Вирощування дріжджів

Існує декілька технологічних схем вирощування дріжджів, які відрізняються одна від одної періодичністю або безперервністю процесу, кратністю розбавлення меляси, кількістю стадій, швидкістю росту, значеннями технологічних параметрів (температура, рН, величина засівів). Всі існуючі схеми передбачають постійне нарощування біомаси. Процес як правило ведуть в три генерації:

А – маточні дріжджі чистої культури (ЧК) і природно-чистої культури (ПЧК);

Б – засівні дріжджі;

В - товарні дріжджі.

Найбільшого поширення набула безперервна схема отримання хлібопекарських дріжджів. Суть цієї схеми полягає в отриманні маточних і засівних дріжджів періодичним способом, а товарних – в дві фази (I – накопичувальна періодична, II – відбіркова безперервна).

Маточні дріжджі – це чиста культура сахароміцетів без сторонніх грибів і бактерій. Вони повинні володіти високою генеративною активністю, тому їх отримують в умовах абсолютної стерильності. Класична схема передбачає 8 стадій на стерильних середовищах, з них 4 – в лабораторії, 3 – в цеху чистих культур і 1 – на виробництві.

У лабораторії процес ведуть на солодовому вітамінізованому суслі з концентрацією сухих речовин 12-14%, при рН 4,8-5,0, на четвертій стадії в живильне середовище додають мелясний розчин і живильні солі. Дріжджі вирощують по такій схемі:

чотири пробірки - чотири колби об’ємом 100 см³ - чотири колби Пастера - дві колби Карлсберга,

отримуючи в кожній стадії об’єм дріжджової розводки, в 10 разів більший, ніж в попередній. Накопичення дріжджів здійснюють при температурі 26-30^оС, без аерації. Тривалість кожної стадії 16-24 год. На останній лабораторній стадії отримують близько 7 л дріжджової розводки.

Подальші стадії розмноження проводять у відділенні чистих культур, обладнаному стерилізатором живильного середовища, малим і великим інокуляторами і апаратом чистої культури. Інокулятори – герметичні мідні (або луджені всередині) апарати циліндричної форми, обладнані змійовиками для води і пари та барботерами для повітря. У них здійснюють стерилізацію живильних середовищ і розмноження дріжджів в стерильних умовах. Середовищем для розмноження дріжджів служить мелясне сусло, в яке вносять розрахункову кількість живильних солей і стимуляторів росту. Для засіву дріжджів в малому інокуляторі використовують вміст двох колб Карлсберга, у великому інокуляторі – вміст малого, а в апараті чистої культури – весь вміст великого інокулятора.

На всіх трьох стадіях дріжджі розмножують при концентрації сухих речовин у живильному середовищі 12%, при рН 4,5 і температурі 28-30^оС протягом 10-14 год на кожній стадії. Аерацію середовища від стадії до стадії поступово збільшують. На першій стадії повітря подають періодично протягом 5-10 хв протягом кожної години. На подальших стадіях протягом всього процесу аерацію підтримують на постійному рівні. Витрата повітря від стадії до стадії зростає від 5 до 30 м³/(год*м³).

Стадію чистої культури II (ЧК-ІІ) у виробничих умовах проводять в апаратах для вирощування дріжджів повітряно-приточним способом. При складці в апарат вносять мелясне сусло з концентрацією сухих речовин 3-3,5%, живильні солі і стимулятори росту. Після початку аерації вводять весь вміст апарату ЧК-1, потім протягом 10 год по графіку починають вводити розчини меляси і солей з швидкістю, що зростає пропорційно накопиченню біомаси в апараті. Початкову концентрацію живильного середовища і рН підтримують на рівні 4,5-4,7. Загальна тривалість вирощування становить 10-12 год при 28-30^оС і постійній інтенсивній подачі повітря.

Цією стадією закінчується процес вирощування чистих культур маточних дріжджів. Чисті культури дріжджів генерації А готують періодично раз в 3-4 тижні. Для кращого збереження чисту культуру дріжджів сепарують, промивають холодною водою, концентрують до вмісту дріжджів 400-600 г/л. Дріжджове молоко зберігають в охолоджуваних ємностях при температурі не вище 6^оС.

