Основні розрахункові показники

Вихід дріжджів

Основним показником ефективності матеріальних витрат дріжджової промисловості є вихід дріжджів. Під виходом дріжджів розуміють кількість дріжджів, віднесену до переробленої меляси і вираженуу відсотках. Вихід дріжджів розраховують за формулою:

В = Д * 100/М,

де Д - кількість отриманих дріжджів, кг; М - кількість витраченої меляси, кг.

Вихід дріжджів на різних заводах різний і залежить від конструкції обладнання, технологічної схеми, якості сировини і матеріалів, постачання електроенергією, водою, парою і т. д.

Розрахунок витрати меляси на 1 т дріжджів

На дріжджових заводах при розрахунку витрати меляси з вмістом 46% цукру за основу беруть вихід і вироблення дріжджів, які заплановані вищестоящою організацією в залежності від технічного стану підприємства і його потужності.

Витрата меляси М по заводу, а також по кожній стадії розраховують за формулою:

М = Д * 100/В,

де Д - кількість дріжджів, кг; В - вихід дріжджів,%.

 

Сировина і допоміжні матеріали

Основна сировина

Основним джерелом поживних речовин для дріжджів є бурякова меляса, що представляє собою густу сиропоподібну рідину.

Характеристика меляси

До складу меляси входять цукри (вуглеводи), нецукри і вода. Основною частиною вуглеводів меляси є сахароза С12Н22О11, кількість якої коливається в межах 40-50% в окремих випадках 54-56%. Крім сахарози в мелясі міститься інвертний цукор і рафінозі. Інвертний цукор (суміш глюкози С6Н12О6 і фруктози С6Н12О6) меляси частково надходить з буряків, де він міститься в кількості 0,1-0,2%. Зміст інвертного цукру значно збільшується в підгниих та заморожених буряках. Значна частина инвертного цукру утворюється в результаті гідролітичного розщеплення цукру в процесі цукроваріння.

Продукти інверсії - глюкоза і фруктоза - знижують вміст сахарози і погіршують якість меляси, так як в процесі цукроваріння вони перетворюються на кислоти і барвники. Рафіноза знаходиться в буряку в кількості 0,01-0,03%. Вона стійка до високих температур і дії лугів при виробництві цукру, тому повністю переходить в мелясу і її зміст досягає іноді 2%. Рафіноза С18Н32О16 являє собою трисахариди, складається з галактози, фруктози і глюкози.

У дріжджовому виробництві вміст вуглеводів в мелясі враховують за сумою зброджуваних цукрів, яка представляє собою загальну кількість сахарози, інвертного цукру і 1/3 рафінози.

Нецукри. Нецукрові меляси складаються з органічних і неорганічних речовин. Неорганічні речовини містять вуглекислі, сірчанокислі, хлористі, азотнокислі і в малій кількості фосфорнокислі солі калію, натрію, кальцію, магнію, заліза, амонію.

Загальну кількість неорганічних речовин визначають за складом золи, яка коливається залежно від грунтових і кліматичних умов вирощування буряків.

При вирощуванні хлібопекарських дріжджів велике значення для накопичення біомаси має не тільки абсолютний вміст золи, а й співвідношення зольних речовин і цукрів. Так, у повноцінній мелясі на кожні 100 г вуглеводів має припадати не менше 15 г золи, або 8-10% по відношенню до меляси. До складу органічних нецукрів меляси входять азотовмісні і безазотисті сполуки. Азотомісткі речовини складаються з продуктів розпаду білків - амінокислот, амідів і амонійного азоту, засвоюваних дріжджами. Велика частина азоту є азотом бетаїну, який дріжджами не засвоюється.

Безазотисті речовини складаються з органічних кислот щавлевої, янтарної, глутарової та ін), летких органічних кислот (оцтової, мурашиної, масляної, пропіонової), а також з карамелей - продуктів конденсації вуглеводів, що утворилися під впливом високих температур в процесі отримання цукру.

