Проект дріжджового цеху

На процес витіснення цукру великий вплив робить агрегатний стан фази між частинками гідролізуемого сировини. За цією ознакою розрізняють парофазного і рідиннофазної процеси. Хімічна реакція гідролізу при цьому протікає в товщі гідролізуемих частинок і гідролізуемие полісахариди знаходяться у твердій фазі, а розчин каталізатора - в рідкій фазі.
У хімічній кінетиці розглядають замкнуті (закриті) і незамкнуті (відкриті) системи. У замкнутих системах можливий обмін енергією з навколишнім середовищем, але не речовиною. У ці системи під час реакції не проводиться подача вихідних речовин і виведення продуктів реакції. Прикладом замкнутої системи може служити одноступінчатий гідроліз в статичних умовах.
Незамкнуті системи обмінюються з навколишнім середовищем речовиною та енергією. У незамкнутих системах в реактор подають реагенти або каталізатори або видають продукти реакції. До незамкнутим систем в залежності від технічних ознак можна віднести багатоступінчастий, перколяційних і безперервний методи гідролізу [3].
При одноступінчастому гідролізі завантаження сировини і розчину каталізатора в реактор проводиться до початку реакції, вивантаження всіх продуктів реакції - після повного завершення процесу. При багатоступеневому і перколяційні гідролізі сировину і розчин кислоти також завантажуються в гідролізаппарат до початку реакції, але гідролізат з реактора відбирають до завершення процесу гідролізу. При перколяційні гідролізі подача розчину каталізатора і видача гідролізату із зони реакції здійснюється безперервно.
При періодичної завантаженні сировини в гідролізаппарат проводиться багаторазове повторення циклу: завантаження сировини - гідроліз - вивантаження твердого залишку. Для підвищення продуктивності основного технологічного устаткування та стабілізації параметрів процесу більш кращі безперервна подача сировини в гідролізаппарат і безперервна видача твердого залишку.
На вихід моносахаридів при перколяційні гідролізі впливає тривалість їх перебування в зоні реакції, яка у свою чергу залежить від швидкості видачі гідролізату. Змінюючи конструкції пристроїв для подачі розчину каталізатора і видачі гідролізату, забезпечують направлення рідинних потоків у вертикальному або горизонтальному напрямку. Більш сприятливі гідродинамічні умови забезпечує перколяції з висхідним струмом рідини.
Технологічні параметри гідролізу рослинної сировини розведеними кислотами в значній мірі залежать від реакційної здатності гідролізуемих полісахаридів і виду цільової продукції.
У Двохстадійний режим перколяційного гідролізу більш повно враховується відмінність в реакційній здатності геміцеллюлоз і целюлози. За двохстадійною режимам проводиться роздільна видача геміцеллюлозного гідролізату або фурфуролсодержащіх парів і гексозного гідролізату.
В даний час у промислових умовах на підприємствах дріжджового профілю застосовують методи гетерогенно-гомогенного жидкофазного високомодульного одно-і двостадійної перколяційного гідролізу рослинної сировини розведеної мінеральної кислотою в апаратах періодичної дії [1].
1.3 Сировина для виробництва кормових дріжджів
Отримання кормових дріжджів засноване на максимальній швидкості утворення дріжджами біомаси у живильному середовищі, що містить всі елементи, необхідні для їх життєдіяльності. У промислових умовах для виробництва кормових дріжджів застосовують такі поживні середовища [3]:
1. Пентозном-гексозние гідролізати, одержувані при гідролізі всіх полісахаридів, що містяться в рослинній сировині. Ці гідролізати являють собою складну суміш різних органічних сполук, утилізованих дріжджоподібними грибами. До них відносяться гексозние (глюкоза, фруктоза, маноза, галактоза) і пентозном (ксилоза, арабіноза) цукру. В якості енергетичного матеріалу дріжджі використовують органічні кислоти - оцтову і частково левуліновая.
2. Гексозние гідролізати, одержувані гідролізом целлолігніна, який залишається після видалення пентозанів при отриманні фурфуролу чи ксиліту.
3. Предгідролізати, що складаються з продуктів гідролізу геміцелюлози. Вони виходять при водному або кислотному гідролізі геміцеллюлоз деревини. Водні предгідролізати, що містять декстрини, попередньо інвертуються.
