Дрожжанки

Культивирование дрожжей в производстве спирта из крахмалистого сырья.

Производственными или зрелыми дрожжами в спиртовом производстве называют готовую культуру дрожжей, которую получают в результате сбраживания питательного сусла на 2/3 от первоначального содержания сухих веществ. Существуют периодический, полунепрерывный и непрерывный способы культивирования дрожжей в производстве спирта.

Периодическое культивирование дрожжей.

Сущность способа периодического культивирования дрожжей состоит в том, что все операции – подготовка, ввод посевных дрожжей и их выращивание, вывод дрожжей, промывка стенок и их стерилизация, охлаждение и повторение наполнения - осуществляют последовательно в одном дрожжевом аппарате (дрожжанке). Это герметически закрытый цилиндроконический аппарат, снабженный двумя рядами змеевиков (для пара и воды) с мешалкой. Вместимость дрожжевого аппарата обычно около 8% вместимости бродильного аппарата, а количество равно числу этих аппаратов (при подкислении дрожжевого сусла серной кислотой). В случае приготовления молочно кислых дрожжей число дрожжевых аппаратов примерно в 1,5 раза больше.

В дрожжевом отделении устанавливают также один или два сборника для кратковременного хранения зрелых маточных дрожжей, отбираемых из дрожжевого аппарата, содержимое которого спускают в очередной бродильный аппарат. Объем каждого сборника около 10% от вместимости дрожжевого аппарата. По мере необходимости маточные дрожжи обрабатывают раствором серной кислоты до рН = 2,5 – 3,0 и выдерживают 40 … 60 мин для очистки от посторонней микрофлоры.

Перед началом процесса культивирования дрожжевой аппарат моют горячей водой, стерилизуют паром, охлаждают, набирают сусло температурой 55 … 58 гр. Цельсия, добавляют в качестве азотистого питания солодовое молоко и выдерживают от 1 до 2 ч для осахаривания крахмала солода. После чего температуру повышают до 75 гр. Цельсия, пастеризуют сусло в течение 30 минут и охлаждают до 30 гр. Цельсия.

Затем в охлажденное сусло добавляют раствор серной кислоты до кислотности 0,7 … 0,9 гр. (для зернового) и 0,9 … 1,2 гр. (для картофельного) и рН 3,8 … 4,0. Большая титруемая кислотность сусла из картофеля объясняется повышенной буферностью.

Приготовленное сернокислое сусло охлаждают до 30 гр. Цельсия и вносят засевные дрожжи до 8% объема дрожжевого аппарата, содержимое перемешивают и охлаждают до 22 … 23 гр. Размножение дрожжей длится 18 … 20 часов при 27 … 30 гр. Цельсия Цель первоначального снижения температуры (складки) до 22 … 23 гр. – угнетение посторонней микрофлоры, пока концентрация дрожжей в сусле невелика. С точки зрения инфицирования сусла это самый опасный период, когда численность дрожжевых клеток сильно возрастает, вероятность инфицирования снижается, так как в межвидовой борьбе побеждает численно превосходящая микрофлора.

Концентрация сусла при культивировании снижается от17 -18% до 5-6%, а концентрация спирта возрастает до 4,5-5%. Кислотность зрелых дрожжей не должна превышать начальную, определяемую при складке. При малейшем повышении кислотности дрожжи бракуют. Клетки готовой культуры дрожжей должны содержать гликоген, до 5% почкующихся, не более 1% мертвых при полном отсутствии живых посторонних микроорганизмов. На поверхности содержимого в дрожжевом аппарате должно просматриваться перемещение и его некоторое движение.

При обнаружении 1 … 2 палочек посторонней микрофлоры ее обрабатывают в сборнике раствором серной кислоты при указанной кислотности (рН 2,5 – 3,0), убивают до 50% клеток дрожжей и соответственно увеличивают объем засевных дрожжей, повышают начальную температуру брожения на 3 - 4%.

Если при сернокислотной обработке дрожжей не обеспечивается чистота брожения, то производственные дрожжи заменяют и выводят чистую культуру начиная от пробирки.

При нормальной работе завода чистую культуру дрожжей выводят примерно один раз в год обычно с пуском завода иногда реже.

Чистую культуру дрожжей из пробирки переводят в колбу с дробно пастеризованным солодовым суслом объемом 200 мл, из нее в бутыль с 2 л пастеризованного производственного сусла, а затем в бутыль с 10 – 15 л такого же сусла, в сьорник с 500 л сусла и, наконец, в дрожжевой аппарат.

Для выведения чистых дрожжей необходим высокий уровень культуры производства и квалификации инженерно-технического персонала.

