§ 4. Дозревание дрожжей и режим работы отборочных аппаратов

Дозревание дрожжей. Завершающим этапом процесса культивирования дрожжей является дозревание клеток, которое происходит в отборочных аппаратах и в основном в конце процесса. Дозревание соответствует стационарной фазе развития дрожжевых клеток. Во время дозревания в аппарат питательные вещества не подают, и ферментные системы клеток перестраиваются с активного синтеза биомассы на обменные процессы, поддерживающие лишь нормальные функции жизнедеятельности клетки.

Клетки используют оставшиеся в среде питательные вещества. К концу процесса в дрожжерастильном аппарате находятся клетки, разные по возрасту, с различной биологической активностью (старые, давшие несколько поколений дочерних клеток, молодые, только что отпочковавшиеся и зрелые клетки). Дочерние клетки находятся в стадии формирования ферментных систем. Молодые клетки обладают активной ферментной системой, направленной на синтез белка. В период почкования они различаются пониженной стойкостью. В зрелых клетках ферментные системы уравновешены. Они могут долго сохранять присущие им свойства.

Соотношение клеток к концу процесса может быть различным, что зависит от соблюдения режима выращивания дрожжей, активности маточных или засевных дрожжей, используемых при получении товарных.

Особенно большое значение режим дозревания дрожжей имеет при работе предприятий по непрерывному способу (с оттоком культуральной среды), так как в отборочный аппарат непрерывно поступают клетки, находящиеся в стадии логарифмического роста, т. е. с активной ферментной системой. Такие клетки имеют пониженную стойкость. Во время дозревания необходимо создать условия, обеспечивающие максимальное количество зрелых клеток с уравновешенной ферментной системой. В противном случае готовая продукция будет иметь низкую стойкость.

Для достижения оптимального соотношения клеток по возрасту в период дозревания следует понизить температуру культуральной среды до 27 °С, уменьшить аэрацию среды до 40-60% по сравнению с основным процессом выращивания дрожжей и одновременно увеличить продолжительность дозревания до 1,5-2,0 ч. Этот режим дозревания обеспечивает получение готовой продукции с высокой стойкостью и улучшенной ферментативной активностью.

В правильно организованном процессе дозревания биомасса может увеличиться на 5-10% в результате роста отпочковавшихся и молодых клеток. При этом количество почкующихся клеток понижается до 1-2% (но не более 6-8%), а формольное число - до 0,1-0,2 мл 0,1 н. раствора щелочи). По этим двум показателям в основном ориентируются при ведении процесса дозревания дрожжей, если соблюдается режим подачи азотного питания. В противном случае протекание процесса дозревания дрожжей оценивают только по количеству почкующихся клеток.

Режим работы отборочных аппаратов. Отборочные аппараты применяются только при работе предприятий по воздушно-проточному способу. Объем отборочного аппарата должен составлять не менее 1/3 объема основного дрожжерастильного аппарата. Обычно общий объем отборочного аппарата составляет 30 м³ при объеме основного дрожжерастильного аппарата 100 м³.

На предприятиях дозревание дрожжей проводят по двум режимам: попеременному и проточному.

При проточном режиме в течение 2 ч прирастающая биомасса вместе с культуральной средой из основного дрожжерастильного аппарата непрерывно подается в отборочный. Затем при одновременном поступлении питательных веществ и воды в основной дрожжерастильный аппарат из отборочного начинают подавать дрожжи на сепараторы. Количество среды, поступающей на сепараторы, должно строго соответствовать количеству питательной среды и воды, поступающей в основной дрожжерастильный аппарат, и устанавливаться в соответствии с технологическим режимом. Только при соблюдении этого условия качество дрожжей будет хорошим. В противном случае стойкость дрожжей будет низкой, так как дозревание клеток нарушается. Этот режим применяют на заводах, не обеспеченных отборочными аппаратами.

При попеременном режиме используют два отборочных аппарата. Сначала из основного дрожжерастильного аппарата прирастающая биомасса вместе с культуральной средой в течение 2 ч непрерывно поступает в первый отборочный аппарат. Затем в течение последующих 2 ч отток направляют во второй отборочный аппарат, а в первом в это время дрожжи дозревают в течение 0,5-1 ч при слабой аэрации, после чего их направляют на сепараторы. Освободившийся отборочный аппарат моют и вновь в течение 2 ч заполняют, в то время как в другом отборочном аппарате дрожжи дозревают, и процесс повторяется.

Этот режим дозревания обеспечивает более высокое качество дрожжей, так как при этом режиме наблюдается более правильное соотношение клеток по возрасту, т. е. он гарантирует получение зрелых дрожжевых клеток с уравновешенной ферментной системой.

Однако и проточный режим работы отборочных аппаратов дает продукцию хорошего качества, если соблюдаются условия: скорость притока культуральной среды из основного аппарата в отборочный и скорость оттока среды из отборочного аппарата на сепараторы равны, температура в отборочном аппарате поддерживается на уровне 27 °С и аэрация в отборочном аппарате снижена до 20-40 м³ воздуха в час на 1 м³ среды. При этом условии в отборочном аппарате на протяжении всего периода оттока культуральной среды содержится количество среды, равное двухчасовому оттоку, а количество незрелых клеток не превышает 8%.