Дріжджі вперше стали використовувати як джерело білка для людини і тварин в Німеччині під час першої світової війни, коли була розроблена промислова технологія культивування пивних дріжджів (Saccharomyces cerevisiae), призначених для додавання в продукти харчування. У Росії перший завод з виробництва кормових дріжджів був пущений в 1935 році. Дріжджі вирощували на гидролизатах з відходів деревини, які при гідролізі утворюють легкозасвоювані для мікроорганізмів форми вуглеводів. В даний час російської біотехнічної промисловістю на основі гідролізу рослинної сировини виробляється значний обсяг кормових дріжджів для сільського господарства.
В якості вихідної сировини для такого отримання кормового білка зазвичай використовуються відходи целюлозної і деревообробної промисловості солома, кошики соняшнику, лляна багаття, стрижні кукурудзяних качанів, бурякова меляса, картопляна мезга, пивна дробина, торф, барда спиртових виробництв, відходи молочної промисловості.
Етапи технологічного процесу отримання кормового білка:
1. подрібнені рослинне сировину, що містить велику кількість клітковини, піддається кислотному гідролізу при підвищеному тиску і температурі, в результаті чого 60-65% містяться в них полісахаридів гідролізуються до моносахаридів;
2. Отриманий гідролізат відокремлюють від лігніну, надлишок кислоти, яка застосовується для гідролізу, нейтралізують вапняним молоком або аміачною водою;
3. Після охолодження і відстоювання в гідролізат додають мінеральні солі, вітаміни та інші речовини, необхідні для життєдіяльності мікроорганізмів;
4. Отримана таким чином живильне середовище подається в ферментёрний цех, де здійснюється вирощування дріжджів.
5. Для культивування на гидролизатах рослинних відходів найбільш ефективні дріжджі пологів Candida, Torulopsis, Saccharomyces. За оптимальних умов з 1 т відходів хвойної деревини можна отримати 200 кг кормових дріжджів.
Для отримання кормових дріжджів застосовується технологія їх глибинного вирощування в спеціальних апаратах - ферментерах (рис. 12.1).
При технології забезпечуються наступні процеси:
1.Режим постійного перемішування суспензії мікробних клітин в рідкому поживному середовищі і оптимальні умови аерації;
Мал. 12.1. Схема ферментера для вирощування дріжджів
1 - корпус ферментера; 2 - вихід повітря в атмосферу через очисний фільтр; 3 - подача повітря для аерації і перемішування живильного середовища; 4 - охолоджуюча сорочка; 5 - теплообмінник; 6 - вихід дріжджової суспензії після закінчення ферментації; 7 - кювету для направлення потоку повітря у внутрішню порожнину теплообмінника; 8 - подача холодної води в теплообмінник; 9 - висновок теплої води з теплообмінника; 10 - подача посівної культури; 11 - подача рідкого живильного середовища.
2. Відведення надлишкового тепла з метою підтримки заданого температурного режиму;
3. Робочий цикл вирощування культури дріжджів підтримується протягом 20 годин;
4. Після закінчення робочого циклу культуральна рідина разом з розташованими клітинами дріжджів виводиться з ферментера, а в нього знову подається живильний субстрат і культура дріжджових клітин для вирощування.
5. Виведена з ферментера суспензія мікробних клітин далі подається на флотационную установку, на якій проводиться відділення біомаси дріжджів від культуральної рідини. В процесі флотації піниться суспензії, при цьому мікробні клітини спливають на поверхню разом з піною, яка відділяється від рідкої фази.
6. Після відстоювання дріжджова маса концентрується за допомогою сепаратора;
7. Для досягнення кращої перевариваемости дріжджів в організмі тварин проводиться спеціальна обробка мікробних клітин (механічна, ультразвукова, термічна, ферментативна), що забезпечує руйнування їх клітинних оболонок.
8. Потім дріжджова маса упаривается до необхідної концентрації і висушується, вологість готового продукту не повинна перевищувати 8-10%.
У сухий дріжджовий масі міститься 40-60% сирого білка, 25-30% засвоюваних вуглеводів, 3-5% сирого жиру, 6-7% клітковини, до 50 мг% вітамінів.
9. За допомогою обробки дріжджів ультрафіолетовими променями проводиться їх збагачення вітаміном D2. який утворюється з міститься в них ергостерину.
10. Для поліпшення фізичних властивостей готового продукту кормові дріжджі випускають в гранульованому вигляді.
На основі ферментації гідролізатів рослинної сировини. поряд з виробництвом кормових дріжджів, отримують також етиловий спирт. В цьому випадку особливість технології полягає в тому, що спочатку проводиться спиртове бродіння, в результаті якого відбувається утилізація містяться в гідролізаті гексоз. Після відгону спирту залишається невикористаний субстрат - барда. Ця послеспиртовая барда використовується в подальшому як живильне середовище для вирощування кормових дріжджів. Таким чином, з гідролізатів рослинних відходів одночасно можуть бути отримані два види цінної продукції.
Хороший субстрат для вирощування кормових дріжджів - молочна сироватка. є виробничим відходом при переробці молока. В 1 т молочної сироватки в середньому міститься 10 кг повноцінного білка і 50 кг дисахарида лактози, який легко утилізується мікроорганізмами.
Для виділення з молочної сироватки білків розроблена ефективна технологія із застосуванням методу ультрафільтрації низькомолекулярних речовин через мембрани. Отримувані таким способом білки використовуються для приготування сухого знежиреного молока або в якості харчової білкової добавки. Залишаються після відділення білків рідкі відходи, що містять лактозу, можуть бути потім перероблені шляхом культивування дріжджів в збагачені білками кормові продукти.
Дріжджуванні піддається молочна сироватка без попереднього виділення з неї білків, при цьому вирощуються спеціальні види кормових дріжджів з роду Torulopsis. На основі дріжджування молочної сироватки виробляється три види кормових білкових продуктів:
1. Замінник цільного молока для годування молодняку сільськогосподарських тварин - «БІО ЗНМ»;
3. Сухий, збагачений дріжджовими білками продукт «Провілакт», застосовуваний як замінник сухого знежиреного молока.
Як показують досліди з вивчення поживних властивостей кормових дріжджів, вони досить добре перетравлюються в організмі тварин (перетравність білків 80-90%), за сумою незамінних амінокислот близькі до ідеалу ФАО, а за змістом в білках лізину, треоніну, Валина і лейцину істотно перевищують еталон ФАО (див. табл. 12.2). Разом з тим білки дріжджів частково не збалансовані за метионину і в них міститься мало інших амінокислот.
Поряд з використанням дріжджових білків в якості кормової добавки при збалансуванні раціонів сільськогосподарських тварин ставиться завдання зробити ці білки придатними для харчування людини. Розроблено технологіякультівірованія пивних і інших харчових дріжджів, які використовуються як білкові добавки до різних харчових продуктів:
1. При переробці в харчовий білок біомасу дріжджів ретельно очищають. При цьому оболонки дріжджових клітин руйнують за допомогою механічної, лужної, кислотної або ферментативної обробки і потім екстрагують гомогенну дріжджову масу органічним розчинником;
2. Після очищення від органічних і мінеральних домішок отриманий дріжджовий продукт обробляють лужним розчином для розчинення білків;
3.Белковий розчин відокремлюють від решти маси дріжджів;
4. З білкового розчину видаляються низькомолекулярні домішки;
5.Очіщенние білки осаджують, висушують і отриману білкову масу використовують в якості добавок в різні харчові продукти: сосиски, холодці, паштети, все м'ясні та кондитерські начинки.