Спосіб безперервного культивування засівних дріжджів при виробництві спирту і хлібопекарних дріжджів

Изобретение относится к спиртовой промышленности, в частности к способам культивирования дрожжей для ч 2 двухпродуктового производства спирта и хлебопекарных дрожжей m мелассы. Целью изобретения является повышение выхода дрожжей. Способ позволяет увеличить накопление биомассы в производственных дрожжах до 40-45 г/л за счет снижения расхода сахара на образование спирта, содержание которого составляет 0,6-1,0 об.%, при уменьшении начальной концентрации сухих веществ в среде доб,0-7,5%. Мелассу для культивирования дрожжей делят в соотношении 1:2, причем меньшую часть разбавляют до концентрации 2,0-2,5% СВ и вводят на первую стадию выращивания, а большую часть задают равными частями на вторую и третью стадии выращивания. Интенсивность аэрирования среды на первой и второй стадиях сос3 3 тавляет 30-40 м / м - ч , а на третьей 3 3 15-25 м / м - ч . 1 з.п. ф-лы. 2 табл. 0 1 Изобретение относится к спиртовой промышленности, в частности к с п о с о бам непрерывного культивирования дрожжей при двухпродуктовом производстве спирта и хлебопекарных дрожжей из мелассы. Цель изобретения - повышение выхода дрожжей. Способ заключается в том, что при непрерывном культивировании дрожжей, включающем градиентно-непрерывноедрожжегенерирование с аэрированием среды в три с т а д и и , разделением мелассы на две ч а с т и , рециркуляцией среды с третьей стадий на первую, мелассу д е л я т в соотношении 1:2, причем меньшую часть мелассы разбавляют водой до концентра ции 2,0-2,5% СВ и вносят на первую стадию аэрирования, а большую - подают равными частями в аппараты второй и третьей стадии аэрирования. Интенсивность аэрирования среды на первой и второй стадиях составляет 30-40, а па третьей - 15-25 м 3 /м 3 ч Малая концентрация сухих Я Р Щ Є С Т В среды в сочетании с интенсивным аэри3 3 рованием (30-40 м / м ч) способствует увеличению доли сахара, расщепляемого с образованием структур дрожжевых клеток, и соответственно уменьшению 1521766 той части сахара, которая расходуется па биосинтез спирта. Следствием указанного и является возрастание накопления биомассы в среде. Уменьшение концентрации сухих веществ вызывает возрастание количества растворенного в среде кислорода. По этому параметру предлагаемый способ обеспечивает более интенсивное снабжение дрож10 жевых клеток кислородом, что также способствует преобладанию аэробного процесса (накопления биомассы) над анаэробным (образованием спирта). Интенсивное размножение дрожжей !5 способствует тому, что после первой стадии питательные вещества сусла (источники углерода, азота и другие) практически исчерпываются. Поэтому для создания оптимальных условий 20 'эффективного' биосинтеза дрожжей и накопления биомассы неразбавленную мелассу задают на вторую и третью .стадии в количествах, сохраняющих преобладание аэробного процесса над ана- • эробным, т,е. не допускающих усиления спиртообразования. Экспериментально подобрано и установлено, что этим условиям наиболее соответствует введение мелассы равными частями. Концентрация спирта в производст- 30 Предпочтительность величины интенсивности аэрирования среды на первой и второй стадиях (30-40 M-VM" - Ч ) определяется тем, что увеличение этого 3 параметра сверх 40 м /м 'ч не оказы- * вает заметного влияния на содержание дрожжей в среде, но ведет к неоправданному расходу электроэнергии, а уменьшение количества продуваемого 1 3 воздуха ниже 30 м /м -ч влечет за собой снижение величины накопленной биомассы, а также усиление спиртообразования. 