Накопичення цільового продукту

Процес зброджування цукрів підпорядковується закону мономолекулярної реакції, константа швидкості якої виражається рівнянням

де С₀ і С - концентрація зброджуваних цукрів на початку бродіння і через тривалість часу

Фізичне розуміння К - витрати цукру за 1 год.

Тривалість бродіння визначається за рівнянням

Як при кожній мономолекулярній реакції, процес зброджування може бути характеризовано часом напіврозпаду - часом, за який вихідна кількість цукрів зменшиться вдвічі (С=0,5Со). Тоді т буде дорівнювати

Величина К залежить від концентрації дріжджів у середовищі, фізіологічної активності дріжджів, складу середовища, яке зброджується, температури бродіння та інших зовнішніх факторів.

Контрольні питання і завдання

1. Технологія і математичний опис накопичення біомаси дріжджів і спирту.

2. Продуктивність дріжджобродильних апаратів.

РОЗДІЛ 8

КУЛЬТИВУВАННЯ ВИРОБНИЧИХ ДРІЖДЖІВ

КУЛЬТИВУВАННЯ ДРІЖДЖІВ У ВИРОБНИЦТВІ СПИРТУ ІЗ КРОХМАЛЕВМІСНОЇ СИРОВИНИ

Виробничими дріжджами спиртового виробництва називають зброджене сусло для дріжджів, масова частка сухих речовин у якому зменшилася до 1/3 від початкової, з вирощеними дріжджами концентрацією від 180 до 200 млн. клітин в 1 см³.

Виробничі дріжджі, вирощені на підкисленому сірчаною кислотою суслі, називають сірчанокислими дріжджами, а вирощені на підкисленому молочною кислотою суслі - молочнокислими дріжджами.

Засівні дріжджі - природно чиста культура дріжджів, вирощена на стерильному суслі і призначена для подальшого розмноження.

Характеристика дріжджів

Для зброджування сусла спиртового виробництва використовують дріжджі Saccharomyces cerevisiae раси XII, ХІІ-Т, К-81 та Schizosaccharomyces pombe 80. Ці дріжджі осмофільні, стійкі до спирту і можуть накопичувати до 12-13 % спирту.

Дріжджі Sacch. cerevisiae К-81 і ХІІ-Т е термотолерантними і витримують температуру 36-37° С, дріжджі Sch. pombe-80 - 33-34° С. Ці дріжджі відселекційо-вані і досліджені В.О.Маринченком, Л.В.Кислою та Т.Є.Мудрак.

Дріжжі Sacch.cerevisiae К-81 мають овальну або яйцевидну форму, розміри їх клітин; діаметр 4,5-5,5 мкм, довжина 6,2-7,5 мкм.

Дріжджі Sch.pombe 80 мають палочкоподібну форму. З підвищенням температури культивування від ЗО до 33° С розміри їх клітин збільшуються: діаметр з 3,5 до 4,5 мкм, довжина з 8,4 до 9,2 мкм і площа клітин збільшується на 50-55 %. Під мікроскопом видно зернисту структуру клітин.

Дріжджі XII раси мають овальну форму, розмір клітин 6,5 х8,5 мкм. Під мікроскопом не просвічується зерниста структура клітин.

Дріжджі Sacch.cerevisiae K-81 на солодовому суслі-агарі мають круглі, випуклі, гладенькі колонії, краї яких мілко-хвилясті з ледь помітним концентричним колом. Забарвлення колоній матове. У прохідному світлі вони напівпрозорі.

Дріжджі Sacch.cerevisiae XII мають круглу форму колоній з радіальними рисками, плоскими хвилеподібними краями і припіднятнм, гладеньким центром. Колонії мають два концентричні круги з валиком між ними. Забарвлення колоній матове. У прохідному світлі вони напівпрозорі, за винятком центру колонії.

Термотолерантні дріжджі Sacch. cerevisiae K-81 і Sch.pombe 80 на 40 % зброджують арабінозу. У зрілій бражці, одержаній з використанням цих дріжджів, концентрація декстринів в 10 разів менша, ніж у бражці, одержаній з використанням дріжджів раси XII.

Для більш повного використання вуглеводів сировини розроблено двостадій-ний спосіб зброджування сусла (В.О.Маринченко, Т.Є.Мудрак та ін.). На першій стадії використовують дріжджі Sacch. cerevisiae K-81, на другій, через 10-12 год від початку зброджування сусла в бродильному апараті, підсівають дріжджі Sch.pombe 80. Цей спосіб впроваджений на Ліпнікському спиртовому заводі.

Використання термотолерантних дріжджів дозволяє на ЗО % зменшити витрати води на охолодження бражки і підвищити вихід спирту внаслідок більш повного виброджування вуглеводів і меншого накопичення альдегідів (на 20-25) і гліцерину (на 40-45 %) в порівнянні з расою XII.

Дріжджі Sacch.cerevisiae K-81 при оптимальних умовах накопичують на 70-90 % більше дріжджових клітин, у порівнянні з расою XII.