Приготовление питательной среды. Смешивают барду в смесителях с растворами содей содержащих азот и фосфор

4. Приготовление питательной среды. Смешивают барду в смесителях с растворами содей содержащих азот и фосфор.

Размножение посевных дрожжей

Дрожжи размножаются в аппаратах чистой культуры, дрожжанках и дрожжегенераторе, из которого подаются в дрожжерастительные аппараты.

Для нормального культивирования кормовых дрожжей необходимо периодически вводить в дрожжерастительный аппарат дрожжи чистой культуры (в противном случае накопление биомассы уменьшается и питательные вещества не используются в должной мере). Количество посевного материала должно быть 30 – 40% от суммы углеродсодержащих веществ.

Посевной материал размножают из чистой культуры в пять последовательных стадий.

В лабораторной стадии культуру выращивают на качалке при температуре 30⁰С, сначала в колбах со 100 мл мелассного сусла, а потом в колбах с 500 мл сусла в течении 16 – 24 ч.

Из двух колб по 500 мл дрожжи переносят с соблюдением правил стерильности в АЧК емкостью 15 л. Затем продолжают культивировать в АКЧ емкостью 150 и 1500 л, заполненных суслом на 2/3.

Молодые и энергичные дрожжи из АКЧ передают в дрожжанку емкость 8 м³ в которой размножение ведут на концентрированной барде концентрацией 5 – 6% СВ с добавлением стерилизованного мелласного сусла. Затем в дрожжанках на 30 м³ и дрожжегенераторе на 100 м³ дрожжи размножаются на барде при энергичной аэрации.

В качестве дрожжегенераторов используют небольшие аппараты с эрлифтным аэратором. При проявлении бактериальной инфекции и других нежелательных признаков среду в дрожжегенераторе заменяют. После освобождения и промывки аппарат и связанные с ним трубопроводы стерилизуют паром в течение 1 ч при 100⁰С.

Выращивание кормовых дрожжей

Для достижения высокой продуктивности дрожжерастительного процесса требуется непрерывный равномерный приток питательной среды и отбор дрожжевой бражки, интенсивная аэрация, строгое соблюдение температурного режима и поддержание оптимального рН среды: в I стадии выращивания 4,0 – 4,2 и II стадии 3,5 – 3,8. Несоблюдение этих условий негативно скажется на физиологической активности дрожжей, приводит к замедлению роста, развитию инфекции, неполному использованию углеродсодержащих веществ барды и низкому выходу продукции.

Аэробное размножение дрожжей сопровождается выделением тепла. Если это тепло не отводить, то среда нагревается сверх допустимых пределов. Наиболее устойчивый процесс выращивания протекает при температуре 32 – 34⁰С. Дальнейшее повышение температуры приводит к уменьшению накопления биомассы и развитию инфекции.

40% образующегося тепла уносится продуваемым воздухом, а остальное количество отводится через наружные стенки аппаратов и змеевика.

Выращивание кормовых дрожжей на мелассной барде ведут в высоких дрожжерастительных аппаратах с эрлифтной системой аэрации. Среда в эрлифных аппаратах превращается в эмульсию плотностью 0,30 – 0,35 г./см³, энергично циркулирующую и заполняющую аппарат на 80%. Дрожжевые клетки размножаются и растут в пенном слое (пенный метод).

При переработке концентрированной и сильно пенящейся барды циркуляция в дрожжерастительном аппарате может оказаться недостаточной. Чтобы разрушить пену и предотвратить флотацию дрожжей необходимо периодически добавлять в среду пеногаситель, так же можно уменьшить заполнение аппарата и увеличить аэрацию.

В аппаратах с перфорированным воздухораспределением («жидкостный» метод) постоянное гашение пены химическими веществами обязательно.

Дрожжевые аппараты соединяются трубопроводами в блоки из двух аппаратов (один головной и один хвостовой) или из трех (два параллельно действующих головных и один хвостовой). Это позволяет вести процесс параллельно и последовательно, т.е.по одно – и двухступенчатому методам. Неразбавленная барда концентрацией 8 – 9% СВ перерабатывается по двухступенчатому методу (повторное выращивание дрожжей, с добавлением в среду во второй стадии 5 – 10% свежей барды). Разбавленная барда концентрацией 5 – 6% СВ перерабатывается по одноступенчатому методу.

