из-за образования меланоидинов и карамелей. С другой стороны, недостаточная температура не гарантирует стабильности раствора мелассы. Сырая меласса из сборника непрерывно подается насосом в смеситель, где смешивается с горячей водой. Параметры необходимой концентрации раствора мелассы в пределах 38…42 Brix задаются в систему управления и автоматически поддерживаются расходами потока сырой мелассы и горячей воды. Для подкисления раствора мелассы в смеситель подается серная кислота. Соответствие показателей рН заданной величине контролируется автоматически. В смесителе происходит предварительный нагрев раствора мелассы до температуры примерно 60 ºС. Из смесителя раствор мелассы по переливной трубе поступает в промежуточный сборник. С определенного уровня промежуточного сборника раствор мелассы насосом через теплообменник подается в секцию стерилизации. В теплообменнике происходит вторичный предварительный нагрев раствора мелассы с 60 до 90 ºС. Секция стерилизации состоит из парового эжектора и стерилизационного выдерживателя. В эжекторе горячий раствор мелассы смешивается с острым паром, при этом температура раствора повышается до температуры стерилизации 123…130 ºС. Стерилизационный выдерживатель рассчитывается, исходя из заданной температуры стерилизации и необходимого времени выдержки раствора при этой температуре. При отклонении температуры стерилизации от заданной, после стерилизационного выдерживателя раствор мелассы с помощью автоматических клапанов возвращается в промежуточный сборник. Быстрое охлаждение раствора мелассы после стерилизации достигается применением вакуумного расширителя. В расширителе, благодаря мгновенному снижению давления, происходит процесс испарения добавленной при стерилизации влаги, при этом температура раствора мелассы понижается примерно до 95…100 ºС. При испарении из раствора мелассы удаляются и свободные летучие кислоты, ингибирующие рост дрожжей, и пары воды. С целью регенерации тепла стерильная горячая меласса из вакуумного расширителя насосом подается на теплообменник. В теплообменнике горячая стерильная меласса охлаждается примерно до 65 ºС, нагревая при этом поступающий на стерилизацию раствор мелассы. Для удаления образовавшихся при подкислении и нагреве гипса карамелей, коллоидов и других механических примесей раствор мелассы после теплообменника подается на высокоэффективный кларификатор. Пар из вакуумного расширителя поступает в конденсатор пара, представляющий собой кожухотрубчатый теплообменник. Данный теплообменник служит для приготовления горячей воды, которая подается в буферную ёмкость, из которой затем насосом подается в смеситель для приготовления раствора мелассы. Осветленный стерильный раствор мелассы после кларификатора поступает в сборник стерилизованной мелассы. Для соблюдения условий асептики линия подключена к автоматической станции безразборной мойки Производительность всей линии по приготовлению стерильного раствора мелассы определяется производительностью кларификатора. ^ В зависимости от состава мелассы возникает необходимость в добавлении в растительную среду соответствующего количества минеральных солей, содержащих фосфор, азот, калий, марганец, а также стимуляторы роста. Соли фосфора и азота добавляют исходя из того, что прессованные дрожжи должны содержать 3,6…4,4 % Р2О5 и 6…7 % азота в пересчёте на сухое вещество. В качестве источника азота применяют сульфат аммония, карбамид, аммиачную воду, диаммонийфосфат. Фосфорсодержащей добавкой служит также пищевая ортофосфорная кислота. При переработке мелассы с содержанием менее 3,5 % К2О добавляют хлорид или карбонат калия. При использовании мягкой воды и мелассы, с содержанием MgO менее 0,15 %, применяют сульфат магния. Растворы питательных солей готовят для каждой соли отдельно концентрацией 10…20 % путем растворения в воде. После отстаивания прозрачные растворы подают в сборники, откуда они дозируются в дрожжерастильные аппараты в соответствии с установленным графиком их расхода. Многие ферменты дрожжей активируются в присутствии незначительных количеств сульфгидрильных соединений, содержащих SН-группы, таких