Выращивание дрожжей лабораторные стадии
ПОЛУЧЕНИЕ ДРОЖЖЕЙ НА ДРОЖЖЕВЫХ ЗАВОДАХ — ЧАСТЬ 2
Выращивание дрожжей. Все существующие технологические схемы предусматривают постоянное наращивание биомассы дрожжей в три стадии. Сначала получают дрожжи генерации А, к которым относят маточные дрожжи чистой культуры (ЧК) и естественно-чистой культуры (ЕЧК); затем генерации Б — засевные дрожжи и на завершающей стадии выращивания — генерации В, к которым относятся товарные дрожжи. Товарные дрожжи далее выделяют из дрожжевой бражки, промывают водой, прессуют и формуют.
В дрожжевой промышленности используют несколько схем выращивания дрожжей. Схемы отличаются друг от друга периодичностью или непрерывностью процессов, кратностью разбавле-
ния мелассы, количеством стадий, скоростью роста, уровнем технологических параметров (температура, pH, величина засевов) и др.
Из известных технологических схем выращивания хлебопекарных дрожжей (непрерывная ВНИИХП,’ Тбилисского, Узлов-ского, Эркен-Шахарского, Минского заводов и др.) на предприятиях дрожжевой промышленности наибольшее распространение получила непрерывная схема, разработанная Е. А. Плевако и Н. М. Семихатовой во ВНИИХП. Сущность этой схемы заключается в получении маточных и засевных дрожжей периодическим способом, а товарных — в две фазы. На первой фазе получают «рабочую массу» дрожжей с высокой генеративной активностью (способностью к размножению), способную ежечасно давать прирост, соответствующий заданному производственному графику (например, 500 кг). Подача мелассного сусла соответствует ожидаемому приросту биомассы дрожжей.
Вторая фаза предусматривает непрерывный рост культуры в течение 10. 14 ч и отток прироста дрожжей в отборочный аппарат. В этом аппарате дрожжи дозревают в течение 1 ч, после чего их направляют на сепарирование.
Схема разработана в трех вариантах, в которых кратность разбавления мелассы водой составляет соответственно 1:17, 1:12 и 1:10. Накопление дрожжей идет при температуре 30 С и pH
4,5. 5,5.
Рассмотрим более подробно технологию выращивания дрожжей по схеме ВНИИХП.
Многостадийное накопление биомассы позволяет получать активные засевные дрожжи, хорошо приспособленные к условиям роста в дрожжерастильном аппарате. Для засева готовят маточные дрожжи из чистой культуры, в которой нет ни бактерий, ни диких дрожжей, снижающих выход и резко ухудшающих подъемную силу дрожжей. Большой засев энергичных дрожжей чистой культуры подавляет развитие инфекции. Размножение дрожжей в среде, обеспеченной питанием и растворенным кислородом, описывается уравнением геометрической прогрессии
Расчет почасового расхода сырья, питательных солей и воздуха проводят с учетом заданной удельной скорости роста дрожжей
Выращивание маточных дрожжей. Маточные дрожжи в виде чистой культуры (ЧК) и естественно-чистой культуры (ЕЧК) получают сначала в лабораторных условиях, а затем в цехе чистой культуры.
На заводах культивируют такие расы хлебопекарных дрожжей, как Томская 7, Одесская 14, Киевская 21, штаммы J1-441, JI-2, ЛК-14 и гибридные расы дрожжей 176, 262, 616 и др.
В лаборатории дрожжи размножают в четыре стадии на стерильном витаминизированном солодовом сусле концентрацией 12 мае. %, на последней стадии к суслу добавляют мелассу. Соотношение объемов засевной среды и питательного субстрата 1:10. Дрожжи вырашивают по схеме: пробирка чистой культуры — подмолодочная пробирка — подмолодочная колба — металлическая колба Карлсберга. Накопление дрожжей осуществляют при температуре 26. 30 °С без аэрации; продолжительность одной лабораторной стадии 16. 24 ч. В одной колбе Карлсберга получают 7,5 л дрожжей, которые используют в цехе чистой культуры в качестве засевных.
В цехе чистой культуры маточные дрожжи размножают по схеме: малый инокулятор — большой инокулятор — аппарат ЧК-1 (маточный инокулятор) — аппарат ЧК-2 (промежуточный аппарат маточных дрожжей). Последнюю стадию осуществляют в основном производстве. Инокуляторами называют аппараты, предназначенные для размножения дрожжей в стерильных условиях. Объем (м3) малого инокулятора 0,5, большого инокулятора — 2,5, маточного инокулятора ЧК-1 — 7,5 и дрожжерастильного аппарата ЧК-2 — 30 (или 50).