4. Сульфітний луг, одержуваний при варінні хвойної та листяної деревини і містить гексози, пентози і органічні кислоти.
5. Барда гідролізно-і сульфітно-спиртових заводів, що складається з пентоз і органічних кислот.
6. Набряки, одержувані при виробництві кристалічної ксилози і глюкози з різних рослинних відходів.
1.4 Стадії одержання кормових дріжджів
Для вирощування кормових дріжджів необхідно отримати біологічно доброякісні субстрати, що здійснюється в ході технологічного процесу підготовки гідролізатів та інших середовищ до біохімічної підготовці. Ця підготовка полягає в інверсії декстринів і олігосахаридів до моносахаридів, нейтралізація надлишкової кислотності, освітлення, очищення, охолодження до оптимальної температури і звільнення від шкідливих речовин, несприятливо відбиваються на розмноженні і зростанні дріжджів [1].
Необхідно відзначити ряд особливостей підготовки субстратів до вирощування кормових дріжджів: збагачення середовища фосфором, азотом і калієм, подача аміачної води в дрожжерастільние чани для підтримки pH середовища, більш глибоке охолодження, підбір мікроорганізмів і отримання чистої культури, розбавлення сусла до оптимальної концентрації редукуючих речовин, підготовка та очищення повітря. Для нормальної життєдіяльності дріжджів та інтенсивного біосинтезу білка субстрат повинен містити крім гексозних і пентодних цукрів також азот, фосфор, калій та мікроелементи.
Для вирощування кормових дріжджів необхідно підбирати культури мікроорганізмів, що дають в оптимальних умовах максимальний вихід дріжджової маси, що синтезують багато вітамінів і інші біологічно активні речовини, стійких до вреднодействующім речовин гідролізної середовища, здатних повністю використовувати всі її поживні речовини. У дріжджової промисловості ведеться робота з відбору з виробничих середовищ нових культур, що володіють корисними властивостями. Після розмноження в стерильних умовах продуктивні культури впроваджують у виробництво. Для стабільного утримування в дрожжерастільних апаратах врожайною культури дріжджів застосовується підсівши чистої культури, які вирощують в спеціальному відділенні. Чиста культура - це дріжджі, що не містять сторонніх домішок. Приготування чистої культури полягає в поступовому культивуванні дріжджів по особливому режиму, в стерильних умовах, починаючи від невеликого числа клітин в лабораторній пробірці і закінчуючи великою кількістю дріжджів в дрожжерастільних апаратах. Апарати, в яких відбувається вирощування чистої культури, забезпечені повітророзподільної системою, змійовиками для пологрева або охолодження живильного середовища і барботерами для пропарювання [3].
На швидкість накопичення біомаси дріжджів великий вплив робить концентрація РВ в субстраті. У промислових умовах при вмісті РВ вище 1, -2,0% відбувається неповна їх утилізація та вирощування дріжджів йде повільно. Доцільніше розбавляти сусло последрожжевой бражкою з метою більш глибокого використання пентодних цукрів, мінеральних солей, підвищення виходу товарних дріжджів, економії свіжої води і скорочення обсягу стічних вод. Процес вирощування кормових дріжджів здійснюється при енергійному споживанні кисню, це процес аеробний. Кількість споживаного кисню досягає 80% від одержуваного сухої речовини. Так як дріжджі засвоюють тільки мелкодіспергірованний, розчинений в рідкому середовищі кисень, кількість його має бути достатньо для нормального розмноження і росту дріжджів. Тому з метою отримання максимальних виходів біомаси вирощування дріжджів ведеться при безперервному та інтенсивному продуванні середовища повітрям [2].
На швидкість приросту дріжджів впливає також перемішування навколишнього середовища. Хороше перемішування сприяє диспергуванню і розчинення кисню, прискоренню проникнення його і поживних речовин в дріжджові клітки, а також видалення продуктів їх обміну. У дрожжерастільних апаратах встановлюють різноманітні вохдухораспределітельние системи: барботажние, систему з механічними засобами розпилення і турбоаераціонную, ерліфтних, вібраційну.
