На рис. 10 показаны различные схемы включения дрожжерастильных аппаратов. В одночленной батарее осуществляется в одном аппарате полный цикл утилизации сахара с получением дрожжей. Подается в аппарат сусло, воздух и питательные соли, отводится из него дрожжевая суспензия.
В двухчленной батарее с последовательным потоком осуществляется дробная утилизация сахара, поданного с суслом. В головном аппарате в таком случае обычно утилизируется 70 – 80% сахара и в концевом остальной сахар. В двухчленной батарее с параллельным потоком предполагается дробная утилизация сахара с одновременным и равномерным распределением нагрузки по наращиванию биомассы между всеми аппаратами и включая концевой.
Каждая из приведенных схем имеет свои преимущества и недостатки.
· В одночленной батарее наиболее полноценно утилизируются сахара в растворах с низкой концентрацией, но с ее увеличением степень утилизации сахара, как правило, снижается.
· В двухчленной батарее с последовательным потоком удается достичь более глубокой степени утилизации сахара, но вэтом случае производительность дрожжерастильных аппаратов заметно снижается, так как концевой аппарат работает с весьма низкой производительностью. В головном аппарате происходит основное сбраживание сахара и интенсивное накапливание дрожжевой массы, которая перетекает в концевой аппарат и оказывается в условиях недостаточности питания, что сказывается на состоянии дрожжей.
· В батарее со смешанным потоком питание дрожжей осуществляется в нескольких параллельно работающих аппаратах, а переток из них направляется в один концевой аппарат как дображивающий. Такая схема дает возможность увеличить нагрузку по утилизации сахара на концевой аппарат. Однако схема имеет следующий недостаток: в концевом аппарате скорость потока жидкости увеличивается во столько раз, сколько имеется параллельно работающих с одинаковой нагрузкой головных аппаратов. Продолжительность пребывания жидкости в концевом аппарате соответственно сокращается, в связи с чем не хватает времени для полного использования сахара и для роста дрожжей.
На рис. 11 показана принципиальная технологическая схема дрожжевого цеха. По этой схеме гидролизат, прошедший предварительную обработку, центробежным насосом 1 подается на охлаждение, которое происходит в две стадии: основное охлаждение на вакуумохладительной установке 2, доохлаждение сусла осуществляется при помощи пластинчатых теплообменников 3. Охлажденное сусло подается в дрожжерастильный аппарат 4 с аэрлифтной системой воздухораспределения. В аппарат для выращивания кормовых дрожжей, кроме сусла, подается воздух воздуходувкой 5, вода и отработанная бражка на разбавление, питательные соли в виде аммофоса, аммиачная вода для поддержания рН, засевные или подсевные дрожжи для поддержания культуры дрожжей. Отводят тепло путем орошения водой наружной поверхности аппарата и подачи воды в двухстенный диффузор. Выращенные дрожжи в виде дрожжевой суспензии непрерывно отводят из трех-четырех аппаратов во флотатор 6, в котором методом флотации в одну или две стадии осуществляется выделение дрожжей. Отработанная дрожжевая бражка выводится из флотатора и направляется на разбавление сусла или в канализацию, а частично сконцентрированная дрожжевая суспензия через газоотделитель 7 насосом откачивается в сборник 8, а из него в сепараторы 9 первой ступени сепарирования. Отработанная жидкость из этой группы сепараторов для снижения потерь дрожжей сбрасывается во вторую ступень флотации, а дрожжевая суспензия при помощи при помощи водоструйного насоса 10, разбавленная в нем водой, подается на сепараторы 9 второй ступени сепарирования и сгущения дрожжей. Отработанная промывная вода со второй группы сепараторов для снижения потерь возвращается на промывку дрожжей в газоотделитель. Сгущенная дрожжевая суспензия после второй сепарирования собирается в сборнике 11, а из него через подогреватель 12,в котором при помощи пара нагревается и плазмолизируется концентрат дрожжей, подается через напорный бак 13 на упаривание в двухступенчатую вакуумвыпарную установку. Упаренный дрожжевой концентрат откачивается насосом и подается в сборник 18, а из него в сушильную установку, состоящей из распылительной сушилки 19, вентилятора 20, циклонов 21, топки для подогрева воздуха и другого вспомогательного оборудования. Сухие дрожжи пневмотранспортом поступают в бункер 22, а из него на упаковку в бумажные мешки.
Вышеописанные схемы работы дрожжерастильных аппаратов приемлемы для работы на разбавленных сахаросодержащих растворах. Для работы на растворах с более высоким содержанием РВ эти схемы менее пригодны, так как дают повышенные недоброды. Существуют два варианта решения проблемы: первый - вести разбавление сусла отработанной дрожжевой бражкой, возвращаемой после флотаторов и сепараторов в процесс в необходимом количестве; второй – вести выращивание дрожжей на неразбавленном гидролизате в две ступени.
