Питательные среды, их приготовление

Сырьем для производства кормовых дрожжей служит спиртовая барда. Питательную среду из барды получают смешиванием ее с растворами солей, содержащих азот и фосфор. Эта операция производится в чанах-смесителях. В смеситель непрерывно поступает барда и растворы солей, а полученная питательная среда непрерывно откачивается в дрожжерастильные чаны. Солевые растворы, прибавляемые к барде, дозируются мерниками-дозаторами, исходя из потребностей штамма микроорганизма и изначального химического состава барды.

Зернокартофельную барду чаще используют как корм для животных в натуральном или высушенном состоянии, но ее питательная ценность возрастает, если на ней выращивают кормовые дрожжи. Химический состав барды зависит от вида и качества исходного сырья и принятой технологии спирта.

Меласса непосредственно на корм животных непригодна, так как в ней содержится большое количество минеральных веществ. Мелассу используют в различных направлениях: как основное сырье для выращивания кормовых дрожжей, для получения органоминеральных удобрений, кормового концентрата витамина В, для выделения глицерина, глютаминовой кислоты, глютамината натрия, бетаина или солянокислого бетаина (ацидина), холинхлорида и других ценных веществ. Меласса содержит 7,5-10 % сухих веществ, в том числе неорганических соединений около 3 %. Дрожжами усваиваются редуцирующие сахара (0,2-0,5 %), глицерин (0,6-0,9 %). органические кислоты (1,5-2,5 %), аминокислоты, спирты, глюкозиды, органические и неорганические азотсодержащие соединения, соли фосфора, калия, магния, железа, витамины и микроэлементы. Многие из аминокислот барды (аргинин, валин, глицин, лейцин, изолейцин, глютаминовая и аспарагиновая аминокислоты) усваиваются дрожжами.

Процесс приготовления среды заключается в кондиционировании барды, приготовлении растворов питательных солей, пеногасителей, кислот, их стерилизации и смешивании с бардой.

Кондиционирование барды. Суть процесса заключается в поддержании равномерной температуры, порядка 20-23 °C, и влажности около 90 % во всем объеме барды для хранения и поддержания её свойств на максимально возможное время.

Стерилизация барды. Для предотвращения развития посторонней микрофлоры в процессе культивирования дрожжей, горячую барду перед поступлением на производство выдерживают при температуре 120-130 °C в целях стерилизации при непрерывном размешивании (во избежание образования осадка спиртовых дрожжей). Температура стерилизации не должна превышать 142 °C, выше которой начинается распад сахаров, аминокислот, а так же витаминов.

Охлаждение. Горячую барду охлаждают до температуры 20-25 °C на пластинчатых теплообменниках в противотоке с холодной водой.

Отдувка летучих веществ. В зависимости от качества свеклы и технологии ее переработки на сахар в мелассе и барде содержатся в разных количествах вредные вещества (ингибитор), угнетающие рост дрожжей: сернистые соединения, нитриты, муравьиная, пропионовая и масляная кислоты. При их повышенных концентрациях клетки дрожжей гибнут, процесс выращивания неожиданно прекращается без видимых причин. Большинство ингибиторов (SO₂, NO₂ Н-СООН, CH₃-CH₂-COOH, CH₃-CH, -CH₂-COOH) летучие и при отдувке воздухом удаляются из барды. При подкислении барды соляной кислотой до pH 3,5 указанные вещества, связанные с зольными элементами, переходят в свободное состояние и при отдувке воздухом выделяются в большем количестве и полнее, чем без подкисления. Расход воздуха при отдувке барды 25-30 м³/ч на 1 м³ барды [6].

Пеногасящие эмульсии. Олеиновую кислоту, соапсток, фосфатиды, фуз и растительные масла смешивают с 8-10 кратным количеством воды или конденсата и в подогретом состоянии превращают в эмульсию с помощью аппаратов-эмульгаторов.
Эмульсии фосфатидных концентратов готовят при температуре 50 °С, смешивают с водой в соотношении 1:25 с добавлением 0,2 % диаммоний фосфата и размешивают до полного растворения. Эмульсия устойчива в течение суток. Эмульсия олеиновой кислоты готовится смешиванием с горячей водой температурой 60 °C при оборотах мешалки 2000-3000 об/мин. С добавлением 0,5-1 % эмульгатора (фосфатидов). Размешивают 1,5-2 ч.
Эмульсия олеата натрия готовится при перемешивании 60-10 об/мин. Нагревают с водой в соотношении 5:1 до 80 °С, добавляют холодный 20 % раствор едкого натрия (1,4 кг на 100 кг кислоты) и размешивают 30 мин. Эмульсия соапстока готовится при смешивании соапстока с горячей водой в соотношении 1:5, кипятят 1,5—2 ч, добавляют едкий натрий (3—4 кг на 100 кг соапстока), охлаждают до 30-40 °C.
Из мерника дозатора эмульсию небольшой струей непрерывно приливают в деэмульгатор с мешалкой для разрушения пены культуральной среды, поступающей на сепараторы.

Смешивание компонентов питательной среды. Питательная среда получается при добавлении к охлажденной барде растворов солей, содержащих фосфорные и азотистые вещества, усваиваемые дрожжами. Быстрое размножение дрожжей и высокий их выход достигается при содержании в питательной среде азота и фосфора в концентрациях, достаточных для получения в готовом сухом продукте азота не менее 7,5-8,0 % и фосфора (P₂O₅) не менее 3,5-4,0 %. Охлажденную до 20-25 °C барду в строго определенном соотношении смешивают с раствором питательных солей в непрерывно действующем смесителе, в который непрерывно и равномерно поступает в заданных объемах барда, вода или оттоки от сепараторной установки, для получения питательной среды с концентрацией сухих веществ 6,8-7,2 %.

В условиях использования гидролизатов, как источников углерода – все стадии подготовки питательной среды схожи, за исключением подготовки непосредственно гидролизата перед смешиванием с другими компонентами питательной среды. В них входят: получение гидролизатов; нейтрализация и отстаивание; охлаждение гидролизата и отделение фурфурола.

При культивировании кормовых дрожжей на основе источника углерода в виде природного газа, питательная среда представляет собой раствор минеральных солей, через который непрерывно пропускается газовая смесь – природный газ и воздух.