3 Уменьшение интенсивности аэрирования среды на третьей стадии до 15-25 ? м V M - Ч обусловлено необходимостью ~~ подготовки дрожжевой биомассы к осуществлению ан,аэробного процесса двухпродуктового производства спирта и дрожжей из мелассы. При этом наряду с накоплением дрожжей происходит некоторое усиление образования спирта, концентрация которого на третьей стадии достигает величины 0,6-1,0 о б Л . Выращенные при такой интенсивности аэрирования дрожжи, будучи введены в анаэробные условия, быстро осуществляют перестройку ферментных систем и эффективно сбраживают сахар на спирт. Применение на третьей стадии венных дрожжах не превышает 0,6-1,0 ' расхода воздуха выше 25 м 3 /м 3 -ч спообЛ. собствует удлинению периода адаптаПо отношению к массе мелассы, ции дрожжей к анаэробному расщеплезадаваемой на первую стадию культивинию сахара и ухудшению экономичносрования, это количество составляет ти его использования. Аэрация среды т 2:1, а начальная концентрация среды при расходе "воздуха менее 15 м а /м*-ч • после ввода всей мелассы повышается приводит к уменьшению образования до 6,0-7,5% СВ. ( биомассы и увеличению накопления спирПрименение сусла концентрацией 40 та выше 1,0 об Л . •меньше заявляемых пределов, т.е. Меньшая часть мелассы из этого менее 2,0% СВ, хотя и способствусоотношения используется для пригоет увеличению количества растворентовления сусла концентрацией 2,0-2,5% ного кислорода в среде, но вызывает СВ, а большая - для задачи в аппаралимитирование дрожжей по питательным ты второй и третьей стадий аэрировавеществам, в первую очередь по сахару, ния и с целью доставки питательных как источнику углерода, что ослабляет веществ дрожжевым клеткам для их инрост и размножение дрожжевых клеток. тенсивного размножения. При этом Этот фактор противоречит цели процесконцентрация (Кн) повышается до 6,0са культивирования дрожжей. Увеличение концентрации сусла 50 7,5% СВ. сверх 2,5% СВ влечет за собой снижение количества растворенного кислороТакое распределение мелассы обесда в среде и возрастание (как указапечивает сохранение преобладания аэно выгае) нагрузки по сахарам на дрожробного процесса над анаэробным,т.е. жи-. Оба этих фактора влияют на измене-^с интенсивный биосинтез дрожжевой бионие направленности процесса в сторону массы при слабом спиртообразовании усиления образования спирта и ослаб(концентрация этанола в конце процесления накопления биомассы. са 0,6-1,0 о б Л ) . 5 1521766 П р и м е р 2. Мелассное сусло со Изменение заявляемого соотношения 3 скоростью 10 м /ч и концентрацией разделения мелассы может происхо2^5% СВ, (333 кг мелассы и 9762 л водить только за счет изменения колиды) с засевными дрожжами вводят в чества большей доли мелассы, поскольпервый аппарат и подвергают аэрироку для получения сусла концентрацией 2,0-2,5% СВ необходимо постоянное ее ванию в три стадии по мере перетекаколичество. Поэтому изменить соотношения среды от первого до шестого апние 1:2 возможно лишь путем увеличепарата, причем интенсивность ее аэния или уменьшения количества мелассы рирования на первой и второй стадиях ' o составляет 40, а на третьей - 25 м3/м5-ч, t подаваемой на вторую и третью стадии аэрирования, что приводит к отклонеКоэффициент рециркуляции среды нию величины Кн ниже 6% или выше из последнего аппарата в первый 0,75. 7,5% СВ. В третий, четвертый, пятый и шестой Результаты влияния соотношения при аппараты задают по 250 кг/ч мелассы, разделении мелассы на выход дрожжей в 'результате чего начальная концентраприведены в табл.1. ция среды в последнем аппарате повыИз данных табл.1 следует, что увешается до 7,5% СВ. В производственличение доли мелассы, подаваемой на ных дрожжах содержание биомассы сосвторую и третью стадии сверх заявляє- 20 тавляет 45 г/л, а спирта 1,0 об.%. мого предела, снижает коэффициент исКоэффициент эффективности сухих вепользования сухих веществ мелассы для ществ мелассы для биосинтеза дрожбиосинтеза дрожжей (Б:Кн), увеличиважей составляет 6,0 (45:7,5). ет концентрацию спирта на третьей стаП р и м е р З . Способ осуществлядии аэрирования, что, в свою очередь, 25 ется аналогично примерам 1 и 2. Конявляется причиной значительного повыцентрация мелассного сусла, задаваешения невосполнимых потерь спирта с ' • мого в первый аппарат, составляет отходящими* газами вследствие относи2,3% СВ (307 кг мелассы и 9780 л тельно высокой интенсивности аэрироводы), интенсивность аэрирования сревания. Указанные факторы снижают эко- 3 0 ды на первой и второй стадиях составномичность- совместного производства ляет 35, а на третьей - 20 м 3 / м 3 ч. хлебопекарных дрожжей и спирта из Коэффициент рециркуляции 0,8, колимелассы. чество" мелассы, задаваемой в третий, четвертый, пятый и шестой аппараты по 227 кг/ч. Начальная концентрация суП р и м е р 1. Келассное сусло со 3 35 хих веществ в производственных дрожскоростью 10 м /ч и концентрацией жах 6,8%, содержание биомассы 43 г/л, 2,0% СВ, (267 кг мелассы содержанием спирта 0,8 об.