Способ культивирования дрожжей для спиртового производства. Производство дрожжей спиртовых
Условия выбора дрожжей на спиртовых заводах отрасли
Рынок биопрепаратов предлагает спиртовым заводам разработку технических условий на производственные дрожжи различных расс.
Об условиях использования дрожжей на спиртзаводах
Дрожжи различных расс применяют:
для сбраживания сусла при температурах ниже 30oС – XII;
для сбраживания сусла при температурах ниже 36oС – Y 717, К 81, 985 Т и другое.
Выбор той или иной рассы дрожжей – основного средства производства спирта – зависит от задач, решаемых заводом в конкретный период его деятельности:
увеличение производительности бродильного отделения;
охлаждение бродильных чанов и дрожжанок;
улучшение качества спирта и в некоторых других случаях.
Следует отметить, что большее число заводов старается использовать собственные дрожжи, возобновляемые после каждого годового капитального ремонта оборудования. В статье приведены данные, полученные ООО «Биотехнология 91» при работе на спиртовых заводах различной производительности.
Об условиях повышения производительности бродильного отделения
В настоящее время повышение производительности бродильного отделения без установки дополнительного количества бродильных чанов возможно путем сокращения сроков сбраживания сусла или увеличения его концентрации. Продолжительность сбраживания сусла зависит от способов его приготовления и используемых осахаривающих материалов (ферментов или солодового молока).
Выбор рассы дрожжей проводился на заводе, перерабатывающем зерно при условиях:
при его дроблении молотковой дробилкой с 75-85%-ным проходом через сито с диаметром отверстий 1,0 мм и 100%-ным проходом через сито с диаметром отверстий 2,0 мм;
при условии приготовления замеса температурой 58-62oС (в смесителе), гидродинамической обработке замеса 16–18 ч, тепловой обработке замеса при температуре 75-80oС;
при условии осахаривания замеса одним ферментным препаратом — источником -амилазы;
периодическим способом сбраживания сусла с начальной концентрацией 14,5–15,0oБ.
Окончанием условий брожения считался момент, когда массовая концентрация растворимых углеводов в бражке снижалась до 0,65–0,68 г/100 мл (в соответствии с действующим регламентом). Сравнивались дрожжи расс XII и Y 717. Брожение осуществлялось при температурах 28–30oС для рассы XII и 34–36oС для рассы Y 717 и введении в бродильный чан 8–10% производственных дрожжей. Полученные результаты приведены в таблице и показаны на рисунке.
Примечания:
1. При сбраживании сусла дрожжами XII рассы за 48 ч нарастание кислотности не превышало 0,25oК.
2. При сбраживании сусла дрожжами рассы Y 717 за 72 ч нарастание кислотности достигало 0,45oК.
Об условиях увеличения производительности бродильного отделения
Применение XII рассы дрожжей обеспечило увеличение производительности бродильного отделения на 20% (по сравнению с дрожжами рассы Y 717) за счет сокращения продолжительности сбраживания до 48 часов. Следует отметить, что в некоторых случаях сбраживание сусла осуществлялось за 42 часов. Во всех случаях при определении продолжительности сбраживания сусла учитывалось время его пребывания в передаточном чане. Увеличение концентрации сусла с 14,5 до 16,5oБ повысило производительность бродильного отделения на 8–9% за счет повышения содержания спирта в бражке.
Недостатками сбраживания концентрированного сусла следует считать:
повышенный расход электроэнергии при охлаждении сусла в теплообменниках типа «труба в трубе»;
продолжительность сбраживания всеми рассами дрожжей не менее 72 часов;
сверхнормативное нарастание кислотности (более 0,2oК) при сбраживании всеми рассами дрожжей (кроме XII рассы).
Перечисленные недостатки исключили возможность применения рассматриваемого технологического приема для повышения производительности бродильного отделения.
Об условиях охлаждение бродильных чанов и дрожжанок
Любые пути уменьшения количества охлаждающей воды при приготовлении дрожжей и сбраживании сусла приносят ощутимое снижение себестоимости спирта. Проведенное исследование показало, что использование дрожжей, позволяющих сбраживать сусло при температуре 35–36oС, не снижает расхода охлаждающей воды.
