Файл: Технология гидролизных производств учебник..pdf

155

Принципиальная технологическая схема биохимической перера­ ботки сульфитных щелоков и основное оборудование этих процессов такие же, как и в спиртовых и дрожжевых цехах, перерабатыва­ ющих древесные гидролизаты. Поэтому в настоящем разделе бу­ дут рассмотрены лишь некоторые специфические особенности био­ химической переработки сульфитных щелоков.

В сульфитном щелоке всегда содержатся в большем или мень­ шем количестве мелкие целлюлозные волокна, на которых способ­ ны сорбироваться некоторые расы спиртообразующих дрожжей. Образуется волокнисто-дрожжевая биомасса, в которой соотноше­ ние целлюлозных волокон и дрожжей близко к 1 : 1. На этом свой­ стве дрожжей основан способ спиртового брожения с плавающей насадкой. Сбраживание сахаров происходит на поверхности раз­ дела твердой и жидкой фаз, благодаря чему выделяющиеся в про­ цессе брожения пузырьки углекислого газа, как и дрожжи, сор­ бируются на волокнах целлюлозы. В результате такой сорбции волокна поднимаются наверх, однако, достигая поверхности жид­ кости, пузырьки углекислого газа лопаются и волокна с сорбиро­ ванными дрожжами вновь оседают с достаточно большой скоро­ стью, доходящей до 2 мм/сек. Такое движение биомассы вверх и вниз продолжается до тех пор, пока в растворе есть сбраживае­ мые сахара.

Брожение с плавающей насадкой проводят в непрерывнодей­ ствующей батарее, состоящей из одного или нескольких головных чанов и одного хвостового чана. Хвостовой чан снабжен тихоход­ ной мешалкой с гребками и разделен не доходящей до дна на 1 м перегородкой на две части: дображивающую и осветляю­ щую.

Сусло и биомасса непрерывно поступают в головной чан, в кото­ ром протекает главное брожение. Чтобы исключить преждевремен­ ное оседание биомассы, брожение в этом чане не доводят до кон­ ца и применяют различные варианты перемешивания, например устанавливают осевой циркуляционный насос, забирающий браж­ ку в верхней части головного чана и возвращающий ее по каса­ тельной в нижнюю часть этого же чана.

Из головного чана бражка вместе с биомассой непрерывно отби­ рается в дображивающую часть хвостового чана, в котором завер­ шается брожение, осевшая на дно масса гребками мешалки выво­ дится из чана и насосом возвращается в головной чан. Бражка, поднимаясь по осветляющей части чана, очищается от механи­ чески увлеченных волокон и выводится сверху.

Сульфитно-спиртовая бражка содержит по сравнению с гидро­ лизной бражкой повышенное количество альдегидов. Это объяс­ няется, как было сказано выше, способностью уксусного альде­ гида, образующегося в процессе спиртового брожения, связы­ ваться с любым соединением S 0 2 в карбонилбисульфитное соеди­ нение. Поэтому необходимо принимать дополнительные меры по очистке спирта от альдегидов. Учитывая, что альдегиды и эфиры могут быть наиболее полно выделены из малоконцентрированных

157

спиртовых растворов (концентрация спирта 20—30%), их отбор проводят на специальной эпюрационной колонне, устанавливаемой между бражной и ректификационной колоннами. Отбираемую эфиро-альдегидную фракцию (ЭАФ) направляют в бродильное от­ деление. При этом концентрация спирта в эпюрате такая же, как

ина входе в эту колонну.

На ухудшение качества спирта может оказать существенное

влияние переход на сульфитную варку с кислотой, содержащей некальциевые основания. В этом случае, если на стадии подго­ товки щелока не были осуществлены мероприятия по удалению избыточного количества растворенного сульфита, в бражке резко повысится содержание карбонилбисульфитного соединения аце­ тальдегида. При отгонке спирта это соединение, диссоциируя в па­ рах, увеличит концентрацию в спирте ацетальдегида, кислоты и соединений серы.

Для нейтрализации кислоты повышают расход соды, что при­ водит к возрастанию сухого остатка в спирте. В то же время в из­ бытке едкого натра создаются условия для реакций конденсации ацетальдегида в кротоновый, сорбиновый альдегиды, придающие -спирту желтую или коричневую окраску. Конденсация ацеталь­ дегида может доходить до образования высокополимерных нераст­ воримых смолообразных продуктов:

сн3—с / ° + сн3—с / ° —сн3—сн=сн—с{° + Н20,

СНо -сн=сн—o f° + сн3—с/°- -сн5—СН=СН—СН=СН—C<f + НоО.

\ н

сорбиновый альдегид

Поэтому так важно удалять из сульфитных щелоков от варок с ки­ слотой на некальциевых основаниях избыточное количество всех соединений S 0 2.

При выращивании дрожжей на щелоках от варок с кислотой на аммонийном основании, т. е. содержащих избыточное количество соединений азота, во избежание аммиачного отравления дрожжей и связывания образующих альдегидов в альдегидаммиак, кислот­ ность субстрата в дрожжерастильном чане следует регулировать не раствором аммиака, а известковым молоком.

Литература

Сапотницкий С. А. Использование сульфитных щелоков. Изд. 2-е. М., 1965, с. 282.

158

ч

Глава VII

МИКРОБИОЛОГИЯ В ГИДРОЛИЗНЫХ ПРОИЗВОДСТВАХ

1. МОРФОЛОГИЯ и РАЗМНОЖЕНИЕ МИКРООРГАНИЗМОВ

Одним из основных технологических процессов гидролизной промышленности является биохимическая переработка получа­ емого сахара на этиловый спирт, белковые кормовые дрожжи, ви­ тамины и другие ценные продукты.

Поскольку биохимические процессы и микробиологический син­ тез осуществляются при помощи живых микроорганизмов, необ­ ходимо знать их биологические и физиологические особенности, создавать, подбирать и использовать в производстве наиболее ак­ тивные и высокоурожайные культуры.

Для создания новых высокопродуктивных производственных рас дрожжей, накапливающих повышенное содержание белка, вита­ минов и дающих высокие выходы спирта, необходимо использо­ вать методы селекции и генетики.

Большое значение имеет также изучение и широкое использова­ ние микроорганизмов для получения новых ценных продуктов (пи­ щевых дрожжей, комбикормов, содержащих разнообразный комп­ лекс витаминов, ферментов, гормонов, антибиотиков).

Не менее важные задачи стоят перед микробиологией гидро­ лизных производств в области усовершенствования технологиче­ ских процессов на основе глубокого изучения физиологии, биохи­ мических свойств, жизнедеятельности микроорганизмов, подбора рационального режима питания и состава среды. Наряду с основ­ ной культурой производства необходимо изучать посторонние ми­ кроорганизмы, которые могут появляться в дрожжерастильных и бродильных чанах и снижать выход товарной продукции, а также ее качество.

Таким образом, управление производственными биохимическими процессами в гидролизной промышленности и промышленности микробиологического синтеза возможно только на основе знаний микробиологии и биохимии.

Предмет микробиологии и биохимии

Микробиология—-биологическая наука, изучающая возникнове­ ние, развитие, строение, функции и жизнедеятельность мельчайших живых организмов, большинство которых можно видеть только под микроскопом. Они называются микроорганизмами, или ми­ кробами.

Биохимия изучает химизм жизненных процессов микроорга­ низмов.

Микроорганизмы всюду распространены в природе, существуют в почве, воде и воздухе. Они отличаются легкой приспособля-

159