Барботажние система розподілу повітря заснована на принципі розпилення повітря на початку введення його в середу. Однак зменшення перерізу отворів для повітря і збільшення їх кількості, а також застосування пористих матеріалів привело до значного збільшення потужності електродвигунів повітродувних машин. Барботажние система не забезпечує досіаточного диспергування повітря та інтенсивного перемішування середовища, що призводить до нерівномірного розподілу дріжджів по висоті апарату і зниження виходу біомаси.
Для посилення диспергування повітря в рідині застосовують ситеми з механічним або турбоаераціонним розпиленням повітря. Подрібнення великих бульбашок повітря в рідині здійснюється за допомогою різних обертових пристосувань. Однак навіть застосування багатоярусних мешальних пристроїв з великим числом оборотів не забезпечує потрібного вертикальної циркуляції рідини і повітря.
Однією з кращих повітророзподільних систем є ерліфтних. При цій системі розподілення повітря тиск повітря не втрачається при введенні в дрожжерастільний апарат, а використовується для створення циркуляційних потоків, вирівнюючих концентрацію повітря, дріжджів, поживних речовин по всій висоті і об'єму апарату. При цьому невикористану повітря захоплюється низхідним потоком, що призводить до зниження витрати повітря на вирощування дріжджів. Застосовується також вібраційна система розподілу повітря. Перевага цієї системи полягає в тому, що під впливом вирощується під тиском повітря вібруюча платівка виробляє коливальні рухи, що дають найбільший ефект контактування повітря із середовищем [1].
Також застосовуються дрожжерастільние чани з системою шайбовая розподілення повітря в основному для вирощування дріжджів на післяспиртової бардові. Недоліком роботи чанів на цій конструкції є неповне використання місткості внаслідок утворення мертвої зони під шайбою, недостатня диспергація повітря, низький коефіцієнт використання кисню повітря, значний витрата електроенергії на приведення в обертання шайбовая пристроїв.
Однією з ефективних конструкцій дрожжерастільних апаратів є апарат системи ВНІІгідроліза високої продуктивності з вібраційно-розосередженої системою воздухораспредленія і вбудованим флотаторов. У цьому апараті відбувається одночасно безперервний процес накопичення біомаси та відділення дріжджової суспензії методом флотації.
Повітря, що подається в дрожжерастільние апарати, повинен бути максимально чистим і не зараженим сторонніми мікроорганізмами. Для звільнення повітря від механічних домішок на всмоктуючої лінії ставлять жалюзійні решітки фільтри, чи в яких відбувається знепилювання [4].
За технічними умовами, товарні кормові дріжджі повинні бути отримані в сухому вигляді із вмістом 8-10% вологи. Для цього дріжджову суспензію, що відбираються з дрожжерастільних чанів, згущують, випарюють і висушують. Найбільш раціональним способом згущення дріжджової суспензії є флотірованіе і сепарування. Флотаційний спосіб заснований на здатності дріжджових клітин концентруватися в піні при продуванні середовища повітрям, тобто флотіроваться в піну з рідини. Рідина при цьому збіднюється дріжджами. Флотатори застосовуються для згущення дріжджової суспензії замість сепараторів першої групи. Флотаційний метод виділення дріжджів має ряд переваг у порівнянні з сепараційні: скорочується кількість дорогих сепараторів, отже і капіталовкладення, скорочуються експлуатаційні витрати на ремонт сепараторів, витрати електроенергії, надійно забезпечується безперервний процес виділення дріжджів з бражки; дріжджі, одержувані способом флотірованія, мають більш високі показники за вмістом білка, за смаком, кольором і зольності. Витяг дріжджів з браги і концентрування їх відбувається у флотатор.
Для поліпшення якості кормових дріжджів за смаком, кольором та змістом в них білка дріжджову суспензію промивають водою за допомогою водоструминного насоса ежектора, який встановлюється між двома групами сепараторів [1].