Поскольку высокая температура сбраживания сусла приводит к количественным потерям спирта и снижению его качественных показателей (вкуса и запаха) за счет развития молочнокислых бактерий, то использование термотолерантных дрожжей целесообразно только в условиях недостатка холодной воды на охлаждение бродильных чанов и дрожжанок (например, жарким летом при выходе из строя устройств для охлаждения воды).
Об условиях улучшения качества спирта
Опыт работы многих заводов не выявил прямого влияния используемых расс дрожжей на качество спирта. Тем не менее, в летнее время на многих предприятиях ухудшаются вкус и аромат готового продукта, что можно объяснить развитием посторонних микроорганизмов при сбраживании сусла (сверхнормативным нарастанием кислотности).
Существуют два пути стерильного ведения технологии: использование антибиотиков; соблюдение регламентных режимов работы. Антибиотики (пенициллин) растворяют в воде, и раствор заливают в бродильный чан, что сдерживает нарастание кислотности при сбраживании сусла. Подобный прием увеличивает себестоимость спирта, и его используют заводы, у которых нарастание кислотности в бродильном отделении превышает 1,2oК.
Внимательное и ответственное отношение к дрожжам – основное условие производства спирта
В журнальной статье трудно рекомендовать пути проведения работ в соответствии с регламентом предприятия. Однако следует отметить, что при производстве спирта необходимо внимательное и ответственное отношение к дрожжам. Микроскопический анализ дрожжевых клеток и дрожжевой популяции в целом позволяет методом раздавленной капли определять: процентное количество почкующихся клеток; величины микроорганизмов; процентное количество мертвых клеток в дрожжевой суспензии; содержание гликогена в дрожжевых клетках; бактериальную инфекцию в производственных дрожжах и сбраживаемом сусле.
Большую помощь в работе с дрожжами оказывает «Атлас производственных дрожжей Saccharomyces cerevisiae рассы XII (для работников спиртовых заводов, перерабатывающих зерно)» [2], в котором приведено изображение дрожжей под микроскопом. Эти микрофотографии облегчают работу обслуживающего персонала спиртового завода при разведении чистой культуры дрожжей, дрожжегенерации и сбраживании сусла. Помещенные в атласе рекомендации по использованию микроскопического анализа позволяют обеспечить стерильное ведение технологии.
Л.А.Лихтенберг, ООО «Биотехнология 91»
Литература
1.Колосков С.П. Оборудование спиртовых заводов. М., «Пищевая промышленность», 1975. — С. 150 – 151.
2.Лихтенберг Л.А., Двадцатова Е.А., Чередниченко В.С. Атлас производственных дрожжей Saccharomyces cerevisiae рассы XII (для работников спиртовых заводов, перерабатывающих зерно). — М., «Пищепромиздат», 1999. — С. 25.
ruskontest.ru
Способ культивирования дрожжей для спиртового производства
Изобретение относится к спиртовой промышленности. Способ предусматривает культивирование дрожжей в аэробных условиях на стерильной питательной среде с содержанием сахара 4 - 6%. Среда содержит продукт декантации послеспиртовой барды и сусло или сахарозу. В процессе культивирования ведут подпитку суслом или раствором сахарозы в продукте декантации послеспиртовой барды до содержания сахара в питательной среде 4 - 6%. Культивирование осуществляют до достижения концентрации дрожжевых клеток в культуральной жидкости на каждой ступени культивирования 500 - 1000 млн/мл, после чего культуральную жидкость последней ступени выдерживают в анаэробных условиях в течение 2 - 3 ч. Способ позволяет увеличить концентрацию дрожжевых клеток в 8 раз. 1 табл.
Изобретение относится к спиртовой промышленности, в частности к способу культивирования дрожжей для спиртового производства.
