|
Скачать 1.58 Mb.
|
2.11 Проблемы и перспективы развития дрожжевой промышленности В настоящее время дрожжевые заводы полностью обеспечивают российский рынок. Многие заводы осуществили техническое перевооружение и увеличили объём выпуска продукции. Однако в целом техническое состояние заводов остаётся на низком уровне. Износ основного технологического оборудования составляет около 60 %, из-за отсутствия финансов практически не внедряются прогрессивные технологии, предполагающие экономию энергоресурсов, повышение эффективности использования сырья и решение экономических проблем. В условиях постоянного роста цен на мелассу, теплоэнергетические ресурсы и железнодорожный транспорт, снижение себестоимости дрожжей на заводах проблематично, что лишает предприятия возможности сохранения собственных оборотных средств и накоплений для технического и социального развития. Например, меласса закупается под кредит с такой процентной ставкой, что предприятие рассчитывается с банком до следующего сельскохозяйственного года. Кроме того, цена на мелассу (вторичное сырьё) выше, чем цена на сахарную свёклу (первичное сырьё). Одним из перспективных направлений считают организацию на дрожжевых заводах выпуска дрожжевых экстрактов, а на их основе – биологически активных веществ (натуральных биокорректоров). Производство дрожжевых экстрактов в настоящее время является важной отраслью биотехнологий. Ассортимент выпускаемых экстрактов и автолизатов постоянно расширяется. Новое поколение дрожжевых экстрактов используется для придания традиционного вкуса блюдам и полуфабрикатам, приготовленным по современным технологиям (например, вкуса мясного бульона, курицы, грибов), для сглаживания вкуса или для усиления полноты его восприятия. Различные вкусовые направленности дрожжевые экстракты приобретают в процессе реакции Майара при их производстве. Благодаря высокому содержанию аминокислот и рибонуклеотидов у них проявляется функция усиления вкуса. Экстракты производятся из биомассы дрожжей Sacch. cerevisiae – это дешёвое, легко воспроизводимое и безопасное сырьё для получения белковых продуктов. По общему количеству и соотношению незаменимых аминокислот дрожжи соответствуют требованиям, предъявляемым ФАО/ВОЗ к высокопитательным пищевым продуктам. Кроме того, в них оптимально сбалансировано соотношение белка, витаминов и минеральных веществ. Процесс получения дрожжевого экстракта (рисунок 17) начинается с биоконверсии дрожжей с помощью собственных ферментов (автолиз) или с помощью фермента амилопротооризина (ферментолиз). В герметичном аппарате, оборудованном мешалкой и системой теплообмена для нагревания и охлаждения среды, при определённой температуре происходит гидролиз дрожжевых клеток. При традиционном автолизе процесс протекает в течение 24…48 ч, а с применением амилопротооризина – 16…18 ч. Затем лизат герметично сепарируется с помощью кларификатора, который разделяет суспензию на два потока: лёгкую фракцию (жидкий дрожжевой экстракт) и тяжёлую фракцию (клеточные стенки). Жидкий дрожжевой экстракт под напором из сепаратора поступает в соответствующий сборник, а потом для сгущения в вакуум-выпарную установку. Клеточные стенки с помощью специального насоса из сборника сепаратора подают в специальный сборник, а затем на сушку. В зависимости от производительности линии для сгущения жидкого дрожжевого экстракта применяют одно-, двух-, или трёхступенчатые вакуум-выпарные установки. При температуре 55…65 ºС происходит сгущение жидкого дрожжевого экстракта с концентрацией сухих веществ около 10 % до 20…25 % сухих веществ. Для сушки используется распылительная сушилка, сушка производится при температуре входящего воздуха 140…160 ºС. ![]() В качестве устройства для распыления в них используются форсунки или центробежные распылители. В таблице 12 приведены характеристики продуктов, полученных при биоконверсии биомассы пекарских дрожжей. В качестве активато- ра процессов автолитического разрушения клеточных оболочек была использована поваренная соль. Из данных таблицы следует, что дрожжевой экстракт, полученный путём сепарирования дрожжевого автолизата содержит существенно больше аминного азота, чем исходное сырьё (биомасса дрожжей) и чем сам автолизат. Таблица 12 – Характеристики продуктов, полученных при биоконверсии биомассы пекарских дрожжей
