Курсовая работа: Промышленное получение кормовых дрожжей на мелассно-спиртовых заводах
Оптимальные условия культивирования кормовых дрожжей на мелассной барде
Основным критерием при сравнении и отборе той или иной культуры для данной среды является скорость её роста и способность ассимилировать все питательные вещества с высоким экономическим коэффициентом. От этого зависит производительность предприятия, расход электроэнергии и другие технико – экономические показатели производства. Сахара присутствуют в мелассной барде совсем в небольших количествах и на выход дрожжей практически не влияют. Поэтому надо отдать предпочтение тем дрожжам, которые ассимилировали бы карбоновые кислоты, оксикислоты и глицерин, содержащийся в барде.
Наибольший выход биомассы дают Candidautilis С-1 и Candidatropicalis СК-4, что послужило основанием к применению их отдельно и в смеси прии производстве кормовых дрожжей на мелассной барде. Опасность вытеснения их другими культурами исключается, так как в мелассной барде достаточно ростовых веществ.
В благоприятных условиях время генерации при культивировании на мелассной среде 2,5 – 3,0 часа, что объясняется наличием в барде трудноусвояемых и ингибирующих веществ. При периодическом культивировании продолжительность одной генерации в период интенсивного размножения составила 4 часа, поэтому длительность пребывания среды в аппарате при непрерывном культивировании должна быть не менее 8 – 10 часов.
Процесс выращивания при такой длительности следует вести при очень интенсивной аэрации, что бы кислород не лимитировал быстрого размножения.
Скорость размножения и выход биомассы находятся в зависимости от концентрации барды . С разбавлением барды увеличивается выход дрожжей. Разбавленная барда менее вязкая и меньше пенится, кроме того требуется меньше воды на промывку дрожжевой суспензии. Кроме того, в этом случае возможно сокращение времени периодического культивирования (на 1/3 если разбавление идет водой в соотношении 1:1).
Но разбавление невозможно, если предполагается последующее выпаривание последрожжевой барды. Но из концентрированной барды можно получить такой же выход как из разбавленной, но при большей интенсивности аэрации или проведением процесса в 2 стадии. Если для интенсивной аэрации нет условий, тогда целесообразно разбавлять барду для повышения производительности аппаратов.
Активная кислотность мелассной барды соответствует рН 5,5 – 5,8. в процессе выращивания дрожжей потребляются органические кислоты, вследствие чего среда подщелачивается тем сильнее, чем интенсивнее рост клеток. Для поддержания рн на оптимальном уровне необходимо пользоваться соляной или серной кислотой.
Высокий выход биомассы наблюдается при рН 5,0 – 5,5. Однако при непрерывном культивировании в производственных условиях происходит быстрое нарастание инфекции, кроме того усиливается вспенивание дрожжевой бражки, что зарудняет сепарирование, поэтому приходится поддерживать рН среды на уровне 4,0 – 4,2.
При замедленном росте культуры из-за несовершенной аэрации и наличия в барде трудноусвояемых источников углерода, во избежании развития инфекции эффективнее вести процесс при рН 3,5 – 3,8.
Оптимальной температурой для выращивания рожей на мелассной барде надо считать 32 – 33о С. Более высокая температура процесса, хотя и уменьшает расход воды на охлаждение, но из-за пониженного выходя дрожжей не может быть рекомндована, тем более что при этом усиливается развитие инфицирующей микрофлоры, сильно подавляющей рост дрожжей.
Рекомендованный расход воздуха на аэрацию составляет 55 – 60 м3 /м3 ч. Это соответствует 20 – 25 м3 воздуха на 1 кг введенных в аппарат углеродсодержащих питательных веществ.
Стадии технологического процесса
Подготовка барды и приготовление питательной среды.
1. Стерилизация барды при 95–1000 С 45 – 60 минут. Барда освобождается от спорообразующих микроорганизмов и твердых примесей, периодически удаляемых при чистке аппарата.
2. В случае переработки барды с повышенным содержанием СаО, необходимо подкисление до рН 3,5 – 3,8 и дальнейшее отделение в отстойниках выпавшего в осадок гипса.
3. Охлаждение барды до температуры 20 – 300 С. Для этого применяются пластинчатые и (реже) трубчатые теплообменники с водой. Используют прудовую, речную и артезианскую воду а так же отсепарированную вторичную барду.
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 300 С, 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 1000 С.
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 – 340 С. Дальнейшее повышение температуры приводит к уменьшению накопления биомассы и развитию инфекции.