Вода в мелясі міститься у вільному і у зв'язаному стані в кількості близько 20%. Крім того, в мелясі містяться ростові речовини - біотин, пантотенова кислота, інозит, аневрін, рибофлавін, піридоксин, нікотинова і фолієва кислоти і мікроелементи: кобальт (Со), бор (В), залізо (Ре), мідь (Сu) марганець (Мn), молібден (Мо). цинк (Zn).

Велику роль у розвитку дріжджів грає реакція (рН) меляси і наявність в ній шкідливих домішок. Повноцінною меласою вважається меляса нейтральна,((слабощелочная)) низьколужна (рН 7,1-8,5) і слабокисла (рН 6,3-6.9). Кисла меляса (рН нижче 6,5) не придатна для тривалого зберігання. Наявність великої кількості((фарбувальних речовин)) в мелясі гальмує зростання дріжджів і погіршує їх якість.

Вміст у мелясі таких шкідливих домішок, як сірчистий ангідрид і летючі кислоти, в даний час не має настільки великого значення, як раніше, оскільки за останні роки меляси з підвищеним зміст сірчистого ангідриду практично зовсім не зустрічаються, а більша частина летючих кислот знаходиться в мелясі в зв'язаному стані у вигляді солей, значно менш шкідливих для дріжджів.

Мелясу, що надходить на дріжджові заводи, можна розділити, на три основні групи:

- меляса нормальна, відповідна встановленій нормі;

- неповноцінна меляса, що містить недостатню кількість речовин, необхідних для нормального росту дріжджів;

- дефектна меляса, що містить шкідливі домішки, які гальмують ріст дріжджів (летючі кислоти, сірчистий ангідрид, активні нітрітоутворюючі бактерії), меляса з підвищеною кольоровістю.

Нормальна меляса переробляється в дріжджовому виробництві за прийнятими технологічними режимами без нормалізації складу, тобто в основному без додавання активаторів росту і калійного живлення.

Вплив складу меляси на накопичення біомаси та якість дріжджів

При вирощуванні дріжджів на мелясі важливо знати кількість в ній азоту, засвоюваного зростаючими клітинами, кількість ростових і зольних речовин.

Азотисті речовини. Меляса, що містить недостатню кількість азотистих речовин, є неповноцінною сировиною для виробництва дріжджів. Критерієм оцінки придатності меляси для виробництва є вміст легкозасвоюваного азоту,амінокислот. У мелясі міститься 17 амінокислот, при цьому переважають аспарагінова і глютамінова, що прискорюють ріст дріжджів.

Ростові речовини (біотин). Для нормального розвитку дріжджів обов'язково потрібна наявність в середовищі речовин, що стимулюють накопичення біомаси (біотину, інозиту і пантотенової кислоти). Всі ці ростові речовини містяться у буряковій мелясі в наступних кількостях (мкг/кг): інозит 5770 000-8 000 000, пантотенова кислота 50 000-110 000, біотин 40-140. При цьому кількість інозиту і пантотенової кислоти зазвичай відповідає або трохи перевищує ту кількість, яка необхідна для швидкого накопичення біомаси з високим виходом готової продукції на одиницю сировини. Зміст же біотину навіть у мелясі хорошої якості зазвичай не досягає необхідної норми (200-250 мкг/кг). Тому при оцінці придатності бурякової меляси зміст біотину є дуже важливим показником.

Зміст біотину в мелясі, що надходить на дріжджові заводи, коливається в широких межах - від 40-140 мкг/кг і в середньому становить 83 мкг/кг, причому партії меляси з вищим вмістом біотину (115-140 мкг/кг) зустрічаються рідко. Таким чином, за змістом біотину бурякова меляса не задовольняє вимогам сучасного дріжджового виробництва.

Дріжджі, вирощені на середовищах з нестачею біотину, мають слабку ферментну систему, і тому їх зростання сповільнюється. Дріжджі, багаті біотином, підготовлені до швидкого розмноження, так як біотин полегшує засвоєння ними неорганічного азоту з середовища і цим сприяє утворенню білкових речовин в дріжджовий клітині. Такі дріжджі містять готові ферментні системи, активною групою яких є біотин.