Деэмульгирование спиртовой бражки и флотация дрожжей.

Во избежание излишних потерь при сепарировании дрожжевая бражка должна быть предварительно обеспечена.

Физико-химическая сущность действия пеногасителей заключается в вытеснении стабилизатора пены из абсорбционного слоя пузырьков более сильным поверхностно-активным веществом. Для этого применяют животные и растительные жиры, высшие жирные кислоты, спирты. На мелассно-спиртовых заводах при производстве кормовых дрожжей для гашения пены применяют технический жир морских зверей, олеиновую кислоту, соапсток.

Приготовляют из пеногасителя эмульсию и по мере необходимости добавляют её в механический пеногаситель и сборник дрожжевой суспензии от первой ступени сепарирования.

На предприятиях, где дрожжи выращиваются в высоких чанах с эрлифтами для механического разрушения пены применяют различные аппараты – деэмульгаторы. В простейшем деэмульгаторе пена гасится отстаиванием, орошением водой или действием механических мешалок. Лучшие результаты достигаются при разрушении пены в деэмульгаторе механическим путем. Для этих целей используют лопастные или другие виды мешалок, колесо типа центробежного насоса, разложенное на вертикальном валу. Мешалки устанавливаются в слое пены, что бы они лишь касались поверхности жидкости.

Содержащиеся в мелассной барде мертвые дрожжи Sacch. Cervisiae не флотируются, поэтому в этом случае флотация может быть использована лишь при двухстадийном способе культивирования, когда не требуется полное выделение биомассы из бражки, поступающей на 2-ю стадию выращивания. При этом уменьшается потребность в сепараторах и насосах, снижается потребление электроэнергии. Горизонтальный флотатор в сочетании с деэмульгатором составляет установку, предназначенную для выделения дрожжей с пеной из бражки для лучшего его сепарирования.

Для нормальной работы флотатора дрожжи выращивают без добавления в дрожжерастительные аппараты химических пеногасителей, так как наличие их в бражке сильно снижает флотационную способность дрожжей, в результате чего концентрация их в остатке значительно возрастает и достигает 12 – 15 г./л против 2 – 4 г/л при отсутствии пеногасителя.

Сепарирование и промывка дрожжей

Наиболее эффективно пищевые и кормовые дрожжи выделяются сепарированием, основанной на использовании центробежной силы. Дрожжевые клетки, как более плотные отбрасываются к периферии барабана, а бражка, как более легкая, распределяется ближе к оси вращения.

Скорость выделения дрожжей в сепараторах в тысячи раз превышает их осаждение в отстойниках. Продолжительность пребывания бражки в барабане сепаратора 2 – 5 сек. Степень сгущения зависит от числа мундштуков и диаметра их выходного отверстия.

Чем больше концентрация и вязкость бражки, тем меньше фактор разделения. Инфицированная бражка более вязкая и сепарируется хуже. Хуже всего сепарируется пенящаяся бражка.

Сепарирование дрожжей обычно проводят на 2 – 3 группах сепараторов. На 1-й группе сепараторов бражка разделяется на 2 потока. Верхняя струя, не содержащая дрожжей направляется на выпаривание или на поля фильтрации. Нижняя струя – дрожжевая суспензия сливается в сборник 1-й группы сепараторов и подвергается 2 и 3-му сепарированию. Сепараторы соединяют со сборниками суспензии и сепараторами таким образом, что бы каждый сепаратор I-й группы мог выполнить 1, 2 и 3-е сепарирование и каждую промывку.

Отмывка дрожжей от остатков бражки достигается добавлением в сборник воды или конденсата из выпарной установки. Трехкратное сепарирование с двумя промывками дает чистую биомассу, при высушивании которой получается доброкачественный продукт.