Для зниження витрати пари на сушіння дріжджів концентрація згущеної на сепараторах дріжджової суспензії може бути підвищена на вакуум-фільтрах. На вакуум-фільтрах дріжджова суспензія згущується до 20-22% сухих речовин. Більш продуктивною, простим і зручним є спосіб упарювання дріжджової суспензії в системі випарних апаратів. Однак перед надходженням у вакуум-випарної апарат дріжджовий концентрат надходить в плазмолізатор для зниження піноутворення у випарник випарних апаратів, а також для виключення утворення згустків дріжджів, які негативно впливають на процес упарювання, де нагрівається глухим паром з наступним витримуванням з метою гомогенізації суспензії. При плазмолізу також забезпечується придушення життєдіяльності вегетативних клітин мікробної біомаси. Як плазмолізаторов використовують переважно теплообмінники труба в трубі. Плазмоліз та дегазація стабілізують процес вакуум-випарки дріжджової суспензії у зв'язку зі зменшенням піноутворення в сепараційної камері випарного апарату і зниженням здатності дріжджів до агломерації з утворенням грудок і опадів.
Найбільшого поширення отримала двокорпусні вакуум-випарна установка, що працює з безперервного способу з примусовою циркуляцією. Принцип роботи випарних апаратів з примусовою циркуляцією забезпечує найкращі умови і великі швидкості циркуляції упарюємо рідини, а отже, і більш високий коефіцієнт теплопередачі. Установка складається з випарних апаратів з виносними трубчастими підігрівачами, випарників, пов'язаних між собою сполучною і циркуляційної трубами, барометричного конденсатора, вакуум-насоса для створення вакууму в випарної системі і насосів для примусової циркуляції дріжджової суспензії. Апарати з виносними підігрівачами легкодоступні для чищення або ремонту.
Для отримання сухих дріжджів, придатних до тривалого зберігання і перевезень, застосовуються різні способи сушіння. На заводах малої продуктивності, які працюють переважно на спиртовій бардові, використовуються вальцьові сушарки з випарної здатністю до 1 т вологи в годину. На заводах великої потужності застосовуються більш продуктивні розпилювальні сушарки з випарної здатністю від 4 до 15 т вологи в годину. Сушіння дріжджового концентрату повинна відбуватися в умовах, в яких не руйнувалися б містяться в дріжджових клітинах амінокислоти, вітаміни та інші цінні речовини [2].
Дріжджі, висушені на вальцьових сушарках, мають вигляд тонких, тендітних, напівпрозорих листочків жовтого або коричневого кольору. У такому вигляді вони мають невелику об'ємну масу, що ускладнює їх упаковку. Тому сухі дріжджі подають в млин, подрібнюють їх до стану борошна. Недоліком вальцьових сушарок є також те, що дріжджі в процесі сушіння на поверхні барабана піддаються дії температури 150-160 0С, що призводить до часткового розкладання білка, амінокислот і вітамінів. У виробництві кормових дріжджів найбільшого поширення набули розпилювальні сушарки. Процес сушіння заснований на тонкому розпиленні дріжджового концентрату в камері, заповненій гарячим повітрям. Дрібні краплі дріжджового концентрату в цих умовах швидко висихають і у вигляді світло-жовтого порошку падають на дно сушарки.
У деяких сушарках дріжджовий концентрат розпорошується за допомогою форсунок. У розпилювальних сушарках білок та амінокислоти краще зберігаються від термічного розкладання, і вихід білка зростає на 5% в порівнянні з виходом пі сушці на вальцьових сушарках.
Для пакування сухих кормових дріжджів застосовують клапанні або відкриті паперові мішки. Відкриті мішки після завантаження зашивають на рядковій машині або зав'язують, а для клапанних ця операція виключається. У паперові мішки завантажують 20 - 30 кг дріжджів [3].
В даний час велика увага приділяється питанню вітамінізації кормових дріжджів, тому що ефективність їх застосування в сільському господарстві залежить від змісту не тільки білка, але й вітамінів. Основним способом збагачення їх вітаміном D2 у виробничих умовах є опромінення живих дріжджів ультрафіолетовими променями перед сушінням. Завдяки опроміненню міститься в дріжджах провітамін ергостерин перетворюється на вітамін D2. Опромінення відбувається в вітамінізаторах або опромінювача різної конструкції через стінки кварцових трубок, по яких циркулює дріжджова суспензія, або прямим впливом на дріжджі ультрафіолетових променів [2].
