Вопрос 1: Получение хлебопекарных дрожжей .
На мелассно-спиртовых заводах на основе выделения дрожжей из зрелой бражки вырабатывают хлебопекарные дрожжи. Технология хлебопекарных дрожжей складывается из следующих технологических операций:
А) Выделение дрожжей из зрелой мелассной бражки.
Б) Промывка водой и получение дрожжевого концентрата.
В) Прессование
Г) Формование и упаковка.
Д) Хранение.
А. На спиртовых заводах для выделения дрожжей из бражки используют 5 и 7и ступенчатую схемы сепарирования. 5и ступенчатая схема сепарирования дрожжей отличается от 7и ступенчатой тем, что исключается 4 и 5я промывки дрожжей свежей артезианской водой. 7и ступенчатая схема более эффективна, т.к. в следствие длительного контакта дрожжевых клеток с водой достигается хорошая отмывка их от красящих веществ.
Б. Дрожжи, выделенные из бражки, имеют тёмный цвет. И для снижения цветности, дрожжи многократно промывают водой с естественным значением рН = 6-7°. При подщелачивании воды до рН=9°, происходит перезарядка меланоидинов: вместо положительного электрокинетического потенциала они преобретают отрицательный в следствие чего десорбция меланоидинов возрастает. На этом принципе основан способ интенсификации промывки дрожжей. После выделения и концентрирования дрожжи подвергают двум промывкам артезианской водой, в которой после первой промывки создают рН=11-13°, добавляют в воду NaOH или NH4. После такой обработки ферментативная активность и стойкость дрожжей при хранении не снижается.
В. Для выделения дрожжей из готового дрожжевого концентрата используют фильтрпрессы. Прессование длится от 30 минут до 2х часов, а то и больше. По окончанию прессования дрожжи выгружают в металлический бункер. Производительность фильтрпресса за 1 цикл работы составляет 200-1200кг. Длительность прессования дрожжей может быть обусловлена низкой концентрацией дрожжевой суспензии, нарушением технологического режима прессования.
Г, Д. Прессованные дрожжи влажностью 71-75% и t=10-15°С поступает на формирование и упаковку. Если дрожжи получились чрезмерно сухими и ломкими, их перед формованием увлажняют, т.е. добавляют до 10% воды к массе прессованных дрожжей. Для придания эластичности к дрожжам добавляют до 0.1% растительного масла. При повышении t дрожжей – они плохо формуются. Прессованные дрожжи в бункере тщательно перемешиваются шнеком и разрезаются ножом на брикеты требуемой массы (1000, 500, 100 и 50г) в виде прямоугольного бруска. Дрожжи завёртывают в гладкую белую достаточно пористую бумагу. Упакованные бруски укладывают в полимерные картонные ящики по 10-12кг и при помощи транспортёров передают их в холодильную камеру для хранения.
Вопрос 2: Производство сухих кормовых дрожжей. Независимо от основного сырья все схемы производства сухих кормовых дрожжей включают следующие стадии:
1.Приготовление питательной среды.
2.Размножение чистой культуры дрожжей.
3.Выращивание чистой культуры дрожжей.
4.Пеногашение.
5.Выделение и промывка.
6.Термолиз.
7.Сушка и фасование.
8.Транспортирование и хранение.
1. Приготавливая питательную среду для выращивания дрожжей, смешивают охлаждённую барду с растворами фосфор- и азотосодержащих солей. Если концентрация барды больше 8%, её разбавляют водой до содержания сухих веществ = 6-7%. Для приготовления питательной среды используют сборник-смеситель. Горячую барду перед её использованием выдерживают при t=35-38°С в течение 38-40 минут в стерилизаторе выдерживателе непрерывного действия. Состав и концентрация компонентов питательной среды влияет на их состав, скорость размножения и выход выращиваемых дрожжей.