%. Коэффициент эффек75% СВ и 9810 л воды) с засевными тивности использования сухих веществ дрожжами Saccharomyces cerevisiae мелассы для биосинтеза дрожжей составраси В вводят в первый аппарат и под40 ляет 6,3 (43:6,8). вергают аэрированию в три стадии по мере перетекания среды от первого до шестого аппарата, причем интенсивность аэрирования на первой и второй стадиях составляет 30, а на третьей 45 15 м 3 / м 5 - ч . Рециркуляцию среды осуществляют насосом из последнего аппарата батареи в аппарат с коэффициентам 0,90, В третий, четвертый, пятый и шестой аппараты задают по 200 кг/ч мелассы, в результате чего начальная 50 концентрация среды в последнем аппарате (в производсвтенных дрожках) повышается до 6,0% СВ. Производственные дрожжи характеризуются содержанием биомассы 40 г/л спирта 0,6 об.%. Коэф-^5 фициент эффективности использования сухих веществ мелассы для биосинтеза дрожжей составляет 6 t 7 (40:6). Данные, характеризующие достижение поставленной цели по предлагаемому способу в сравнении с прототипом (базовым объектом), а также основные технологические показатели представлены в табл.2. Выращенные по предлагаемому способу производственные дрожжи с содержанием биомассы 40—45 г/л, спирта 0,6-1,0 об.% и Кн 6-7,5% СВ непрерывно вводят в головной аппарат бродильной установки, куда вносят также мелассу для обеспечения ожидаемой концентрации спирта в зрелой бражке (от 2 до 9 об.%) и сбраживают известными способами. Из полученной зрелой бражки (содержание дрожжей 40-50 г/л) известным способом выделяют биомассу 1521766 8 и получают прессованные хлебопекарные дрожжи. Их качественные показатели следующие: 73-74 Влажность ,% ^ 100-105 Кислотность, мг/100г 55-60 Подъемная сила,мин 55-59 Стойкость, ч Мальтазная активность, 100-110 мин 10 Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я 1, Способ непрерывного культивирования засевных дрожжей при проиэводстве спирта и хлебопекарных дрожжей, предусматривающий градиентно-непрерывное выращивание дрожжей на питательной среде, содержащей мелассу в качестве источника углерода, в три стадии в условиях аэрации, разделение мелассы на две части и рециркуляцию Приведенные данные свидетельству среды с третьей стадии на первую, ют о соответствии качества хлебопео т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с карных дрожжей, полученных с испольцелью повышения выхода дрожжей, раэзованием предлагаемого способа непре- f 5 д е л е н и е м е л а ( . с ы осуществляют в соотрывного культивирования дрожжей, треношении 1:2, причем меньшую часть разбавляют водой до концентрации 2,0бованиям ГОСТ 171-81. . 2,5% СБ и вносят на первую стадию выращивания, а большую часть подают Из обездрожженной бражки выделяют спирт, ректификованный известными 20 равными порциями на вторую и третью стадии выращивания. способами. 2. Способ по п.1, о т л и ч а ю Таким образом, предлагаемый способ щ и й с я тем, что интенсивность аэпо сравнению с известным позволяет рации среды на первой и второй стадиповысить концентрацию биомассы до з 40-45 г/л с одновременным уменьшением 25 ях составляет 30-40 м 3 /м э -ч а на расхода мелассы. . третьей - 15-25 м 3 / м 3 - ч . * Т а б л и ц а 1 Потери спирта с газами, % к накопленному количеству Производственные дрожжи Разделение мелассы в соСпирт Б :Кн биомасса Кн,% отношении об.% (Б), г/л 1:2 1:2,5 1:3 42,5 45 47 6,7 7,9 9,0 6,3 5,7 5Л 0,5 0,8 0,8 1,1 М 1,2 . Т а б л и ц а 2 Способ Показатели Прототип(Предлагаемый . Начальная концентрация сухих веществ в производственных дрожжах (Кн), % Концентрация биомассы в производственных дрожжах (Б), г/л Коэффициент эффективности использования сухих веществ мелассы для биосинтеза дрожжей (Б:Ки) Концентрация спирта в производственных дрожжах, об.% 17-18 33,5 6,0-7,5 40-45 1,9-2,0 5,3-7,5 4,0-4,9 0,6-1,0 1521766 Редактор Н. Киштулинец ^ Составитель В.Голимбет Техред л. Олийнык «_„_-.—— Корректор Н. Король — — — —- '—— — . .. ... Заказ 6892/24 Тираж 501 Подписное БНШШИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101