§ 2. Получение товарных дрожжей по режимам ВНИИХПа

Товарные дрожжи обычно получают в две стадии - стадия засевных дрожжей Б и стадия товарных дрожжей В. Засевные дрожжи Б получают либо из дрожжей ЧК, либо из дрожжей ЕЧК.

Режим ВНИИХПа с оттоками культуральной среды. Сущность способа описана в главе 3, § 2. Дрожжи выращивают как в разбавленной, так и концентрированной среде в две стадии.

Загрузку аппаратов на стадии I, II производят следующим образом. В дрожжерастильный аппарат набирают воду, подают в виде растворов мелассу, диаммонийфосфат, хлорид калия, сульфат магния, ростовые вещества (дестиобиотин или кукурузный экстракт), пеногаситель и засевают дрожжи при небольшой аэрации культуральной среды. Дрожжи выдерживают при небольшой аэрации в течение 30-40 мин на стадии I и 20-30 мин на стадии II, после чего начинают подачу питательных веществ при активной аэрации культуральной среды.

Основные показатели технологического режима получения товарных дрожжей приведены в приложении 15.

Разбавленная среда. а) Стадия I (аппарат Б). Дрожжи получают по воздушно-приточному способу, т. е. питательные вещества в течение всего периода выращивания дрожжей подают притоком при непрерывной интенсивной аэрации культуральной среды. Засевным материалом служат дрожжи ЕЧК, которые подают в аппарат в виде дрожжевого молока. Процесс ведут в соответствии с технологическим режимом, приведенным в приложении 16, соблюдая параметры процесса и режим подачи необходимых для роста дрожжей ингредиентов. Режим не предусматривает дозревания дрожжей и их сепарирования для того, чтобы на стадию II дрожжевые клетки поступали в активном состоянии. При этом период лагфазы на стадии II сокращается и может быть ликвидирован совсем. За 11 ч получают 1030 кг засевных дрожжей.

б) Стадия II (аппарат В). Дрожжи выращивают по воздушно-проточному способу с 20-часовым периодом размножения дрожжей и более. Режим предусматривает два периода размножения дрожжей: накопительный и проточный, т. е. период оттока культуральной среды. Дрожжи выращивают в двух дрожжерастильных аппаратах - основном и отборочном. В основном аппарате осуществляются рост и размножение дрожжевых клеток, а в отборочном - их дозревание. Параметры процесса и количество ингредиентов, необходимых для роста и размножения дрожжей на стадии II, а также режим дозирования их приведены в приложении 17.

В накопительном периоде засевным материалом служат дрожжи, полученные на стадии I, которые передают в аппарат В вместе с культуральной средой, после того как в аппарат загружены все необходимые компоненты, и начинают приток питательных веществ в соответствии с режимом, указанным в приложении 17. За 7 ч при засеве 1030 кг накапливают 2920 кг рабочей биомассы, после чего начинается второй период - отток среды.

На протяжении всего периода оттока среды в основной дрожжерастильный аппарат ежечасно подают постоянное количество питательных веществ и воды при постоянной интенсивной аэрации среды в соответствии с режимом, приведенным в приложении 17; 2929 кг дрожжей, полученных в накопительном периоде, ежечасно дают прирост биомассы 450 кг/ч, которая непрерывно выводится из основного аппарата в отборочный.

Непременным условием проточного периода (период оттока культуральной среды) является соблюдение равенства между скоростью разбавления среды L и удельной скоростью роста дрожжей μ, т. е. L = μ. При этом прирост дрожжей постоянен, постоянно и качество готовой продукции. В случае нарушения равенства, например при L>μ, наблюдается снижение рабочей биомассы в основном дрожжерастильном аппарате, т. е. наблюдается вымывание дрожжей вследствие нарушения принципа протока. Это приводит к снижению съема биомассы с дрожжерастильного аппарата.

При правильно организованном процессе за 12 ч оттока получают 5400 кг дрожжей. Общий съем биомассы с одного аппарата за 20 ч составляет 8320 кг. Он может быть увеличен при увеличении периода оттока культуральной среды. Например, при продолжительности периода оттока 40 ч общий съем биомассы составляет:

2920+40-450=20920 кг.

Дрожжи, отобранные из основного дрожжерастильного аппарата в отборочный, дозревают, после чего их выделяют на сепараторах.

Соли магния добавляют в дрожжерастильный аппарат только при жесткости технологической воды ниже 5°.

рН культуральной среды на каждой стадии процесса регулируют с помощью аммиачной воды, которую подают взамен сульфата аммония в эквивалентном по азоту количестве.

Концентрированная среда. Режим предусматривает получение дрожжей при KR 12 и скорости роста дрожжей 0,157 ч^-1 во время периода оттоков культуральной среды. Основные показатели технологического режима приведены в приложении 15.

Режим рассчитан на дрожжерастильные аппараты с высокими массообменными характеристиками.

а) Стадия I (аппарат Б). Дрожжи выращивают по воздушно-приточному способу при KR 11 со скоростью роста 0,158 ч^-1. Приток питательных веществ, воды, расход воздуха на аэрацию среды и параметры процесса представлены в приложении 18. В аппарат засевают 240 кг дрожжей ЕЧК в виде дрожжевого молока, и за 12 ч получают 1600 кг засевных дрожжей, которые без дозревания вместе с культуральной средой засевают в дрожжерастильный аппарат В.