Зольні речовини (калій). Нормалізація складу меляси в результаті додавання різних джерел біотину викликає значне прискорення зростання дріжджів. Однак при переробці деяких партій меляси спостерігається зниження стійкості готової продукції, що походить від недостатнього вмісту калію в мелясі. При цьому живлення порушується - в дріжджову клітину в процесі росту не надходять зольні елементи. А тим часом у складі золи дріжджової клітини калію міститься 23-40%.Калій може перебувати в мелясі не тільки у вільному, а й у зв'язаному стані, тому він не весь бере участь в обмінних реакціях при вирощуванні дріжджів.Присутність іонів калію в мелясному середовищі потрібна для прояву активності багатьох ферментів, які беруть участь у окислювально-відновних реакціях і активну участь у процесі росту і розмноження дріжджів.

З практики роботи дріжджових заводів відомо, що в мелясі з низьким вмістом калію ріст і розмноження дріжджових клітин відхиляється від норми: сповільнюються новоутворення клітин, з'являються дріжджові клітини з двома-трьома бруньками. При цьому знижується вироблення дріжджів і зрештою скорочується їх вихід

 

Допоміжні матеріали

У культуральне середовище для активного росту дріжджів необхідно додавати азот, фосфор, калій, магній, ростові речовини, а також питну воду і повітря.

Сірчана кислота H 2 SO 4 застосовується для підкріплення мелясного розчину при освітленні, для регулювання рН культуральної середовища в процесі вирощування дріжджів і для очищення від бактеріальної інфекції засівних дріжджі. У дріжджовому виробництві застосовують сірчану кислоту технічну контактну поліпшену і акумуляторну (з вмістом моногідрату 92,5-94,0%, миш'яку не більше 0,0001%.

Піногасники застосовуються для гасіння піни, яка утворюється у процесі вирощування дріжджів в дріжджовирощувальних апаратах. У дріжджовому виробництві зазвичай для гасіння піни застосовують технічну олеїнову кислоту марок А і Б, яка містить не менше 95% жирних кислот у безводному продукті, не більше 0,5% вологи і має температуру застигання не більше 10-16 В° С.

Дезінфікуючі речовини: хлорне вапно, натр їдкий технічний, сода кальцинована, формалін, молочна кислота, кислота борна, перекис водню, фурацилін, сульфанол і т.д.

Борна кислота Н3ВО3 у вигляді безбарвних блискучих кристалів або кристалічного порошку білого кольору, повністю розчинних у воді, містить не менше 99,0-99,8% борної кислоти. Застосовується разом з молочною кислотою для обробки засівних дріжджів і для придушення мікрофлори мелясного розчину, так як суміш зазначених кислот має більшу антибактеріальну активністю, ніж при використанні кожної кислоти окремо.

Перекис водню (водний розчин) - безбарвна прозора рідина з вмістом 27,5-40% перекису водню. Має антибактеріальну активність і застосовується для придушення росту бактерій в засівних дріжджах.

Повітря. У дріжджовому виробництві для аерації рідини, що бродить, використовується велика кількість повітря, яке може містити значну кількість мікроорганізмів (до декількох тисяч в 1 м ³). У зв'язку з цим забір повітря повинен проводитисявище коника даху заводу. Повітря необхідно очищати фільтрами і охолоджувати. Недостатнє очищення повітря, що подається на виробництво, може бути причиною збільшення чисельності бактерій в культуральній рідині.

Повітря виробничих приміщень, зазвичай осемінене бактеріями і дріжджовими клітинами, служить причиною потрапляння мікроорганізмів у виробничі середовища і готову продукцію.

3. Приготування поживого середовища

3.1 Приготування розчину меляси

Процес приготування розчину меляси складається з розбавлення і освітлювання її. Освітлюють мелясу з метою видалення грубих зважених часток, колоїдів, мікроорганізмів та інших домішок.

Існує кілька способів освітлення меляси в дріжджовому виробництві. Вибір того чи іншого способу звичайно обумовлений пристроєм підготовчого відділення.

