FERMENTAREAScopul fermentaţiei industriale este obţinerea produselor de metabolism, de exemplu a etanolului, acizilor organici (lactic, citric sau gluconic), a diferitelor antibiotice, enzime, aminoacizi şi răşini naturale sau a înseşi celulelor microbiene, cum este cazul drojdiilor. Fermentaţiile industriale pot avea drept scop, de asemenea, modificarea compoziţiei unui substrat complex, ca în cazul epurării apelor reziduale, iar foarte recent s-a inclus în noţiunea de fermentaţie şi producerea de celule animale (vaccinuri virale, interferon, anticorpi monoclonali) sau de celule vegetale.14.1. CINETICA PROCESULUI DE FERMENTARECreşterea microorganismelor şi transformările metabolice care au loc reprezintă un proces în mai multe stadii, cu interacţiune complexă a factorilor fiziologici, biochimici, genetici, fizici şi a altor factori care pot acţiona concomitent, influenţându-se unul pe altul.Ecuaţiile de bază ce definesc cinetica procesului de fermentare sunt ecuaţiile creşterii populaţiei microbiene, ale formării produselor de metabolism şi ale consumului de substrat.14.1.1. Cinetica dezvoltării populaţiei microbieneViteza de dezvoltare a populaţiei microbiene din mediul de fermentare se exprimă prin ecuaţia:dX/dt=u X (14.1)în care: X este concentraţia de celule microbiene din mediu; t-timpul de dezvoltare; u - viteza specifică de dezvoltare.Viteza specifică de dezvoltare a populaţiei microbiene se modifică în cursul procesului de fermentare şi depinde de concentraţia substratului limitator, de concentraţia produsului inhibitor, concentraţia oxigenului dizolvat, acumularea de biomasă din mediu şi de o serie de parametrii termodinamici şi fizici (pH, eH, temperatură, presiune, caracteristicile' geometrice ale fermentatorului, caracteristicile de barbotaj etc).Literatura de specialitate prezintă o multitudine de ecuaţii propuse pentru calculul vitezei specifice de dezvoltare a microorganismelor, pornind de la prima ecuaţie formulată de Monod (1949-1950) şi până la cele mai complexe, care ţin cont de toţi parametrii enumeraţi mai sus.în tabelul 14.1 sunt date câteva ecuaţii pentru calculul vitezei specifice de dezvoltare a microorganismelor.Tabelul 14.1. Ecuaţii pentru viteza specifică de dezvoltare a microorganismelorDenumirea ecuaţiei şi semnificaţia notaţiilor Relaţia de calcul

Ecuaţia lui Monod:Hm - viteza specifică maximă de dezvoltare S - concentraţia substratului limitator ks - constanta lui Monod

" = ""k,+S (14.2)

kp

Ecuaţia lui Jerusalimski tine cont de inhibarea creşterii microorganismelor datorită produselor de fermentaţie P - concentraţia produsului kp - constantă

(14.3)»-^mkp+p

Ecuaţia Monod - Jerusalimski prezintă atât influenţa concentraţiei substratului cât şi a produsului

S kp (14.4)

* *mkM + S kp+P

Ecuaţia prezintă, de asemenea, influenţa concentraţiei substratului şi a produsului k - constantă

-kP & (14.5)

^-^ c ks + s

Ecuaţia lui Nikotaev:k- constantăS0 - concentraţia iniţială a substratuluiw II

limitator

S k (14.6)*Ţ. ^mks + S k + S0-S

Ecuaţia lui Edward prezintă inhibarea creşterii microorganismelor la concentraţii mari de substrat

S (14.7)"r ■■ ™ks + s + sz/k

Ecuaţia ce descrie inhibarea dublă: cu concentraţii mari de substrat şi cu produsul de metabolism /ci - constantă

S kp (14.8)r ™ks + S + k,S2 kp+P

Ecuaţia prezintă încetinirea vitezei specificede creştere cu acumularea de biomasă dinmediu.;(3 - constantă

S (14.9)M ^"/5-X + S

Ecuaţia descrie dezvoltarea şi moartea microorganismelor k\, /C2-constante

Vm-S fitf-k^XM_ ks+S0-k2S ks+S0-k2 (14.10)

Ecuaţia prezintă concepţia de limitare cu două substraturi

(14.11)

Ecuaţia descrie influenţa a două substraturi, din care unul activează creşterea microorganismelor, iar altul o inhibă.

§1 (14.12)1 1 2 " ^2

14.1.2. Cinetica obţinerii produselor de metabolism■ ■ ■ ■'■■■ ■-■■..-■ ■ .

Formarea produsului poate fi influenţată de: constituenţii mediului (precursori, inductori, represori, inhibitori); viteza de dezvoltare a microorganismelor; morfologie; concentraţia în oxigen sau C02; temperatură; pH; viteza de asimilare a substratului; formarea de subproduse, precum şi de alţi factori.Ecuaţiile ce descriu matematic viteza de obţinere a produselor de metabolism arată dependenţa acesteia de viteza de dezvoltare a microorganismelor, de concentraţia de microorganisme din mediul de fermentare sau de o combinaţie a acestor variabile (tabelul 14.2.).Tabelul 14.2