Весьма существенно отметить следующий недостаток. В периодическом культивировании в каждом дрожжевом аппарате накопление клеток идет от 10 … 12 при засеве сусла до 100 … 120 млн./мл при их готовности. И это циклически повторяется через каждые 18 .. 20 часов.

Такое резкое (в 10 раз) уменьшение плотности дрожжевой популяции может сопровождаться инфицированием, поэтому возникает необходимость дальнейшего совершенствования периодического способа культивирования.

Полунепрерывное культивирование дрожжей.

Сущность способа полунепрерывного культивирования дрожжей, предложенного Скалкиной, заключается в том, что все операции приготовления дрожжевого сусла проводят в отдельном аппарате – пастеризаторе, расположенном выше двух дрожжевых аппаратов. Устройство пастеризатора такое же, как и дрожжевого аппарата, только вместимость его на треть меньше.

Приготовленное сусло сливают в один из дрожжевых аппаратов, добавляют маточные дрожжи, перемешивают их при тех же температурных условия, что и в периодическом способе. Концентрация дрожжевого сусла вначале находится в пределах 14 … 15%, когда она понизится до 4,0 – 4,5%, половину содержимого передают во второй дрожжевой аппарат и в оба аппарата доливают свежее сусло из пастеризатора. Когда концентрация понизится до 4,0 – 4,5 %, из каждого дрожжевого аппарата отбирают по 1/3 в бродильные аппараты и дрожжевые аппараты вновь доливают пастеризованным суслом, так повторяется до тех пор, пока не возникает необходимость в смене дрожжей.

В результате увеличения количества засевных дрожжей продолжительность культивирования сокращается до 6 часов и соответственно повышается производительность дрожжевого отделения. В производственных дрожжах содержится от 50 до 120 млн./мл и до 4% спирта. Однако для этого способа не была предусмотренапрофилактическая стерилизация оборудования, поэтому он не получил широкого распространения.

Непрерывное культивирование дрожжей.

Сущность способа непрерывного культивирования дрожжей состоит в том, что он осуществляется проточно в одном или нескольких последовательно соединенных аппаратах – дрожжегенераторах. Осахаренное сусло поступает в первый (головной) аппарат, в который вносят маточные дрожжи. Засеянная ими питательная среда перемещается по аппаратам и выводится в виде готовой культуры дрожжей из последнего (концевого) дрожжегенератора в бродильную батарею (головной ее аппарат).

Принципиальная технологическая схема установки для непрерывно-поточного брожения приведена на рисунке ниже.

-Пар

-Сусло

-Вода

-СО2

Сусло поступает в сборники 1, в них оно доосахаривается при температуре 55 гр. Цельсия в течение 45 - 60 мин и насосом 2 прокачивается через контактную головку 3 для нагревания до 75 – 78 гр. Цельсия, пастеризуется в течение 20 - 30 минут в выдерживателе 6, проходит сеператор 5, в котором выделяющийся из сусла вторичный пар отсасывается эжектором 4 с помощью острого пара и возвращается в контактную головку 3. Далее сусло насосом 7 подается в теплообменник 8 , где охлаждается до температуры 22 – 24 гр. Цельсия, а затем направляется в два головных дрожжегенератора 9. Одновременно из третьего дрожжегенератора 9 подается 19, 20 или 30% маточной культуры дрожжей насосом 10. Непрерывное заполнение этих дрожжегенераторов в зависимости от объема маточной культуры продолжается соответственно 16, 12 и 8 часов.

Для поддержание постоянной концентрации дрожжевых клеток на уровне 80 – 90 млн./мл скорость притока сусла должна возрастать.

Во второй ступени – дрожжегенераторе 11 большего объема вместе с непрерывным притоком культуры из дрожжегенераторов 9 вводится также непрерывно сусло температурой 30 гр. Цельсия из общей производственной магистрали. Культивирование продолжается такое же время , как и в дрожжегенераторах 9, при этом скорость притока сусла регулируется с расчетом поддержания концентрации дрожжевых клеток на уровне 80 – 90 млн./мл.

По аналогичному принципу и за такое же время заполняется концевой дрожжегенератор 12, имеющий объем, равный объему головного аппарата бродильной батареи. Сразу же после заполнения концевого дрожжегенератора его содержимое насосом 13 перекачивается в указанный стерилизованный бродильный аппарат.

Благодара расчленению процесса дрожжегенерации на три ступени, непрерывному последовательному наполнению суслом и периодическому освобождению дрожжегенераторов их можно стерилизовать через 8 … 16 часов, в результате чего обеспечивается чистота и сохранность монокультуры дрожжей и не нарушается систематическая поставка посевных дрожжей для непрерывного брожения сусла в батарее бродильных чанов.

техническая характеристика дрожжанки