172735 Тверская обл., г.Осташков, пер.Советский, д.З

Версия для слабовидящих

Администрация МО

Город Осташков

Тверская область

Телефон:
+7 (48235) 5-68-17

[email protected]

Использование дрожжей для производства этанола. Сырье для дрожжей

Производство пекарских дрожжей — курсовая работа

Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

Пермский государственный технический университет

Курсовая работа по теме:

«Производство пекарских дрожжей».

Научный руководитель:

кандидат биологических наук,

доцент Виноградова А. В.

Выполнила студентка

гр. ХТБ-05 Кошкарёва Д. Л.

Содержание

1. Сырьё и вспомогательные материалы для дрожжевого производства……………………………………………………………………………..…3

1.1. Свеклосахарная меласса — основное сырье для дрожжевого производства……………………………………………………………………………….3

1.2. Основные показатели состава мелассы, поступающей на дрожжевые заводы………………………………………………………………………………………4

1.3. Питательные соли и химикалии, применяемые в дрожжевом производстве……………………………………………………………………………….5

1.4. Производственная вода…………………………………………………………….....7

2. Технология хлебопекарных дрожжей………………………………………………....8

Схема получения хлебопекарных дрожжей………………………………….......…..8
Подготовка мелассы и приготовление………………………………………………..8

2.2.1 Гомогенизация……………………………………………………………………..8

2.2.2 Осветление………………………………………………………………………….8

2.2.3 Приготовление растворов питательных солей......……………………………...11

2.2.4 Подготовка кукурузного экстракта………………………………………...……12

Аэрация среды……………………………………………………………………...…12
Пенообразование и пеногашение……………………………………………………14
Технологическая схема выращивания дрожжей……………………………..…….14
Производство маточных дрожжей…………………………………………………..15

Стерилизация посуды и сред…………………………………………………….15
Выделение чистой культуры…………………………………………………….15
Укороченная схема выращивания маточных дрожжей………………………..16
Сепарирование маточных дрожжей……………………………………………..17
Хранение маточных дрожжей………………………………..………………….17

Производство товарных дрожжей…………………………………………….……..18

Генерация Б……………………………………………………………………….18
Генерация В……………………………………………………………………….19
Дозревание………………………………………………………………………...19

Сепарирование дрожжей……………………………………………………………..19

Схемы сепарирования……………………………………………………………20
Нарушения процесса сепарирования……………………..……………………..20

Товарное дрожжевое молоко………………………………………………...............20
Прессование дрожжей………………………………………………………...........21

Выделение дрожжей на фильтр-прессах………………………………………21
Выделение дрожжей на вакуум-фильтрах…………………………………….21

Фасовка дрожжей…………………………………………………………………...22
Хранение и транспортировка дрожжей……………………………………..…….23
Причины порчи дрожжей……………………….………………………………….23

Биологические факторы…………………………..……………………………23
Микробиологические факторы………………………………………………...24

Повышение стойкости дрожжей……………………………………………….….24
Получение сушеных дрожжей……………………………………………….…….24

Биохимические изменения дрожжевой клетки в процессе высушивания….25
Подготовка дрожжей к высушиванию………………………………………...26
Режимы сушки дрожжей……………………………………………………….26

3. Дрожжи, применяемые в дрожжевом производстве………………………………...28

Список литературы…………………………………………………………………………………30

1. СЫРЬЁ И ВСПОМОГАТЕЛЬНЫЕ МАТЕРИАЛЫ ДЛЯ ДРОЖЖЕВОГО ПРОИЗВОДСТВА

В настоящее время 90% мировой продукции дрожжей получают из мелассы — отхода свеклосахарного производства. За рубежом ее перерабатывают в смеси с тростниковой патокой. Меласса является концентрированным раствором сахаров и различных минеральных и органических веществ. Меласса является в основном источником углерода для построения дрожжевой массы. Она не содержит всех компонентов, которые нужны для выращивания дрожжей с выходом, достигающим 100% в пересчете на мелассу. Поэтому при выращивании дрожжей на мелассе в нее добавляют зольные вещества, источники азота, фосфора, калия, магния, ростовые вещества, являющиеся вспомогательными материалами в дрожжевом производстве.

1.1 Свеклосахарная меласса — основное сырье для дрожжевого производства

Меласса в настоящее время является основным сырьем в дрожжевом производстве—дрожжевые заводы СССР перерабатывают исключительно свекловичную мелассу. В Америке и в некоторых странах Западной Европы для выращивания дрожжей применяют как свекловичную, так и тростниковую мелассу.

Свекловичная меласса представляет собой темно-коричневого цвета сиропообразный продукт с относительной плотностью около 1,4 и содержанием в нем от 73 до 80% сухих веществ. Она является смесью органических и неорганических веществ, это сироп, получаемый после кристаллизации сахара, дальнейшая кристаллизация сахара из которого экономически невыгодна. В мелассе содержатся сахара, несахара и вода.

При оценке степени пригодности мелассы для дрожжевого производства принято изучать состав как сахаров, так и несахаров мелассы, изменяющийся в широких пределах в зависимости от ряда факторов: климатических и почвенных условий при выращивании свеклы, агрохимических мероприятий, условий хранения свеклы на сахарных заводах и самой технологии сахара. Химический состав мелассы изменяется в процессе хранения на сахарных и дрожжевых заводах под воздействием бактериологических и автогенных факторов.

Сахара мелассы. Главной составной частью мелассы является сахароза (С12Н22О11), количество которой в нормальной мелассе составляет 45-50 % в мелассе некоторых партий количество сахарозы достигает 52—54%. Кроме сахарозы в мелассе содержится небольшое количество инвертного сахара — 0,1—0,5% —и трисахарид раффиноза в количестве около 0,2%.

Несахара мелассы в своей неорганической части состоят в основном из углекислых, сернокислых, хлористых и азотнокислых солей калия, натрия, кальция, магния, железа, аммония. Органическая часть несахаров мелассы состоит из двух групп: 1) безазотистых и 2) азотсодержащих соединений.

К безазотистым соединениям относятся: карамели— продукты конденсации углеводов, образовавшиеся в процессе производства сахара под воздействием высоких температур; соли органических кислот и оснований, а также незначительное количество кислот: молочной, щавелевой, янтарной, глутаровой, оксиглутаровой и других. Кроме того, в мелассе имеются фурфурол, гумминоподобные вещества; ростовые вещества — биотин, пантотеновая кислота, инозит, аневрин, рибофлавин, пиридоксин, никотиновая и фолиевая кислоты.

Азотсодержащие вещества состоят из продуктов распада белков — аминокислот и амидов, усваиваемых дрожжами.

Зольные вещества. В свекле зольные вещества в среднем составляют 0,75%. в мелассе они достигают 10%- Состав золы мелассы (по данным Ольбриха) приведен в табл. 7.

Состав солей в мелассе находится в определенных соотношениях с компонентами золы в свекле, при этом следует учитывать, что количество мелассы составляет 4% к массе перерабатываемой свеклы.

Ростовые вещества содержатся в небольшом количестве в свекле и поступают лишь частично в мелассу: витамины В1 и В2 разрушаются в процессе переработки свеклы в сахарном производстве. Витамин В6 экстрагируется в количестве 25% от содержащегося в свекле.

Одна третья часть биотина и фолиевой кислоты переходит в мелассу, никотиновая кислота полностью сохраняется в мелассе; пантотеновая кислота может теряться в процессе химической обработки сахарсодержашего сока свеклы.

1.2 Основные показатели состава мелассы, поступающей на дрожжевые заводы

Для дрожжевых заводов требуется меласса с должным соотношением сахаров и несахаров, необходимых для построения дрожжевых клеток, со следующими основными показателями: содержание сахарозы не более 50%. содержание инвертного сахара 0,5—1,0%. Раффиноза не должна превышать 1% или может совсем отсутствовать. Сумма сбраживаемых сахаров должна быть равна содержанию сахара при определении поляриметром. Доброкачественность не более 65%. Содержание золы не ниже 7% (без кальция). Реакция слабощелочная или нейтральная, рН 6,5—8,5. Содержание общего азота 1,6—2,0 (не ниже 1,35%). Содержание усвояемого азота 0,3—0,4 и наличие веществ, ускоряющих рост дрожжей, биотина, не менее 15 мкг на 100 г мелассы.

Цветность: 1—2 мл 1/10 н. йода на 100 мл 2%-ного раствора мелассы. Количество сернистого ангидрида не более 0,05%. Количество летучих кислот не более 1,2%.

Общее количество микроорганизмов в 1 г мелассы не должно превышать 50 тыс.

Мелассу, поступающую на дрожжевые заводы, можно разделить на три группы: нормальную, неполноценную и дефектную.

Нормальная меласса соответствует всем основным показателям технических условий на мелассу — сырье для дрожжевого производства — и содержит также все зольные и ростовые вещества, необходимые для выращивания дрожжей.

Неполноценная меласса по основным показателям удовлетворяет требованиям дрожжевого производства в соответствии с техническими условиями, но в ней мало зольных и ростовых веществ. При переработке эту мелассу нормализуют — добавляют недостающие калий, магний и биотин. Дефектная меласса не соответствует требованиям технических условий на мелассу или содержит вредные примеси при нормальных основных показателях ее состава.

