Гомогенизацию производят непосредственно в хранилищах путем многократного перекачивания с подачей в разные места резервуара в течение 2-3 недель либо перемешивания сжатым воздухом, постоянно продуваемым со скоростью 20-30 м3/ч.
В результате осветления должны быть получены растворы мелассы с устойчивой прозрачностью: в течение 4х часов не должен выпадать осадок, допустима лишь легкая опалесценция. Осветление мелассы строго обязательно. На неосветленном сусле независимо от степени его подкисления дрожжи получают с пониженными выходом, стойкостью и подъемной силой по сравнению с таковыми показателями дрожжей, полученных на осветленном сусле.
Кроме того, возникает постоянная опасность инфекции, которая влечет за собой нарушение производственного режима и всех показателей работы предприятия.
Все способы осветления складываются из химической обработки мелассы (растворение, антисептирование, подкисление) и выделения осадка декантацией, центрифугированием или фильтрованием.
3.2 Приготовление растворов питательных солей
Водная вытяжка суперфосфата.
В чан с мешалкой и барботером, изготовленных из антикоррозионных материалов, набирают воду и при перемешивании небольшими порциями всыпают суперфосфат. Смесь подогревают открытым паром до 45-50 0С, перемешивают в течение 5-6 ч, останавливают мешалку и оставляют в покое на 10-12 ч. Осветленный раствор декантируют и направляют в приточные чаны одновременно с мелассой либо в специальные сборники для дозирования непосредственно в дрожжерастильный аппарат.
Растворы сульфата аммония, диаммонийфосфата и сернокислого магния.
Эти растворы готовят раздельно на суточную или сменную потребность. Резервуары для растворения должны быть изготовлены из кислотоупорных материалов и снабжены мешалками. Соль дозируют из расчета 100 или 200 кг на 1м3 раствора, перемешивают в течение 30 мин, оставляют в покое на 3-4 ч для осаждения взвеси и декантируют в мерники для подачи в дрожжерастильный аппарат. Раствор диаммонийфосфата готовят при рН 6,0-6,5. Подкисляют воду серной кислотой до засыпки диаммонийфосфата.
Растворы аммиачной воды.
Данные растворы разбавляют до получения концентрации азота, эквивалентной раствору сульфата аммония.
Раствор хлористого калия (хлорида калия).
Его можно растворять и дозировать вместе с мелассой или давать непосредственно в дрожжерастильный аппарат в виде 10-20%-ного раствора при складке и в период отборов.
3.3 Подготовка кукурузного экстракта
Экстракт обильно обсеменен бактериальной микрофлорой и перед подачей в дрожжерастильный аппарат требует тщательного антисептирования. С этой целью экстракт разводят водой в соотношении 1:1, нагревают до 100 0С, затем охлаждают либо без нагревания обрабатывают биомицином.
Рекомендован также способ пастеризации экстракта с фуразолидоном, разработанный ЛО ВНИИХПа. Водную суспензию препарата вносят в кукурузный экстракт из расчета 0,01 % к объему последнего (0,1 кг/м3), тщательно перемешивают, нагревают до 85 0С, выдерживают от 3 до 10 мин (в зависимости от микрообсемененности) и охлаждают. Воздействие антимикробного препарата наряду с пастеризацией обеспечивает надежное антисептирование экстракта.
3.4 Режимы подачи питательных растворов в дрожжерастительный аппарат
Режим подачи раствора мелассы. Подача питания в период складки должна производится с учетом максимальной эффективности ответственных технологических процессов, происходящих в клетке в период лаг – фазы.
Порцию мелассы на складку можно давать в один прием и в последующий час больше не добавлять либо разделить ее пополам и вторую половину давать притоком в течение первого часа. С начала второго часа процесса мелассу дозируют притоком в количествах, соответствующих темпу накопления биомассы.
Режим подачи ростовых веществ. Источники ростовых веществ добавляют в дрожжерастирательный аппарат при складке и периодически при отборах.
Дозировка кукурузного экстракта составляет 6 – 8% к массе мелассы в зависимости от содержания биотина в мелассе и кукурузном экстракте.
Если завод располагает возможностью использовать кристаллический биотин или дестиобиотин, препараты добавляются из расчета восполнения недостатка биотина в мелассе с доведением его содержания до 200 –250 мг/т мелассы.
Добавление ростовых веществ к мелассам, содержащим достаточное количество биотина, нерентабельно, оно не дает повышения выхода дрожжей.
Режим подачи питательных солей. Фосфорсодержащие соли задают в начале складки в воду, пред подачей маточных дрожжей. Соли кльция и магния дают вместе с фосфором. Эти компоненты усваиваются дрожжами по мере надобности, а их избыток не сказывается на процессе. Дозировка их при складке способствует также выравниванию осмотического давления в среде в начале цикла.