Промывка намного улучшает сепарирование и сушку. Бражка и суспензия подаются на сепаратор вихревыми насосами соответствующей производительности.

Сепарирование дрожжей с промывкой увеличивает количество обременительных для завода стоков и обесценивает вследствие разбавления последрожжевую барду. Поэтому на практике применяют сокращенное сепарирование с частичной отмывкой дрожжей при расходе воды 5 – 7%. Сепарирование проводится на 2-х группах сепараторов, причем сепаратор второй группы работает по замкнутому циклу. Из сепараторов первой группы, работающих непрерывно, дрожжевая суспензия поступает в сборник, куда сливается суспензия и из сепаратора второй группы, работающего по замкнутому контуру. Как только достигается желательная концентрация суспензии, замкнутый контур на короткое время прерывается и суспензия из сепаратора второй группы направляется в сборник.

При нормальной работе сепараторов общие потери дрожжей при сепарировании бражки и промывки суспензии не должны превышать 7%.

Облучение дрожжей

При выращивании Cand. Tropicalis СК – 4 на мелассной барде содержание эргостерина в сухих дрожжах колеблется в пределах 0,3 – 0,6%. Эргостерин под влиянием ультрафиолетовых лучей превращается в витамин D₂. Наличие этого витамина в рационе молодняка животных предохраняет его от заболевания рахитом, которое происходит чаще всего в зимний период.

Превращение эргостерина в витамин происходит через несколько изомерных изомерных продуктов., и при чрезмерном и неравномерном облучении могут образоваться вредные соединения.

Более безопасно облучение кварцевыми лампами жидких дрожжей (суспензии). Тонкий слой суспензии стекает по наклонным плоскостям или прокачивается по кварцевым трубкам. Наиболее эффективны облучатели каскадного или полочного типа (кварцевые лампы находятся вблизи суспензии, облучают и нагревают её). Для выравнивания облучения приходится применять многократную рециркуляцию суспензии, чем объясняется наибольшая производительность трубчатых облучателей.

Ультрафиолетовые лучи проникают в жидкие дрожжи тем лучше, чем эти дрожжи светлее. Поэтому дрожжевая суспензия должна быть достаточно отмыта от окрашенных продуктов среды.

В сухом порошкообразном состоянии дрожжи облучают при движении их на транспортерной ленте. Высушиваемые на вальцовых сушилках дрожжи перед облучением нужно измельчить в порошок.

Учитывая трудности, возникающие при дозировании концентрированных по содержанию витамина дрожжей, не следует стремиться к получению их с высоким содержанием этого витамина.

Термолиз дрожжей

При длительном выдерживании дрожжевой суспензии (20 – 25⁰С) происходит слабое брожение, вызываемое не только дрожжевыми клетками но и усиленным развитием бактерий. Для устранения этого, дрожжевую суспензию, содержащую в 1 л 400 – 500 г. биомассы перед высушиванием перед высушиванием подвергают термолизу путем выдерживания при 75⁰С в течение 45 мин. При этом дрожжевые клетки и сопутствующая им микрофлора должны быть убиты. Это прежде всего необходимо потому, что живые дрожжи плохо усваиваются организмом животного и могут долгое время жить в его пищеварительном тракте.

При скармливании свиньям нетермолизованных жидких и сухих дрожжей во рту и других органах найдены живые клетки этих грибов. При скармливании термолизованных дрожжей, заметных изменений в организме не наблюдалось.

В процессе термолиза:

1. увеличивается в 1,5 – 2 раза кислотность дрожжей и содержание РВ (из-за частичного гидролиза белков и перехода в раствор содержимого убитых клеток – углеводов, органических кислот, аминокислот);

2. уменьшается вязкость суспензии и из нее удаляется воздух и пузырьки углекислого газа (так она равномерно подается насосом на распылительный диск сушилки);

3. уменьшается потеря биомассы на поддержание жизни клеток во время пребывания их в сборнике суспензии.