Нормальная меласса является хорошим сырьем для производства дрожжей: готовая продукция получается высокого качества, выход высокий; неполноценную мелассу перерабатывают с добавкой недостающих зольных и ростовых веществ.

Дефектная меласса непригодна для дрожжевого производства.

1.3 Питательные соли и химикалии, применяемые в дрожжевом производстве

При выращивании дрожжей необходимо иметь среду, содержащую не только источник углерода — сахар и микроэлементы, входящие в состав протоплазмы дрожжевых клеток, но и другие необходимые вещества. Поэтому к мелассовым растворам добавляют легкоусвояемый дрожжами аммонийный азот, водорастворимый фосфор, а также недостающие в среде калий, магний и ростовые вещества.

Кроме того, применяют ряд химикалий, необходимых для осуществления технологического производственного процесса.

Аммиак — аммиачная вода применяется как источник азота и для регулирования рН среды. В аммиаке I сорта содержится не менее 25% азота, в аммиаке II сорта не менее 20%. Аммиачная вода поступает на завод в железнодорожных цистернах, из которых ее перекачивают в сборники для хранения.

Серная кислота применяется для очистки задаточных дрожжей от бактериальной микрофлоры, а также для подкисления мелассовых растворов при механическом их осветлении без нагрева или при осветлении по кислотно-холодному отстойному методу. В некоторых случаях на тех предприятиях, где как источник фосфора применяют диаммонийфосфат, серная кислота используется для регулирования рН среды в дрожжерастильных аппаратах.

turboreferat.ru

Использование дрожжей для производства этанола

Этанол широко применяется в химической промышленности как исходное соединение для синтеза многих веществ, как растворитель, экстрагент, антифриз и т.п. Вероятно, у этанола большое будущее и как топлива в двигателях внутреннего сгорания: этанол гораздо более экологически чистое топливо, чем бензин.

В принципе этанол можно получать из любого источника углеводов, которые сбраживаются дрожжами. Разнообразие потенциальных продуцентов тоже велико: более 200 видов дрожжей способны сбраживать глюкозу. Крупномасштабное получение этанола в качестве топлива осуществляется в основном в Бразилии и других странах Южной Америки. В качестве источника углеводов используется сахарный тростник и маниока, в качестве продуцента этанола - Saccharomyces cerevisiae.

Сырьем для производства спирта служат разнообразные растительные материалы, содержащие в достаточном количестве сбраживаемые сахара или другие углеводы, которые можно осахарить. Наиболее широко используются крахмалосодержащие материалы - зерно (рожь, пшеница, кукуруза, ячмень, овес, просо) и картофель, сахаросодержащие материалы - меласса (отход сахарного и крахмало-паточного производства), дефектная сахарная свекла, а также древесина и отходы сельскохозяйственных растений. Дальнейшее увеличение производства спирта будет идти по пути увеличения мощностей предприятий, использующих непищевое сырье.

Процесс производства спирта из крахмалистого сырья включает ряд стадий. Вначале сырье измельчают и разваривают с целью извлечения и растворения крахмала. Поскольку крахмал не подвержен действию ферментов дрожжей, способных сбраживать только дисахариды и моносахариды, охлажденную разваренную массу обрабатывают амилолитическими ферментами солода (пророщенного зерна) или грибов (Aspergillus oryzae, Asp. niger и др.). Осахаренная масса (затор) содержит смесь углеводов, состоящую из мальтозы, глюкозы и декстринов. Кроме того, в нем имеются пептиды, аминокислоты, фосфорорганические соединения, минеральные соли и микроэлементы.

Следующая стадия - сбраживание осахаренной массы. На спиртовых заводах России применяют периодический и непрерывно-поточный способы брожения. Для этого используют естественно-чистые культуры дрожжей; последние систематически ведут на производственных заторах в специальном дрожжевом отделении. Для подавления в них размножения бактерий пастеризованный и охлажденный до 30 °С затор подкисляют серной кислотой до рН 3,8-4,0. Такие значения рН менее благоприятны для развития дрожжей, чем рН 4,5-5,0, но медленное размножение дрожжей компенсируется возможностью получения практически чистой культуры в нестерильных условиях.

Спиртовые дрожжи, применяемые при переработке крахмалистого сырья, должны обладать высокой бродильной активностью; быстро и полностью сбраживать сахара, а также использовать другие компоненты питательной среды в анаэробных условиях, быть устойчивыми к продуктам своего обмена (особенно к спирту), хорошо противостоять развитию инфекции. Уже около 80 лет применяют Sacch. cerevisiae, раса XII. Эти дрожжи хорошо сбраживают глюкозу, фруктозу, сахарозу, мальтозу, на 1/3 раффинозу, несколько слабее галактозу. В среде накапливают до 10-11 об. % спирта. Раса XII - верхнебродящая, хорошо распределяется во всем объеме затора, пылевидная, не образует хлопьев. Оптимальная температура ее развития 30-38 °С, максимальная 38 °С, минимальная температура 5 °С. Значение рН во время брожения поддерживают в пределах 3,8-4,0. Используют также другие расы дрожжей, но не так широко. После сбраживания заторов в них остаются неиспользованными около 0,1 % галактозы, 0,4 % декстринов и 0,5 % пентоз.

Проводится селекционная работа по получению рас дрожжей с более высокими производственно ценными свойствами, в частности способных интенсивно использовать галактозу и декстрины. В последние годы большое внимание уделяется селекции термотолерантных рас, дающих в промышленном производстве ряд преимуществ (ускорение микробиологических процессов, уменьшение расхода хладоагента и др.). Разрабатываются методы получения этанола на различных субстратах с использованием иммобилизованных клеток микроорганизмов.

Меласса - побочный продукт сахарного производства (содержит около 80 % сухих веществ и 20 % воды). Сухие вещества представлены сахарами, безазотистыми органическими, азотсодержащими и минеральными веществами. Основной сахар мелассы - сахароза. В сухих веществах ее 45-50 %. Содержится также 0,1-0,5 % инвертного сахара (смесь глюкозы и фруктозы) и 0,5-2 % раффинозы. Все остальные сухие вещества мелассы объединяют общим названием несахара. Они определяют свойства мелассы как сырья для спиртового производства. Азотсодержащие вещества мелассы представлены в основном продуктами распада белковых веществ - аминокислотами и бетаином - органическим основанием, дающим при разложении амины. Содержит она витамины группы В и биотин, необходимые для роста дрожжей. Нормальная доброкачественная меласса имеет слабощелочную или нейтральную реакцию (рН 7,2-8,9).

К дрожжам, используемым для сбраживания мелассных растворов, предъявляются в основном те же требования, что и к расам для производства спирта на крахмалистых средах. Кроме того, они должны обладать способностью переносить высокие концентрации сухих веществ, содержащихся в мелассе, и, возможно, более полно сбраживать рафинозу. Технологические схемы предусматривают использование выделенных после брожения дрожжей в качестве хлебопекарных, поэтому они должны отвечать требованиям, предъявляемым к последним.

В производстве широкое применение нашла раса Sacch. cerevisiae, а при использовании дрожжей в качестве хлебопекарных - раса В (венгерская). Дрожжи этих рас хорошо сбраживают сахарозу, глюкозу и фруктозу, рафинозу только на 1/3. При большом содержании раффинозы в мелассе недобор спирта может быть значительным.

Для селекции рас дрожжей с требуемыми свойствами был применен метод гибридизации. В результате скрещивания расы Я с дрожжами, использующимися в пивоваренном производстве и способными образовывать -галактозидазу, были получены диплоидные гибриды (67 и 73). Они сбраживают раффинозу на 60-70 %, тогда как дрожжи рас Я и В - только на 30 %. В последние годы для сбраживания сусла из свеклосахарной и тростниковой мелассы используют расу V-30. Она сбраживает раффинозу на 2/3, обладает высокой генеративной способностью, а получаемые прессованные хлебопекарные дрожжи лучшего качества, чем дрожжи расы В.

Сырьем для получения технического спирта могут служить гидролизаты древесины и других растительных отходов. Древесина хвойных и лиственных пород содержит 40-75 % полисахаридов. Различают легко- и трудногидролизуемые полисахариды. Легкогидролизуемые полисахариды состоят из гемицеллюлоз и пектиновых веществ. Трудногидролизуемые полисахариды содержат целлюлозу с небольшой примесью гемицеллюлоз.

Растительное сырье под давлением подвергают кислотному гидролизу. Полученный гидролизат содержит 3,2-3,5 % редуцирующих сахаров, преимущественно глюкозу, в небольших количествах галактозу и маннозу, а также пентозы - ксилозу, арабинозу, рамнозу.

Для сбраживания древесных гидролизатов используют ряд рас Sacch. cerevisiae и Schizosaccharomyces. Последние более полно сбраживают галактозу, чем сахаромицеты, и поэтому дают более высокий выход спирта. Брожение проводят по непрерывно-поточному способу при высокой концентрации биомассы (17-25 г/л).