Одной из причин, тормозивших в России производство дрожжевых экстрактов, была длительность технологических стадий, вызывавшая обсеменение субстратов посторонней микрофлорой. По технологии, разработанной ВНИИ пищевой биотехнологии, отечественный экстракт по своим микробиологическим показателям фактически соответствует дрожжевому экстракту ведущего зарубежного производи-теля. Разработанная технология позволяет получать экологически безопасный, полноценный белково-витаминный продукт с хорошим набором аминокислот. На основе дрожжевых экстрактов вырабатываются так называемые натуральные биокорректоры в виде растворов, пасты, порошка, таблеток, капсул и драже. С их помощью предполагается решать проблему недостатка белков, аминокислот, витаминов и макро- и микроэлементов в питании. 111122233 ^ КОРМОВЫХ ДРОЖЖЕЙ 3.1 Обоснование целесообразности производства кормовых дрожжей Проблема обеспечения животноводства и птицеводства белком – одна из наиболее острых. В рационах сельскохозяйственных животных должно быть до 90…130 г перевариваемого протеина на 1 кормовую единицу. В грубых кормах его содержится не более 50…75 г, поэтому углеводсодержащие корма, не сбалансированные по количеству и составу белка, используются нерационально. Использование различных микроорганизмов в качестве источника белка и витаминов обусловлено следующими факторами: 1) высокой скоростью синтеза белка. Если для крупного рога- того скота требуется 2 месяца для удвоения белковой массы, для свиней – 1,5 месяца, для цыплят – 1 месяц, то для бактерий и дрожжей – 1…6 часов; 2) возможностью использования для культивирования микроорганизмов разнообразных химических соединений, в том числе отходов производств; 3) относительно несложной технологией производства микроорганизмов, которое может осуществляться круглогодично, возможностью его автоматизации; 4) высоким содержанием белка (до 60…70 %) и витаминов, а также углеводов, липидов в микробиальных препаратах; 5) повышенным содержанием незаменимых аминокислот по сравнению с растительными белками; 6) возможностью направленного генетического влияния на химический состав микроорганизмов в целях совершенствования белковой и витаминной ценности продукта. Для промышленного производства кормовых продуктов на основе микроорганизмов необходимы тщательные медико-биологические исследования. Такие продукты должны пройти всестороннюю проверку для выявления канцерогенного, мутагенного, эмбриотропного действия на организм человека и животных. Токсикологическая безопасность, питательность, усвояемость продуктов микробного синтеза – основные критерии целесообразности технологии их производства. Для получения белков используются дрожжи, бактерии, водоросли и мицелиальные грибы. Преимуществом дрожжей перед другими микроорганизмами является их технологичность: устойчивость к инфекциям, легкость отделения от среды благодаря крупным размерам клеток. Они способны накапливать до 60 % белка, богатого лизином, треонином, валином и лейцином (этих аминокислот мало в растительных кормах). Соотношение фосфора и кальция в дрожжах способствует нормальному развитию костного скелета молодняка. На развитие животных сильно влияют находящиеся в дрожжах микроэлементы и витамины. Биотин предупреждает кожные заболевания. По количеству витаминов группы В дрожжи превосходят все кормовые продукты. Дрожжи содержат также токоферол, эргостерин и холин, который является регулятором метаболизма жиров. Многие витамины группы В тесно связаны с белковым обменом в организме животных. Ферментные системы дрожжей катализируют процессы усвоения аминокислот и синтеза белка. При добавлении к кормам дрожжей повышается привес животных и птиц, увеличиваются удои и жирность молока, повышается яйценоскость кур. Так, при добавлении к кормам 1 кг сухих дрожжей получают дополнительно 0,4 кг мяса свиного, 1,5 кг мяса птицы, 5,7 л молока, 30…40 яиц. В рационе пушных зверей дрожжи заменяют до 35 % мяса, при этом ускоряется размножение зверей и улучшается качество меха. Массовая доля нуклеиновых кислот в дрожжах до 10 %, что вредно действует на организм. В результате их гидролиза образуется много пуриновых оснований, превращающихся затем в мочевую кислоту и её соли, которые являются причиной мочекаменной болезни, остеохондроза и других заболеваний. Оптимальная норма добавок дрожжевой массы в корм сельскохозяйственных животных составляет 5…10 % от сухих веществ. Потребность животноводства и птицеводства в дрожжах составляет более 5…6 млн т в год. ^
В аппаратах чистой культуры средой является 3 %-ная мелассная рассиропка, подкисленная соляной кислотой до рН 4,8…5,0 и обогащенная диаммонийфосфатом (0,3 % к массе мелассы). Засев производится из колб II стадии. При размножении чистой культуры учитывают физиологические особенности применяемых дрожжей. Так, дрожжи Torulopsis pinus на мелассном сусле размножаются медленно и имеют мелкие клетки, поэтому их выращивают отдельно от быстрорастущих Candida utilis. При выращивании на мелассной барде обе культуры хорошо растут в ассоциации. В нормальных условиях производства не требуется частого подсева чистой культуры. Чистую культуру Trichosporon cutaneum на всех стадиях размножения культивируют отдельно. ^ Обязательными условиями для эффективного выращивания кормовых дрожжей являются: интенсивная аэрация, равномерный