Известен способ культивирования дрожжей для спиртового производства, заключающийся в том, что культивирование дрожжей ведут в анаэробных условиях на пастеризованном сусле в течение 80 часов, концентрацию дрожжевых клеток получают 110-120 млн/мл. Недостатками способа являются низкая концентрация дрожжевых клеток, высокая вероятность инфицирования дрожжей посторонней микрофлорой в связи с продолжительностью процесса (см. книга "Технология спирта" авторов Маринченко В.А. и др., М.: Легкая и пищевая промышленность, 1981, с. 218-219). Наиболее близким по технической сущности является способ культивирования дрожжей для спиртового производства на питательной среде, в котором культивирование ведут в анаэробных условиях на пастеризованной питательной среде, в качестве питательной среды используют сусло, культивирование дрожжей вначале ведут до 95-105 млн/мл при последующем пересеве с каждой предыдущей ступени на последующую и постепенным увеличением концентрации дрожжей, поддерживая ее на первой ступени 100-110 млн/мл, на второй 105-115 млн/мл, на третьей 110-120 млн/мл, после чего объем последней ступени передают в головной ферментер; в процессе культивирования ведут подпитку питательной средой без пастеризации, но с обработкой антибиотиком - лактоцидом (см. Авторское свидетельство СССР N 566872, МПК 2 C 12 C 11/08, 1976). 30.07.77. Недостатком данного способа является низкая концентрация дрожжевых клеток. Задачей изобретения является создание способа культивирования дрожжей для спиртового производства, позволяющего получить чистую дрожжевую культуру с высокой концентрацией дрожжевых клеток и высокой бродильной активностью. Техническая задача решается способом культивирования дрожжей для спиртового производства на питательной среде, в котором культивирование ведут в аэробных условиях на стерильной питательной среде с содержанием сахара 4-6%, в качестве питательной среды используют продукт декантации послеспиртовой барды и сусло или сахарозу до достижения концентрации дрожжевых клеток в культуральной жидкости на каждой ступени культивирования 500-1000 млн/мл, после чего культуральную жидкость последней ступени выдерживают в анаэробных условиях в течение 2-3 часов, в процессе культивирования ведут подпитку стерильным суслом или раствором сахарозы в продукте декантации послеспиртовой барды до содержания сахара в питательной среде 4-6%. Решение технической задачи позволяет увеличить концентрацию дрожжевых клеток до 8 раз и получить дрожжи с высокой бродильной активностью. В заявляемом способе используют продукт декантации послеспиртовой барды, полученной после ректификации бражки на сырцовой ректификационной установке. Послеспиртовая барда является отходом производства (см. журнал "Биотехнология" N 6, 1997, с.43-46). Сусло готовится в соответствии с Регламентом производства спирта из крахмалистого сырья часть 1 - М.: ЦНИИТЭИпищепром, 1979. Изобретение иллюстрируется следующими примерами конкретного выполнения. Пример 1. Чистую культуру спиртовых дрожжей, выращенную на сусле-агаре, пересевают в качалочные колбы объемом 750 мл на стерильную питательную среду объемом 50 мл с содержанием сахара 6%, в качестве питательной среды используют продукт декантации послеспиртовой барды и сахарозу. Частота встряхивания качалочных колб 220 об/мин. В процессе культивирования ведут подпитку раствором сахарозы в продукте декантации послеспиртовой барды до содержания сахара в питательной среде 6%. При достижении концентрации дрожжевых клеток в культуральной жидкости 1000 млн/мл полученную дрожжевую культуру переносят в ферментер объемом 10 литров. Культивирование дрожжей ведут в ферментере на стерильной питательной среде с содержанием сахара 6%, в качестве которой используют продукт декантации послеспиртовой барды и сахарозу. Процесс ведут при постоянной аэрации и перемешивании. Расход воздуха составляет 30-40 м3/час на 1 м3 среды, скорость перемешивания - 300 об/мин. Концентрацию сахара (PB%) в культуральной жидкости определяют методом Бертрана, количество дрожжевых клеток - подсчетом клеток в камере Гаряева (см. книгу "Микробиологический контроль гидролизно-дрожжевого производства". - М. : Экология, 1991, с. 44-50; "Практикум по микробиологии" - М.: Изд-во Моск. ун-та, 1976, с. 174-176). В процессе культивирования проводят подпитку раствором сахарозы в продукте декантации послеспиртовой барды, возвращая содержание