Термолиз проводят в непрерывно-действующем аппарате, состоящем из нагревателя и выдерживателя. Дрожжевая суспензия равномерно поступает из сепараторов в нагреватель, в котором постоянно поддерживается температура 75⁰С за счет подачи пара в змеевик. Нагретая суспензия непрерывно переходит в выдерживатель, емкость которого обеспечивает длительность пребывания в нем в течении 45 мин.

Сушка дрожжей

Для высушивания дрожжей применяются сушилки с контактным (влага испаряется за чет тепла горячих поверхностей при непосредственном соприкосновении с ними высушиваемого продукта) и конвективным (для испарения используется тепло воздуха, нагретого газами горения, или смеси горячих газов с воздухом) способом испарения влаги. Процесс высушивания происходит моментально, поэтому белок не денатурируется и продукт не темнеет. Предпочтение отдаётся распылительным сушилкам (легко поддаются автоматизации и требуют меньше труда на обслуживание).

1. Сушка распылением. Распылительные сушилки рассчитаны на высушивание дрожжевой суспензии содержащей 15% сухих веществ. В случае высушивания упаренного продукта производительность сушилки увеличивается в 2 раза. Процесс сушки должен быть непрерывным. Всякое отклонение от режима сушки (прекращение подачи топлива, продукта, теплоносителя, изменение параметров теплоносителя, неисправность оборудования и пр.) рассматривается как аварийное. Сушка может производится горячим топочным газом в смеси с холодным воздухом, так же воздухом, нагретым в теплообменнике дымовыми газами при сжигании мазута. При температуре теплоносителя 300⁰С дрожжи нагреваются до температуры не выше 90 – 95⁰С, что обеспечивает их высокие качества как по структуре и цвету, так и по содержанию усвояемого белка. Производительность распылительной сушилки увеличивается при повышении температуры теплоносителя до 350⁰С, но при этом необходимо регулировать содержание кислорода в воздухе, вызывающего загорание дрожжей.

Высушенные дрожжи отбирают в основном в нижней части конуса, а частично – вместе с выходящими газами уносятся по трубе в циклоны, где и улавливаются.

2. Высушивание на вальцовых сушилках. Сушка происходит на поверхности вращающихся барабанов, обогреваемых внутри паром. Снижение давления уменьшает разность температур между греющим паром и высушиваем продуктом, вследствие чего производительность сушилки по испаряемой влаге падает, так же важен непрерывный отвод из барабанов парового концентрата.

Степень отмывки дрожжей от веществ среды так же влияет на работу сушилки. Если в дрожжевой суспензии имеются коллоиды и взвеси нерастворенных веществ, поверхность барабанов замазывается клейкой массой, медленно высыхающей и плохо снимаемой ножами. Обычно сушилка работает 21 – 22 часа. Остальное время используется на очищение её ножами. Ножи заменяют каждую смену (важна правильная установка и заточка ножей). Гладкая и ровная поверхность барабанов является основным условием нормальной работы сушилки, поэтому весьма важно своевременно устранять замеченные дефекты.

Упаковка, складирование и хранение дрожжей

Сухие кормовые дрожжи упаковывают в бумажные крафт-мешки (с клапанами или открытые). Более совершенна упаковка дрожжей в бумажные мешки с автоматическим взвешиванием на весах с зашивкой специальной машиной.

Высушенные на вальцовой сушилке дрожжи измельчают дополнительно на дисковых или шнековых дробилках что увеличивает насыпную массу их на 15 – 20%.

Химический и витаминный состав кормовых дрожжей влажностью 8 – 10% при хранении в бумажных непропитанных мешках в течение 6 – 12 месяцев изменяется незначительно. Необходимая стабильность дрожжей достигается при пониженной температуре и относительной влажности воздуха не более 65%.

Нежелательные изменения свойств дрожжей при хранении вызываются их увлажнением. В неотапливаемых и невентилируемых складах, когда температура воздуха изменяется от -10⁰С до +30⁰С, а относительная влажность воздуха – от60% до 90% содержание влаги увеличивается на 50%. Если влажность дрожжей уменьшается, они становятся более темными и приобретают резкий запах.