1.5 Очищення стічних вод
Отримання різних продуктів гідролізного виробництва пов'язане зі споживанням великої кількості води. У процесі виробничого використання вода змінює свої фізико-хімічні властивості, забруднюється, нагрівається і віддаляється з заводу. Така вода носить назву стічної. Основним забруднюючим стоком гідролізно-дріжджового виробництва є відпрацьована культуральна рідина.
У стічні води гідролізних заводів надходить спиртової та фурфурольний Лютер, післядріжджова брага, сивушні, ефіро-альдегідні і скипидарні фракції, мертві дріжджі, виведені з бродильних чанів, вода з охолоджувальних установок. Значна кількість стічних вод виходить при митті заводського обладнання та виробничих приміщень.
До останнього часу ряд гідролізних заводів спускав виробничі стічні води в природні водойми. У цьому випадку у водоймах активно розвиваються аеробні мікроорганізми - мінералізатори, окислюють органічні речовини стічної води і перетворюють їх у мінеральні - нітрати, нітрити, фосфати, карбонати, сульфати, вуглекислоту і воду. У результаті сольовий склад водойм, у них переважають солі кальцію. Такі зміни у складі водойм завдають великої шкоди флорі і фауні. Спостерігається скорочення видимого складу водоростей, фітопланктону, розвиток нитчастих бактерій які обволікають ікру і зябра риб, а також дрібних безхребетних кормових організмів і викликає їх загибель. Спуск неочищених стічних вод у водойми приносить велику шкоду рибному господарству, викликаючи захворювання і загибель риб, скорочуючи місця пасовищ і нересту. Забарвлення промислових стоків і їх запах погіршують якість річкової води. Тому стічні води перед спуском у природні водойми повинні піддаватися очищенню та знешкодженню, в результаті чого концентрація забруднювачів повинна знизиться до норми [1].
Існує кілька методів очищення стічних вод: механічний, фізико-хімічний, хімічний і біологічний. В основі біологічного методу лежить життєдіяльність аеробних мікроорганізмів - мінералізаторів, під впливом яких відбувається біохімічне окислення органічних речовин. Так як стічні води гідролізних заводів містять велику кількість органічних забруднень, доступних біохімічному окислюванню, то для їх очищення найбільш раціональним і відповідним виявився біологічний метод. Ефективність очищення стоків біологічним методом становить 95%. Крім розчинених, тонкодіспергірованних органічних речовин, які в процесі життєдіяльності мікроорганізмів минерализуются, у стічних водах містяться завислі речовини - гіпс, пісок, вапно, лігнін, тирса, дрібна тріска, мертві дріжджі та інші домішки. Скидання виробничих стічних вод у водойми допускається при мінімальному вмісті в них зважених речовин. Частина з них осідає на дно очисних споруд, негативно впливаючи на їх роботу і діяльність мікроорганізмів. Для звільнення від зважених речовин виробляють механічну очистку стічних вод [1].
1.6 Захист атмосфери від промислових викидів
Для гідролізних підприємств характерні постійні і періодичні викиди. У зв'язку з недосконалістю технологічних процесів та обладнання в атмосферу надходить аерозоль, що містить повітря, неконденсуючий гази, пари води і органічних домішок, дрібнодисперсні краплі рідини і тверді частинки вихідної сировини, лігніну, дріжджів, золи.
Негативний вплив парогазових викидів в навколишнє середовище в першу чергу пов'язано з наявністю фурфуролу. На санітарний стан атмосфери також впливає викид з ферментаторів з відпрацьованим повітрям живих клітин продуцента (аспорогенних дріжджів) та продуктів білкової природи у відпрацьованому повітрі після розпилювальних сушарок. Підвищений вміст цих домішок у повітрі може призвести до алергічних захворювань людини.
Крім викидів основних виробничих цехів існують викиди котелень. За кількістю забруднень викиди котелень становлять 60% від усіх викидів, в тому числі 20-25% припадає на нетоксичну пил і стільки ж на діоксид сірки, 10-15% на діоксид вуглецю і 3-5% на оксид вуглецю, Викид золи становить у середньому 8,5 кг / т абс. Сухої сировини.
