Расход сахара на биосинтетические процессы и продукты брожения

 

Дрожжегенерирование — сложнейший биохимический процесс, состоящий из взаимосвязанных и тесно переплетающихся биохимических реакций, поэтому точно рассчитать расход питательных веществ на продукты дрожжегенерирования невозможно. В приближенных теоретических расчетах пользуются суммарными уравнениями процессов брожения и биосинтеза.

 

Анализ различных способов получения дрожжей из мелассы показывает, что наибольший экономический коэффициент — процент сахара, израсходованного на получение товарной продукции, за вычетом потерь — получается при спиртовом брожении с утилизацией дрожжей (64,6%). На специализированных дрожжевых заводах экономический коэффициент ниже (42—45%).

 

В процессе дрожжегенерирования сахар расходуется на получение трех основных продуктов: дрожжей, спирта и диоксида углерода. Чтобы максимально использовать сахар, необходимо утилизировать все названные продукты. При спиртовом брожении сахар, например, содержащийся в мелассе, расходуется на образование следующих веществ: этилового спирта (46—47,6%); диоксида углерода [в соответствии с количеством этилового спирта (44 — 45,5%)]; биомассы дрожжей (1,8—4%); глицерина (3,2—4,5%); высших спиртов (0,28—0,7%); альдегидов (0,1—0,2%); органических кислот (0,2—1%). Потери несброженного сахара в бражке 2,1—2,8%. Общие потери сахара в процессе сбраживания 7—12% к введенному в производство. Соответственно и выход спирта составляет 88—93% к теоретическому.

 

На количество образовавшегося при спиртовом брожении глицерина влияют состав сбраживаемой среды и ее физико-химические показатели.

 

Расход сахара на образование биомассы дрожжей и их жизнедеятельность зависит от направленности процесса. Так, при работе по схеме с выделением дрожжей из зрелой мелассной бражки и использованием их в качестве хлебопекарных стремятся накопить возможно больше дрожжей. Дрожжи можно многократно возвращать на сбраживание, что сокращает расход сахара на образование биомассы дрожжей. Энергия брожения дрожжей при их 2— 4-кратном возврате не только не снижается, но даже несколько повышается. Кроме того, при многократном использовании увеличивается общее число дрожжевых клеток и возрастает интенсивность брожения.

 

При сбраживании сусла в зрелой бражке содержится 20—35 г дрожжей 75%-ной влажности в 1 л. В условиях анаэробного дыхания на образование 1 г дрожжей указанной влажности расходуется 0,4 г сахарозы, следовательно, на получение 20—50 г дрожжей потребляется 8—14 г сахара, или 6—11%.

 

На дыхание дрожжей при дрожжегеперировании в спиртовом производстве расходуется значительное количество сахара — 6—15% от общего его расхода в этом процессе, или 2—5% от всех сбраживаемых Сахаров, содержащихся в среде дрожжегенераторов. Расход сахара на дыхание при различных условиях дрожжегенерирования неодинаков и зависит от его концентрации в среде, скорости

 

36

 

насыщения среды кислородом, температуры и других условий. Поэтому есть еще значительные резервы повышения выхода спирта при переработке мелассы.

 

Согласно уравнению брожения в этиловый спирт переходит 66,7% углерода сахара,

 

в CO2 — 33,3%. Соотношение между количествами углерода, идущими на построение биомассы и на дыхание, непостоянно и зависит от концентрации сахара в среде, температуры и других условий. С повышением концентрации сахара от 1 до 4% количество углерода, используемого на построение биомассы, увеличивается с 52—55 до 60-61% и соответственно уменьшается на образование С0₂ при дыхании, т. е. процесс становится более экономичным.

 

С понижением температуры среды значительно уменьшается удельный расход сахара на дыхание: при 30°С он равен 0,22, при 20°С — 0,13, при 15°С — 0,075 г на 1 г прессованных дрожжей. При 36°С удельный расход сахара на дыхание также ниже, чем при 30°С (0,2 г/г).

 

Коэффициенты полезно использованного углерода при концентрации сахара в среде

2,2% и температурах 15, 20, 25, 30 и 36°С соответственно равны 71,6; 67,4; 60,7; 58,5 и

62,7%.

 

С повышением интенсивности окислительных процессов (с увеличением интенсивности аэрации) выход дрожжей по массе сахара, израсходованного в процессе биосинтеза, уменьшается.

 

Биотехнологические свойства хлебопекарных дрожжей

Вид: S.cerevisiae

1. Высокая бродильная активность (скорость образования СО₂)

2. Высокая продуктивность (скорость роста)

3. Высокая подъемная сила (не более 70 мин до 70 мм)

 

4. Высокая зимазная (-фруктофуранозидазная, 45-60 мин) и мальтазная (-глюкозидазная, 60-90 мин) активности.

 

5. Высокая стойкость при хранении в прессованном и сушеном виде (0-20^оС не менее 20 сут.)

 

6. Устойчивость к мелассной среде (к резким изменениям состава среды, особенно к большим концентрациям солей и СВ)

 

Расы и штаммы хлебопекарных дрожжей

 

С 1860 г. по 1939 на дрожжевом производстве используются спиртовые расы дрожжей, не специализированные.

 

В 1939 г. была выделена раса Томская. Она неплохая, но требовательна к ростовым ввам и имеет низкую мальтазную активность (160 мин).

 

Одесская раса 14: выделена в 1954 г. из импортных сушеных дрожжей. По всем параметрам лучше Томской (кроме ростовых вв) и является основой для селекции остальных дрожжей.

 

В настоящее время выбор хлебопекарных рас большой.

Штамм Я-1: устойчив к Т (до 37-38^оС), подходит для южных районов.

Гибриды Г-176, Г-262, Г-296-6: зимаз. 42-57, мальт. 65-75; для получения сушеных дрожжей, т.к. содержат много трегалозы (до 8,7%).

 

Г-512: триплоид, с повышенным синтезом витаминов. ЛВ-7, 739, 722, Л-1-Л-3 и много других.

 

Имеется зависимость: штаммы, обладающие наибольшей бродильной активностью, хуже сохраняются и теряют свои свойства при высушивании.