как цистеин, глютатион. Эти соединения имеют важное значение в активировании и регулировании действия многих окислительно-восстановительных и гидролитических ферментов, определяющих жизнедеятельность и обменные процессы микроорганизмов. Однако эти средства дороги и их применение экономически нецелесообразно. В качестве их заменителя может быть применен дрожжевой автолизат. Дрожжевые автолизаты получают плазмолизом с последующим протеолизом белков протоплазмы дрожжевой клетки. Для приготовления автолизатов используют брак прессованных и сушёных дрожжей, а также некондиционную продукцию. Автолизаты богаты белками, витаминами группы В, никотиновой, пантотеновой и фолиевой кислотами, биотином, витамином D, ферментами. Применяются для активизации производственных рас дрожжей, витаминизации и ускорения брожения. Расход автолизата в пересчёте на прессованные дрожжи составляет 5…6 % от тонны мелассы. Кукурузный экстракт используют как источник биотина. Это уваренные под вакуумом замочные воды кукурузно-крахмального производства – густая непрозрачная жидкость, содержащая не менее 48 % сухих веществ и 150…200 мкг/100 г биотина. Кукурузный экстракт из-за высокой обсемененности стерилизуют. Предварительно экстракт смешивают с водой в соотношении 1:2, нагревают до кипения, а затем полученный раствор обрабатывают биомицином из расчёта 5…10 г/м3. Расход кукурузного экстракта 6 % к массе воды. Однако и кукурузный экстракт, и дрожжевые автолизаты являются источниками дополнительной контаминации дрожжей, поэтому в основном применяют чистый биотин. Готовят раствор биотина в концентрации, обеспечивающей биосинтетические потребности дрожжей. Предложено в качестве источника ростовых веществ и микроэлементов использовать гидролизаты молочной сыворотки. Гидролиз сыворотки необходим для расщепления лактозы на сбраживаемые сахаромицетами моносахара. Для гидролиза упаренную сыворотку разводят водой в соотношении (1:10)…(1:20), подкисляют серной кислотой до рН 3,0 и выдерживают 1 ч при температуре 100 ºС, далее отстаивают раствор для осветления. Расход осветленного гидролизата 0,9…1,3 м3 на 1 т мелассы. Для интенсификации процесса выращивания товарных дрожжей и повышения выхода ВНИИХП рекомендует использовать комплексный препарат микроудобрений, содержащий семь микроэлементов (используется в сельском хозяйстве). Дозировка препарата 0,5 г на 1 м3 питательной среды. |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Ваша оценка этого документа будет первой.
Ваша оценка:
Похожие:
 |
Е. Н. Яговдик-Тележная, доцент кафедры инфекционных болезней Учреждения образования «Белорусский |
|
Пояснительная записка Доцент кафедры психиатрии и наркологии учреждения образования «Гродненский государственный медицинский... |
|
Пояснительная записка С. Н. Ильина, доцент кафедры оториноларингологии, офтальмологии и стоматологии Учреждения образования... |
|
Рекомендована к утверждению в качестве типовой Г. М. Авдей, доцент кафедры неврологии Учреждения образования «Гродненский государственный медицинский... |
|
Пояснительная записка С. Н. Ильина, доцент кафедры оториноларингологии, офтальмологии и стоматологии Учреждения образования... |
|
Пояснительная записка С. Н. Ильина, доцент кафедры оториноларингологии, офтальмологии и стоматологии Учреждения образования... |
|
Рекомендована к утверждению в качестве типовой С. В. Латовская, доцент кафедры органической химии Учреждения образования «Витебский государственный... |
|
Рекомендована к утверждению в качестве типовой И. Р. Ерш, доцент кафедры госпитальной терапии Учреждения образования «Гродненский государственный... |
|
«Лабораторная диагностика» В. В. Воробьев, доцент кафедры анестезиологии и реаниматологии с курсом клинической биохимии Учреждения... |
|
Пояснительная записка Э. А. Анин, доцент кафедры патологической анатомии с курсом судебной медицины Учреждения образования... |
База данных защищена авторским правом ©MedZnate 2000-2016
allo, dekanat, ansya, kenam
обратиться к администрации | правообладателям | пользователям
allo, dekanat, ansya, kenam
обратиться к администрации | правообладателям | пользователям