Для зниження негативного впливу газових викидів на навколишнє середовище необхідно зменшити їх вихід при вдосконаленні технології виробництва і апаратури, а також їх ефективне очищення від шкідливих домішок. В даний час ефективного очищення піддається 60-70% викидів, що недостатньо для захисту атмосфери від забруднень. Широке використання методів сухого та мокрого очищення викидів з високоефективними пилегазоулавлівающімі установками є необхідним при створенні маловідходної і безвідходної технології гідролізних виробництв [6].

2 Вибір та обгрунтування технологічної схеми виробництва
2.1 Основні стадії виробництва кормових дріжджів
Технологічна схема виробництва білкових кормових дріжджів включає дві основні стадії:
ферментація - вирощування дріжджів, накопичення біомаси;
концентрування.
Концентрування у свою чергу включає в себе сепарацію, плазмоліз - руйнування живих клітин, вакуум-випарювання і сушіння.
Процес біосинтезу (ферментація) вимагає створення найбільш сприятливих умов для розмноження продуцируемой культури мікроорганізмів. Як правило, в субстраті існує асоціація культур, в яких окрім головного, найбільш врожайного, штами входять інші штами, а можливо і штами інших родів. Ці супутники забезпечують головну культуру відсутніми для життєдіяльності компонентами. У процесі освіти і підготовки субстрату можливе його зараження, що міститься в повітрі "дикої" мікрофлорою. Щоб виключити це явище і забезпечити сталість складу мікроорганізмів в технологічну систему вводять безперервно або періодично основну монокультуру, спеціально вирощену у відділенні "чистої культури". Нарощування "чистих культур" проводиться в ємностях наростаючого об'єму, після лабораторної стадії "чиста культура" надходить в дрожжанку, а далі в дрожжерастільний апарат. Дріжджова суспензія передається в основний виробничий потік і через 7 діб процес отримання "чистої культури" знову відтворюється з лабораторної стадії [1].

2.2 Стадія ферментації
Якісні показники процесу накопичення біомаси визначаються низкою чинників. Система розподілу повітря в апаратах повинна забезпечити такий його диспергування, в результаті якого досягається глибокий контакт клітин з розчиненим киснем. В даний час існують апарати з барботажной системою розподілення повітря. Апарати цього типу мають порівняно невелику місткість і продуктивність і в даний час застосовуються на установках з отримання чистих культур мікроорганізмів, а також у цехах з отримання харчових дріжджів на мелассного основі. До апаратів барботажного типу відносяться також аеротенки, які використовуються при біологічному очищенню стічних вод.
У дріжджових цехах свого часу широке поширення отримали ферментатори з шайбовая воздухораспределеніє з об'ємом 150 - 250 м3 , Що мають ряд модифікацій. Недоліком роботи чанів цієї конструкції є неповне використання місткості внаслідок утворення мертвої зони під шайбою, недостатня диспергація повітря, низький коефіцієнт використання кисню повітря, значний витрата електроенергії на приведення в обертання шайбовая пристроїв. Для вирощування дріжджів застосовуються також апарати ємністю 250 м3 , В яких механічне розпилювання повітря здійснюється за допомогою обертових перфорованих лопатей у вигляді порожнистих пропелерів, мають дрібні отвори. Через них повітря входить в рідину, розпорошується в ній і піднімається вгору. У цьому випадку витрата повітря на 30-40% менше, ніж у випадку барботажной системи [2].
Особливістю і гідністю дрожжерастільного апарату з ерліфтним системою розподілення повітря є відсутність рухомих механізмів, що істотно знижує питома витрата електроенергії, тобто такі апарати є найбільш економічними. Одним із високопродуктивних є дрожжерастільний апарат з ерліфтним багатозонне системою розподілення повітря. Великий ефект дають дрожжерастільние чани з вібраційною системою розподілення повітря, заснованої на принципі збудження коливань звукових і ультразвукових частот в струмені подається в рідину повітря. Основним елементом цієї системи є наявність в отворі на виході повітря вібраційної платівки. Під впливом виривається під тиском через зазор повітря платівка вібрує, виробляючи коливальні рухи, які сприяють зіткненню повітря з живильним середовищем і кращому його розчинення. У чані ємністю 250 м3 встановлюється 6-8 воздухоподводящіх точок, розташованих рівномірно по всьому чану у вигляді павука. Така розосереджена по всьому днища чана система розподілу повітря збільшує поверхню контакту повітряної і рідинної фаз, покращує циркуляцію сусла і постачання його киснем, а отже підвищує продуктивність дрожжерастільних апаратів. Позитивним є також рівномірний розподіл дріжджової маси в апараті, відсутність застійної зони, зменшення витрат електроенергії.