Присутствующие в гидролизате вредные примеси играют роль антисептиков - подавляют развитие посторонних микроорганизмов. Поэтому на гидролизных спиртовых заводах отсутствуют установки для размножения чистых и производственных культур дрожжей, а одни и те же дрожжи используют на протяжении многих месяцев.

Зрелая бражка по окончании брожения, содержит 1,0-1,5 % этанола и побочные продукты брожения, несброженные сахара и другие органические вещества. При перегонке бражки и ректификации гидролизного спирта не удается полностью избавиться от этих примесей; гидролизный спирт (ректификат) содержит до 0,05-0,1 % метанола и несколько большее количество кислот, сложных эфиров и альдегидов, чем ректификат из пищевого сырья.

При традиционном способе получения этанола из гидролизатов древесины и отходов сельскохозяйственных растений значительная часть моносахаридов, в основном ксилозы, остается неиспользованной. В последние годы выявлены дрожжи Pachysolen tannophilus, Candida shehatae (син. Pichia stipitis) и другие, способные сбраживать ксилозу с образованием этанола. Использование таких дрожжей может обеспечить утилизацию до 90 % сахаров, образующихся при гидролизе растительной массы. Разрабатываются промышленные методы производства этанола с применением ксилозосбраживающих дрожжей.

Сульфитные щелока являются отходами целлюлозного производства. Для извлечения целлюлозы древесину обрабатывают при повышенной температуре варочным раствором, обычно представляющим смесь сернистой кислоты с водными растворами бисульфитов и моносульфитов - Ca(HSO3)2, Mg(HSO3)2, Nh5HSO3 и NaHSO3. При этом целлюлоза извлекается в неповрежденном виде, а гидролизуются только гемицеллюлозы. Лигнин, входящий в состав древесины, образует с сернистой кислотой водорастворимые лигносульфокислоты. Суммарная концентрация сахаров достигает 3,0-3,5 %, из них 62-68 % сбраживаемые, рН 1,5-1,0.

Сульфитные щелока сбраживают расами Sacch. cerevisiae, которые хорошо используют галактозу, обладают флокулирующими свойствами и сорбируются волокнами целлюлозы. Благодаря наличию в щелоках ряда антисептических веществ нет необходимости в процессе производства размножать дрожжи в специальных аппаратах. Отбродившие дрожжи вновь идут в производство.

Зрелая бражка содержит 0,5-1,0 % этилового спирта и много летучих примесей (альдегиды, эфиры, высшие спирты, метанол, фурфурол, сернистый ангидрид, сероводород). В сульфитном спирте остаются трудноотделяемые сернистые соединения, значительное количество альдегидов и эфиров, а также 2,0-8,0 % метанола. Сульфитный спирт является самым дешевым.

biofile.ru

Промышленное использование дрожжей

Дрожжи были первыми микроорганизмами, которые человек стал использовать для удовлетворения своих потребностей. Основное свойство дрожжей, которое всегда было привлекательным для человека - это способность к образованию довольно больших количеств спирта из сахара. Первое упоминание о получении спиртных напитков в Египте, так называемой «бузы», представляющей собой разновидность пива, относится к 6000 г. до н. э. Этот напиток получали в результате сбраживания пасты, полученной при раздавливании и растирании проросшего ячменя. Приготовление бузы можно считать рождением современного пивоварения. Из Египта технология пивоварения была завезена в Грецию, а оттуда в Древний Рим. В этих же странах активно развивалось виноделие. Крепкие спиртные напитки, полученные перегонкой бражки, по-видимому, были впервые получены в Китае около 1000 г. до н. э. Сейчас промышленное производство спиртных напитков существует в большинстве стран мира и представляет собой крупную отрасль промышленности.

Другая группа процессов, в которых издавна используются дрожжи, также связана с их способностью к спиртовому брожению: образование углекислого газа под действием дрожжей - важнейший этап в приготовлении хлеба, приводящий к заквашиванию теста. Этот процесс также очень древний. Уже к 1200 г. до н. э. в Египте была хорошо известна разница между хлебом из кислого и пресного теста, а также польза от применения вчерашнего теста для заквашивания свежего.

Традиционные процессы

Виноделие, пивоварение и хлебопечение существуют уже несколько тысячелетий. Естественно, что за это время были отселекционированы сотни видов заквасок, которые используются для приготовления самых различных сортов вина и пива. Однако лишь в начале XIX в. были высказаны предположения, что за спиртовое брожение, вызываемое этими заквасками, ответственны присутствующие в них дрожжи, увиденные впервые в 1680 г. Антони ван Левенгуком. Эти дрожжи были описаны в 1837 г. Мейеном, который дал им название Saccharomyces. К концу ХIХ в. стало известно, что сахаромицеты, выделенные из различных заквасок и различных сортов вина и пива, различаются по физиологическим свойствам, например, по способности к сбраживанию различных сахаров. В дальнейшем на основании таких физиологических различий в роде Saccharomyces было описано несколько десятков видов. Однако в последние годы методами молекулярной и генетической таксономии было показано, что большинство этих «видов» на самом деле представляют собой различные физиологические расы нескольких близких биологических видов, главным образом Saccharomyces cerevisiae. Это такие «виды», как, например, Saccharomyces vini, Saccharomyces ellipsoides, Saccharomyces oviformis, Saccharomyces cheresiensis, Saccharomyces chevalieri и десятки других, которые сейчас переведены в разряд синонимов Saccharomyces cerevisiae. Большинство этих «видов» - это отселекционированные веками расы - такой же продукт человеческой деятельности, как сорта культурных растений. В природе их найти иногда просто невозможно. Однако, недавно Г. И. Наумов обнаружил, что дикие популяции Saccharomyces cerevisiae распространены на Дальнем Востоке в сокотечениях дуба. Он предположил, что Дальний Восток - центр видообразования этих дрожжей.

Кроме вина и пива, ставшими наиболее популярными, в мире производится множество разнообразных традиционных алкогольных напитков: сакэ на Востоке, текила в Южной Америке, помбе в Африке и т.д. Они различаются по типу исходного сырья, способами осахаривания полисахаридов, видами добавок. В некоторых случаях для сбраживания используются виды дрожжей, отличные от Saccharomyces cerevisiae. При производстве рома, например, применяются дрожжи из рода Schizosaccharomyces.

Дрожжи используются также при изготовлении множества других традиционных пищевых продуктов. Например, специальные расы дрожжей входят в состав заквасок, использующихся для приготовления кефира. Дрожжи применяются в сыроварении при получении некоторых сортов сыра. В Восточной Азии широко распространены многочисленные закваски для получения разнообразных традиционных соусов, в состав которых входят специфические виды дрожжей, не встречающиеся в других местообитаниях. В быту большую популярность получил «чайный гриб» - специфическая бактериально-дрожжевая ассоциация, с помощью которой получают легкий, освежающий напиток.

Новый этап в развитии бродильных процессов начался после работ Пастера, Коха и других корифеев микробиологии, которые ввели в практику метод чистых культур. Тем не менее, до конца ХIХ в. дрожжи применялись лишь в виноделии, пивоварении и хлебопечении. Двадцатый век с его безудержным развитием промышленности резко расширил и области применения дрожжей. Они стали выращиваться в больших масштабах в качестве источника белка и витаминов для сельскохозяйственных животных. Дрожжи - основной источник технического этанола. С помощью дрожжей сейчас получают большой спектр соединений, использующихся в разных областях человеческой деятельности. К ним относятся витамины, различные полисахариды, липиды, которые могут служить заменителями растительных масел, разнообразные ферменты, используемые в пищевой промышленности. Развитие генетической инженерии позволило использовать легко культивируемые дрожжи для получения многих полезных веществ животной и растительной природы, например инсулина.

Дрожжи в современной биотехнологии

Дрожжи как источник белка

Использование микробной биомассы для обогащения кормов белком и незаменимыми аминокислотами в условиях интенсивного животноводства - одна из важных проблем будущего, так как человечество развивается таким образом, что оно вряд ли сможет обеспечить себя пищей традиционными методами. Выращивание микроорганизмов не зависит от климатических и погодных условий, не требует посевных площадей, поддается автоматизации. Дрожжи - одна из наиболее перспективных групп микроорганизмов для получения белковых кормовых добавок. Содержание белка в клетках некоторых штаммов дрожжей составляет от половины до 2/3 сухой массы, на долю незаменимых аминокислот приходится до 10% (в белках сои, богатых лизином, его содержится не многим более 6%).

Производство этанола

Этанол широко применяется в химической промышленности как исходное соединение для синтеза многих веществ, как растворитель, экстрагент, антифриз и т.п. Вероятно, у этанола большое будущее и как топлива в двигателях внутреннего сгорания: этанол - гораздо более экологически чистое топливо, чем бензин.

Крупномасштабное получение этанола в качестве топлива осуществляется в основном в Бразилии и других странах Южной Америки. В качестве источника углеводов используется сахарный тростник и маниока, в качестве продуцента этанола - Saccharomyces cerevisiae.