сахара в питательной среде к начальному значению. При достижении концентрации дрожжевых клеток, равной 1000 млн/мл, дрожжевую культуру направляют на следующую ступень в ферментер объемом 500 литров и ведут процесс в аэробных условиях на стерильной питательной среде аналогично предыдущей ступени. На последней ступени при достижении концентрации дрожжевых клеток 1000 млн/мл аэрацию культуральной жидкости прекращают и выдерживают культуру в анаэробных условиях при перемешивании в течение 3 часов в питательной среде с содержанием сахара 6%. Бродильную активность и качество дрожжей определяют газометрическим методом (см. журнал "Пищевая промышленность", N 11, 1989, с. 37-38; книга "Контроль производства хлебопекарных дрожжей" автора Бакушинской О.А. - М.: Пищевая пром-ть, 1978). Качество выращенных дрожжей - хорошее. Пример 2. Культуру спиртовых дрожжей, выращенную в пробирках на сусле-агаре, пересевают в качалочные колбы объемом 750 мл на стерильную питательную среду объемом 50 мл с содержанием сахара 4%, в качестве питательной среды используют продукт декантации послеспиртовой барды и сусло. Скорость качания качалочных колб - 220 об/мин. В процессе культивирования ведут подпитку стерильным суслом до содержания сахара в питательной среде 4%. При достижении концентрации дрожжевых клеток в культуральной жидкости 750 млн/мл дрожжевую культуру переносят в ферментер объемом 10 литров. Культивирование дрожжей ведут на стерильной питатальной среде с содержанием сахара 4%, в качестве которой используют продукт декантации послеспиртовой барды и сусло. Процесс ведут при постоянной аэрации и перемешивании. Расход воздуха составляет 30-40 м3/час на 1 м3 среды, скорость перемешивания 300 об/мин. В процессе культивирования проводят подпитку стерильным суслом до содержания сахара в питательной среде 4%. При достижении концентрации дрожжевых клеток 750 млн/мл дрожжевую культуру передают на следующую ступень, в ферментер объемом 500 литров. Культивирование ведут в аэробных условиях на стерильной питательной среде аналогично описанному выше в 10 л ферментере. На последней ступени при достижении концентрации дрожжевых клеток 750 млн/мл аэрацию культуральной жидкости прекращают и выдерживают культуру в анаэробных условиях при перемешивании в течение 2 часов в питательной среде с содержанием сахара 4%. Качество выращенных дрожжей - хорошее. Пример 3. Культивирование дрожжевой культуры ведут также, как и в примере 2, но при содержании сахара в питательной среде 5%. Концентрация дрожжевых клеток составляет 500 млн/мл. Качество выращенных дрожжей - хорошее. Дрожжи по примерам 1 - 3 обладают высокой бродильной активностью. Концентрация и качество дрожжей приведены в таблице в конце описания. Таким образом, предлагаемый способ культивирования дрожжей позволяет вырастить чистую дрожжевую культуру в любых объемах за счет последовательного пересева с предыдущей ступени на последующую к тому же с высокой концентрацией дрожжевых клеток 500-1000 млн/мл и высокой бродильной активностью. Заявленный способ прост в технологическом исполнении; питательная среда, используемая в способе, содержит основной компонент - продукт декантации послеспиртовой барды, являющийся отходом производства.РИСУНКИ
Рисунок 1, Рисунок 2MM4A - Досрочное прекращение действия патента СССР или патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе
Дата прекращения действия патента: 18.08.2007
Извещение опубликовано: 10.03.2009 БИ: 07/2009
www.findpatent.ru
Способ производства дрожжей для сбраживания сусла в спиртовом производстве
1
ИСАН И Е
О П!
ii! 60017 1
Союз Советских
Социалистических
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 23.06.76 (21) 2378125/28-13 с присоединением заявки № (51) М. 1(л.- зС 12В 1/08
Государственный комитет
Совета Министров СССР ло делам изобретений и открытий. (23) Приоритет (43) Опубликовано 30.03.78. Бюллетень ¹ 12 (53) УДК 663.143(088.8) (45) Дата опубликования описания 24.04.78 (72) Авторь1 изобретения
В. А. Наливайко, В. Л. Яровенко и Ю. Г. Хвалов (71) Заявитель Всесоюзный научно-исследовательский институт продуктов брожения (54) СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА ДРОЖЖЕЙ ДЛЯ СБ РАЖИ ВАН ИЯ
СУСЛА В СПИРТОВОМ ПРОИЗВОДСТВЕ
Изобретение относится к спиртовой промышленности и может быть использовано при производстве посевной культуры для сбраживания сусла в спиртовом производстве.