В неблагоприятных условиях хранения в массе дрожжей, чаще всего в кормах, размножаются бактерии и плесневые грибы, являющиеся причиной распда белка и накопления метаболитов, вредных для животных.

При хранении в бумажных мешках в сухом складе количество микроорганизмов обычно снижается в течение первых 2–3-х месяцев, а затем становится стабильным.

В каждой отгружаемой партии дрожжей вместимость мешков должна быть одинаковой. На каждом мешке должна быть этикетка, в которой указывается: наименование, местонахождение и подчиненность завода – изготовителя; наименование (происхождение) ОСТа.

В основу схемы производства положен двух стадийный способ выращивания дрожжей на неразбавленной барде, без предварительного выделения из неё мертвых дрожжей – сахаромицетов.

Для быстрого выращивания посевных дрожжей в качестве дрожжей генератора принят аппарат с эрлифтным аэратором объемом 100 м³. на рис. 5. изображена аппаратурно-технологическая схема производства кормовых дрожжей применительно к спиртовому заводу мощностью 2500 – 3000 дал спирта в сутки. Для заводов другой мощности применима та же схема, но с изменением числа и размеров дрожжерастительных аппаратов, сепараторов, сушильных камер и воздуходувных машин.

Соляная и ортофосфорная кислота из железнодорожных цистерн перекачивается насосом 2 в наружные футерованные внутри резервуары 3 и 5, снабженные ловушками для конденсирующихся газов. Из наружного резервуара 3 соляная кислота через мерник или дозирующими насосами 7 через ловушку 4 подается в дрожжерастительные аппараты 26 и 27, дрожжегенератор 67 и большую дрожжанку 73. при подаче кислоты в каждый аппарат отдельным дозирующим насосом рН среды поддерживается равномерно: в первой стадии выращивания 4,0 – 4,2, и во второй 3,5 – 3,8.

Ортофосфорную кислоту из наружного резервуара насосом 6 подают один раз в смену в чан-декантатор 12, предназначенный для приготовления растворов солей.

Диаммонийфосфат и карбамид выгружают из вагонов передвижным транспортером на склад. С весов 14 с помощью монорельса с тельфером 15 соли с 5–6-кратным количеством лютерной воды или конденсата из выпарной установки загружают в чан-декантатор 12, снабженный мешалкой, и растворяют в количестве, рассчитанном на суточную потребность. Из чана-декантатора осветленный раствор солей насосом 13 перекачивают в мерник 18; из него он самотеком непрерывно поступает в чаны-смесители 19 и 21.

Пеногасители из железнодорожой цистерны сливают или перекачивают насосом 8 в наружный резервуар 1, и тем же насосом – в подогреватель 10 и эмульсор 9. Готовую эмульсию из эмульсора насосом И подают в мерник-дозатор 66', а из него – в механические пеногасители 30 и 32.

Горячая барда (95–98 °С), с держащая дрожжи-сахаромицеты, по выходе из бражной колонны по U-об-разной трубе сливается в сборник-стерилизатор 16, из которого насосом 17 непрерывно подается через фильтр 69 на пластинчатые теплообменники 68 для охлаждения до 20–25° С. Входящая в теплообменник вода проходит через водяной фильтр 69. Направление протока через фильтры барды и воды изменяется через каждые 2–3 дня. Охлажденная до 20–25° С барда из теплообменников поступает в чан-смеситель (сусловой чан) 19, в котором смешивается с растворами солей.

Кондиционированная барда (питательная среда) из чана-смесителя насосом 20 подается через коллектор 22 периодически в большую дрожжанку 73 и дрожжегене-ратор 67 и непрерывно – в дрожжерастильный аппарат 26.

Дрожжи чистой культуры размножаются на стерилизованном мелассном сусле. Меласса через весы поступает из основного производства в аппараты чистой культуры (АЧК). В АЧК 70 и 71, малой дрожжанке 72 и большой дрожжанке 73 среда аэрируется с помощью воздуходувки 23.