2. Чистую культуру дрожжей размножают для засевания среды. ЧКД должна содержать большое количество молодых неинфицированных посторонней микрофлорой и способных к быстрому размножению дрожжевых клеток. Засевные дрожжи получают в несколько стадий: в колбах на качалке, начиная с пробирок с агаром до образования 3-5 литров культуры; в дрожжегенераторе, вместимостью 100м3. В колбах для размножения дрожжей используют мелассное сусло концентрацией 4-5%. Сусло стерилизуют в колбах. В дрожжегенераторе дрожжи размножают на барде концентрацией 6-7%. Продолжительность культивирования дрожжей при t=34-35°С в колбах 16-20часов в дрожжегенераторе 3-4 часа. Концентрация биомассы 75%й влажности в дрожжевом аппарате составляет 15-20 г/л. На всех стадиях питательную среду проветривают(+O2). На спиртовых заводах, перерабатывающих зернокартофельное сырьё, чистую культуру размножают в начале в колбах в течение 2суток без перемешивания и продувания воздухом, а за тем в 70и колбах вместимостью по 700мл, в которых содержатся по 200мл стерильного сусла w=6%. Выращивание проводят на качалке при частоте 200об/мин в течение 24 часов.
3. Дрожжи выращивают непрерывно проточным способом. При оптимальном составе среды и благоприятных условиях культивирования, лимитирующим фактором является содержащийся в среде растворённый кислород. Достаточной считается такая интенсивность аэрирования, при которой концентрация растворённого в среде кислорода равна критической или незначительно превышает её. Скорость роста дрожжей зависит только от их активности и состава среды.
Интенсивность аэрирования среды в дрожжерастительных аппаратах – 50-60 м3/л. К каждому дрожжерастительному аппарату подключают самостоятельную воздуходувку. Основной показатель работы дрожжерастительного аппарата – его продуктивность, которую выражают количеством абсолютно сухой биомассы в кг, полученных из 1м3 объёма аппарата за 1 час. Различают максимальную и оптимальную продуктивностью. Для максимальной продуктивности характерны большая исходная концентрация питательных веществ в среде и повышенная остаточная их концентрация после культивирования дрожжей. При оптимальной продуктивности достигается наибольшая производительность аппарата с максимальным выходом продукта из единицы сырья и с наименьшими затратами вспомогательных материалов. В каждом дрожжерастительном аппарате дрожжи выращивают отдельно или последовательно с протоком питательной среды через 2 аппарата; отдалённая от дрожжей культурная жидкость – отход производства. При выращивании дрожжей остаются частично не использованными трудно усвояемые вещества мелассной барды – пептоны, пептиды, пиралидонкарбоновая кислота и другие, что снижает выход дрожжей. Для более полного использования питательных веществ, уменьшения расходов вспомогательных материалов, количества стоков и экономии воды, использую до 70% отходов для возврата их в дрожжерастительные аппараты. Перед использованием культурную жидкость подкисляют до рН=1.5…2° и выдерживают 1-2 часа.
4, 5. Перед выделением дрожжей пену разрушают химическими и механическими средствами. В качестве пеногасителей используют поверхностно активные вещества (ПАВ): гидрофузы, олеиновую кислоту. Для механического разрушения пены применяют специальный аппарат.
На заводах, вырабатывающих спирт из мелассы, дрожжи выделяют и промывают на сепараторах. До поступления на сепараторы, культурная среда проходит через сетчатый фильтр с отверстиями диаметром 3мм. За тем сепаратор моют через 8-16 часов непрерывной работы, потери дрожжей не должны превышать 2-3х клеток в поле зрения микроскопа и не более 7% от их общего количества.
6. Термолиз дрожжей заключается в тепловом разрушении оболочек дрожжей и сопутствующих им м/о.
Цели термолиза: обезвреживание дрожжей и бактерий, уменьшение вязкости суспензии, разрушение пены и выделении из суспензии воздуха и СО2; уменьшение потерь биомассы на поддержание жизнедеятельности клеток во время хранения их в сборниках.
7. Термолизованную дрожжевую суспензию высушивают на распылителях-сушилках. Высушенные дрожжи отбирают из нижней части сушильной камеры и пневмотранспортёром подают на фасование.