Кожен апарат забезпечений повітродувкою. Витрата повітря 25 м3 на кг сухих дріжджів. Концентрація дріжджів або біомаси після вирощування становить 30-40 г / л по пресованим дріжджів (пресовані дріжджі мають вологість 75% і лише 25% сухої речовини).
У процесі життєдіяльності дріжджів виділяються продукти метаболізму, в основному органічні кислоти (середа окислюється). Для підтримки Ph подається аміачна вода. Частина відпрацьованої культуральної рідини последрожжевой бражки (до 30%) може бути спрямована на розведення сусла замість свіжої води. Концентрація сухих у суспензії 1%, вологих дріжджів 99%. Необхідно отримати дріжджі з вологістю не більше 10% [4].
У даній технологічній схемі будемо використовувати конструкцію дрожжерастільного апарату з ерліфтним системою воздухораспрседеленія (4-диффузорной) з робочим об'ємом ферментатори 1300 м3 .
2.3 Види флотаторов
Дріжджові клітини мають здатність флотіроваться в піні, тобто дріжджові клітини прилипають до бульбашок повітря. Рідина при цьому збіднюється дріжджами. Флотатори застосовуються для згущення дріжджової суспензії. Типовий флотатор представляє з себе циліндричну ємність з внутрішньої обичайки. Кільцевий простір між стінками циліндрів розділено не доходять до дна стінками на 5 секцій, між першою та п'ятою секціями суцільна перегородка. Дріжджова суспензія надходить самопливом в першу секцію, де відбувається флотірованіе основної кількості дріжджів. Культуральна рідина послідовно проходить через інші секції, де флотаційне виділення дріжджів забезпечується шляхом подачі повітря. У флотатори концентрація дріжджів досягає 100-150 г / л (за пресованим).
Існує одноступінчатий п'ятисекційний флотатор з продуктивністю 100 м3 / ч. Даний апарат простий по пристрої, легко доступний для виготовлення та освоєння. Недоліком його є змішання дріжджовий піни від різних секцій, внаслідок чого піна з першої секції, що має найбільший вміст дріжджів, змішується з піною з останньої секції, що має дуже низьку концентрацію. Внаслідок цього середній коефіцієнт флотації становить зазвичай 4-6, в той час як у першій секції, де виділяється до 80% загальної кількості дріжджів, коефіцієнт флотації доходить до 15-16. З метою отримання з флотатора концентрованої дріжджової суспензії була розроблена конструкція флотатора, в якому піна з першої і наступних секцій флотації відбирається окремо.
Використовуються також двоступінчасті флотатори, в якому обидві щаблі флотірованія суміщені. Основна перевага даної конструкції полягає в її компактності в зв'язку з об'єднанням двох ступенів флотірованія в одному корпусі апарату. Однак, недостатність обсягу 2-го ступеня флотірованія не дозволяє значно знизити втрати дріжджів у зв'язку з винесенням їх з відпрацьованою рідиною. Також використовуються циліндричні і конічні флотатори. Основною перевагою конічного флотатора є те, що його форма покращує умови відводу дріжджовий піни у склянку [5].
Для концентрування дріжджів рекомендуються пневматичні флотатори конструкції ВНІІСінтезбелок. На відміну від інших флотаторов в даній конструкції передбачені вузли для інтенсивного диспергування повітря. Напірні флотатори відносяться до перспективних флотатора для виділення активного мулу і дріжджів. Електрофлотатора на сучасному етапі проходять стадії напівпромислових і промислових випробувань. Після вирішення ряду проблем можуть ефективно використовуватися при виділенні мікроорганізмів [8].