Маточные дрожжи в цехе чистой культуры размножают периодическим способом при слабой аэрации среды воздухом, а в производственных условиях — воздушно-приточным способом, который предусматривает постоянный приток питательной среды и непрерывную усиленную аэрацию. В качестве питательной среды используют разбавленную мелассу (до 12 мае. %), растворы питательных солей и ростовых веществ. Малый инокулятор засевают содержимым двух колб Карлсберга. Дрожжи размножают в течение 12 ч при температуре 30 °С и слабой аэрации среды стерильным воздухом. Выращенные дрожжи из малого инокулятора поступают в большой. Условия выращивания дрожжей на второй стадии аналогичны условиям культивирования дрожжей в малом инокуляторе. На первой стадии накапливают
5 кг дрожжей, а на второй — 25 кг.
В аппарате ЧК-1 засевают все дрожжи из большого инокулятора. Дрожжи выращивают на мелассном сусле концентрацией 12 % СВ, обогащенном питательными и ростовыми веществами, в течение 12 ч при 30 °С, pH среды 4,5 и постоянном расходе воздуха 25 м3/ч на 1 м3 среды. Увеличение расхода воздуха способствует повышению выхода дрожжей по массе мелассы. Нако-пившиеся дрожжи ЧК-] (170 кг) используют в качестве засевных на стадии ЧК-2.
В промежуточный маточный аппарат ЧК-2 меласса и вода поступают из расчета конечного их разбавления, т. е. в 10 раз больше начальной концентрации (3,5 мае. %). Кроме того, в аппарат подают раствор сульфата аммония, в качестве пеногасите-ля используют водную эмульсию олеиновой кислоты в соотношении 1:20. После засева и разбраживания дрожжей начинают приток растворов мелассы и питательных солей согласно расчетному часовому графику. Расход воздуха составляет 30 м3/ч на 1 м3 среды. Размножение дрожжей заканчивается через 12 ч при Скои = 3,5 маС. %. В аппаратах ЧК-2 в зависимости от их вместимости накапливают 800. 1200 кг дрожжей.
По окончании размножения и дозревания маточные дрожжи чистой культуры направляют на сепарацию, промывание, сгущение и прессование. Прессованные дрожжи хранят в холодильной камере. Иногда дрожжи, полученные в аппарате ЧК-2, сохраняют в виде суспензии при температуре 2. 4 °С. Маточные дрожжи готовят периодическим способом из расчета обеспечения завода чистым засевным материалом на 10. 20 сут.
Полученные дрожжи ЧК-2 используют в качестве засевных для выращивания естественно-чистой культуры (ЕЧК), которое проводят в две стадии: сначала в аппарате ЧК-1, а затем в ЧК-2. Первая стадия называется промежуточной или стадией ЕЧК-1, а вторая — стадией ЕЧК-2. Дрожжи ЕЧК-2 хорошо приспособлены к составу мелассы, перерабатываемой на заводе. На стадии ЕЧК-1 дрожжи периодически размножают на разбавленном ме-лассном сусле в течение 10 ч. Выращенные дрожжи (280 кг) поступают в аппарат ЧК-2 для получения дрожжей ЕЧК-2. Естественно-чистую культуру дрожжей на второй стадии выращивают воздушно-приточным способом при разбавлении мелассы водой в соотношении 1:12. Среду постоянно аэрируют стерильным воздухом из расчета 45 м3/ч на 1 м3; Снач = 3,5 мае. %, а Скон = 4,0 мае. %; pH 4,5; длительность периода размножения
12 ч. Удельная скорость роста дрожжей 0,152 ч-1. На этой стадии получают 50 % дрожжей к массе израсходованной мелассы, что составляет в зависимости от вместимости аппарата ЕЧК-2 от 1020 до 1420 кг дрожжей. Дрожжи ЕЧК-2 сепарируют и хранят в виде дрожжевого молока при температуре 2. 4 °С. Эти дрожжи используют в качестве засевных на товарной стадии. Чистую культуру получают с выходом дрожжей 35 %, естественно-чистую — 50 %. Существуют и другие, в том числе укороченные, схемы выращивания маточных дрожжей ЧК и ЕЧК. Большой интерес представляет технология ЧК из сушеных дрожжей ЧК.
Выращивание товарных дрожжей. Товарные дрожжи выращивают в дрожжерастильных аппаратах большой вместимости в прозрачной питательной среде в две стадии. Вна-чале выращивают засевные дрожжи в дрожжерастильном аппарате Б (стадия Б), а затем товарные — в аппарате В (стадия В).