8. Сухие кормовые дрожжи упаковывают в 3хслойные бумажные крафт-мешки с клапанами или открытые, двух размеров: 80х43,5 и 100х53,5 сантиметров, вмещающих соответственно 20 и 30 кг дрожжей. Открытые мешки зашивают на специальной машине. Мешки с дрожжами грузят на поддоны и автопогрузчиком отвозят на склад, где поддоны располагают в 3 ряда по высоте. Склад рассчитывают на 10 суток работы цеха. Относительная влажность воздуха должна быть не выше 60%. К потребителям мешки с дрожжами транспортируют в контейнерах или автомашинах. Для бестарного хранения и транспортирования дрожжи гранулируют с помощью прессов. В смеситель-прессы попадают сухие дрожжи и сухой насыщенный пар, где они нагреваются до 70-76°С в течение 2х минут. Влажность гранул – 20%. Гранулы охлаждают до 25°С, влажностью понижают до 10%. Хранилище для гранулированных дрожжей рассчитывают на 2-3х суточный запас, используют железобетонные или металлические хранилища.
Вопрос 3: Утилизация после дрожжевой мелассной барды и диоксида углерода. Разработаны и применяются следующие способы использования последрожжевой барды:
-в качестве удобрения полей путём полива их разбавленной бардой
-упаривание барды с применением концентрата в производстве цемента, бетона, удобрений и других отраслях промышленностей.
-для выработки витамина B12 с одновременным получением метана, сжигаемого затем как топливо.
1.Большинство спиртовых заводов перерабатывающих мелассу, последрожжевую барду в количестве 120м3 на 1000дал спирта сбрасывают на поля фильтрации. Утилизация барды таким способом является весьма обременительной для народного хозяйства, так как окружающая атмосфера сильно загрязняется продуктами распада барды.
2.Упаривают барду на 2х или 4х корпусных выпарных аппаратах. Греющий пар подаётся только в первый корпус. Для обогрева последующего корпуса используется вторичный пар, полученный в предыдущем. Упаривание последрожжевой барды ведут при t не выше 140°С в первом корпусе. При более высоких t происходит разложение компонентов барды(сахаров, аминокислот и др). Температура в первом корпусе в 2х-корпусном аппарате = 135°С. Во втором – 120-122°С.
В 4х-корпусном: t1=112°C; t2=98°С; t3=85°С; t4=65°С.
3.Витамин В12 стимулирует рост, катализирует биосинтез аминокислот и белка в организме животных. Витамин В12 получают из последрожжевой мелассной барды в виде кормового концентрата. Барда нагревается до t=55°С в теплообменнике, за тем барду сбраживают группой метанобразующих бактерий в анаэробных условиях. Брожение ведётся непрерывным способом при одновременной подаче свежей барды и отбора из аппарата натуральной жидкости. Ежесуточно в емкость для брожения барды добавляется 10-12% свежей барды. За тем жидкость охлаждают до t=2-3°С и хранят 4 месяца. В начале сезона жидкость нагревают до 55°С, открывают приток свежей барды с питательными добавками. Брожение осуществляют в две фазы. В первой происходят превращения углеводосодержащих веществ барды в органические кислоты. Во второй фазе органические кислоты сбраживаются с образованием метана. Метановое брожение протекает нормально при рН=7.5…..8.5°. При брожении из 1м3 газа 2/3 которых составляет метан. В 1м3 метановой бражки накапливается 2 г витамина В12, за тем бражка направляется в напорный сборник участка упаривания, а за тем в стабилизатор, где её для предохранения витамина В12 от разрушения подкисляют до рН=5.5…6° добавлением HCl. Подкисленная метановая бражка подогревается до 95-100°С и поступает в дегазатор для предотвращения пенообразования при упаривании и за тем насосом подаётся на упаривание. Упаривание осуществляется на выпарной станции. Сушка продукта до влажности менее 10% производится на распылительной сушилке. Охлаждение продукта с 80-105°С до 30-35°С происходит при применении пневмотранспорта. Упаковку производят в полиэтиленовые мешки, вложенные в трёхслойные крафт-мешки.
