Расход сахара при брожении



РАСХОД САХАРА НА БИОСИНТЕТИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ И ПОЛУЧЕНИЕ ПРОДУКТОВ 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 полунения 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...48 %).

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 %),
диоксида углерода (в соответствии с количеством 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 получение 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 микроорганизмов.

Дрожжи можно многократно возвращать на сбраживание, в результате чего сокращается расход сахара на образование биомассы дрожжей. Энергия брожения дрожжей при их двух-четырехкратном возврате не только не снижается, но даже несколько повышается.

Кроме того, при многократном использовании дрожжей увеличивается общее число дрожжевых клеток и возрастает интенсивность брожения. При сбраживании сусла в 1 л зрелой бражки содержится 20...35 г дрожжей 75%-ной влажности. В условиях анаэробного дыхания на образование 1 г дрожжей указанной влажности необходимо 0,4 г сахарозы, следовательно, на получение 20...35 г дрожжей потребляется 8...14 г сахара, или 6...11 %.

На дыхание дрожжей при дрожжегенерировании в спиртовом производстве потребляется значительное количество сахара — 6... 15 % от общего его расхода в этом процессе, или 2...5 % от всех сбраживаемых cахаров, содержащихся в среде дрожжегенераторов.

Расход сахара на дыхание при различных условиях дрожжегенерирования неодинаков и зависит от его концентрации в среде, скорости насыщения среды кислородом, температуры и других условий. Следовательно, есть еще значительные резервы повышения выхода спирта при переработке мелассы.

Согласно уравнению брожения в этиловый спирт переходит 66,7 % углерода сахара, в СО2 — 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 СО2 при дыхании, т. е. процесс становится более экономичным.

С понижением температуры среды значительно уменьшается удельный расход сахара на дыхание: при 32 "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 (увеличением интенсивности аэрирования) выход дрожжей по массе сахара, израсходованного в процессе биосинтеза, уменьшается.


Flag Counter