Товарные дрожжи выращивают в дрожжерастильном отделении завода, которое оснащено стандартным порядком аппаратами системы ВДА:
аппарат Б для засевных дрожжей вместимостью 30 м3, дрож-жерастильный аппарат В для товарных дрожжей вместимостью 100 м3 и отборочный аппарат О для дозревания товарных дрожжей вместимостью’ 30 м3.
Дрожжерастильные аппараты ВДА вместимостью 30 м3 (d = 3200 мм; Н= 7225 мм) и 100 м3 (d = 5360 мм; Н = 7500 мм) изготавливают из нержавеющей стали. Это цилиндрические сосуды с плоским дном, охлаждающей рубашкой, моющим механизмом, вытяжной трубой для удаления воздуха и диоксида углерода, воздухораспределительной системой специальной конструкции и системой продуктовых трубопроводов. Чистый воздух подается воздуходувными машинами производительностью 3000 и 5000 м3/ч, установленными в компрессорном отделении. Аппараты ВДА обеспечивают накопление дрожжей до 65 кг/м3.
В настоящее время выпускают аппараты ВД2А-100 с новой системой аэрации (М. П. Гандзюк и др. — КТИПП). Кроме них на дрожжевых заводах страны начинают применять аппараты-диспергаторы, оснащенные специальными вращающимися воздухораспределительными устройствами и позволяющие накапливать до 150 кг дрожжей в 1 м3 среды.
Технологический режим получения засевных и товарных дрожжей по 12- и 20-часовой схемам представлен в табл. 26.1, из которой видно, что технология засевных дрожжей для указанных схем одинакова. В аппарат Б набирают часть воды, мелассного сусла, осветленного по холодному режиму, растворов питательных солей и ростовых веществ. После этого задают засевные дрожжи ЕЧК-2 и сразу начинают продувать среду воздухом. По окончании засева дрожжей начинают приток мелассного сусла по графику. Дрожжи выращивают при температуре 30 °С по воздушно-приточному способу при соблюдении технологического режима, указанного в табл. 26.1.
Источник
Схема получения маточных дрожжей по режиму ВНИИХПа
Питательные среды. Дрожжи чистой и естественно чистой культуры должны обладать высокой энергией размножения, поэтому для их выращивания используют питательные среды, богатые органическим азотом, ростовыми и минеральными веществами и микроэлементами. К числу таких питательных сред относится солодовое сусло, поэтому оно и является основой питательной средой, используемой для размножения дрожжей в лабораторных стадиях. В лаборатории завода дрожжи получают в четыре стадии.
В первых трех лабораторных стадиях дрожжи выращивают на витаминизированной среде, которую готовят следующим образом. К 2000 мл солодового сусла с концентрацией 16— 18% СВ добавляют 450 мл томатного или морковного сока,50 г глюкозы, 50 гмальтозы и 50 мл автолизата дрожжей (2%). Общую концентрацию среды доводят водой до I2-14% СВ, а рН до 4,8—5,0.
Вместо солодового сусла для приготовления питательной среды можно использовать солодовый экстракт. Томатный или морковный сок можно заменить виноградным, однако при этом глюкозу не добавляют, так как в этом соке она содержится в достаточном количестве для размножения дрожжей.
Питательную среду разливают в стерильную посуду: в четыре пробирки по 5 мл витаминизированного сусла, в четыре маленькие колбы — по 50 мл, в четыре большие колбы—по 500 мл. Среду стерилизуют в автоклаве в соответствии с общими правилами микробиологической техники (0,05 МПа в течение 30 мин). Среду, которая не содержит сахаров (например, дрожжевую воду), стерилизуют при давлении 0,1 МПа в течение 60 мин.
Простерилизованную среду проверяют на стерильность, для чего помещают ее в термостат при температуре 30 с С на 72 ч. Ее считают стерильной и используют для получения ЧК в том случае, если она за это время не помутнеет. Стеклянную посуду и фильтры стерилизуют сухим паром в сушильном шкафу при 160 С в течение 60 мин.
В последней лабораторной стадии дрожжи выращивают на смешанной среде. Для ее приготовления берут 10 л солодового сусла или витаминизированной среды плотностью 12—14% СВ, добавляют 5 л раствора мелассы, содержащей 30—32 СВ, 25 гдиаммонийфосфата и 5 л воды. Среду разливают по 7 л в две колбы. Карлсберга и стерилизуют в автоклаве при 0.05 МПа в течение 6.0 мин.