Перспективным сырьем для получения спирта являются отходы целлюлозно-бумажной и деревообрабатывающей промышленности. Однако, гидролизаты древесины содержат большое количество пентоз. До середины 70-х годов XX в. вообще не были известны дрожжи, активно сбраживающие пентозы. Сейчас такие виды найдены: Pachysolen tannophilus и Pichia stipitis (анаморфа - Candida shehatae). Им прочат большое будущее в производстве спирта из гидролизатов древесных отходов, соломы, торфа и т.п.

В небольших масштабах этанол можно получать и из других субстратов, например из молочной сыворотки, используя сбраживающие лактозу дрожжи из рода Kluyveromyces.

Различные продукты, получаемые из дрожжей

В последние десятилетия разнообразие биотехнологических процессов, в которых используются дрожжи, резко увеличилось. Еще более разнообразны перспективы использования дрожжей: в различных разработках, патентах и т.п. упоминается более 200 видов. Сейчас дрожжи используются для получения различных ферментных препаратов, органических кислот, полисахаридов, многоатомных спиртов, витаминов и витаминных добавок, а также во множестве других мелкомасштабных процессах.

Промышленно важные органические кислоты, продуцируемые микроорганизмами, являются либо конечными продуктами (молочная, масляная, пропионовая кислоты у анаэробных бактерий), либо интермедиатами метаболизма. Последние можно получать с помощью дрожжей. В наибольших масштабах производится лимонная кислота, в основном с помощью Aspergillus niger, с использованием в качестве субстрата мелассы. Однако, ее можно получать и с помощью дрожжей на более дешевых субстратах, таких как парафины нефти или этанол. Сейчас разработаны технологии получения и многих других кислот, например, изолимонной из Candida catenulata, фумаровой из Candida hydrocarbofumarica, яблочной из Pichia membranaefaciens и др.

Из дрожжевых полисахаридов наиболее известен пуллулан, который получают из дрожжеподобного гриба Aureobasidium pullulans. Он представляет собой β-глюкан, в котором мальтотриозные остатки соединены между собой β (1→6) гликозидными связями. Пуллулан используется в основном в пищевой промышленности в качестве пленочного покрытия. Возможно получение разнообразных по строению и свойствам полисахаридов и из других видов дрожжей. Особенно много внеклеточных полисахаридов образуют дрожжи Cryptococcus, Rhodotorula, Lipomyces.

Многоатомные спирты (глицерин, ксилит, эритрит, арабит) - широко применяются в химической и пищевой промышленности. Перспективным считается способ получения сахароспиртов, таких как глицерин, эритрит и ксилит, с использованием ксеротолерантных дрожжей рода Zygosaccharomyces. Эти дрожжи способны расти в средах с высоким осмотическим давлением, синтезируя при этом большое количество внутриклеточных полиолов, которые служат осмопротекторами. Другой способ касается получения ксилита - важного полиола для пищевой промышленности. Ксилит накапливается как побочный продукт при сбраживании ксилозы дрожжами Pachysolen tannophilus.

Многие дрожжи служат источниками для получения ферментных препаратов, которые используются в современной пищевой и химической промышленности. Из дрожжевого осадка, образующегося как отход пивоварения, получают фермент β-фруктофуранозидазу (инвертазу), расщепляющий сахарозу на глюкозу и фруктозу. Препараты инвертазы широко применяются в кондитерской промышленности для предотвращения кристаллизации сахарозы, для приготовления инвертных сиропов. С помощью культур Kluyveromyces marxianus получают β-галактозидазу, которая применяется в молочной промышленности. Дрожжи Yarrowia lipolytica используются для получения липолитических ферментов, представляющих большой интерес для многих отраслей хозяйства. Липазы используются в сыроварении, в косметической промышленности, при выделке мехов и кож, в моющих средствах. В последние годы разработано множество способов получения самых различных ферментов из дрожжей: пектиназ из Saccharomycopsis fibuliger, амилаз из Schwanniomyces occidentalis, ксиланаз из Cryptococcus laurentii, гидролаз L-α-амино-ε-капролактама из криптококков, алкогольоксидазы из Pichia burtonii, оксидазы D-аминокислот из Trigonopsis variabilis, фенилаланинаммиаклиазы из Rhodotorula glutinis. Это лишь немногие примеры получения дрожжевых ферментных, спектр которых в последние годы постоянно расширяется.

Применение дрожжей как источников витаминов началось в 1930-е годы. Одним из первых промышленных процессов получения витаминов было выделение эргостерина из Saccharomyces cerevisiae с последующим облучением ультрафиолетом для перевода в витамин D. Затем у дрожжей была открыта способность к сверхсинтезу некоторых витаминов группы В, в частности рибофлавина. Некоторые красные дрожжи используются для получения каротиноидов, в частности β-каротина, служащего предшественником витамина A, астаксантина, используемого в качестве кормовой добавки в рыбоводстве. Кроме производства индивидуальных витаминов уже много лет в мире практикуется получение автолизатов и гидролизатов дрожжей, питьевых дрожжей, которые используются как источник витаминов и как вкусовые добавки.

biofile.ru

Получение дрожжей из мелассы - Справочник химика 21

Анализ различных способов получения дрожжей из мелассы показывает, что наибольший экономический коэффициент — процент сахара, израсходованного на получение товарной продукции, за вычетом потерь—получается при спиртовом брожении с утилизацией дрожжей (64,6% ) На специализированных дрожжевых заводах экономический коэффициент ниже (42—45%)- [c.207] Получение дрожжей из мелассы [c.104]

При выращивании дрожжей на этанольной среде в лабораторном ферментаторе по приточной схеме с добавкой 0,5% дрожжевого экстракта достигнута концентрация сухой биомассы 8—9 г/л при выходе 70—75% от использованного субстрата. Полученные дрожжи имеют несколько пониженную по сравнению с дрожжами, выращенными на мелассе, активность выделения углекислого газа (т. е. бродильную активность), кроме того, эта-нольные дрожжи менее устойчивы при сушке (табл. 12). [c.109]

Щелок подготовляют так же, как для производства спирта. Разведение дрожжей, как и получение пекарных дрожжей из мелассы, следует вести при возможно более интенсивной аэрации, так как энергия, необходимая дрожжам для построения клеток, получается за счет сжигания части углеводов. Для получения дрожжей был сконструирован бродильный аппарат непрерывного действия, представляющий собой длинный ящик с большим числом циркуляционных труб, расположенных по бокам и работающих по принципу эрлифта (стр. 351). Распределение воздуха производится при помощи аэрирующих свечей, собранных из зубчатых колец. Струи жидкости, выбрасываемые из циркуляционных труб на поверхность жидкости в аппарате, разбивают и гасят пену. [c.342]

При сбраживании мелассы с выделением хлебопекарных дрожжей выход спирта корректируют, принимая во внимание, что во время сепарации теряется 0,2 т сахарозы в расчете на 1 т прессованных дрожжей, получаемых в количестве 1,8 кг на 1 дал снирта. На образование биомассы 1 т прессованных дрожжей расходуется 400 кг сахарозы, полученных сверх выхода 1,8 кг на 1 дал спирта. [c.270]

Получение этилового спирта сбраживанием сахаристых веществ под действием дрожжей известно еще с глубокой древности. В настоящее время исходным сырьем для получения этилового спирта по этому способу является картофель и зерновые культуры (кукуруза, рожь, просо, ячмень, овес и др.), а также отходы сахарного производства — меласса. [c.46]

Например, в свеклосахарном производстве жом можно применять в качестве вторичного сырья для изготовления пектина и пектинового клея, а также непосредственно скармливать скоту из жомовой воды получают кальциевые соли меласса может быть вторичным сырьем для получения глицерина, дрожжей, лимонной кислоты, спирта, молочной кислоты, ацетона, бутанола, масляной кислоты фильтрационный осадок можно направлять в сельское хозяйство как удобрение. [c.28]

В результате культивирования дрожжей максимальный выход биомассы (89%) был получен при минимальной концентрации ДАФ в среде — 1.29 г/ л. Культивирование на лабораторном ферментере объемом 7 л при аэрации и температуре 30 С на оптимизированной питательной среде дополнительно подтвердило, что при использовании мелассы Кармаскалинского сахарного завода для выращивании пекарских дрожжей максимальная продуктивность (0.89 г дрожжей/г мелассы) процесса наблюдается при концентрации КБ 2.14 г/л и ДАФ 1.29 г/л. При этих концен- [c.29]

При использовании верхового торфа низкой степени разложения основными продуктами гидролиза являются осахаренный торф, кормовые дрожжи, торфяная меласса. Негидролизуемый остаток может быть применен для получения активных углей, торфощелочных реагентов, наполнителей пластмасс или для производства гранулированных торфяных удобрений. При переработке верхового торфа со степенью разложения более 30 % основным продуктом является воск, а остаток можно использовать для получения активных углей, наполнителей пластмасс, торфощелочных реагентов. [c.436]

Одна из схем получения этанола и хлебопекарных дрожжей на мелассе приведена на рис. 128(6). Перед перегонкой бражки (позиция 7) хлебопекарные дрожжи сепарируют. Барду в данном производстве можно использовать для выращивания кормовых дрожжей. [c.401]