Вопрос 4: Производство углекислоты. При спиртовом брожении образуется в качестве побочного продукта углекислый газ в количестве 96 % массы спирта. Этот газ улавливают и после очистки превращают в жидкую или твердую углекислоту. Выход продукта составляет 50—60 % теоретического. Производство углекислоты высокорентабельно.
Выходящий из бродильных чанов газ собирают в газгольдере. Технология получения жидкой углекислоты включает операции очистки, компримирования и конденсации газа. Для очистки газа его последовательно пропускают через ряд колонок, в которых окисляют разбавленным раствором КМ11О4 содержащиеся в углекислоте летучие органические вещества, промывают газ водой, обезвоживают его в слое древесного угля и освобождают от пахнущих примесей, сорбирующихся на активном угле.Очищенный газ сжимают в компрессоре в три ступени, последовательно увеличивая давление до 490, 1770 и 7000 кПа, охлаждая в холодильнике и дополнительно очищая его после каждой ступени сжатия. Сухой, углекислый газ, сжатый до 7000 кПа, охлаждают водой и при критической температуре 27,8°С конденсируют в жидкость, которой заполняют баллоны.
Вопрос 5: Исправимый и неисправимый брак.
При спиртовом брожении образуется в качестве побочного продукта углекислый газ в количестве 96 % массы спирта. Этот газ улавливают и после очистки превращают в жидкую или твердую углекислоту. Выход продукта составляет 50—60 % теоретического. Производство углекислоты высокорентабельно.
Выходящий из бродильных чанов газ собирают в газгольдере. Технология получения жидкой углекислоты включает операции очистки, компримирования и конденсации газа. Для очистки газа его последовательно пропускают через ряд колонок, в которых окисляют разбавленным раствором КМ11О4 содержащиеся в углекислоте летучие органические вещества, промывают газ водой, обезвоживают его в слое древесного угля и освобождают от пахнущих примесей, сорбирующихся на активном угле. Очищенный газ сжимают в компрессоре в три ступени, последовательно увеличивая давление до 490, 1770 и 7000 кПа, охлаждая в холодильнике и дополнительно очищая его после каждой ступени сжатия. Сухой, углекислый газ, сжатый до 7000 кПа, охлаждают водой и при критической температуре 27,8°С конденсируют в жидкость, которой заполняют баллоны.
Вопрос 6: Использование отходов ликероводочного производства. При производстве водок и ликероводочных изделий образуются такие отходы как: чистый и загрязненный брак, плодово-ягодные выжимки и фузы содержащие сахар или спирт, косточки плодов и ягод, бой стекла. Данные отходы после соотвецтвующий обработки могут быть снова использованы в производстве для увеличения выхода основного продукта и производства новых видов продукции. Чистый брак – это изделия в бутылках забракованное при расфасовке. Грязный брак – это загрязненное изделие которые получены с потерями во время производства. Чистый брак полученный при розливе водки используют для приготовления водно-спиртовой смеси, а ликероводочных изделий при приготовлении купажа. Грязный брак водочных изделий направляют на ректификацию спирта или используют при приготовлении денатурированного спирта. Грязный брак ликероводочных изделий направляют в выпарной аппарат для извлечения из него спирта. Плодово-ягодные выжимки и фузы после получения спиртовых соков можно использовать для получения пектина (ценный продукт в производстве кондитерских изделий). Фузы полученные при отстаивании спиртованных соков плодово-ягодного сырья поступают в выпарной аппарат для отгонки спирта и затем их также можно использовать для получения пектина. Мякоть цитрусовых плодов используют для получения спиртованного сока необходимого для получения ликероводочных изделий как заменитель лимонной кислоты. Косточки плодов выделяют из выжимок и направляют после сушки на производство косточковых масел которые используются для пищевых или технических целее. Скорлупа оставшаяся после дробления косточки может использоваться для получения активного угля. Стекло-бой составляет примерно 2% от выпускаемой бутылочной продукции. Его отгружают после сортировки на стекольные заводы.