и достаточный приток барды и засевных дрожжей, а также строгое соблюдение температуры (32…34 ºС) и рН среды (3,8…4,0). Дрожжи выращивают непрерывно-поточным способом. При оптимальном составе среды и благоприятных условиях культивирования лимитирующим фактором является содержание растворённого в среде кислорода. Достаточной считается такая интенсивность аэрирования, при которой концентрация растворённого в среде кислорода равна критической или незначительно превышает её. Скорость потребления дрожжами растворённого кислорода до критической концентрации прямо пропорциональна его концентрации в среде, при концентрации выше критической остаётся постоянной (рисунок 23); скорость роста дрожжей зависит только от их активности и состава среды. При ассимиляции дрожжами 1 кг источников углеродсодержащих веществ выделяется около 1200 ккал (13956 Вт) тепла; до 40 % выделяемого тепла уносится воздухом. Остальное тепло отводится с помощью охладительных систем (змеевики, рубашки). Интенсивность аэрирования среды в дрожжерастильных аппаратах с эрлифтным воздухораспределением составляет 50…60 м3/(м3·ч). Эрлифтные и другие аэраторы при таком расходе воздуха превращают среду в энергично циркулирующую эмульсию плотностью 0,30…0,35. Заполняются чаны на 28…30 % от их общей емкости. Для правильного воздухораспределения к каждому дрожжерас-тильному аппарату подключают самостоятельную воздуходувку. ![]() Рисунок 23 – Зависимость скорости потребления дрожжами кислорода от его концентрации в среде Уровень жидкости поддерживается постоянным. Для поддержания заданной концентрации дрожжей и их частичного обновления непрерывно добавляются засевные дрожжи. Скорость разбавления среды в дрожжерастильных аппаратах устанавливают 0,143 ч-1, что соответствует времени пребывания среды в аппарате в течение 7 ч. Концентрация биомассы в культуральной среде равна 36…50 г/л. Образующуюся густую и устойчивую пену, насыщенную флотированными дрожжами, разрушают пеногасителем. Количество дрожжерастильных аппаратов устанавливают исходя из наличия барды (0,10…0,12 м3 на 1 дал спирта) и времени оборота аппарата (7…8 ч). Наиболее распространены аппараты с центральным эрлифтным воздухораспределением и диффузором общей вместимостью 320 и 600 м3 (полезный объём 85 и 170 м3) и аппараты той же вместимостью с рассредоточенной эрлифтной системой аэрации. Дрожжерастильные аппараты соединяют трубопроводами в блоки из двух аппаратов или трёх – два головных, параллельно действующих аппарата, и один концевой. В каждом дрожжерастильном аппарате дрожжи выращивают отдельно или последовательно с потоком питательной среды через два аппарата. Отделенная от дрожжей культуральная жидкость (отток) – отход производства. При выращивании дрожжей остаются частично не использованными трудноусвояемые вещества мелассной барды – пирролидонкарбоновая кислота, пептоны, пептиды и др., что снижает выход дрожжей. Для более полного использования питательных веществ, уменьшения расхода вспомогательных материалов, количества стоков и экономии воды используют до 70 % оттоков (от исходной барды) для возврата их непосредственно в дрожжерастильные аппараты. Перед использованием оттоки подкисляют серной кислотой до рН 3,5…4,0 или соляной кислотой до рН 1,8…2,0 и выдерживают в течение 1…2 ч. Также для максимального использования всех источников углерода рекомендуется вести процесс в две стадии на разных культурах. На первой стадии используются дрожжи рода Candida, способные быстро размножаться при концентрации барды 8…9 % СВ и ассимилировать легкоусвояемые источники углерода (сахара, карбоновые кислоты, аминокислоты), накопляя за 5…6 ч 30…35 г биомассы на 1 л среды. Дрожжи направляются на сепараторы, а отток – на вторую стадию выращивания. На второй стадии берется культура Trichosporon Bg-2, которая быстрее и полнее использует молочную кислоту и глицерин и дает за 5…6 ч 20…25 г биомассы в 1 л среды. Отсепарированная биомасса первой и второй стадий концентрируется, промывается и совместно высушивается. Двухстадийная схема дает более высокий выход дрожжей, создает возможность дальнейшей биологической и технической переработки барды. ^ 3.7.1 Способы превращения целлюлозы в биомассу Деревообрабатывающая промышленность и сельское хозяйство могут поставить микробиологической промышленности неограниченное количество сырья, содержащего целлюлозу, гемицеллюлозы, лигнин. В твердых стеблях присутствует 40…50 % целлюлозы, 20…40 % гемицеллюлозы и 18…25 % лигнина. Подсчитано, что ежегодно на Земле образуется 1,8·1011 т биодеградативного лигноцеллюлолитического материала, 40 % которого составляет целлюлоза. Существует много способов превращения целлюлозы в биомассу. Основные: а) химический гидролиз целлюлозы и выращивание микроорганизмов на гидролизате; б) энзиматический гидролиз и получение