Кормовая патока (меласса) является ценным отходом производства она содержит 82% сухих веществ, из которых 48—50% представляют собой сахар и 32—34 % несахара. Ее используют в качестве сырья на спиртовых или дрожжевых заводах для получения спирта или дрожжей. Из мелассы при особых условиях брожения можно наряду со спиртом получить также и глицерин. [c.140]

Распространение. Хорошие источники никотиновой кислоты — печень, нежирное мясо, дрожжи очень бедны ею — кукуруза, меласса, жирное мясо. Эти три продукта составляют основу нищи беднейших слоев населения в южных странах, поэтому именно здесь пеллагра встречается чаще всего. Никотиновая кислота давно уже известна как химическое соединение и ее получают синтетическим путем в промышленном масштабе. Синтетически полученный витамин широко применяется для обогащения им белой муки. Сходство названий никотин и никотиновая кислота было причиной того, что среди населения стали называть хлеб, выпеченный из обогащенной [c.407]

Приготовление и стерилизация питательной среды, технологического оборудования и коммуникаций. Процесс биосинтеза в производственных условиях начинают с получения посевного материала в инокуляторах и (или) посевных аппаратах. Питательная среда для культивирования продуцентов лизина содержит в качестве основного источника углерода мелассу, уксусную кислоту или их смеси. Среди источников азота наиболее часто используют соли аммония и мочевину, а также кукурузный экстракт, гидролизаты кормовых, пекарских дрожжей и казеина. Последние играют, кроме того, роль ростовых факторов содержат в себе дефицитные для ауксотрофного мутанта аминокислоты и витамины. Нормальное течение процесса биосинтеза обеспечивается добавками солей макроэлементов калия, фосфора, магния. Добавок микроэлементов, как правило, не производят, они содержатся в достаточном количестве в кукурузном экстракте и гидролизатах дрожжей. [c.32]

Меласса. Используется в качестве углеводного питания при получении чистой культуры дрожжей, ее также рекомендуется добавлять в питательную среду на стадии получения товарных дрожжей для увеличения их выхода [c.88]

Вторым важным условием является подбор питательных сред, обеспечивающих максимальное накопление биомассы или целевого продукта питательные среды должны состоять из дешевого, недефицитного и доступного сырья, поскольку при промышленном культивировании микроорганизмов потребляются огромные их количества. В крупномасштабном производстве для приготовления питательных сред служит обычно сравнительно дешевое сырье (меласса, парафины нефти, дрожжи, уксусная кислота, природный газ). Более ограниченное применение, главным образом при получении медицинских препаратов, находят казеин, препараты крови, среды из мясных гидролизатов. [c.96]

Достигаемая в разработанном колонном секционированном биореакторе с плавающей насадкой (рис. 4.14) продуктивность составляет 4,5—5,2 кг/(м -ч) при выращивании дрожжей на н-па-рафинах н 6,2—6,6 кг/(мЗ-ч) при использовании мелассы в качестве субстрата [7]. Удельные энергозатраты на 1 кг биомассы составляют соответственно 2,2—2,3 кВт-ч/кг и 1,0—1,1 кВт-ч/кг биомассы. Промышленный колонный бнореактор такого принципа действия объемом 900 м обеспечит получение 50 т биомассы дрожжей из н-парафинов в сутки. [c.207]

В мелассную барду переходят 50—55% сухнх веществ мелассы, дрожжи и многие продукты нх жизнедеятельности. Так как в ней содержится большое количество минеральных веществ, то непосредственно на корм животным она ненригодна. Мелассную барду используют в различных направлениях как основное сырье для выращивания кормовых дрожжей, для получения оргаио-мине.оаль-ных удобрений, кормового концентрата витамина В12, для выделения глицерина, глютаминовой кислоты, глютамата натрия, бетаина [c.367]

Восьмой вариант (Сусло из муки проросшего зерна (солода)). В процессе развития производства спиртсодержащих жидкостей роль солода менялась и первоначально было время, когда он являлся основным сырьем для получения спирта. В дальнейшем, в связи с его относительной дороговизной, усовершенствованием процессов измельчения зерна, массовым применением картофеля и мелассы, а с конца прошлого века и с переходом на новые технологии переработки крахмалсодержащего сырья при повышенных температурах и давлениях, солод в промышленном производстве спирта стал использоваться только для осахаривания крахмалсодержащего сырья и выращивания дрожжей. Тем не менее э мелком производстве солод как основное сырье в виде сухой муки или свежевыращенный и измельченный на вальцах широко использовался для получения спирта еще в конце прошлого и начале нынешнего века. [c.67]

Иммобилизованные клетки микроорганизмов применяют для биотрансформации органических соединений, разделения рацемических смесей, гидролиза ряда сложных эфиров, инверсии сахарозы, восстановления и гидроксилирования стероидов. Иммобилизованные хроматофорь используют в лабораторных установках для синтеза АТФ, а пурпурные мембраны — для создания искусственных фотоэлектрических преобразователей — аналогов солнечных батарей. Разрабатывается реактор на основе иммобилизованных клеток дрожжей для получения этанола из мелассы, в котором дрожжи сохраняли бы способность к спиртовому брожению в течение 1800 ч. Из более чем 2000 известных в настоящее время ферментов иммобилизована и используется для целей инженерной энзимологии примерно десятая часть (преимущественно оксидоредуктазы, гидролазы и трансферазы). [c.93]

В связи с сокращением выпуска спиртных напитков высвобождаются значительные мощности заводов, производящих спирт из пищевого сы[)ьм. Часть этих мощностей целесообразно использовать с целью получения спирта высокой чистоты для технических нужд в тех отраслях, где требуется высокое качество этанола, а себестоимость его ие играет определяющей роли. Другая часть может быть переориентирована на получение кормовых дрожжей из того же пищевого сырья (мелассы), из которого ранее получали спирт. При этом, однако, следуег иметь в виду, что. меласса сама может служить добавкой к кормовому рациону и, следовательно, ее применение в качестве сырья для получения кормовых дрожжей требует тщательного технико-эко1юмического обоснования. [c.166]

Мелассу применяют одновременно для получения этанола и кормовых дрожжей (Рис. 128а). Сравнивая "паточные" и "гидролизные" дрожжи, можно привести следующие данные по основным ингредиентам клеток (таблица 43). [c.400]

Рис. 128. Технологическая схема получения кормовых дрожжей (а) 1 — ферментатор, 2 — сборник, 3, 5 — сепараторы, 4 — сборник, 6 — термонагреватель, 7 — сушилка, 8 — упаковка, фасовка этанола и хлебопекарных дрожжей на мелассе (б) 1 — рассиропвики, 2—4 — аппараты с чистой культурой, 5— стерилизатор, 6 — дрожжегенератор, 7 — насос, 8 — бродильный аппарат, 9 — головной бродильный аппарат.

Рис. 128. <a href="/info/215148">Технологическая схема получения</a> <a href="/info/64803">кормовых дрожжей</a> (а) 1 — ферментатор, 2 — сборник, 3, 5 — сепараторы, 4 — сборник, 6 — термонагреватель, 7 — сушилка, 8 — упаковка, фасовка этанола и <a href="/info/64822">хлебопекарных дрожжей</a> на мелассе (б) 1 — рассиропвики, 2—4 — аппараты с <a href="/info/64710">чистой культурой</a>, 5— стерилизатор, 6 — дрожжегенератор, 7 — насос, 8 — <a href="/info/150691">бродильный аппарат</a>, 9 — <a href="/info/150710">головной бродильный</a> аппарат.

Осахаривание древесины, при котором отходы лесоматериалов (щепу, стружки, опилки и др.) гидролизуют концентрированной соляной или разбавленной серной кислотой, приводит к получению остатков лигнира и щелока, содержащего сахаристые вещества (приблизительно 4%-ного раствора). Ферментацией последнего можно получить этанол и дрожжи. Широко известный процесс Шоллера (с использованием разбавленной серной кислоты) обеспечивает 40—50%-ный выход сахаристых веществ и позволяет получить из каждой тонны отходов лесоматериалов (в пересчете на сухой вес) 200—210 л 100%-ного этанола и 40—45 кг дрожжей с содержанием белка 50%- Аналогичным образом можно перерабатывать в кормовые продукты гидролизную мелассу (концентрированный раствор гидролизной глюкозы). [c.27]