Азот следует дозировать в среду в количествах, соответствующих приросту биомасс дрожжей, следовательно, по графику притока мелассы. Такая подача азотсодержащих солей способствует также ритмичному усвоению аминного азота и нормализации рН среды. На стадии отборов все соли дозируют ежечасно.
3.5 Аэрация среды
Аэрация преследует следующие цели: непрерывное снабжение клеток кислородом, удаление образующегося диоксида углерода, быструю доставку к клеткам добавляемых питательных веществ и поддержание дрожжевых клеток во взвешенном состоянии. Подача воздуха в аппарат должна находиться в соответствии с подачей сахара и ожидаемой скоростью размножения дрожжей. Нарушение режима аэрации резко меняет ход дрожжерастительного процесса: при недостатке воздуха наступает перестройка дрожжевых клеток в сторону анаэробного обмена, при этом увеличивается образование спирта и других побочных продуктов. Выход биомассы резко падает. При избытке кислорода темп размножения клеток начинает уменьшаться, а выход снижается в связи с увеличением расхода сахара на образование диоксида углерода. Коэффициент использования воздуха тем выше, чем выше столб жидкости в аппарате, меньше диаметр пузырьков воздуха, выше турбулентность среды, меньше объем неаэрируемой зоны в аппарате, ниже температура среды. Мощность воздуходувных машин относят к основным факторам, определяющим мощность дрожжевых заводов. Неправильное расходование и потери сжатого воздуха резко снижают коэффициент использования мощности предприятия. За состоянием воздухораспределительных систем должен осуществляться повседневный надзор, должны быть выделены специальные лица, обязанные проверять состояние этих систем и выполнять необходимый ремонт после каждого освобождения аппарата. Перед началом нового цикла состояние воздухораспределительных систем проверяют руководители смен или другие ответственные лица. Без такой проверки аппарат не должен включаться в работу. На мощность воздуходувных машин и конечное давление оказывает влияние изменение температуры всасываемого воздуха в связи с изменением его плотности. Поэтому в летнее время аэрация среды может оказаться недостаточной. Изменение относительной влажности входящего воздуха сказывается на температуре культуральных сред в дрожжерастительных аппаратах: с повышением относительной влажности наружного воздуха температура в аппаратах возрастает, с понижением – падает. Это объясняется колебаниями затрат тепла на испарение воды, насыщающей воздух при прохождении его через жидкость. Чтобы избежать нарушения температурного режима в аппарате при повышении влажности наружного воздуха, особенно при высоких его температурах, необходим запас мощности охлаждающих систем дрожжерастительного аппарата.
3.6 Технологическая схема выращивания дрожжей
Все существующие схемы предусматривают постоянное наращивание биомассы. Процесс обычно ведется в три генерации:
1) генерация А – маточные дрожжи чистой (ЧК) и естественно чистой культуры (ЕЧК);
2) генерация Б – засевные дрожжи;
3) генерация В – товарные дрожжи.
В дрожжевой промышленности действует несколько схем выращивания дрожжей. Различия между ними заключаются в периодичности или непрерывности процессов, кратности разбавления сырья, количестве стадий, скорости роста, уровне технологических параметров (температура, рН, величина засевов) и др.
Одна из схем разработана Е.А. Плевако. Она предусматривает получение маточных и засевных дрожжей периодическим способом, а товарных - в две фазы. Первая фаза, называемая накопительной преследует цель вырастить в аппарате (генераторе) «рабочую массу» дрожжей с высокой генеративной активностью, способную ежечасно давать прирост, соответствующий производственному графику. Подача питательной среды соответствует ожидаемому приросту биомассы.
Вторая фаза предусматривает непрерывный рост культуры и отток прироста в отборочный аппарат. В нем дрожжи дозревают в течение 1 ч и направляются в сепараторы. Для нормального дозревания необходимо установить два отборочных аппарата, работающих попеременно.
Непрерывный цикл длится 10 – 14 ч, затем приток питания прекращается, дрожжи в генераторе дозревают и направляются на сепараторы.
Основные показатели схемы: кратность разбавления, удельная скорость роста 0,16, температура среды 300С, рН 4,5 – 5,5.
Модернизированный режим ВНИИХПа предусматривает охлаждение технологической воды до 3- 50С и подачу ее в аппарат синхронно с притоком мелассового сусла. При этом резко снижается расход воды и стабилизируется температурный режим.
На многих заводах стабильность процесса отборов достигается оттоком среды из генератора снизу и подачей ее в отборный аппарат на высоту уровня жидкости в генераторе, количество отбираемой жидкости регулируется притоком воды в генератор по установленной программе.
Существенным недостатком такого способа является непрерывное удаление из аппарата наиболее крупных клеток, обитающих в нижних слоях среды. Возгоняемые в пену дрожжевые грибки и мелкие клетки остается в нижних слоях среды. Более рациональным является отбор жидкости сверху в чересную трубу. При этом в поток отбираемой жидкости вовлекается пена и значительная часть дрожжевой и бактериальной инфекции. Таким образом, непрерывно оздоровляется рабочая масса.