Стадія процесу по вирощювання кормових дріжджів здійснюється в ферментаторі обсягом 12 – 15 м³. Апарат на 10 % заповнюють стерильною або прокип'яченою водою, уводять близько 0,5 м³ середовища й перекачують уміст попереднього апарата (2,5 – 2,7 м³). Вирощування посівного матеріалу триває 8 – 9 ч при постійному доливі середовища з розрахунку близько 1,5 – 1,7 м³ за один цикл. До кінця циклу дріжджів у середовищі повинне втримуватися 4 – 5 г/л (по сухій масі). Потім починають відбирати в основне виробництво по 1 – 1,5 м³ дріжджів у годину, додаючи одночасно свіже середовище зі змістом РВ 1 – 1,2 %. Процес триває від 5 до 10 год, після чого цикл готування посівного матеріалу відновляється.

На початку кожного циклу в лабораторії відбирають варіанти культури дріжджів, які дали найкращі результати по нагромадженню білка й швидкості росту в основному виробництві.

Готові кормові дріжджі завантажуються у ферментатор об’ємом 63 м³. Добавляють молочну сироватку, мінеральні солі, а також кукурудзяний екстракт. Також у ферментатор подавали повітря. Процес проходить при тиску 50 кПа та t стерилізації 130 – 140 °С.. Після цього продукт йшов на випарювання, а від сепарована рідина йшла на очищення. Потім проводили випарювання на вакуумним випаром апараті (55 – 60 °С і тиску 15 кПа) за допомогою пару и висушували на сушарці за допомогою гарячого повітря. Таким чином отримали повноцінний білок.

Вибір і обґрунтування

Вибір ферментатора

Ферментатор обсягом 63 м³. Ферментатор цього типу являє собою вертикальний апарат циліндричної форми, виготовлений зі сталі X18H10T або біметалу з еліптичними кришкою й днищем. Даний тип ферментатора простий по своїй конструкції й працює тільки в стерильних умовах, тому для одержання білка цілком придатний. Відношення висоти до діаметра дорівнює 2,6 : 1. На кришці апарата розташований привід пристрою, що перемішує, і механічного піногасника; штуцера для завантаження живильного, середовища посівного матеріалу, піногасника, подачі й висновку повітря; оглядові вікна; люки для занурення миючої механічної голівки; запобіжний клапан і штуцера для приладів візуального контролю.

Для вивантаження культури в днище апарата передбачений спусковий штуцер 16. Усередині апарата проходить вал 6 із закріпленими на ньому пристроями, що перемішують, що складаються із закритих турбін 8 діаметром 600 - 1000 мм із лопатами шириною 150 - 200 мм, розташованих в 2 яруси, третьою відкритою турбіною, установленої над барботером 13 для повітряних міхурів.

Ферментатор обладнаний сорочкою 17, що складається з 6 – 8 ярусів – секцій. Кожна секція складається з 8 навитих каналів, що оперізують, виконаних з голкового профілю розміром 100 – 60 мм. Площа поверхні охолодження сорочки 60 м². Внутрішня поверхня охолодження площею 45 м² складається зі змійовиків 9 діаметром 600 мм із числом витків 23 при загальній висоті змійовика 2,4 м.

Ферментатор розрахований для роботи під надлишковим тиском 0,25 МПа й стерилізації при температурі 130 – 140 °С, а також для роботи під розрядженням. У процесі вирощування мікроорганізмів тиск усередині ферментатора в межах 50 кПа; витрата стерильного повітря до 1 м³ (м³*хв). Висота стовпа рідини в апарату 5 - 6 м при висоті апарата більше 8 м. [5].

Технічна характеристика ферментатора з механічним перемішуванням барботажного типу.

Обсяг геометричний, м³ 63

Частота обертання вала мішалки 60 – 140 хв^-1

Площа поверхні охолодження 55 м²

Площа поверхні внутрішніх змійовиків 39 м²

Тиск 0,29 Мпа

Температура стерилізації 413 °С

Діаметр вала 200 мм

Довжина вала 8500 мм

Окружна швидкість на кінці турбін 6,5 м/с

Діаметр ферментатора 3300 мм

Висота ферментатора з електродвигуном 12015 мм

Вибір середовища і сировини

Як середовище для одержання білка зручніше за все використати молочну сироватку. [18]. Наявність у сироватці джерел вуглецю й ростових факторів дозволяє вважати її перспективною сировиною в біотехнологічних процесах. У сироватці втримується 50 % сухих речовин молока, у їхньому числі молочний жир, розчинні азотисті з'єднання й мінеральні солі, а також вітаміни, ферменти, органічні кислоти. Всі види молочної сироватки є джерелами молочного цукру (лактози), зміст якого становить 70 % сухої речовини. Поряд з харчовою цінністю молочна сироватка й продукт, отриманий з неї, мають дієтичне й навіть лікувальне значення.