Трудности в применении первого способа заключаются в следующем: постепенное накопление в процессе выращивания дрожжей продуктов разложения; возможность заражения культивируемых дрожжей нежелательными посторонними микроорганизмами; дополнительное охлаждение бражки. Однако при этом резко сокращается расход свежей воды на производство.
Технологическая схема выращивания дрожжей на сусле с высокой концентрацией РВ заключается в том, что процесс выращивания разделяется на две ступени: первая – выращивание в условиях высоких концентраций РВ, вторая – в условиях низких концентраций. Дрожжи, выращенные на первой ступени, полностью отделяются от жидкости, прежде чем освобожденная от дрожжей жидкость поступит на повторное использование. На рис показана технологическая схема этого способа.
4. Выделение биомассы дрожжей из отработанной среды и концентрирование ее до товарной продукции.
Товарные кормовые дрожжи должны быть получены в сухом виде с содержанием не более 10% влаги. Следовательно всю вдагу, содержащуюся в готовой бражке с дрожжами, после выхода ее из дрожжерастильного аппарата необходимо удалить. В таблице 3 приведены данные о количестве влаги, подлежащей удалению из готовой бражки, в зависимости от содержания в ней дрожжей.
Таблица 3
| Количество дрожжей в бражке, г/л | Содержание, г в 1 л | Количество влаги, удаляемой на 1 кг товарных дрожжей, кг | |
| Абс. сухих дрожжей | Общей влаги | ||
| 10203040 | 2,55,07,510,0 | 997,5995,0992,5990,0 | 36318112290 |
С увеличением концентрации биомассы дрожжей в готовой бражке резко снижаются удельные затраты на удаление излишней влаги. Известны различные способы выделения биомассы дрожжей из готовой бражки, но основными , широко известными являются механические и теплотехнические. К механическим способам относится фильтрация, отстаивание, центрифугирование, сепарирование, разделение на гидроциклонах. К теплотехническим можно отнести выпаривание и сушку.
Путем экономической и технической оценки разных способов удаления влаги из биомассы дрожжей выделили натболее целесообразный технологический вариант: осуществляются последовательно флотирование, сепарирование, выпаривание и сушка.
Для получения кормовых дрожжей высокого качества в схему удаления влаги на флотаторах и сепараторах включена обязательная операция – промывка дрожжей. При этом отмывается почти вся отработанная среда, в которой росли дрожжи.
4.1 Флотирование дрожжей и деэмульгирование готовой бражки с дрожжами
Флотационный способ выделения дрожжей имеет перед сепарационным целый ряд преимуществ: значительно сокращается количество дорогостоящих сепараторов, сокращаются расходы на эксплуатацию, затраты на электроэнергию. Представляется возможным более надежно обеспечить непрерывный процесс выделения дрожжей из бражки; дрожжи, получаемые методом флотирования, имеют более высокие качественные показатели по содержанию белка, зольности, по вкусу и цвету; процесс выделения дрожжей становится полностью непрерывным.
На флотационную способность биомассы влияют раса внедренных в производство дрожжей, их размер и ветвистость. Большое значение имеет конструкция флотатора. Степень концентрирования дрожжей флотационным способом называют коэффициентом флотирования. Обычно этот коэффициент колеблется от 3 до 4, иногда доходит до 6.
Флотаторы предназначены для разделения готовой бражки методом флотации на две части: дрожжевую суспензию и отработанную жидкость. При разделении происходит концентрирование дрожжей. Имеющиеся в промышленности флотаторы выполнены в нескольких вариантах: цилиндрические, конические, одноступенчатые с внутренним стаканом, двухступенчатые (рис. 12).
Одним из самых распространенных аппаратов для флотирования дрожжей является флотатор одноступенчатый пятисекционный. Как показала практика, в одну ступень невозможно выделить из суспензии все дрожжи без потерь. Для более глубокого выделения дрожжей из жидкости применяют двухступенчатое исчерпывание дрожжей или концентрирование дрожжей методом флотирования. На рис. 13 показаны три варианта двухступенчатого флотирования.
По схеме а дополнительное исчерпывание дрожжей осуществляется на флотаторе II ступени, конструктивно аналогичным флотатору I ступени. Однако в связи с различием начальных концентраций флотатор IIступени должен несколько отличаться. После I ступени флотирования вместо спуска в канализацию отработанная жидкость центробежным насосом перекачивается в кольцевое пространство флотатора II ступени. Для усиления флотационной способности целесообразно во всасывающую линию насоса давать небольшой подсос воздуха из атмосферы. Концентрации дрожжей в отдельных точках примерно следующие: