4. Кормовые дрожжи (15 баллов).

1.В зависимости от природы перерабатываемого сырья для производства кормовых дрожжей чаще всего используют культуры родов Candida (см. приложение 4), Trichosporon. Выбирая культуру, надо следить, чтобы скорость ее роста в соответствующей среде была максимальной, в состав биомассы входило бы много белков, витаминов, чтобы культура в определенных условиях была вирулентной (могла конкурировать с сопутствующей микрофлорой).

Кормовые дрожжи получают из доступных, дешевых, содержащих углерод видов сырья, которые можно разделить на несколько групп:

1) углеводысодержащее сырье (гидролизаты древесных и сельскохозяйственных отходов, меласса, сульфитный щелок целлюлознойпромышленности);

2) природные и синтетические субстраты, содержащие органические кислоты, спирты и другие окисленные соединения углерода (отходы спиртовой промышленности — барда, отходы производства синтетических моющих веществ и др.);

3) углеводороды (нефть, парафины, природные газы).

Еще русский ученый В. Таусон доказал, что многие бактерии и грибы могут использовать углеводороды, например гидролизующие жиры микробактерии используют углерод гексана, октана и парафина. Он доказал, что в ряде случаев выход биомассы микроорганизмов при использовании парафина составляет 50—70% в пересчете на сухие вещества.

Механизм, обеспечивающий проникновение углеводородов в клетку, еще окончательно не изучен. В клетках дрожжей липидная фракция клеточной стенки, надо думать, вследствие своего гидрофобного характера служит главной системой транспорта углевородов из окружающей среды до цитоплазматической мембраны. Установлено, что парафины при контакте с клеткой быстро диффундируют через клеточную стенку по градиенту концентрации.

Используемые в производстве дрожжей питательные среды содержат источники углерода различной концентрации:

1) гидролизат древесины, получаемый при помощи слабых кислот, содержит 2—3,5% редуцирующих веществ (РВ). Если предварительно пол*учают спирт, то содержание РВ уменьшается до 0,5—0,7%;

2) гидролизат древесины, получаемый с помощью концентрированной H2SO4 по Рижскому методу, содержит 5—7% РВ;

3) сульфитный щелок после получения целлюлозы содержит

2,6—2,8% РВ, а после получения спирта 0,5—1,1% РВ; 4) мелассно-спиртовая барда содержит 5—7% сухих веществ, из которых 2—3% используют дрожжи;

5) жидкие парафины в средах содержатся в концентрации -0,8-1,5%.

2.При приготовлении питательной среды количество углерода определяют, исходя из нормативов выхода биомассы. Доказано, что из 100 кг глюкозы можно получить 49—59 кг сухих дрожжей, т. е. в среднем 50 кг дрожжей на 100 кг сахара, следовательно, выход 50%. Из уксусной кислоты и ее солей выход дрожжей составляет 33—35 %.

Количество азота в питательной среде определяют, исходя из ожидаемого количества азота в биомассе. Если намечено получить 100 кг дрожжей с 50%-ным содержанием сырого протеина, то для образования этой биомассы необходимо 100 • 50 = 8,0кг азота.

100-6,25

Если с посевным материалом в данной стадии вносится 5% биомассы, то необходимо вычесть внесенное количество азота> т- е- 5 . so ^ - ^ = 0,4 к г азота.

Необходимо учитывать, что необходимое количество азота можно ввести вместе с источником углерода, например мелассой, где содержится около 0,5 % используемого дрожжами азота. Принимают, что коэффициент использования азота из среды равен 0,95.

Количество фосфора в среде определяют так же, как и азот. В среднем в дрожжах имеется 3,2—5,2% Р205 (по сухой массе). Коэффициент использования фосфора в среде 0,75. Выращивание культуры дрожжей начинается в лаборатории на 8—10%-ной солодовой питательной среде сначала в 50—100-миллилитровых колбах, затем в колбах Пастера и Карлсберга в течение 24 ч при 30°С и рН 4,5—5,5. Затем культуру размножают в инокулятоpax до тех пор, пока получат Лефрансуа для выращивания посевной материал в количестства сахара в рабочем объеме о-воздух, к — дрожжи, и - в о д а производственного аппарата. В инокуляторах так же, как и в лабораторной стадии, выращивание дрожжей ведется в стерильных условиях, но в них уже применяется интенсивная аэрация (30— 50 м3 воздуха в час на 1 мг среды). Основная ферментация в производстве кормовых дрожжей идет по непрерывному методу культивирования. Широко используются дрожжерастильные аппараты типа Лефрансуа, в которых среда и культура дрожжей находятся во вспененном состоянии. На рис. 42 приведен один из таких аппаратов. Высота его 13 м, диаметр 7 м и объем 320 м3. Иногда дрожжерастильные аппараты устанавливают под открытым небом. Аппараты моют, стерилизуют, затем наполняют средой (гидролизат древесины, парафины, сульфитный щелок с добавками солей), устанавливают температуру 30°С, рН 5,0—5,2 и аэрируют. Затем вносят посевной материал и ведут ферментацию до тех пор, пока концентрация сухих веществ дрожжей не достигнет 10—15 г/л (это возможно при содержании РВ в среде, равном 2,5%). Затем непрерывным потоком подают питательную среду с такой скоростью, чтобы весь рабочий объем аппарата обменялся в течение 4—8 ч. Это значит, что коэффициент разбавления D равен 0,12—0,25 ч-1. Одновременно с такой же скоростью готовую суспензию дрожжей удаляют из аппарата для сепарирования с целью выделения и концентрирования биомассы.

2.Схема получения кормовых дрожжей из гидролизатов древесины приведена ниже:

1.Получение гидролизатов древесины

2.Нейтрализация и отстаивание гидролизатов;

3.Охлаждение и отделение фурфурола

4.Посевной материал

5.Питательные соли

6.t Аэрации воздуха

7.Концентрирование дрожжей в флотационных чанах

8. Сепарирование и промывка

9. Термолиз •Пар

10. Вакуумное упаривание+- •Пар

11. Сушка •Горячий воздух

12. Упаковка

Скорость роста дрожжей зависит от свойств культуры и состава среды, а также от режима ферментации. Теоретически считают, что для полного развития клеточного цикла дрожжей необходимо 1—2 ч, но в производственных условиях развитие цикла идет 3—5 ч.

№ 20 ЕМТИХАН БИЛЕТІ / ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЙ БИЛЕТ