белковой биомассы; в) гидролиз целлюлозы одним интактным организмом и превращение продуктов гидролиза в биомассу другим интактным организмом (симбиотическая культура); г) гидролиз целлюлозы и продукция биомассы одним микроорганизмом. Наиболее распространен первый способ. К измельченному сырью добавляют разбавленную серную кислоту с концентрацией 0,3…0,6 % и выдерживают при температурах 175…190 ºС и соответствующем этой температуре давлении. Гидролиз обуславливает накопление в растворе пентозных и гексозных сахаров, декстринов, олигосахаридов, коллоидного лигнина и продуктов распада сахаров. Выход редуцирующих веществ составляет до 46…50 % к абсолютно сухому веществу сырья. Из существующих методов гидролиза наибольшее распространение получил способ перколяции (жидкая фаза проходит через слой неподвижной твердой фазы в жидкость). Процесс ведут в гидролизаппаратах, обеспечивая наибольшую плотность загрузки. Продолжительность гидролиза зависит от вида сырья и составляет (в мин): для древесных отходов – 360; подсолнечной шелухи – 250; кукурузной кочерыжки – 460; одубины – 480. Гидролизат, выходящий из гидролизаппарата, охлаждается до температуры порядка 100 ºС на батарее испарителей за счет постепенного снижения давления. Далее охлажденный гидролизат нейтрализуется известковым молоком или аммиачной водой, очищается от взвесей на отстойниках и затем охлаждается последовательно на вакуум-охладительной установке и пластинчатых теплообменниках до температуры 32…34 ºС. Нейтрализованный и охлажденный гидролизат-сусло, обогащенный питательными солями, поступает на выращивание дрожжей. Гидролизно-дрожжевая промышленность в СССР работала на гидролизатах растительного сырья в двух направлениях: – кормовые дрожжи культивировали непосредственно на гидролизатах; – для культивирования использовали послеспиртовую барду, получаемую путем сбраживания гидролизатов и отгонки спирта. Сахаромицеты используют послеспиртовую барду, получаемую путем сбраживания гидролизатов и отгонки спирта. Сахаромицеты сбраживают гексозный сахар, а остающиеся неиспользованными пентозы утилизируют дрожжи рода Candida (Candida scottii и Candida tropicalis), Trichoderma, Torulopsis, Trichosporon, Pichia. Из 1 т сухой древесины получают до 200 кг дрожжей и 4…6 кг фурфурола. Но в условиях многотоннажного нестерильного производства развивается не монокультура, а ассоциация культур из 5…8 различных видов. Энзиматический гидролиз целлюлозы протекает очень медленно и неэффективно в связи с плохим проникновением фермента и ингибированием целлюлазной активности образующимся промежуточным продуктом гидролиза – целлобиозой. Выход древесных сахаров можно увеличить путем предварительного механического измельчения материала или предобработки его щелочами, аминами или аммонием. Используют целлюлазу гриба Trichoderma viride. Сахарный раствор с ферментом подвергают рециклированию, целлобиозу удаляют, пропуская ее через мембранные фильтры либо выращивая одновременно на продуктах гидролиза микроорганизмы, например, Candida utilis или Sacch. cerevisiae., выращивание дрожжей приводит к более полной сахарификации целлюлозы. В качестве симбиотической культуры предложены Candida utilis и Trichoderma viride, которые выращивают на рисовой соломе, обработанной щелочью. Дрожжи используют 2…5 г целлюлозы за 7…10 дней. Выращиванием дрожжей на различных гидролизатах при обогащении их азотом и фосфором можно получить разное количество биомассы дрожжей (таблица 14). Таблица 14 – Количество биомассы дрожжей, получаемое на различных субстратах
^ В производстве целлюлозы сульфитным способом (из древесины, камыша, соломы) происходит гидролиз и растворение лигнина и гемицеллюлоз, а целлюлоза остается в твердой фазе (не растворима в сернистой кислоте). В отделенный от целлюлозы раствор, называемый сульфитным щелоком, переходит до 50 % органической части древесины. Для производства дрожжей применяют щелоки от бисульфитной и кислой варок целлюлозы. На 1 т вырабатываемой целлюлозы можно получить абсолютно сухих дрожжей (в кг): на сульфитном щелоке –90…100, на сульфитно-спиртовой барде – 35…45. Главные компоненты сульфитных щелоков – лигносульфоновые кислоты и пентозы. В таблице 15 приведен состав сульфитных щелоков. Таблица 15 – Состав сульфитных щелоков