Известны способы производства посевной культуры для сбраживания сусла в спиртовом производстве, где чистую культуру дрожжей из пробирки стерильно переносятв колбы для размножения, а затем в маточники. Су ло в маточниках стерилизуют при темпсратуре
125 — 130 С в течение 40 мин, затем охлаждают до 30 С. Операции перессва как в колбы, так и в маточники повторяют, таким образом одна и та же маточная культура дрожжей циркулирует по замкнутому контуру. Готовые чистые дрожжи из маточника транспортируют чистым воздухом в дрожжерастильные чаны, а затем в дрожжегенераторы для накопления необходимого объема засевных дрожжей. 3атор для дрожжевых чанов и дрожжегенераторов готовят известным способом со стерилизацией при температуре 85 С в течение
40 мин (1).
Из известных способов производства посевной культуры наиболее близким по технической сущности является способ, предусматривающий пастеризацию сусла, охлаждение его, подкисление серной кислотой, подачу маточных дрожжей в подготовленное сусло и культивирование дрожжей (2). Однако бродильная активность дрожжей при таком способе низка. Для повышения бродильной активности дрожжей и интенсификации процесса сбраживания сусла предложен способ, согласно которому в конце процесса культивирования при достижении в культурной среде концентрации сухих веществ 5,6 — 6,0 Б в нее вводят осахаренное пастеризованное сусло с концентрацией сухих веществ 17,0 — 18,0 Б в ко1о личестве 10% от ооъсма среды и продолжают процесс культивирования дрожжей в полученной среде в течение 2 — 2,5 час.
Пример. В дрожжанку отбирают сусло с концентрацией 17 — 18% по сахарометру из
1,-. осахаривателя. При периодическом и непрерывном одноступенчатом осахаривании отъем сусла берут при 58"С. Отъем пастеризуют прп
70 С в течение 20 мин, после чего охлаждают до 50 С и подкисляют серной кислотой до кислотности 0,8 и рН 3,6.
После тщательного перемешивания и охлаждения до 30 С в приготовленное сусло задают маточные дрожжи в количестве 10% от объема сусла, охлаждают до температуры складки 20 С и оставляют для брожения.
Во время брожения дрожжевого сусла поддерживают температуру не выше 30 С. При достижении в культуральной среде концентрации сухих веществ 6,0 Б в нее вводят высоко3З концентрированное осахаренное сусло с кон600171
Зерновой затор
Картофельный затор
Скорость сбраживания за 10 час брожения, Б л 10
Скорость сбраживания за 20 час брожения, Б л 10 час
Скорость сбраживания за 10 час брожения, Б л-10
Скорость сбраживания за 20 час брожения, Б.л 10
Способ час час час
3 (4
2,2
О,G
0,7
2,4
1,4
1,5
4,1
4,3
2,8
3,8
Предлагаемый
2,5
4,0
2,0
2,1
4,8
4,7 центрацией сухих веществ 17 Б в количестве
10% от объема среды и продолжают процесс культивирования в течение 2 час. Зрелые дрожжи немедленно передают в бродильные чаны для сбраживания основното сусла.
1-1а графике показано изменение концентрации дрожжевых клеток Х во времени в процессе дрожжегенерации, млн./мл (кривая I, а на кривой II — изменение концентрации
S, Б).
tl t2 и 1з — фиксированные моменты времени; Хь Хз и Хз — концентрация дрожжевых клеток соответственно в моменты времени
/1, 12 и 13.
Si, 5з и 5з — концентрация, Б, в моменты
Времени ty, tg и гз.
В процессе дрожжегенерации, который может проводиться в маточниках, дрожжанках, возбраживателях, концентрация дрожжевых клеток х нарастает, а концентрация s уменьшается.
Зрелые дрожжи отдают в головные чаны в момент времени 4, которому соответствует концентрация S> и концентрация дрожжевых клеток Хз.