В цехе чистых культур и в производственной стадии дрожжи ЧК и ЕЧК выращивают на растворе мелассы с добавлением азотного и фосфорного питания, ростовых веществ и. минеральных солей.
Выращивание дрожжей ЧК в лабораторных условиях. Размножение чистой культуры начинают из чистой культуры дрожжей, получаемой в пробирках из ВНИПХПа, или из музейной культуры дрожжевого завода. Дрожжи ЧК можно также получать из сушеных дрожжей, что в настоящее время имеет место на ряде отечественных заводов, выпускающих сушеные дрожжи.
Выращивание дрожжей в цехе ЧК. Осуществляют его в три следующие стадии — стадия малого инокулятора (МИН), стадия большого инокулятора (БИН), стадия ЧК-1. Объемы этих аппаратов от стадии к стадии увеличиваются, возрастает и количество дрожжевой массы.
Все стадии цеха ЧК являются бесприточными, т. е. все питательные вещества и воду подают в начале процесса выращивания (при загрузке).
Выращивание дрожжей ЧК в производстве (стадия ЧК-II). В отличие от предыдущих стадий в производстве дрожжи выращивают по воздушно-приточному способу. Основные питательные вещества (раствор мелассы, азот, фосфорсодержащие соли) и воду в аппарат подают непрерывно, а ростовые и минеральные вещества (хлористый калий, сернокислый магний и др.) — во время загрузки аппарата. Эта стадия обычно проходит в аппарате общим объемом 30 или 50 м 3 . Активную кислотность (рН) регулируют при помощи раствора аммиака, подаваемого взамен сернокислого аммония в равноценном по азоту количестве, поддерживая ее в пределах 4,5—5,0.
Получение дрожжей ЕЧК. Дрожжи чистой культуры служат засевным материалом для выращивания дрожжей естественно-чистой культуры.
Раньше дрожжи ЕЧК получали в три стадии, из которых две первые вели по бесприточному режиму, а последнюю — по воздушно-приточному. В настоящее время рекомендован более перспективный способ получения дрожжей ЕЧК в две стадии. Этот способ имеет ряд преимуществ по сравнению с прежним. При этом способе сокращается длительность цикла, снижается вероятность инфицирования культуры, сокращается количество рабочих, высвобождаются емкости, улучшается качество культуры (ее ферментативная и генеративная активность, а также стойкость к хранению).
При современном двухстадийном получении дрожжей на первой стадии их выращивают в цехе ЧК по бесприточному режиму, на второй — в производственном отделении по воздушно-приточному способу.
Стадия ЕЧК-1. Известно, что выращивание дрожжей на инфицированной культуре понижает экономический эффект использования сырья и качество готовой продукции. Для очистки засеваемых в дрожжерастильный аппарат дрожжей от бактериальной инфекции маточные дрожжи подвергают кислотной обработке серной пли молочной кислотой. Кислотную •обработку производят в специальной емкости, снабженной мешалкой, куда помещают 100 л дрожжевого молока (50 кг дрожжей с 25% СВ) и при непрерывной работе мешалки добавляют либо 0,6—1,0 л предварительно разведенной (1:4) концентрированной серной кислоты (плотность 1,84). чтобы кислотная баня составляла 25—30%, либо 2.5 л 40%-ной молочной кислоты. Среду выдерживают в течение 40—60 мин при непрерывном перемешивании, после чего засевают в дрожжерастильный аппарат, который предварительно был загружен питательной средой.
В аппарат вместимостью 7,5 м 3 при загрузке набирают около 4 м 3 воды и добавляют 600 кг стерильной мелассы в виде раствора плотностью 35—40% СВ; 8.3 кг сернокислого аммония; 4.3 кг диаммонийфосфата; 1,5 кг хлористого калия; 0,5 кг сернокислого магния и 0,12 г дестиобиотина. Содержимое аппарата хорошо перемешивают, добавляют воду с таким расчетом, чтобы после засева дрожжей начальная плотность культуральной среды составила 10% СВ, а объем 5,6 м 3 .
Процесс выращивания ведут при температуре 28—З0єС, рН 4,5—5,0 и постоянной аэрации (30 м 3 /ч на 1 м 3 среды) до сбраживания культуральной среды до плотности 3,0—3,5% СВ. В результате получают 230 кг дрожжей, которые служат засевным материалом второй стадии.
Стадия ЕЧКII. Ее проводят в аппарате вместимостью 30 или 50 м 3 при температуре 28—3ОєС; рН среды поддерживают на уровне 4,5 и регулируют при помощи раствора аммиака, подаваемого вместо сернокислого аммония. В течение всего процесса среду аэрируют воздухом.
Источник