Щелок от варки целлюлозы и полуцеллюлозы содержит олигосахариды, которые способом инверсии переводят в моносахара. Инверсию щелока проводят кипячением с серной кислотой концентрацией 0,2…0,4 % при атмосферном давлении в течение 8…12 ч. Применяют также способ инверсии под давлением при температуре 130 ºС с концентрацией серной кислоты 0,1 % в течение 3…4 ч. После инверсии удаляют сернистый газ и другие летучие примеси продувкой пара в течение 1…2 мин. Полученный инвертированный щелок нейтрализуют известковым молоком в специальных смесителях, выдерживают в течение часа для созревания кристаллов гипса, затем отделяют осадок на отстойниках или гидроциклонах. В качестве реагента для нейтрализации можно использовать аммиачную воду в количестве 0,8 кг (в пересчете на 100 % аммиак) на 1 м3 щелока. При этом отпадает необходимость в отделении осадка. Полученный щелок обогащают питательными солями, охлаждают на пластинчатых теплообменниках и подают в дрожжерастильное отделение. Для получения биомассы используют главным образом Candida utilis. 1 1 ^ Состав и биологические особенности культуральных сред, приготовленных из гидролизатов и сульфитных щелоков, очень различны. Они зависят от основного сырья, методов подготовки и других факторов. Одной из важнейших задач, стоящих перед производственниками, является выбор наиболее продуктивного и устойчивого штамма дрожжей. Для адаптации дрожжей к среде целесообразно выделять штаммы из наиболее эффективных товарных дрожжей. Полезно смешивать штаммы, потребляющие различные сахара. Это позволяет более полно использовать редуцирующие вещества субстрата. Стадии выращивания засевных дрожжей следующие: 1) лабораторные стадии; 2) малая дрожжанка; 3) большая дрожжанка; 4) дрожжерастильный аппарат. В лаборатории завода дрожжи выращивают на глюкозе с объемом питательных сред по стадиям: I – 0,25 л; II – 3 л; III – 20…25 л. В цехе чистой культуры и в производственных аппаратах процесс ведут на стерильном, обогащенном солями гидролизате или очищенном сульфитном щелоке. Режим работы дрожжерастильного аппарата должен обеспечивать максимальную утилизацию сахаров. При низких концентрациях сахаров применяют одночленные батареи: в одном аппарате осуществляется весь цикл выращивания дрожжей. Для сред с повышенным содержанием сахаров применяют двух- и трехчленные батареи, где в концевом аппарате утилизируются остаточные сахара. При этом достигается более высокое использование сахаров, но с некоторым снижением производительности аппаратов. Выращивание товарных дрожжей осуществляют по непрерывным схемам при интенсивной аэрации. ^ Для получения готового продукта влажностью 8…9 % из бражки, содержащей от 20 до 40 г /л биомассы (с содержанием влаги 75 %), необходимо удалить воду. Наиболее целесообразные технологические приемы выделения дрожжей – флотирование, сепарирование, выпаривание и сушка. При выделении и сушке кормовых дрожжей не ставится цель сохранения жизнеспособности и ферментативной активности клетки. Клетку при этом необходимо разрушить, но сохранять усваиваемый белок и весь комплекс витаминов. Поэтому рекомендуется проводить максимальное сгущение концентрата на холоде флотационным способом или сепарированием. Флотирование. Культуральная среда из дрожжерастильных аппаратов выходит в пенно-жидкостном виде плотностью 0,25 г/см3. Флотация основана на свойстве дрожжевых клеток концентрироваться на поверхности раздела жидкой и газовой фаз эмульсии, получаемой непрерывным продуванием воздуха через бражку. Флотационный способ выделения дрожжей более экономичен по сравнению с сепарацией и надежнее обеспечивает непрерывность выделения дрожжей из бражки. Эффект флотации зависит от ряда причин: а) ветвистые расы дрожжей флотируют лучше одиночных; б) флотирующиеся дрожжи содержат больше связанной и меньше свободной влаги (отсутствует упругая водная оболочка). Дрожжи, содержащие больше свободной воды, не флотируют; в) флотационная способность сред, нейтрализованных известковым молоком, значительно выше, чем сред, нейтрализованных аммиаком; г) дрожжи, содержащие полисахариды в количестве, меньшем, чем 50 % к массе белка, не флотируют; д) с повышением концентрации лигносульфонатов в сульфитном щелоке, флотируемость дрожжей увеличивается; е) концентрация дрожжей в пенном слое возрастает прямо пропорционально времени отстаивания пены; ж) величина потерь дрожжей с отходящей бражкой увеличивается с ростом концентрации их в дрожжевой суспензии. Флотирование осуществляют в специальных флотаторах, обеспечивающих подачу необходимого количества воздуха, длительность пребывания жидкости для выделения дрожжей в пену (около 6 мин), механическое пеногашение и промывку дрожжей (рисунок 24). Для повышения содержания дрожжей в концентрате применяют двухступенчатое флотирование. Концентрат на первой ступени не промывается, а подается на вторую ступень флотирования. Двухступенчатая схема позволяет сгустить концентрат до 120 г /л в пересчете на прессованные дрожжи (против 60 г /л при одноступенчатом флотировании). ![]() 1 – штуцер с воронкой для отвода пены в механический пеногаситель; 2 – люк; 3 – трубопровод для выхода газов; 4 – гидрозатвор для поддержки уровня жидкости ниже уровня воронки; 5 – барботер Рисунок 24 – Флотатор Сепарирование, сгущение и промывка дрожжей. Перед выделением дрожжей пену разрушают, так как при наличии её