Подальше вирощування дріжджів йде за технологічним режимом природно-чистої культури (ПЧК), який значною мірою запобігає можливості розвитку сторонніх мікроорганізмів. Дріжджі ПЧК отримують з чистої культури в дві стадії, перша з яких є безприточною, а друга – повітряно-приточна.

Для засіву на стадії ПЧК-1 використовують дріжджове молоко зі стадії ЧК-ІІ, заздалегідь оброблене сірчаною або молочною кислотою протягом 1 год при безперервному перемішуванні. Дріжджі вирощують при температурі 30^оС і рН 4,5-5,0, початковій концентрації живильного середовища 10% і постійній аерації.

Дріжджі, отримані на стадії ПЧК-1, разом з культуральним середовищем направляють в апарат для вирощування дріжджів, заповнений живильним середовищем з концентрацією 3,5-4,0%, рН 4,5 і температурою 28-30^оС. Приток живильного середовища здійснюють при інтенсивній аерації протягом 10-12 год.

Дріжджі, що накопичилися на стадії ПЧК-ІІ, повинні мати підйомну силу 40-50 хв.

Дріжджі ПЧК готують зазвичай один раз на добу і використовують для засіву при вирощуванні товарних дріжджів. Як і дріжджі ЧК-ІІ, дріжджі ПЧК виділяють з культурального середовища сепарацією, промивають холодною водою, концентрують і у вигляді дріжджового молока зберігають при температурі 6-8^оС до використання.

Подальше вирощування дріжджів здійснюється в типових апаратах для вирощування дріжджів об’ємом 30 і 100 м³. Дріжджі генерації Б отримують повітряно-приточним способом. На цій стадії засівними дріжджами служать дріжджі ПЧК-ІІ. Температуру підтримують на рівні 30^оС; повітря подають безперервно в кількості 80 м³/(год*м³); рН середовища підтримують на рівні 4,5-5,0 подачею аміаку; початкова концентрація сухих речовин в середовищі становить 2,0-2,5%, кінцева – 3,0-3,5%; тривалість процесу – 11 год. Дріжджі, які нагромаджені на цій стадії без дозрівання разом з культуральним середовищем як засівні дріжджі подають в апарат для вирощування дріжджів більшого об’єму або після відділення культурального середовища на сепараторі направляють в ємність концентрату товарних дріжджів I стадії.

Вирощування дріжджів на товарній стадії (генерація В) також ведуть за повітряно-приточним способом. Разом з дріжджами в апарат подають воду, розчин меляси, живильні солі, стимулятори росту. Потім починають аерацію [100 м³/(год*м³)] і приток живильного середовища. Перші 7 год йде заповнення апарату, так званий накопичувальний період. Вирощування дріжджів ведуть при температурі 30^оС, рН середовища 4,5-5,5, початковій концентрації сухих речовин в середовищі 2,5% і кінцевій – 3,0-3,5%,

З восьмої години починається відбірковий період вирощуванні дріжджів. У цей період постійно відбирають культуральне середовище у відбірковий апарат і одночасно в тій же кількості подають живильне середовище в накопичувальний апарат. Відбірковий період триває 4 год при 12-годинному циклі розмноження дріжджів і 12 год – при 20-годинному.

У відбірковому апараті при температурі 27^оС відбувається дозрівання дріжджів при аеруванні протягом 1,5-2 год з подачею 40-50 м³/(год*м³) повітря. Дріжджові клітини використовують живильні речовини, що залишилися, і завершують процес брунькування і росту. У відбірковому апараті може накопичуватися до 10-12% біомаси за рахунок росту дочірніх клітин. У дозрілих клітинах ферментні системи врівноважені, тому такі клітини можуть довго зберігати свої властивості.

На дріжджових заводах відбіркові апарати працюють за проточним або почерговим режимом. При проточному режимі використовується один відбірковий апарат, який протягом 2 год заповнюється культуральним середовищем з основного апарату, після чого починається відбір середовища з нього на сепаратори і з тією ж швидкістю здійснюється приток середовища з дріжджами для дозрівання.

При почерговому режимі використовують два відбіркові апарати. Спочатку протягом 2 год заповнюють перший відбірковий апарат культуральним середовищем з основного апарату. Потім відтік з основного апарату направляють в другий відбірковий апарат, а в першому дріжджі витримують для дозрівання протягом 0,5-1 год при слабкій аерації, після чого їх направляють на сепаратори.