2.4 Види сепараторів
Подальше концентрування дріжджової суспензії проводять на двох щаблях сепараторів: концентрація на першій ступені 200-300 г / л, на другий 500-600 г / л. Розроблено конструкції сепараторів продуктивністю 60-80 м3 / год з системою безрозбірного миття з автоматичним регулюванням ступеня згущення концентрату. У залежності від призначення сепаратори бувають різних конструкцій. У дріжджової промисловості застосовують сепаратори відкритого типу, напівгерметичні і герметичні [2].
Відкриті сепаратори мають приймальний посудину, в який бражка вільно зливається з трубопроводу. Під натиском стовпа рідини брага, пройшовши фільтруючу сітку, вільно вступає у розподільну трубу сепаратора. Відпрацьована рідина викидається через отвір у верхній частині барабану у верхню приймальну камеру, звідки самопливом зливається через штуцер у відкритий лоток, в воронку або збірник. Дріжджова суспензія виводиться з барабана через отвори в мундштуках, збирається в нижній приймальній камері і також самопливом через штуцер виводиться у лоток.
У напівгерметичні сепараторів подача готової бражки і відведення відпрацьованої рідини здійснюється під напором, а дріжджова суспензія виводиться самопливом. У таких сепараторів відсутня приймальний посудину, а готова бражка надходить з трубопроводу, безпосередньо приєднаного до розподільної трубі сепаратора. У цих сепараторів відсепароване бражка виводиться без напору, продуктивність даних сепараторів складає 35000 л / ч.
У герметичних сепараторів введення готової бражки, а також виведення відсепароване рідини і дріжджової суспензії здійснюється під напором. Герметичні сепаратори забезпечують більш стерильні умови сепарування, виключають виділення вологи і вуглекислоти в робоче приміщення і не вимагають обов'язкового розташування їх над збірниками дріжджової суспензії. Розроблено конструкцію сепаратора, який розрахований на продуктивність до 80 м3 / ч. При роботі сепаратор під тиском до 0,2-0,3 МПа викидає дріжджову суспензію і відпрацьовану рідину, у зв'язку з чим не вимагається установки проміжних ємностей між окремими групами сепараторів.
Після першого ступеня сепарації виробляють промивання водою в водоструминним насосі. Промивання проводиться з метою видалення продуктів метаболізму і фарбувальних речовин, поліпшується якість продукції, що випускається товарної продукції.
Після сепараторів дріжджова суспензія надходить на плазмоліз для зниження піноутворення у випарник випарних апаратів, а також для виключення утворення згустків дріжджів, негативно впливають на процес упарювання. Дріжджова суспензія витримується близько години на теплообміннику труба в трубі при температурі 120 0С. При цьому руйнується клітинна оболонка і рідина витікає, тобто дріжджові клітини гинуть. Знижується в'язкість дріжджів, що забезпечує найкращі умови роботи у вакуум-випарних апаратах
Широко використовуються сепаратори СОС-501 К-3, які представляють собою сепаратори-згущувачі безперервної дії тарілчастого типу з безперервним відцентровим сопловим висновком з барабана згущеної суспензії і вільним зливом відпрацьованої культуральної рідини. Проте істотним недоліком сепараторів даної конструкції є швидка засоряемость мундштуків і межтарельчатого простору механічними включеннями і мертвими дріжджами [3].
2.5 Види вакуум-випарних апаратів
Далі дріжджова суспензія надходить на вакуум-випарні апарати. Для зниження інтенсивності термічного розпаду вітамінів дріжджової маси випарки проводять під вакуумом при температурі не вище 80-85 0С. З метою економії тепла упарювання проводять на двох-або трьохкорпусне вакуум-випарних батареях, концентрація дріжджів при цьому підвищується від 12-15% до 20-25% у абс. сухим речовинам. Схема двох-або трьохкорпусне випарки дає можливість скоротити витрату пари на випаровування вологи при упарюванні дріжджової суспензії. Для запобігання утворення опадів необхідно забезпечити інтенсивну циркуляцію упарюємо суспензії в випарних апаратах, а також в інших апаратах і комунікаціях. При упарюванні в'язких розчинів ефективні випарні апарати з примусовою циркуляцією рідини.