снижается производительность насосов и сепараторов, увеличиваются потери дрожжей до 20 % (в норме – 7 %). Пену разрушают химическими и механическими средствами. В качестве пеногасителей используют поверхностно-активные вещества: гидрофузы, соапсток, олеиновую кислоту. Для более эффективного действия пеногасители должны представлять собой водную эмульсию с разбавлением 1:6 (с содержанием жира 5…10 %). Для механического разрушения пены применяют специальные аппараты – пеногасители (деэмульгаторы) различных конструкций (например, жидкость может двигаться тонким слоем по наклонной плоскости). На заводах, вырабатывающих спирт из мелассы, дрожжевую суспензию после пеногашения подают непосредственно на сепараторы. На спиртовых заводах, работающих на зернокартофельном сырье, дрожжевую суспензию из аппаратов-пеногасителей непрерывно подают на вибросито с отверстиями диаметром 0,22….0,25 мм; сход с вибросита направляют в сборник дрожжевого концентрата, дрожжевую суспензию – в сборник, а из него – на сепараторы. На заводах, перерабатывающих мелассу, дрожжи выделяют и промывают в сепараторах трёх ступеней: на первой получают дрожжевую суспензию с содержанием биомассы 120…160 г/л, на второй её сгущают до 250…300 г/л, на третьей – до 450…500 г/л. Суспензию от сепараторов каждой группы сливают в отдельные сборники. На заводах, перерабатывающих зернокартофельное сырьё, дрожжи обычно выделяют на сепараторах двух групп. При этом сепараторы второй группы действуют по замкнутому циклу (круговая сепарация). Из сепараторов первой группы дрожжевая суспензия непрерывно поступает в сборник, в который также подаётся суспензия из сепараторов второй группы, работающих по замкнутому контуру. При достижении требуемой концентрации суспензии (не менее 450 г/л) замкнутый контур на некоторое время размыкают и суспензию из сепараторов второй группы направляют в сборник дрожжевой суспензии. Потери дрожжей с оттоками не должны превышать 2…3 клеток в поле зрения микроскопа, т.е. не более 7 % от их общего количества. В случае сепарирования дрожжевой суспензии после флотации (с содержанием дрожжей 60…120 г /л) сепарирование осуществляется по двухступенчатой схеме сепарирования. Концентрат после первой ступени сепарирования с концентрацией дрожжей 240 г/л промывается и передается на вторую ступень водоструйным насосом, к которому подводится вода под избыточным давлением 0,3…0,4 МПа. Гидромодуль воды при промывке дрожжей – не менее 3:1. Концентрат после второй ступени сепарации насосом подается на упаривание или на сушку. ^ Термолиз дрожжей заключается в тепловом разрушении оболочек дрожжевых клеток и сопутствующих им микроорганизмов. Цели термолиза: биологическое обезвреживание дрожжей и бактерий, необходимое для лучшего усвоения их животными и предотвращения заболеваний; уменьшение вязкости суспензии, разрушение пены и выделение из суспензии воздуха и диоксида углерода, вследствие чего обеспечивается равномерная подача суспензии в сушилку и создаются условия для нормальной её работы; уменьшение потерь биомассы на поддержание жизнедеятельности клеток во время хранения их в сборнике. Аппаратурно-технологическая схема выращивания товарных кормовых дрожжей, их выделения и термолиза приведена на рисунке 25. Термолиз дрожжей осуществляют непрерывным способом в установке, состоящей из нагревателя и выдерживателя одинаковых размеров и общей вместимостью, рассчитанной на 45-минутное пребывание в них суспензии. ![]() ![]() Оба аппарата снабжены мешалками и змеевиками для подогрева суспензии. Дрожжевую суспензию из последней ступени сепараторов подают в нагреватель, где постоянно поддерживают температуру 75 ºС благодаря подаче пара в змеевик. Нагретая суспензия непрерывно перетекает в выдерживатель, а из него насосом подаётся на сушку. В дрожжерастильный аппарат 1 непрерывно подают питательную среду, а в начале процесса выращивания – засевные дрожжи и при непрерывном аэрировании дрожжи культивируют. Готовую их культуру насосом 10 перекачивают в аппарат 2 для пеногашения, куда по мере необходимости направляют эмульсию химических пеногасителей. Из аппарата для пеногашения культуральная жидкость поступает на разделительное вибросито 3, из которого сход подаётся в сборник дрожжевой суспензии 8, а культуральная жидкость – в сборник 9 и далее насосом 10 на сепараторы 4. Дрожжевую суспензию из сепараторов направляют в сборники 6 и после круговой сепарации в сборник дрожжевого концентрата, а из него насосом 10 в термолизатор 5. Термолизованную дрожжевую суспензию насосом 10 перекачивают на распылительный диск сушилки. Отток из сепараторов собирают в сборнике 7 и насосом 10 подают в расходные ёмкости для реализации или в выпарную установку для сгущения и последующего высушивания. ^ Облучением ультрафиолетовыми лучами переводят содержащийся в дрожжах