Вирощування товарних дріжджів

Дріжджі вирощують безперервно-про­точним способом. При оптимальному складі середовища і сприятливих умовах культиву­вання лімітуючим фактором часто є вміст розчиненого в середовищі кисню. Достат­ньою вважають таку інтенсивність аеруван­ня, при якій концентрація розчиненого в се­редовищі кисню дорівнює критичній або дещо перевищує її. Швидкість V засвоєння дріжджами розчиненого кисню до критичної концентрації прямо пропорційна його конце­нтрації в середовищі, при концентрації кис­ню вище критичної залишається постійною (рис. 12.4); швидкість росту дріжджів зале­жить тільки від їх активності і складу сере­довища.

Інтенсивність аерування середовища [м³/(м³тод)]

(12.3)

де X - концентрація абсолютно сухих дріжджів (АСД) у середовищі, г/л;

D - швидкість розбавлення середовища в апараті,

q - витрати кисню на синтез 1г АСД, г (під час вирощування дріжджів на мелясній і зерновій барді q= 1,5- 1,75г О² на 1 г); К-коефіцієнт використання кисню повітря, % (в залежності від типу аеруючих пристроїв апарата К змінюється від 10 до 40%).

Із їм повітря, яке надходить на аерування, розчиняється і використовується на синтез біомаси кисню (кг)

(12.4)

де 0,21 - концентрація кисню в повітрі, долі одиниці;

1,48 - маса їм³ кисню при нормальних умовах, кг.

Інтенсивність аерування середовища в дріжджоростильних апаратах з ерлІфт-ним повітророзподіленням складає 50-60 м^м^год).

До кожного дріжджоростильного апарату під'єднують самостійну повітроду­вку: до апарата місткістю 320 м³ - повітродувку ТВ-80-1,6 продуктивністю 5 000 м³/год; до апарата місткістю 600 м³- повітродувку ТВ-175-1,6 продуктивніс­тю 10 000 м³/год. Дріжджогенератор з'єднують з повітродувкою ТВ-50-1,6 продук­тивністю 3 000 м³/год.

Основний показник роботи дріжджоростильного апарата - його продуктив­ність, яку виражають кількістю абсолютно сухої біомаси в кілограмах, яку отриму­ють із 1 м³ корисного об'єму апарата за 1 год. Розрізняють максимальну й оптима­льну продуктивність. Для максимальної продуктивності характерні велика вихідна концентрація поживних речовин у середовищі і підвищена залишкова їх концент­рація після культивування дріжджів. При оптимальній продуктивності досягається найбільша продуктивність апарата з максимальним виходом продукту з одиниці сировини і з найменшими витратами допоміжних матеріалів. У цьому випадку шви­дкість протоку повинна відповідати швидкості розмноження дріжджів.

Продуктивність процесу [кг/(м³тод)]

(12.5) де - концентрація абсолютно сухої біомаси г/л;

- питома швидкість розмноження дріжджів, год "'.

Продуктивність апарата залежить від коефіцієнта абсорбції кисню, ступеня використання кисню повітря, питомої потреби кисню на синтез одиниці біомаси з даного виду сировини й економічного коефіцієнта синтезу.

Із збільшенням швидкості розбавлення середовища в апараті D в порівнянні з оптимальним значенням концентрація дріжджів у середовищі зменшується, а по­живних речовин - збільшується; втрати останніх з потоком збільшується, внаслі­док чого економічність процесу погіршується. При зменшенні D досягається більш повне використання поживних речовин, кількість біомаси збільшується, але змен­шується число клітин, які брунькуються, і швидкість їх розмноження.

Якщо послаблюється активність культури, то зменшується вихід біомаси з одиниці поживних речовин.

ЗО!

Економічніше культивування при більшій швидкості розбавлення середовища (більшій питомій швидкості росту).

Можлива концентрація біомаси в середовищі (кг/м³)

(12.6)

де S₀- концентрація вуглевмісних речовин, які асимілюються, у вихідному сере­довищі, кг/м³; S₀=30-40 кг/м³;

v - середній вихід АСД з асимільованих джерел вуглецю, який дорівнює 45 кг/ 100кг (45%).

Фактична концентрація біомаси (кг/м³)

(12.7)

де S - залишкова концентрація вуглевмісних речовин, які асимілюються в культу-ральному середовищі, кг/м³ (допускають рівній концентрації поживних речовин, які лімітують ріст дріжджів, 0,2 кг/м³).

Оптимальну концентрацію дріжджів в апараті, при якій швидкість розчинен­ня кисню ще забезпечує нормальне розмноження дріжджових клітин, встановлю­ють у кожному конкретному випадку дослідним шляхом, попередньо задавшись нормальним виходом продукту з одиниці сировини.

При великій швидкості розбавлення і наявності в середовищі легко- і важкозас-воюваних джерел вуглецю використовуються тільки ті, які легко засвоюються. Тому для запобігання втрат поживних речовин сповільнюють вирощування або здійсню­ють використання важко засвоюваних речовин послідовно у другому апараті завдя­ки двоступеневому культивуванню.

Якщо вуглевмісні поживні речовини не лімітують швидкість процесу виро­щування дріжджів, то продуктивність дріжджоростильного апарата (м³/год)

(12.8) де V_p- робочий об'єм апарата,

K_D- коефіцієнт абсорбції кисню, кг/(м³тод).

Коефіцієнт абсорбції кисню визначають дослідним шляхом або за формулою

(12.9)

де Х_кр - критична концентрація дріжджів, кг/м³; - ККД аеруючого пристрою, долі одиниці.

Критична концентрація дріжджів Х_кр =10-15 кг/м³; K_D- 1,8-2 кг/(м~тод). Під час вирощування дріжджів -0,14-0,16

Кількість дріжджоростильних апаратів встановлюють з урахуванням наявно­сті барди (0,10-0,12 м³ на 1 дал спирту) і тривалості циклу роботи апарата 7-8 год.

Найбільш поширені апарати із центральним ерліфтним повітророзподіленням і дифузором загальною місткістю 320 і 600 м³ (корисний об'єм 85 і 170 м³), а також апарати такої ж місткості із роззісередженою срліфтною системою аерації УкрПДІСПу.

Дріжджоростильні апарати з'єднують трубопроводами в блоки з двох апаратів або трьох-двох головних, які діють паралельно, і одного кінцевого.

У кожному дріжджоростильиому апараті дріжджі вирощують окремо або по­слідовно з протоком поживного середовища через два апарати. Культуральна ріди­на, звільнена від дріжджів (відтік) є відходом виробництва. Під час вирощування

дріжджів частково залишаються не використаними важкозасвоювані речовини ме­лясної барди - піролідонкарбонова кислота, пептони, пептиди та ін., що спричи­няє до зменшення виходу дріжджів.

Для більш повного використання поживних речовин, зменшення витрат допо­міжних матеріалів, кількості відтоків і економії води використовують до 70% від­токів (від вихідної барди) для повернення їх безпосередньо в дріжджоростильні апарати. Перед використанням відтоки підкисляють сірчаною кислотою до рН 3,5-4,0 або соляною кислотою до рН 1,8-2,0 і витримують протягом 1-2 год.

Швидкість розбавлення середовища в дріжджоростильних апаратах встанов­люють 0,143 що відповідає часу перебування середовища в апараті протягом 7 год.

Концентрація біомаси в культу рал ьн ому середовищі складає 36-40 г/л. Витра­ти повітря під час вирощування дріжджів 55-60 м³/(м³тод.).