Автолиз дрожжей в непрерывном режиме

Разработка технологии получения автолизатов в непрерывном режиме представляет интерес с нескольких позиций. Во-первых, этот режим целесообразен в целях интенсификации процесса; во-вторых, потому что в ряде производств дрожжи выращивают в режиме хемостата.

При разработке технологии автолиза дрожжей в непрерывном режиме сохраняется та же логи­ка, что и при разработке периодического процесса автолиза.

Рассмотрим процесс, когда автолизу подвергается суспензия прессованных хлебопекарных дрожжей (МСК 12 %). Процесс ведут в аппарате, состоящем из 4 секций (1 — индукция автолиза, ^автолитическая деструкция), при температуре 55-57 °С и постоянном перемешивании,

Примечания:

Характеристика непрерывного автолиза хлебопекарных дрожжей (МСК=12%)

скорость разбавления, ч' ¹ - отношение скорости протока (л/ч) к рабочему обьему аппарата (.

время пребывания в аппарате, ч - величина, обратная скорости разбавления,

производительность аппарата, г/л • ч - накопление растворимого белка (аминокислот) в глиншц о ' I

удельная активность процесса, мг г • ч - накопление растворимого белка (аминокислот) за единицу к( см л и ( единицу биомассы.

[}ль Регистан Г. И.

Технология автолиза дрожжей

Рис. 10. Интенсивность непрерывного автолиза в аппарате в зависимости от периодичности подачи индуктора (СНЖК)

которое нужно не только для целей массообмена, но и, подчеркнем, для предотвращения возможного роста контаминирующей анаэробной микрофлоры.

Поэтому при получении автолизатов перемешива­ние суспензии следует осуществлять посредством слабого (во избежание вспенивания) барбатирова- ния воздухом.

В первой секции, где проходит индукция автоли­за, pH 3,5 дрожжевой суспензии создается автома­тической подачей Н₃РО₄, во второй, третьей и чет­вертой секциях pH 6,8-7,2 поддерживается с помо­щью NaOH. Так как результативность гидролитиче­ских реакций зависит от длительности процесса, на глубину автолиза, в первую очередь, влияет ско­рость разбавления, или время удерживания клеточ­ной суспензии в автолизаторе. Анализируя полу­ченные продукты (табл. 9), убеждаемся, что при значительных скоростях разбавления (более 0,25

ч'¹) глубина автолиза недостаточна, а при очень медленных (менее 0,08 ч ') возникает опасность развития контаминирующей микрофлоры в 4-й секции автолизатора. Оптимальны для получения автолизатов кормового назначения скорости 0,1-0,2 ч ', обеспечивающие наиболее высокую про­изводительность по белку.

Для разработки мер по предупреждению или ликвидации инфицирования автолизата посто­ронней микрофлорой (непрерывный процесс, как и периодический ведется в незащищенных ус­ловиях), были проведены эксперименты по преднамеренному заражению автолизата в 4-й секции бактериями Е.

Следующий вопрос, подлежащий технологическому решению, затрагивает возможность эконо­мии расхода индуктора. В первом варианте предлагается осуществлять периодическую подачу ин­дуктора (СНЖК) в количестве 200-800 нМ/мл (в зависимости от времени удерживания) в первую секцию, где проходит индукция. В предварительных испытаниях было показано, что при задерж­ке подачи индуктора более чем на 6 ч, интенсивность автолиза резко снижается (рис. 10). Поэто­му при непрерывном режиме автолиза можно рекомендовать вести подачу индуктора и прекраще­ние его подачи попеременно с интервалами 2, 3 и 4 ч (соответственно, 2 ч — подача, 2 ч — прекра­щение подачи).

Второй вариант, более предпочтительный в промышленных условиях, предусматривает посто­янную подачу индуктора (СНЖК) в низкой концентрации (в 3-5 раз меньше оптимальной) при од­новременной непрерывной рециркуляции из последней в первую секцию автолизатора отъема ав- толизированной биомассы, содержащей значительные количества СНЖК и вышедших из клеток активных гидролитических ферментов, в объеме 7,5-30 % от рабочего объема секции (табл. 10). При этом количество добавляемой автолизированной биомассы будет зависеть от скорости прото­ка: при низкой скорости достаточно 10 % , при высокой — 30 % .

Физико-химические параметры (pH, температура, массообмен), оптимальные для непрерывно­го автолиза, не отличаются от таковых при периодическом режиме автолиза.

Следует подчеркнуть, что при значительно меньших количествах индуктора и прочих равных условиях непрерывный процесс автолиза является более эффективным, чем периодический (табл. 11).

Вернемся к анализу основного параметра, отличающего непрерывный процесс получения авто- лизатов, а именно скорости протока (времени удерживания автолизируемой биомассы в аппарате).

Табл. 10. Характеристика непрерывного процесса автолиза, индуцированного СНЖК, с дополнительной рециркуляцией отъема автолизата

Табл. 11.

Табл. 12. Характеристика непрерывного автолиза при одновременной дробной подаче индуктора и рециркуляции отъема автолизата

что определяет глубину автолиза.

Если автолизат предполагается использовать для получения из него растворимой белково-нук­леотидной композиции для микробиологических питательных сред, то необходимо увеличить вре­мя удерживания до 10-12 ч. что обеспечит более глубокий гидролиз биополимеров. Однако в атом случае повышается опасность развития контаминируюгцей микрофлоры, что требует применения специальных приемов ведения автолиза. Хорошие результаты дает ведение процесса при дробной

подаче достаточно высокой концентрации индуктора (СНЖК) и непрерывной рециркуляции из по­следней секции в первую отъема автолизированной биомассы. В процессе, организованном с со­блюдением этих условий, время удерживания биомассы составляет 6—8 ч, а конечный продукт со­держит до 38 % растворимых белковых соединений (табл. 12).

Если необходимо обогащение конечного продукта нуклеотидами, оптимизация автолиза должна предусматривать замену фосфорной кислоты серной, в результате чего снимается ингибирование фосфатами нуклеаз и нуклеолитическая активность существенно увеличивается. Такого характера продукты, специально обогащенные нуклеотидами, могут быть рекомендованы в качестве добавок для приготовления микробиологических питательных сред, особенно при проведении работ по эко­логическому мониторингу микроорганизмов, так как нуклеотиды, низкомолекулярные пептиды, свободные аминокислоты служат во многих случаях «джерминантами» при реактивации покоя­щихся форм.

Изложенные подходы были использованы для разработки способов получения автолизатов микроорганизмов, в том числе дрожжей, в периодическом и непрерывном режимах в крупнотон­нажных микробиологических производствах. Их преимуществами является то, что предложен­ный индуктор (СНЖК) нетоксичен и потому получаемые продукты не нуждаются в дополнитель­ной очистке; индуктор универсален по действию на микроорганизмы различных таксонов, что обеспечивает проведение процесса в асептических условиях; разработка двустадийности процес­са и оптимизация условий для каждой стадии обусловливают высокую результативность при кратковременности автолиза, что крайне важно для крупнотоннажного незащищенного произ­водства.

При проектировании линий получения автолизатов в промышленных условиях капитальные вложения могут быть минимальны за счет использования имеющегося емкостного оборудования. Автолиз можно вести в сборниках в цехах сепарации и вакуум-концентрирования. Для обеспече­ния непрерывности производства могут быть организованы две идентичные параллельные техно­логические линии равной производительности, одна из которых находится в рабочем состоянии, а вторая в это время подвергается мойке и санитарной обработке.

4.