эргостерин в витамин D2. При облучении сухих дрожжей фотоизомеризация с образованием витамина D2 происходит на поверхности клеток. Кроме того, распыл движущихся дрожжей оседает на лампах, снижая интенсивность лучей. Более эффективным является облучение находящегося в движении дрожжевого концентрата. Рекомендуют облучать водную взвесь дрожжей при температуре 30 ºС и концентрации биомассы 690 г/л. Длительность облучения должна быть не более 2 ч, так как в результате переоблучения происходит дальнейшая изомеризация эргостерина с образованием токсичных веществ – токсистеринов и супрастеринов, не обладающих антирахитичной активностью. Проникновение ультрафиолетовых лучей в слой жидкости, а следовательно и эффективность облучения тем выше, чем прозрачнее жидкость. Содержание витамина D2 в дрожжах в зависимости от длительности и условий облучения колеблется в пределах 1000…1200 и.е. в 1 г сухих дрожжей. 1 1 ^ Термолизованную дрожжевую суспензию высушивают на распылительных или вальцовых сушилках. Вальцовые сушилки применяют только в небольших цехах кормовых дрожжей, где количество испаренной влаги не превышает 1 т/ч. Вальцовая сушилка состоит из двух рядом расположенных полых горизонтальных барабанов (вальцов), под каждым из которых установлено корыто. Дрожжевую суспензию подают в оба корыта. Вальцы вращаются в противоположных направлениях с частотой 6…8 об/мин. Барабаны обогреваются внутри насыщенным паром давлением 0,35…0,4 МПа. Нижняя часть их цилиндрической поверхности смачивается дрожжевой суспензией, и за один оборот барабанов (8…10 с) дрожжи высушиваются до влажности не более 10 %. С противоположной стороны барабанов расположены ножи, которые срезают высушенные дрожжи с поверхности барабанов. Сухие дрожжи транспортируют в отделение фасования механическими транспортёрами или пневмотранспортом. Распылительная сушилка состоит из цилиндроконической сушильной камеры (диаметр 8…10 м, высота цилиндрической части 5,5…7 м, конической 6,6…8,7 м), внутри которой в верхней части установлен распыливающий механизм. Топочные газы в смеси с воздухом вводятся в сушильную камеру через центральную трубу под распылительный диск. Отходящие газы отводят из середины конуса камеры в батарею циклонов. Высушенные дрожжи в основном отбирают из нижней конусной части сушильной камеры и пневмотранспортом подают на фасование, частично они уносятся вместе с отходящими газами в батарею циклонов, где улавливаются и также направляются пневмотраспортом на фасование. Температура теплоносителя на входе в сушилку 280…300 ºС, газов на выходе из сушилки 85…95 ºС. Распыленная дрожжевая суспензия высушивается в течение нескольких секунд. Дрожжи нагреваются до температуры не выше 95 ºС, вследствие чего обеспечивается их высокое качество по содержанию усвояемого белка, витаминов, а также цвету и структуре. При использовании распылительных сушилок повышается качество дрожжей и улучшаются санитарно-гигиенические условия труда по сравнению с применением вальцовых сушилок. 11 1 ^ Сухие кормовые дрожжи упаковывают в трёхслойные бумажные крафт-мешки по 20 и 30 кг. Мешки с дрожжами укладывают на поддоны и автопогрузчиком отвозят на склад, где поддоны располагают в три ряда по высоте. На 1 м2 полезной площади склада размещаются 0,8 т дрожжей. Склад рассчитывают на 10 суток работы цеха. Относительная влажность воздуха на складе должна быть не выше 65 %. К потребителям мешки с дрожжами транспортируют в крытых вагонах и контейнерах или в автомашинах. Для бестарного хранения и транспортирования дрожжи гранулируют. В смеситель пресса подают сухие дрожжи и сухой насыщенный пар давлением 0,35 МПа, здесь они нагреваются до 76…78 ºС в течение 1…2 мин. Влажность гранул на выходе из пресса 12 %. Гранулы охлаждают в охладительно-сортировочной установке до температуры 22…25 ºС, при этом их влажность понижается до 10…11,5 %. Хранилища для гранулированных дрожжей рассчитывают на двух-трёхсуточный запас. Используют железобетонные или металлические хранилища с транспортёрами для загрузки и выгрузки. Гранулированные дрожжи перевозят насыпью железнодорожным или автомобильным транспортом. Технологическая схема сушки, гранулирования и хранения дрожжей приведена на рисунке 26. Дрожжевую суспензию из термолизатора направляют на распылительный диск сушилки 1; в топку 2 нагнетают воздух вентилятором 3 и загружают мазут. Газы сгорания и свежий воздух, подаваемый вентилятором 4 в газоход, поступают под распылительный диск. Основная масса дрожжей отбирается из нижней конусной части сушилки пневмотранспортом и направляется в бункер 5, некоторое количество дрожжей уносится вместе с отходящими газами в батарею циклов 6, из которых дрожжи подаются пневмотранспортом в бункер 5, а газы отсасываются вентилятором в атмосферу. Из бункера 5 порошкообразные дрожжи через шлюзовый затвор 