Производство перегнанного спирта моложе, чем неперегнанных спиртных налитков, но и его корни теряются в веках. Для получения напитка, содержащего 40% (по объему) спирта, нужна перегонка. Ее и сегодня осуществляют в перегонных аппаратах, представляющих собой модификации устройства, предложенного в 1830 г. Коффи и носящего его имя. Различия в сортах спиртовых продуктов зависят в основном от природы сырья, а также от того, подвергался ли конечный продукт выдержке. В спирто БОМ Производстве используются пригодные для этой цели штаммы Sa haromy es. Крупные спиртовые заводы всегда ведут свою собственную культуру дрожжей в специальных средах. Выбор штамма дрожжей при производстве спирта определяется их продуктивностью в особых условиях бродящего сусла. Брожение должно идти активно с образованием спирта в количестве, близком к теоретическому пределу. Хотя в качестве сырья можно использовать разнообразные продукты, некоторые сорта спирта обычно производят из вполне определенных его типов. Так, к нъяк, получаемый при перегонке вина, делают из винограда, а шотландский виски — из ячменного солода. Другие напитки — американский виски, джин и водку, которые обычно делают из зерна (например, кукурузы), можно производить и на основе другого подходящего сырья. Ром обычно получают из мелассы сахарного тростника или свеклы. Когда сырьем служит зерно (например, пшеницы или кукурузы), до сбраживания необходимо гидролизовать крахмал до сахаров. Так, виски — это продукт перегонки пива без хмеля. Первые стадии процесса производства виски такие же, что и при приготовлении сусла в пивоварении. Однако если применяют кукурузу или другие зерновые, то до приготовления сусла непосредственно в бродильных чанах проводят обработку крахмала в зерне ферментами солода. [c.112]

Для получения спирта (этанола) путем брожения используют отходы производства сахара (мелассу) или картофель. Большие количества дешевого спирта получают также из гидролизатов древесины лиственных пород или из сульфитных щелоков-отходов бумажных фабрик. В гидролизатах древесины сбраживаются до этанола только гексозы. Остающиеся после этого пентозы используют для выращивания кормовых дрожжей Endomy es la tis и видов Torula), для которых они служат источником углерода эти дрожжи, богатые белками, добавляют в корм скоту. [c.271]

Для получения Э.с. из отходов сахарного пропз-ва— мелассы, содержащей 40—60% сахарозы и до 35% несахаров, дрожжи разводят на разбавленной ме- [c.525]

Синтез белков уже давно удовлетворительно осуществляется в промыш ленном масштабе, тогда как многочисленные опыты синтеза жиров при помощи микроорганизмов в редких случаях миновали стадию лабораторной разработки. В обычных белковых дрожжах или белковых мицелярных грибках наряду с 45—50% белков содержится 5—8% липоидов. Микроорганизмы всегда содержат некоторое количество жиров или липоидов, необходимых для образования клеток. Чтобы клетки сохраняли жизнедеятельность, содержание этих вещестр не должно быть меньше определенного минимума. Некоторые микроорганизмы способны накапливать жиры в количестве, превышающем этот необходимый минимум. Для биологического способа получения жиров могут быть использованы только микроорганизмы, которые способны накапливать много жира. Как показали тщательные исследования, образование жира зависит от условий питания и культивирования. Так, при недостаче азота и по мере старения клетки в ней накапливается жир. В этом производстве пропускная способность аппаратуры значительно меньше (чем при биосинтезе белков.—Прим. ред.), поэтому требуются большие бродильные емкости. Напомним о первых глубоких исследованиях Пауля Линдера в этой области во время первой мировой войны он разводил плесневый грибок Endomy es vernalts на мелассе и сульфитных щелоках в качестве аэробной культуры. [c.348]

В мелассе, полученной из вызревшей и правильно хра и шей-ся свеклы (без замораживания и оттаивания), содержатся в достаточном количестве питательные вещества, необходимые для размножения дрожжей. В мелассе, полученной из недозрелой ил перезрелой свеклы, резко снижается количество азота, и при переработке ее приходится добавлять дололнительное азотистое питание цля дрожжей. [c.19]

В результате взаимодействия солей мелассы с серной кислотой образуется сернокислый кальций (гипс), который засоряет сепараторы, выпарные и другие аппараты, применяемые в цехах перерабатывающих мелассно-спиртовую барду для получения разных (Продуктов. Кроме того, осадок гипса обволакивает дрожжевые клетки, что нарушает их контакт с питательной средой, следствием чего является уменьшение выхода и ухудшение качества дрожжей как хлебопекарных, так и кормовых. Для питания дрожжей применяли суперфосфат и сернокислый аммоний, в настоящее время применяют техническую 70%-ную фосфорную кислоту или диаммоний фосфат. Применение суперфосфата сейчас сокращается, так как приготовление вытяжки — очень громоздкая и трудоемкая операция. [c.36]

Общая схема комплексного использования мелассы Андрушев-ского спиртового комбината — спирт, сжиженный углекислый газ, хлебопекарные дрожжи, сухие кормовые дрожжи и концентрат витамина В12. Эффективность производства зависит от его объемов. Однако в связи с наличием других источников получения кормового витамина В12 (барда крупных ацетоно-бутиловых заводов) нет необходимости в строительстве таких цехов на других спиртовых заводах меньшей производительности, хотя практически это возможно. [c.180]

Среди капиталистич. стран Г. п. развита в США, Франции, Италии, ФРГ, Швеции и представлена гл. обр. произ-вом фурфурола и кормовых дрожжей. Выработка фурфурола в капиталистич. мире достигает 80 тыс. т в год. Наиболее крупное произ-во его имеется в США. В качестве сырья фурфурольные з-ды используют богатые пентозанами с.-х. растительные отходы — хлопковую, овсяную и рисовую шелуху, кукурузную кочерыжку. Произ-во кормовых дрожжей, как правило, организовано на базе использования отходов пищевых предприятий — мелассы, молочной сыворотки и др. В последние годы ряд стран — Италия, Франция, Канада, ФРГ, Финляндия, Швеция и др. — организуют получение фурфурола и кормовых дрожжей путем [c.140]

В процессе производства спирта из мелассы последняя разбавляется водой до определенной концентрации сухих веществ. Полученный раствор (рассиропка) после добавления к нему растворов питательных солей и дрожжей подвергается брожению, в результате которого образуется спирт и углекислый газ. Зрелая спиртовая бражка поступает или непосредственно на перегонку в брагоректификационный аппарат, или — при наличии цеха хлебопекарных дрожжей — в отделение дрожжей. Последрожжевая барда либо упаривается для дальнейшего использования, либо разбавляется другими стоками и сбрасывается на поля фильтрации или подвергается полной биологической очистке. [c.349]

Рассмотренные микробиологические методы получения органических кислот е пимощыо дрожжей из углеводородов имеют ряд преимуществ в сравнении с соответствующими методами, основанными на использовании углеводсодержащих материалов (например, различные виды мелассы). [c.523]

Производственная питательная среда имеет тот же качественный и количественный состав основных компонентов, что и для получения посевного материала, кроме мелассы, концентрацию последней снижают до 6,2%. На первом этапе культивирования в течение первых 24 ч дрожжи выращивают при интенсивной аэрации, подавая не менее 7 г Ог/(л-ч) с применением синтетического пеногасителя. На втором этапе (после 24 ч роста) в культуральную жидкость небольшими порциями вносят 5%-ный спиртовой раствор антраниловой кислоты и 50%-ный раствор мочевины. Уровень аэрации снижают вдвое — до 3 г Ог/(л-ч). [c.48]

Рост дрожжей по экспоненциальной зависимости происходит в течение первых четырех часов (рис. 3). В этот период удельная скорость роста достигает своей максимальной величины Umax = 0,39 ч что соответствует времени генерации 1,77 ч. По данным А. Г. Забродского (1972), 1тах дрожжей С. tropi alis СК-4 на синтетической среде с глюкозой равна 0,32 ч , на среде с мелассой — 0,303, а на мелассной барде — 0,239 ч-. Приведенные показатели ниже полученных нами на гидролизате мезги и барды, что свидетельствует о перспективности использования последнего. [c.56]

Получение жидких кормовых дрожжей осуществляется по следующей схеме коллекционная культура дрожжей на сусловом агарерабочая культура дрожжей на сусловом агареглубинная культура дрожжей на сахарозе или мелассе в колбах на качалке-> выращивание засевных дрожжей на сахарозе или мелассе в малом АЧК-> выращивание посевного материала в большом АЧК-> выращивание дрожжей в рабочем дрожжерастильном аппаратеинактивация живых клеток Жидкие кормовые дрожжи. [c.100]

Для получения хлебопекарных дрожжей используют быстрорастущие расы верхового брожения. Они должны иметь крупные клетки (не менее 7,0X11.0 мкм), хорошо сбраживать сахара при высокой концентрации сухих веществ в тесте, быть солеустойчивыми и устойчивыми к вредным примесям мелассы, иметь высокую скорость генерации ( х = 0,2 ч ), обладать высокой [c.431]

chem21.info

«Производство пекарских дрожжей». Научный кандидат биологических наук, доцент Виноградова А. В

Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

Пермский государственный технический университет

Кафедра химии и биотехнологии

Курсовая работа по теме:
«Производство пекарских дрожжей».
Научный руководитель:
кандидат биологических наук,
доцент Виноградова А. В.
Выполнила студентка
гр. ХТБ-05 Кошкарёва Д. Л.

Пермь, 2009г.