По органолептичним і фізико-хімічних показниках сироватка повинна відповідати вимогам ДСТу. Вона являє собою однорідну рідину зеленуватого цвіту, без сторонніх домішок, допускається наявність білкового осаду.

Молочна сироватка є гарним живильним для середовищем розвитку мікроорганізмів. У ній швидко розмножуються різні групи мікробів, походження яких зв'язане як із залишковою, термостійкою й термофільною мікрофлорою пастеризованого молока, так і з мікрофлорою заквасок, використовуваних при виробництві білкових продуктів.

Серед мікрофлори, що залишилася після пастеризації, є представники бактерій. Більшість термостійких мікробів є мезофілами, вони не розвиваються при температурі пастеризації, але, коли температура знижується, відновлюють ріст.

У молочній сироватці є значна кількість представників вторинної, що виникають у ході технологічного процесу. Це бактерій групи кишкових паличок, гнильна мікрофлора й ін.

У цей час із молочної сироватки виробляють більше 25 видів різної продукції: білків концентратів, напої, молочний цукор й ін.

Використання молочної сироватки у виробництві хлібобулочних, кондитерських і ковбасних виробів дозволяє збагатити їхніми повноцінними білками тваринного походження. Молочну сироватку широко використають у с/г: одержання альбуміну для корму худоби й птаха, готування бактеріальних заквасок.

2.2.1 Підготовка молочної сироватки для культивування мікроорганізмів

 Спочатку осаджують і видаляють із сироватки білки. Для цього проводять термічну обробку: нагрівають до 85 °С и витримка при цій температурі в плині 10 хв із одночасною зміною рН середовища до досягнення ізоелектричної крапки осадження білків. Для зсуву реакції середовища використають лужні реактиви, молочну й соляну кислоту. Ущільнений білковий осад видаляють відстоюванням і фільтрацією. Прояснену молочну сироватку використають для вирощування кормових дріжджів. На вихід білка впливає також глибина теплової обробки молочної сироватки: вихід білка тим вище, ніж вона глибше. Це пов'язане з більше повною коагуляцією білків з ефективністю стерилізації.

До продуцентів білка на молочній сироватці ставляться дріжджі Candida utilis, tropicalis, Trichosporon cutaneum, Candida humicola, Wingea robertsii й інших.

Великий вплив на нагромадження біомаси мікроорганізмів робить зміст у молочній сироватці сухих речовин. Вихідна сироватка має концентрацію сухих речовин від 5,3 до 6,9 %. При вирощуванні мікроорганізмів сироватку можна розбавити в 5 - 6 разів або згустити в 2 - 2,5 рази.

При культивуванні дріжджових мікроорганізмів на молочній сироватці виходить (10 - 20 %) біомаса, що містить велику кількість вуглеводів і зольних елементів. Однак внесення сироватку додаткових джерел азоту у вигляді сечовини, сірчанокислого амонію й аміаку в кількості до 1 % збільшується вихід біомаси незначно (10 %), але сприяє підвищенню змісту білка в дріжджах в 2 - 4 рази. Молочна сироватка є відходом у харчовій промисловості.

Умови культивування

Всі продуценти білка, вирощування на молочній сироватці, аэрофіли, потреба їх у кисні велика, тому що окисляється не тільки лактоза, але й інші органічні речовини. Ці мікроорганізми – мезофіли, які добре ростуть при температурі від 24 до 32 °С. Молочна сироватка має високу буферну ємність і має діапазон значень рн від 4,5 до 6,5.

Також молочна сироватка є гарним субстратом для вирощування кормових дріжджів [14]. Молочна сироватка є недорогим джерелом для одержання чистого білка: в 1 т сироватки в середньому втримується 10 кг білка.

Як сировина для одержання білка дуже добре використати кормові дріжджі. У технічній літературі кормові дріжджі називають продукт, що складається із сухої клітинної маси грибів роду Candida, а також дріжджів, які є відходами виробництва спирту, пива й вина. Вирощування дріжджів - найпростіший спосіб одержати протеїн, вирощування дріжджів займає 2 години.

Кормові дріжджі - суха біомаса (з вологістю до 10 %) дріжджі-подібних грибів. Кормові дріжджі мають світлі - жовтий цвіт і виробляються в гранульованому або порошкоподібному стані. Гранули мають діаметр - 5,0 - 9,0 мм, довжину - не більше 15 мм. Строк придатності кормових дріжджів - півроку.