7 поступают на автоматические весы 8, отсюда – в бункер 9 и далее через магнитный сепаратор 10 в пресс-гранулятор 11, в камеру смешения которого подаётся также пар. Гранулы направляют в охладительно-сортировочную установку 12, где они отделяются от мелких примесей и охлаждаются. Мелкие примеси возвращаются в бункер 5, а стандартные гранулы транспортёром 13 и элеватором 14 подаются в бункер 15, ![]() ![]() взвешиваются на автоматических весах 16, ссыпаются в бункер 17 и из него транспортёром 18 и элеватором 19 подаются в хранилище 20. Из него гранулированные дрожжи транспортёром 21 и элеватором 22 подаются в бункер 23 и далее после взвешивания на автоматических весах 24 в бункер 25, затем в автомашины или железнодорожные вагоны. Нории и транспортёры могут быть заменены трубопроводами с пневматическим перемещением продукта. ^ Сушеные кормовые дрожжи обладают высокой гигроскопичностью. При относительной влажности воздуха 84 % дрожжи быстро увлажняются до 22 %, а через 60 дней образуется плесень. Особенно гигроскопичны дрожжи с высоким содержанием золы. На кормовые дрожжи утверждён ГОСТ 20083-74, согласно которому предусмотрен выпуск их в гранулированном или порошкообразном виде. В зависимости от показателей качества дрожжи подразделяют на четыре группы: высшую, I, II и III. Основные требования к кормовым дрожжам всех групп следующие: внешний вид – порошок, чешуйки или гранулы, цвет – от светло-жёлтого до коричневого, отсутствие постороннего запаха, влажность не более 10 %, содержание золы в дрожжах мелассно-спиртовых заводов до 14 % (в пересчёте на АСД), в дрожжах зернокартофельных заводов до 10 %. Диаметр гранул дрожжей 13 мм, длина гранул не более 26 мм, проход через сито с отверстиями диаметром 3 мм не более 5 %. В пересчёте на абсолютно сухое вещество сырого протеина должно содержаться не менее (%): в дрожжах высшей группы 56,0; I – 51,0; II – 46,0; III – 43,0. Содержание металломагнитных примесей с размером частиц до 2 мм включительно должно быть не более 20 мг в 1 кг дрожжей высшей и I групп и не более 30 мг – в дрожжах II и III групп. ЛИТЕРАТУРА 1. Новаковская, С.С. Справочник технолога дрожжевого производства / С.С. Новаковская. – М.: Пищевая промышленность, 1972. – 289 с., ил. 2. Плевако, Е.А. Технология дрожжей / Е.А. Плевако. – М.: Пищевая промышленность, 1970. – 300 с., ил. 3. Фараджева, Е.Д. Общая технология бродильных производств: учебники и учеб. пособия для студентов вузов / Е.Д. Фараджева, В.А. Федоров. – М.: Колос, 2002. 4. Технология спирта / В.Л. Яровенко [и др.]; под ред. проф. В.Л. Яровенко. – М.: Колос, 1999. – 464 с., ил. 5. Маринченко, В.А. Технология спирта из мелассы: учебное пособие для студентов высших учебных заведений / В.А. Маринченко, Б.Д. Метюшев, В.Н. Швец. – Киев: Издательское объединение «Вища школа», 1975. – 284 с. 6. Гивартовский, Р.В. Технология дрожжевого производства / Р.В. Гивартовский, Е.А. Плевако. – М.: Пищепромиздат, 1943. – 253 с., ил. 7. Пащенко, Л.П. Биотехнологические основы производства хлебобулочных изделий: учебники и учеб. пособия для студентов вузов / Л.П. Пащенко. – М.: Колос, 2002. – 368 с. ил. 8. Борисова, С.В. Использование дрожжей в промышленности / С.В. Борисова, О.А. Решетник, З.Ш. Мингалеева. – СПб.: ГИОРД, 2008. – 216 с. 9. Воробьева, Л.И. Техническая микробиология: учебн. пособие / Л.И. Воробьева – М.: Изд-во Моск. ун-та, 1987. – 168 с. 10. Забродский, А.Г. Производство кормовых дрожжей на мелас-сно-спиртовых заводах / А.Г. Забродский. – М.: Пищевая промышленность, 1972. – 367 с. 11. Мюллер, Г. Микробиология пищевых продуктов растительного происхождения / Г. Мюллер., П. Литц, Г. Мюнх; пер. с нем. Л.М. Калашниковой; под ред. д-ра биол. наук И.М. Грачевой. – М.: Пищевая промышленность, 1977. – 344 с. 12. Тулякова, Т.В. Cтабилизация биотехнологических характеристик свекловичных меласс как один из путей повышения эффективности дрожжевого производства / Т.В. Тулякова, А.В. Пасхин, В.Ю. Седов // Пищевая промышленность. – 2004. – № 9. – С. 80–82. 13. Седов, В.Ю. Повышение рентабельности процесса при производстве пекарских дрожжей с применением двух сепараторов / В.Ю. Седов // Пищевая промышленность. – 2005. – № 3. – С. 50–51. 14. Тулякова, Т.В. Дрожжевые экстракты – безопасные источники витаминов, минеральных веществ и аминокислот / Т.В. Тулякова, А.В. Пасхин, Ю.В. Седов // Пищевая промышленность. – 2004. – № 6. – С. 60–62. 15. Кочергин, В.В. Производство натуральных биокорректоров на базе дрожжевой промышленности / В.В. Кочергин // Пищевая промышленность. – 2001. – № 2. – С. 42–43. 16. Кудряшева, А.А. Натуральные биокорректоры: качество, биологическая ценность, безопасность продовольственных ресурсов / А.А. Кудряшева // Пищевая промышленность. – 2001. – № 9. – С. 62–65. |
![]() |
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... |