Содержание

1.4. Производственная вода…………………………………………………………….....7

^ ………………………………………………....8

Схема получения хлебопекарных дрожжей………………………………….......…..8
Подготовка мелассы и приготовление………………………………………………..8

2.2.1 Гомогенизация……………………………………………………………………..8

2.2.2 Осветление………………………………………………………………………….8

2.2.3 Приготовление растворов питательных солей......……………………………...11

2.2.4 Подготовка кукурузного экстракта………………………………………...……12

Аэрация среды……………………………………………………………………...…12
Пенообразование и пеногашение……………………………………………………14
Технологическая схема выращивания дрожжей……………………………..…….14
Производство маточных дрожжей…………………………………………………..15
1. Стерилизация посуды и сред…………………………………………………….15
2. Выделение чистой культуры…………………………………………………….15
3. Укороченная схема выращивания маточных дрожжей………………………..16
4. Сепарирование маточных дрожжей……………………………………………..17
5. Хранение маточных дрожжей………………………………..………………….17
Производство товарных дрожжей…………………………………………….……..18
1. Генерация Б……………………………………………………………………….18
2. Генерация В……………………………………………………………………….19
3. Дозревание………………………………………………………………………...19
Сепарирование дрожжей……………………………………………………………..19
1. Схемы сепарирования……………………………………………………………20
2. Нарушения процесса сепарирования……………………..……………………..20
Товарное дрожжевое молоко………………………………………………...............20
Прессование дрожжей………………………………………………………...........21
1. Выделение дрожжей на фильтр-прессах………………………………………21
2. Выделение дрожжей на вакуум-фильтрах…………………………………….21
Фасовка дрожжей…………………………………………………………………...22
Хранение и транспортировка дрожжей……………………………………..…….23
Причины порчи дрожжей……………………….………………………………….23
1. Биологические факторы…………………………..……………………………23
2. Микробиологические факторы………………………………………………...24
Повышение стойкости дрожжей……………………………………………….….24
Получение сушеных дрожжей……………………………………………….…….24
1. Биохимические изменения дрожжевой клетки в процессе высушивания….25
2. Подготовка дрожжей к высушиванию………………………………………...26
3. Режимы сушки дрожжей……………………………………………………….26

3. Дрожжи, применяемые в дрожжевом производстве………………………………...28

Список литературы…………………………………………………………………………………30

^ Главной составной частью мелассы является сахароза (С12Н22О11), количество которой в нормальной мелассе составляет 45-50 % в мелассе некоторых партий количество сахарозы достигает 52—54%. Кроме сахарозы в мелассе содержится небольшое количество инвертного сахара — 0,1—0,5% —и трисахарид раффиноза в количестве около 0,2%.

^ в своей неорганической части состоят в основном из углекислых, сернокислых, хлористых и азотнокислых солей калия, натрия, кальция, магния, железа, аммония. Органическая часть несахаров мелассы состоит из двух групп: 1) безазотистых и 2) азотсодержащих соединений.

^ относятся: карамели— продукты конденсации углеводов, образовавшиеся в процессе производства сахара под воздействием высоких температур; соли органических кислот и оснований, а также незначительное количество кислот: молочной, щавелевой, янтарной, глутаровой, оксиглутаровой и других. Кроме того, в мелассе имеются фурфурол, гумминоподобные вещества; ростовые вещества — биотин, пантотеновая кислота, инозит, аневрин, рибофлавин, пиридоксин, никотиновая и фолиевая кислоты.

^ состоят из продуктов распада белков — аминокислот и амидов, усваиваемых дрожжами.

^ содержатся в небольшом количестве в свекле и поступают лишь частично в мелассу: витамины В1 и В2 разрушаются в процессе переработки свеклы в сахарном производстве. Витамин В6 экстрагируется в количестве 25% от содержащегося в свекле.

Общее количество микроорганизмов в 1 г мелассы не должно превышать 50 тыс.

^ соответствует всем основным показателям технических условий на мелассу — сырье для дрожжевого производства — и содержит также все зольные и ростовые вещества, необходимые для выращивания дрожжей.

^ по основным показателям удовлетворяет требованиям дрожжевого производства в соответствии с техническими условиями, но в ней мало зольных и ростовых веществ. При переработке эту мелассу нормализуют — добавляют недостающие калий, магний и биотин. Дефектная меласса не соответствует требованиям технических условий на мелассу или содержит вредные примеси при нормальных основных показателях ее состава.

Дефектная меласса непригодна для дрожжевого производства.

^ применяется для очистки задаточных дрожжей от бактериальной микрофлоры, а также для подкисления мелассовых растворов при механическом их осветлении без нагрева или при осветлении по кислотно-холодному отстойному методу. В некоторых случаях на тех предприятиях, где как источник фосфора применяют диаммонийфосфат, серная кислота используется для регулирования рН среды в дрожжерастильных аппаратах.

^ является источником фосфора в дрожжевом производстве. Это бесцветная прозрачная жидкость, (относительная плотность 1,53) содержит 50,7% Р2О5; пригодна термическая ортофосфорная кислота, где не допускается содержание мышьяка более 0,0003%. Качественная проба на присутствие фтора должна быть отрицательной. Ортофосфорная кислота поступает в железнодорожных цистернах.

Суперфосфат применяется в дрожжевом производстве как источник фосфора. Получают его при разложении серной кислотой фосфорсодержащих веществ — фосфоритов, апатитов и др. Содержание фосфора (Р2О5) в нем колеблется в пределах 14—20%. переходит в водную вытяжку (при обработке по холодному режиму) 90—95% от общего количества фосфора.

^ используется в дрожжевом производстве как источник азота, пригоден медицинский или аккумуляторный сульфат аммония с содержанием влаги 0,1—0,5%, азота 20,8—20,5%, свободной серной кислоты 0,05—0,2%,; роданистые соединения допускаются в виде следов; присутствие фенола или пирокатехина не допускается. Соль белого цвета, легко растворимая в холодной воде (70 : 100). Сернокислый аммоний— отход производства сернистого ангидрида (или капролактамового) — содержит непостоянное количество вредных примесей, тормозящих рост дрожжей.

^ (технический) применяют в дрожжевом производстве как источник калия в случае недостаточного содержания его в золе мелассы. Применяется I сорт этого препарата с содержанием не менее 98% хлористого калия; он может содержать не более 1,4% хлористого натрия и 1% влаги.

^ —поташ из минерального сырья используется в дрожжевом производстве как источник калия и для регулирования рН среды дрожжерастильных аппаратов. Это соль белого цвета, хорошо растворимая в воде; получается раствор с щелочной реакцией. Поташ применяется чистый (ГОСТ 4221—53), с содержанием не менее 98% углекислого калия; мышьяк допускается в количествах, не превышающих 0,00005%.

^ применяется при недостатке его в золе мелассы и в производственной воде. Это кристаллический порошок, растворимый в воде. В чистом препарате содержится не менее 99% МgSО4*7Н2О; содержание мышьяка не должно превышать 0,0002%.

Допускается применение технического сернокислого магния, эпсомита, содержащего до 6% хлористого натрия.

Пеногаситель — техническая олеиновая кислота — лучше всего удовлетворяет требованиям дрожжевого производства: содержит 95% жирных кислот к количеству сухих веществ; йодное число в пределах 80—90, температура застывания не более 10°С. Если пеногаситель застывает при 15° С, то он нарушает нормальную работу сепараторов. Кислотное число в пределах 185—200.

^ используется в дрожжевом производстве как источник ростовых веществ — биотина. Это уваренные под вакуумом замочные воды кукурузно-крахмального производства — густая, непрозрачная жидкость с хлопьевидной взвесью; содержит не менее 48% сухих веществ; кислотность не более 14% к сухому веществу; свободного сернистого ангидрида не более 0,5%; биотина от 150 до 200 мкг в 100 г экстракта.

Пригодность воды на дрожжевых заводах оценивают по применимости в технологическом процессе при выращивании дрожжей, а также для охлаждения (при этом имеет значение температура воды) и для питания котлов.

Вода дрожжевого производства должна быть биологически чистой, пригодной для питья, бесцветной, без вкуса и запаха и не должна содержать осадков, видимых невооруженным глазом ни в момент взятия пробы, ни при хранении в закрытом сосуде при температуре 30° С в течение суток.

Качество воды, применяемой в дрожжевом производстве, подаваемой из водопровода или артезианской скважины, должно удовлетворять следующим требованиям:

В производственном процессе вода расходуется на приготовление питательной среды, так и на охлаждение среды и дрожжевых концентратов, а так же на мойку аппаратуры и помещения; в среднем на 1 т дрожжей расход воды составляет 150-180 м3.

2.1. Схема получения хлебопекарных дрожжей

Приготовление растворов питательных солей

Подготовка и осветление мелассы

Выращивание маточных дрожжей ЧК

↓

Выделение маточных дрожжей ЧК

↓

Прессование маточных дрожжей ЧК

↓

→ Выращивание маточных дрожжей ЕЧК ←

↓

Выделение маточных дрожжей ЕЧК

↓

Выращивание товарных дрожжей

↓

Выделение товарных дрожжей

↓

Прессование

↓

Фасовка

2.2.1 Гомогенизация

Состав мелассы непостоянен. Он меняется не только в разные периоды сахарного производства, но даже в течение суток. В хранилищах меласса располагается пластами и очень медленно диффундирует. Для эффективной ее переработки необходимо тщательное перемешивание до получения гомогенной массы.