Посевные дрожжи из АЧК 70 и 71 перемещаются давлением воздуха в малую дрожжанку 72, из нее – в большую дрожжанку 73, из которой перекачиваются насосом 74 в дрожжегенератор 67.

Питательной средой в дрожжанках и дрожжегенера-торе служит кондиционированная барда. Для поддержания оптимального рН среды в дрожжегенератор подается из мерника или дозирующим насосом соляная или серная кислота.

Размножение дрожжей чистой культуры рода Candida и других в АЧК, дрожжанке и дрожжегенера-торе проводится попеременно в зависимости от потребности в той или иной культуре. Культуральная среда в каждом дрожжерастильном аппарате аэрируется от отдельных воздуходувок 24 и 25 соответствующей мощности (60 м³/м3-ч).

Дрожжевая бражка от I стадии выращивания из нижней части дрожжерастильного аппарата 26 непрерывно перетекает в пеногаситель 28, из верхней части которого отделившаяся пена поступает в механический пеногаситель 30. Сжиженная в нем пена, содержащая в I л 80–120 г. биомассы, самотеком поступает в сборник суспензии 34. Освобожденная от пены бражка из пеноотделителя 28 подается насосом 29 через сетчатый фильтр 65 на I группу сепараторов 63. Отток от них и раствор солей направляется в чан-смеситель 21, а из него – в дрожжерастильный аппарат 27 для повторного выращивания дрожжей.

Дрожжевая суспензия от I группы сепараторов сливается в тот же сборник 34 и насосом 35 подается на II группу сепараторов 62. Суспензия от них с концентрацией биомассы 180–250 г./л в сборнике 36 промывается теплой водой, сгущается на тех же сепараторах по круговому циклу до 400–500 г./л и передается в термолизатор непрерывного действия 43.

Получаемый при сгущении отток направляют в тот же чан-смеситель 21. В случае повышенных потерь отток от II группы сепараторов на время направляют в сборник суспензии от I группы сепараторов.

Дрожжи, выращенные во II стадии, выделяют по тому же режиму, с использованием пеноотделителя 31, механического пеногасителя 32, двух групп сепараторов 60 и 59, соединенных со сборниками 38 и 40 и насосами 39 и 41. Получаемые оттоки направляют на выпарку, а дрожжевую суспензию (400–500 г./л) – на термолизатор 43.

При одностадийном выращивании в резерве остаются пеноотделитель 31 с пеногасителем 32 и сепараторы 60 и 59 со сборниками 38 и 40. Сепарирование дрожжей на заводах небольшой мощности осуществляется с включением в работу напорного сборника 75.

Для предупреждения загрязнения сепараторов на линии воды и дрожжевой бражки имеются фильтры 57, 61 и 65. К ванне для мойки 58 сепараторы подаются по монорельсу тельфером 64.

В термолизаторе суспензия непрерывно нагревается до 75° С и выдерживается 45 мин. Термолизированные дрожжи равномерно и с высокой точностью дозировки подаются насосом 42 на распылительный диск сушильной камеры 46.

Наружный воздух, нагнетаемый вентилятором 44, нагревается в теплогенераторе 45, в котором сжигается природный газ, до 280–300° С и поступает в верхнюю часть сушильной камеры через газоход и выходит из конической ее части по пневматической трубе, соединенной с батареей циклонов 48. Отработанный теплоноситель вместе с паром выбрасывается дымососом 50 в атмосферу. Газоход защищен рубашкой, через которую пропускается наружный воздух, подаваемый вентилятором 47.

Высушенные дрожжи, пройдя магнитный сепаратор 49, в виде порошка отбираются в основном в самой нижней части конуса и через циклон-отделитель 55. Выделяющаяся из этого циклона дрожжевая пыль вентилятором 56 возвращается в батарею циклонов 48.

Из бункера 54 сухие дрожжи перемещаются на автоматические весы 53, а из них – в крафт-мешки с клапанами. При упаковке в открытые мешки их зашивают на мешкозашивочной машине. С помощью транспортера 51 и электропогрузчика 52 мешки с дрожжами на поддонах размещаются в штабеля на складе.