Как видно из графика — это неактивная стадия, так как и скорость роста клеток близка и стремится к нулю, и скорость сбраживания также стремится к нулю. Может показаться, что необходимо отдать дрожжи раньше нежели в момент tz, например, в момент времени t>. Однако в момент t
4, что еще более увеличивает лаг-фазу в бродильных чанах, снижая тем самым интенсивность процесса брожения.
При введении в культуральную среду 10% пастеризованного сусла с концентрацией
17 — 18 Б концентрация х уменьшится, а концентрация S субстрата увеличится.
К моменту времени t3 концентрация дрожИзвестный, по достижении отброда, равного 1/3 первоначальной концентрации
Формула изобретения
Способ производства дрожжей для сбраживания сусла в спиртовом производстве, предусматривающий пастеризацию сусла, охлаждежей и скорость роста будет возрастать. Если в этот момент отдать дрожжи в головные чаны, то время лаг-фазы уменьшится в 4 — 5 раз, соответственно возрастает и интенсивность
5 процесса брожения.
В таблице приведены четыре серии лабораторных экспериментов, причем две серии бродильных проб (процессов брожения) проведены на зерновом заторе (пшеница), две следу1О ющих — на картофельном.
Средние скорости сбраживания подсчитывались через 10 и 20 час после отдачи матки дрожжей в процесс брожения (бродильные пробы) . Таким образом, для процессов бро15 жения (бродильных проб) засевными (маточными) дрожжами были дрожжи, приготовленные известным и предлагаемым способами.
Средняя скорость сбраживания подсчитывалась по выражению:
20 1 зоз + +â â 6 6
Тб где V>, 9 и V6 — соответственно объемы осахаренного затора, маточных дрожжей и полученной к моменту времени Т6 бражки в бродильной пробе:
S, S9 и S6 — соответственно концентрация Б в осахаренном заторе (для бродильной пробы), маточных дрожжах и полученной к моменту Т6 бражки в бродильной пробе;
Т6 — время брожения, час, в нижнем примере 10 и 20 час. Размерность средних скоро"Б л 10 стей сбраживания
35 час
Каждое значение скорости сбраживания является средним из трех параллельных опытов.
Данные, приведенные в таблице, показывают, что предлагаемый способ значительно повышает бродильную активность дрожжей, приготовленных периодическим способом, и соответственно интенсивность процесса брожения. Так, например, для дрожжей 1-ой серии увеличение скорости сбраживания за 10 час
45 составило свыше 400%, за 20 час — 150%. ние его, подкисление серной кислотой, задачу маточных дрожжей в подготовленное сусло и культивирование дрожжей, о т л и ч а ю щ и йся тем, что, с целью повышения бродильной
50 активности дрожжей и интенсификации про600171
S,сЕ
2Ф 22 б Л t цас
Составитель Т. Лунина
Тсхред А. Камышникова
Рсдактор А. Осочников
Корректоры: Е. Хмелева и А. Степанова.Заказ 1024/10 Изд. № 362 Тираж 568
НПО Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий
113035, Москва, %-35, Раушская наб., д. 4/5
Подписное
Типография, пр. Сапунова, 2
5 цесса сбраживания сусла, в конце процесса культивирования при достижении в культуральной среде концентрации сухих веществ
5,6 — 6,0 Б, в последнюю вводят осахаренное пастеризованное сусло с концентрацией сухих веществ 17,0 — 18,0 Б в количестве 10о о от объема среды и продолжают процесс культивирования дрожжей в полученной среде в течение 2 — 2,5 час.
Источники информации, принятые во внимание при экспертизе
1. Авторское свидетельство СССР № 202845, 5 кл. С 12В 1/08, 1967.
2. Технологическая инструкция по производству спирта, пищевого крахмала, хлебопекарных и кормовых дрожжей и углекислоты на спиртовых заводах. М., 1972, с. 38 — 41.
www.findpatent.ru
 |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |
 Пример видео 3 |  Пример видео 2 |  Пример видео 6 |  Пример видео 1 |  Пример видео 5 |  Пример видео 4 |
Администрация муниципального образования «Городское поселение – г.Осташков»