Гомогенизацию мелассы проводят непосредственно в хранилищах путем многократного перекачивания с подачей в разные места резервуара в течение 2-3 недель, перемешивания сжатым воздухом либо перекачивания из одного хранилища в другое.

2.2.2 Осветление

В результате осветления должны быть получены растворы мелассы с устойчивой прозрачностью: в течение 4 ч не должен выпадать осадок, допустима лишь легкая опалесценция.

В процессе осветления меласса освобождается от механических примесей, взвесей и значительной доли микроорганизмов. При работе на неосветленной мелассе возникает опасность инфекции, вносимой с мелассой в дрожжерастильный аппарат. Наличие механических примесей осложняет работу сепараторов.

На всех дрожжевых предприятиях за рубежом мелассу стерилизуют и осветляют на кларификаторах в строго обязательном порядке, так как это гарантирует высокий выход, отличное качество и надежную стойкость дрожжей.

Все способы осветления складываются из химической обработки мелассы (растворение, антисептирование, подкисление) и выделения осадка декантацией, центрифугированием или фильтрованием.

Заторный способ осветления. Предусматривает удаление взвешенных примесей путем естественного осаждения. Все стадии процесса осветления проводятся в одном сосуде — заторном чане. Этот способ вытесняется более прогрессивными.

Осветлять в заторных чанах можно на холоде (кислотно-холодный способ) и с кипячением (кислотно-горячий способ). Конструкция заторного чана предусматривает совместное приготовление раствора мелассы и питательных солей с учетом использования труднорастворимого суперфосфата.

При кислотно-холодном способе в заторный чан наливают воду и добавляют мелассу (в соотношении с водой по массе 1:1), тщательно перемешивают, добавляют хлорную известь из расчета 0,6...0,9 кг активного хлора на 1 т мелассы, размешивают в течение 30 мин и останавливают мешалку. Через 30 мин ее включают, осторожно вливают серную кислоту до рН среды 4,5...5,5 (по указанию лаборатории), всыпают необходимое количество суперфосфата, доводят водой до плотности 25% СВ (видимых), перемешивают 30 мин, подают сульфат аммония и через 5... 10 мин мешалку останавливают. Расход воды 4,5 м3 на I т мелассы.

Затор отстаивается 12... 14 ч до получения устойчиво прозрачного раствора. Затем жидкость декантируют с помощью специального устройства, состоящего из прикрепленного к дну чана стакана и заключенного в нем спускного клапана с маховиком, выведенным на крышку. Высота стакана должна соответствовать высоте слоя осадка.

При кислотно-горячем способе порядок операций такой же, как и при кислотно-холодном, но после внесения суперфосфата добавляют кипящую воду до плотности 20 % СВ. Затор нагревают паром и кипятят от 0,5... 1 ч. Отстаивание длится 8... 12 ч при температуре не ниже 70 °С. Процесс ведут без хлорной извести и с уменьшенным но 30...50 % расходом серной кислоты.

Температура питательного сусла, полученного при горячем осветлении должна поддерживаться на уровне 70 СС в течение всего периода сто использования.

Осветление на кларификаторах (сепараторах). Предусматривает удаление осадка под действием центробежного ускорения, которое во много раз превышает ускорение свободного падения.

Мелассу, подлежащую осветлению, разбавляют водой в специальных рассиропниках. Кратность разбавления для нормальных меласс 1:1...1:2, а для сильно инфицированных и с повышенным содержанием солей кальция— 1:2,5...1:3. С увеличением кратности разбавления эффективность очистки

повышается вследствие снижения вязкости раствора.

Объемная масса осадка 1400...1600 кг/м3. Разбавленную мелассу 1 подкисляют до рН 5. Изменение рН снижает эффект осветления, что ведет к снижению выхода и качества дрожжей.

При осветлении мелассы с высоким содержанием кальциевых солей целесообразно заменять серную кислоту соляной или ортофосфорной во избежание образования гипса. Для достижения заданного рН среды предусматривается расход 40 %-ной соляной и 73 %-ной фосфорной кислот в 2,5 раза больший, чем 98 %-ной серной кислоты. При использовании соляной и ортофосфорной кислот необходимо учитывать их агрессивность (см. раздел 17). Ортофосфорная кислота одновременно является источником фосфора, поэтому дозировку диаммонийфосфата следует соответственно корректировать. При использовании соляной и ортофосфорной кислот получаются аморфные осадки, легко смываемые водой в отличие от осадков со значительной примесью гипса.

Для осветления нормальных и особенно малобуферных меласс рекомендуют заменять серную кислоту молочной (технической или пищевой) из расчета 5 кг на 1 т мелассы. Такая замена обеспечивает лучшее осветление, а также повышение выхода и качества дрожжей. Кроме того, на 25 % уменьшается сброс SО4 в сточные воды, что облегчает их очистку.

Приготовленный раствор перед подачей на кларификаторы подвергают антисептированию одним из следующих способов:

обработкой на холоде вытяжкой хлорной извести из расчета 0,6...0,9 кг активного хлора на 1 т мелассы;
кипячением мелассы в рассиропниках и подачей ее на кларификаторы в горячем виде;
стерилизацией раствора в пластинчатых теплообменниках с выдерживанием при 85...115 °С в течение 30 с и охлаждением до 15 °С;на кларификаторы следует подавать охлажденный раствор;

при переработке очень инфицированных меласс пастеризациейпри 85 °С с предварительной обработкой раствора мелассы одним изприведенных ниже антибактериальных препаратов. Их дозировкана 1 т мелассы зависит от микрообсемененности последней.

Антисептики вносят в сусло до пастеризации, затем его тщательно перемешивают. Труднорастворимый фурацилин предварительно суспенпируют в небольшом объеме горячей воды. Обработанное сусло подают в пастеризаторы либо в той же емкости нагревают до 85 °С и выдерживают 10...30 мин в зависимости от плотности раствора и микрообсемененности мелассы. После пастеризации сусло охлаждают и направляют на кларификаторы.

Сборники для приема осветленного раствора размещают выше кларификаторов для создания снижающего пенообразование противодавления в выпускной трубе. Однако оно должно быть ниже критического не менее чем на 50 кПа (0,5 кгс/см2).

Представляет интерес следующий вариант осветления. Холодную разбавленную мелассу осветляют на кларификаторе, затем подают в | пластинчатый стерилизатор, где она нагревается до 85 °С, выдерживается 30 с и охлаждается до 12... 15 °С. На втором кларификаторе отделяют взвеси, образовавшиеся в результате стерилизации. Установка обеспечивает высокое качество антисептирования и очистки мелассы.

Аналогичные схемы обеззараживания и осветления мелассы применяют на многих зарубежных предприятиях.

В аварийных ситуациях, при невозможности пастеризовать и осветлять мелассу необходимо особенно тщательно обеззараживать ее любым из указанных выше антисептиков.

Мембранная фильтрация. Разделение жидких сред с помощью полупроницаемых мембран — ультрафильтрация — позволяет выделить вещества, размер молекул которых превышает 10 диаметров молекул растворителя, но не более 0,5 мкм. Эти низкомолекулярные фракции проникают сквозь мембрану при прокачивании над ее поверхностью жидкости, а высокомолекулярные фракции остаются в потоке.

Ультрафильтрационные установки различных типов выпускаются серийно и используются в производстве соков, безалкогольных напитков, вин, пива и др. В дрожжевом производстве мембранная технология пока не нашла применения. В перспективе полупроницаемые мембраны могут быть использованы для подачи стерильного воздуха, обогащенного кислородом, очистки технологической воды от всевозможных загрязнений (солей, органических веществ, коллоидов, взвесей, микроорганизмов), очистки сточных вод с выделением полезных компонентов.

Помещение для подготовки раствора питательных солей должно примыкать к складу химикатов и быть изолированным от основного производства.

Водная вытяжка суперфосфата. В чан с мешалкой и барботером заливают воду и при перемешивании небольшими порциями всыпают суперфосфат. Смесь подогревают открытым паром до 45...50 °С, после 5...6 ч перемешивания мешалку останавливают. Через 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 сульфата магния. Готовят их раздельно из расчета на сутки или смену. Резервуары должны быть изготовлены из кислотоупорных материалов и снабжены мешалками.

Соли дозируют из расчета 100...200 кг на 1 м3 раствора, 30 мин перемешивают, 3...4 ч отстаивают 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.

Раствор аммиачной воды. Разбавляют до получения концентрации азота, эквивалентной раствору сульфата аммония.

Растворы хлорида калия. КС1 можно растворять вместе с мелассой или подавать непосредственно в дрожжерастильный аппарат в виде 10...20 %-ного раствора при складке и в период отборов.

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 °С, затем охлаждают либо без нагревания обрабатывают биомицином.

Рекомендован также способ пастеризации экстракта с фуразолидоном. Водную суспензию препарата вносят в кукурузный экстракт из расчета 0,01% к объему последнего (0,1 кг/м ), тщательно перемешивают, нагревают до 85°С, выдерживают 3...10 мин (в зависимости от микрообсемененности) и охлаждают.

Воздействие антимикробного препарата наряду с пастеризацией обеспечивает надежное антисептирование экстракта.

do.gendocs.ru