Способы выращивания дрожжей

При выращивании дрожжей применяют бесприточный, воздушно-приточный и воздушно-проточный способы, различающиеся режимом подачи питательных веществ, воды, воздуха и продолжительностью процесса.

Бесприточный способ выращивания дрожжей

Этот способ предусматривает подачу всех питательных веществ и воды при загрузке дрожжерастительного аппарата. Культуральную среду либо аэрируют, либо воздух подают периодически в небольшом количестве на протяжении всего периода выращивания дрожжей. По этому способу получают дрожжи чистой культуры (ЧК) в начальных стадиях и первую стадию дрожжей естественно-чистой культуры (ЕЧК).

Воздушно-приточный способ выращивания дрожжей

Данный способ предусматривает выращивание дрожжей в одном дрожжерастительном аппарате с постепенным притоком питательных веществ (мелассы, азот- и фосфорсодержащих солей) и постоянной аэрацией культуральной среды. Такой режим называется периодическим, так как он ограничен во времени. Продолжительность процесса в основном составляет 8–17 ч. Этот способ используют при получении дрожжей ЕЧК и ЧК, а также при выращивании товарных дрожжей.

Объем культуральной среды в аппарате и концентрация дрожжей на протяжении всего процесса не постоянны. В культуральной среде, несмотря на постоянный приток свежей питательной среды, к концу процесса накапливаются продуты жизнедеятельности клеток, тормозящие их рост, что отрицательно влияет на состояние клеток. Скорость роста дрожжей к концу процесса понижается. Периодические процессы, как правило, малопроизводительны.

Воздушно-проточный способ выращивания дрожжей

При этом способе дрожжи выращивают с постоянной аэрацией культуральной среды, постепенным притоком питательных веществ в дрожжерастительный аппарат и одновременным оттоком культуральной среды в отборочный аппарат, т. е. дрожжи выращивают в проточной среде с постоянной концентрацией биомассы в дрожжерастительном аппарате. Этот процесс называют непрерывным. Он протекает в двух дрожжерастительных аппаратах (основном и отборном) и включает в себя два периода: накопительный и проточный (отточный).

Накопительный период протекает в основном в дрожжерастительном аппарате при постоянной подаче питательных веществ, воды и воздуха. Дрожжи растут по закону периодического способа. В своем развитии они проходят лагфазу и фазу логарифмического роста. В дрожжерастительном аппарате к концу периода накапливается рабочая биомасса, количество которой зависит от массообменных характеристик дрожжерастительного аппарата (его конструкции). Затем начинается второй период — период непрерывного роста клеток (проток), во время которого рабочая биомасса непрерывно дает прирост дрожжей, который выводится вместе с культуральной средой из основного дрожжерастительного аппарата в отборочный. Количество среды, отбираемое ежечасно, соответствует (по объему) количеству питательной среды и воды, поступающей в основной дрожжерастительный аппарат, поэтому уровень среды в нем остается постоянным.

В период оттока дрожжи находятся в стадии логарифмического роста. Для достижения высокой продуктивности процесса проток начинают при высокой скорости роста дрожжей, не допуская перехода клеток в стационарную фазу их развития.

При правильно организованном процессе прирост биомассы постоянен, неизменно также и качество продукта, так как процесс стабилизируется. Устанавливается постоянное соотношение клеток по величине и ферментативной активности. Отборочный период не ограничивается во времени при соблюдении следующих условий:

– скорость роста клеток равна скорости разбавления среды;

– дрожжевые клетки обеспечены всеми необходимыми для их жизнедеятельности питательными и ростовыми веществами, а также кислородом;

– непрерывный вывод из основного дрожжерастительного аппарата прирастающей биомассы;

– соблюдение параметров процесса, обеспечивающих оптимальные условия жизнедеятельности клеток.

Стационарная фаза развития дрожжевых клеток в непрерывном процессе наступает только в отборочном аппарате, в который питательные вещества не поступают. Клетки для поддержания жизнедеятельности используют оставшиеся в культурной среде вещества, масса их увеличивается, т. е. проходит процесс дозревания дрожжей.

Трудность в ведении непрерывного процесса на предприятиях состоит в инфицированности культуральной среды вследствие использования нестерильного воздуха, воды, а иногда и питательной среды, что понижает качество готового продукта. В связи с этим продолжительность периода оттоков культуральной среды на предприятиях в настоящее время в основном составляет 12–20 ч.

Непрерывный процесс обеспечивает более высокую скорость роста по сравнению с периодическими процессами. Дегенерации клеток не наблюдается, если дрожжи выращиваются на полноценной питательной среде при полном обеспечении клеток кислородом.

Таким образом, от правильности ведения накопительного периода зависит продуктивность процесса, так как он характеризуется активностью ферментных систем, а от правильности ведения отточного периода — качество готового продукта.