б) Стадия II (аппарат В). Дрожжи выращивают по воздушно-приточному способу при KR 12 со скоростью роста дрожжей 0,158 ч-1 в накопительном периоде и 0,157 ч^-1 в период оттока культуральной среды. Приток питательных веществ, воды, параметры процесса и расход воздуха на аэрацию культуральной среды представлены в приложении 19. В конце накопительного периода получают 4855 кг рабочей биомассы, которая ежечасно обеспечивает прирост дрожжей (825 кг/ч).

За 12 ч периода оттока культуральной среды с дрожжерастильного аппарата получают 9900 кг дрожжей. Общий съем биомассы с аппарата за 20 ч составляет 14 755 кг. При увеличении продолжительности периода оттока до 40 ч общий съем биомассы составит: 4855+40-825=37 855 кг с одного аппарата при общей продолжительности процесса 48 ч.

Режим ВНИИХПа (8-часовой). Дрожжи выращивают по воздушно-приточному способу в две стадии: стадия I - засевные дрожжи (аппарат Б) и стадия II - товарные дрожжи (аппарат В).

Сущность режима заключается в следующем. Дрожжи выращивают с большим засевом активных маточных дрожжей, передаваемых в дрожжерастильный аппарат, минуя процесс дозревания и выделения их на сепараторах, т. е. дрожжи подают вместе с культуральной средой.

Дрожжевые клетки обеспечиваются кислородом в результате увеличения скорости его растворения в культуральной среде, достигаемой постепенным повышением высоты аэрируемого слоя культуральной среды.

Количество воздуха, необходимое для обеспечения максимального прироста биомассы, определяют по формуле (5) (см. главу 2, § 3).

Большой засев дрожжей позволяет сократить продолжительность процесса до 8 ч, что повышает микробиологическую чистоту готовой продукции и ее качество.

Способ предусматривает одновременный засев аппаратов стадий I и II товарных дрожжей, одинаковую продолжительность цикла выращивания дрожжей в обеих стадиях, постоянный расход воздуха в течение всего периода культивирования дрожжей, а также синхронное увеличение высоты набора дрожжерастильных аппаратов обеих стадий.

Все это позволяет более эффективно использовать имеющиеся на предприятии ресурсы воздуха, воды, тепловой и электрической энергии, значительно упрощает распределение и регулирование всех компонентов питания, воды, в особенности воздуха, упрощает сам процесс выращивания дрожжей, создает реальные условия для получения выхода дрожжей более 80% при хорошем качестве готовой продукции.

Загрузку аппаратов в этих стадиях осуществляют следующим образом. В дрожжерастильный аппарат набирают воду, подают растворы мелассы, солей, ростовые вещества, пеногаситель и засевают дрожжи при аэрации культуральной среды.

а) Стадия I. Засевным материалом являются дрожжи ЕЧК-Н (600 кг), полученные либо в первом, либо во втором периоде. Подают их в дрожжерастильный аппарат Б вместе с культуральной средой. Процесс ведут в соответствии с технологическим режимом, приведенным в приложении 20, соблюдая параметры процесса и режим подачи всех необходимых для роста дрожжей веществ, "количества которых приведены в этом приложении. При засеве 600 кг за 8 ч получают 1900 кг засевных дрожжей, которые без дозревания передают на засев стадии II (все содержимое аппарата Б).

Аэрация культуральной среды постоянная и составляет 3500 м³/ч.

б) Стадия II. Дрожжи выращивают в дрожжерастильном аппарате вместимостью 100 м³ в концентрированной среде при KR 10. Засевным материалом служат дрожжи (1900 кг), полученные на стадии I, которые передают в аппарат В вместе с культуральной средой. Процесс ведут в соответствии с технологическим режимом, приведенным в приложении 21, соблюдая параметры процесса и режим подачи мелассы, питательных солей, ростовых веществ и добавок, расходы которых также приведены в этом приложении.

Процесс протекает при постоянном расходе воздуха 9000 м³/ч и постепенном повышении высоты набора культуральной среды. За 8 ч процесса культивирования накапливают 5570 кг дрожжей, концентрация которых в среде составляет 78 г/л. По окончании процесса дрожжи дозревают в течение 1 ч при пониженном расходе воздуха (3000 м³/ч) и пониженной температуре. Дозревшие дрожжи выделяют из культуральной среды обычным способом. Во время дозревания дрожжей в первом аппарате, во втором начинают новый процесс, аналогичный первому, что проиллюстрировано на графике работы дрожжерастильных аппаратов (рис. 8). При работе дрожжерастильных аппаратов по этому графику обеспечивается равномерное использование воздуха в течение суток, упрощается процесс его распределения. Суммарный расход воздуха на заводе мощностью 6000 т дрожжей в год сокращается с 25 до 17 тыс. м³/ч. Расход воды при работе завода по 8-часовому режиму уменьшается с 3848 до 1940 м³/сут.

Рис. 8. График работы дрожжерастильных аппаратов по 8-часовой схеме ВНИИХПа