Перед пуском на кларіфікатор мелясу зважують і розбавляють водою до певної концентрації (кратність розведення 1-3), додають хлорне вапно з розрахунку 2 - 3 кг (при вмісті 33% активного хлору) на 1 т її. Після перемішування розчину з хлорним вапном дають півгодинну «хлорну витримку», потім додають сірчану кислоту до отримання рН 4,5 - 5,0 і направляють на кларіфікатор.

На деяких підприємствах застосовують стерилізацію меляси. При цьому її розбавляють гарячою водою температурою 80-90 В° С і направляють в стерилізатор. Стерилізацію проводять при температурі 105-125 В° С протягом 15 - 60 с, після чого розчин меляси охолоджують до 80-85 В° С і подають на кларифікатор.

Відстійні кислотохолодний спосіб. Цей спосіб застосовують на дріжджових виробництвах невеликих потужностей (5-10 т/добу) і при відсутності кларифікаторов. У заторний чан набирають воду і мелясу (на 1 т меляси близько 0,75 м ³ води). Після розмішування в апарат засипають хлорне вапно з розрахунку 0,6-0,9 кг активного хлору, потім розмішують ще 30 хв і залишають затор в стані спокою протягом 30 хв. За цей час мікроби - шкідники дріжджового виробництва - під дією хлору стають неактивними і поступово гинуть.

Після витримки вмикають мішалку, додають сірчану кислоту до отримання рН 5,0, розмішують 30 хв і додають воду до вмісту сухих речовин в мелясі 20-40% (залежно від прийнятої на заводі концентрації) і дають затору відстоятися протягом 10-12 годин (поки меляса не стане прозорою).

Дозування розчину меляси здійснюється за програмою з допомогою автоматичних пристроїв або вручну.

При освітленні меляси відстійним кислотохолодним способом втрати меляси складають 1.8-1,4% від початкового об'єму.Для зниження втрат меляси при освітленні в дріжджовому виробництві в основному перейшли з відстійного методу на механічний (за допомогою кларифікаторов), що знижує втрати її до 0,14%.

3.2 Технологічні режими переробки меляси різного якості

Сучасна технологія виробництва дріжджів пред'являє до складу меляси вимоги, обумовлені необхідністю підвищити вихід дріжджів у товарній стадії до 80-90 °/о в розрахунку на сировину і максимально збільшити вироблення дріжджів з кожної лінії дріжджоростильних апаратів.

Вміст цукрів у мелясі коливається в широких межах, однак при виборі схем переробки беруть до уваги мелясу, що містить 46% цукрів. У мелясі з підвищеним вмістом вуглеводів (більше 50%) мало необхідних для побудови дріжджових клітин ((несахаров)): золи, азоту та біотипів. У зв'язку з цим значно знижується відношення маси перерахованих речовин до маси цукрів, і надлишок цукру витрачається не на накопичення біомаси, а зброджується з утворенням спирту.

При переробці меляс, які містять недостатню кількість азотистих, ростових і зольних речовин, необхідно додавати відсутні компоненти. Нормалізація складу поживного середовища призводить до стабілізації виходу дріжджів і до поліпшення якості готової продукції.

При вирощуванні дріжджів за періодичними схемами поживне середовище нормалізують шляхом додавання джерел біотипів (кукурудзяного екстракту або дестпобіотіна), калійних і магнієвих солей на початку процесу вирощування. Повноцінний кукурудзяний екстракт подають з розрахунку 6%, а калійні солі з розрахунку 3,5% калію в мелясі, яка містить 46% цукру.

Нормалізація живильного середовища при вирощуванні дріжджів за безперервною(наприклад, добовою) схемою здійснюється наступним чином: кукурудзяний екстракт подають під час завантаження дріжджовирощувального апарату з розрахунку 6%, а калійні солі 3,5% (К₂ О) до меляси, витрачається у накопичувальному періоді. Другий раз кукурудзяний екстракт і калійні солі додають на початку періоду відтоку середовища з розрахунку на мелясу, яка переробляється протягом 6 годин. Надалі відсутні інгредієнти додають після закінчення 6 год відтоку середовища з розрахунку на мелясу, яка переробляється протягом наступних 6 годин.