Ecuaţii pentru viteza de obţinere a produselor de metabolism

Denumirea ecuaţiei şi semnificaţia notaţiilorRelaţia de calcul14.1.3. Cinetica consumului de substratCăile de asimilare de către celulă a substanţelor nutritive sunt diferite, dar în final sensul de consum al substratului se exprimă în creşterea masei microbiene, în menţinerea activităţii vitale a celulei şi în formarea produselor de metabolism.Ecuaţiile ce descriu cinetica consumului de substrat sunt trecute în tabelul 14.3.Ecuaţii pentru viteza de consum a substratuluiDenumirea ecuaţiei şi semnificaţia notaţiilor Relaţia de calcul

Ecuaţia descrie consumul de substrat pentru obţinerea de biomasă. Semnul minus arată că substratul se consumă pentru creşterea masei microbiene şi pentru menţinerea activităţii vitale a celulei /ci şi ki - constante

dS L dX f v „A<J _^._..VX (14.19)

Ecuaţia pentru descrierea matematică a proceselor de obţinere a produselor de metabolism la fermentarea cu celule microbiene kz - constantă

dS , dX . • , 6P ... U& „-/c,.—-*,.^/,,— (14.20)

■ '

14.1.4. Cinetica fermentaţiei alcoolice, >.« • * *■ ■ ■ :

Producerea alcoolului etilic din zaharuri fermentescibile este, cu siguranţă, cel mai important exemplu de fermentaţie anaerobă.Pentru a ţine cont de efectele inhibitoare ale substratului şi ale produsului, la fermentaţia alcoolică pe medii cu concentraţie ridicată în zaharuri fermentescibile, Vega şi Navaro [10} au propus un model Monod modificat pentru descrierea cineticii de fermentare.Ecuaţiile care reprezintă viteza de creştere a populaţiei microbiene, viteza de producere a etanolului şi viteza de consum a substratului sunt:;<

în care: f(P) şi f (P) sunt funcţii ce ţin cont de inhibiţia prin produs; k^ şi k2 - constante ce ţin cont de inhibiţia prin substrat; v este viteză specifică de producere a etanolului; vm - viteza maximă specifică de producere a etanolului; yx/s - factor de producere a biomasei din substrat; yP/s-factor de producere a produsului din substrat.■ ■ .. ,,:.i:■ :.:.■ ■ ■ ■■

Sistemul de ecuaţii (14.21-14.23) propus pentru descrierea cineticii fermentaţiei alcoolice scoate în evidenţă următoarele:- se remarcă tendinţa de a da aceeaşi structură matematică ecuatiej cetetttelfe a ţfopttelffâ mlcrofriehe $$,!»). Pan analogie s-a inWus noţiunea de viteză specifică de formare a produsului (v) şi viteză specifică maximă de formare a produsului (vm);vananie, ainire care &e \emarca cete proause ae uauguiis A. şi owaineforma funcţiilor■

f(P) = 1_^_ ;

: ,':m'^fe?

!srf (P) -k,+P '■ sac 5 db Isjbon ■: -•în care: Pm este concentraţia de etanol din mediu de la care încetează etanoiului; /c3 -constantă;- ecuaţia 14.23 rezultă din ecuaţia 14.20 când s-a luat în con: substratul se consumă doar pentru creşterea masei microbiene şi penti produsului de metabolism.14.2. UTILAJE Şl INSTALAŢII DE FERMENTARE,, ■ .... ...■. ■■

«-<£#* z X$- .■ . ■;"- .'■'•■. ■. ■■ ■ '

Având în vedere varietatea materiei prime şi a produselor rezult fermentaţiei, clasificarea fermentatoarelor nu se poate face doar dur. împrumutat din teoria reactoarelor chimice, care a dominat multă vreme ca şi terminologia din biotehnologie. în legătură cu terminologia, de bioreactoare provine din

industria chimică şi este preluată şi în bioin preferăm în continuare denumirea de fermentator, cu extinderea care s prima definiţie a fermentaţiei şi anume ca utilaj în care se realizează atâ' anaerobe cât şi fermentaţii aerobe.Clasificarea fermentatoarelor este prezentată în tabelul 14.4.&$ :i I % I.'

Clasificarea fermentatoarelorJ . I: ,• (?ns JnsssiNr. crt.

Criteriul de clasificare Tipul de ferment

1 2 $'A

1 Tipul de fermentaţie Anaerob Aerob

2 Regimul de funcţionarenib LTS.a soîlsjg i fdq fewfttti psib &i \

PeriodicContinuuSemicontinuu

3 Gradul de sterilitate SterilConvenţional steril Nesteril

4 Modul în care este pus la dispoziţie biocatalizatorul

Cu ceîuîe microbiene Cu enzim'e

5 Gradul de libertate al biocaîalizatoruluiiiBtm i mm^ loJâd nil . iluc^x i 9€

Cu ceîuîe microbiene sasuspensieCu celule microbiene !imobilizate

1 2 3 ■<

6 Gradul de amestecare Cu amestecare idealăCu stare intermediară de amestecareCu dislocuire ideală

| 7 Capacitate De laboratorPilotIndustrial

8 Forma şi modul de construcţie Cuvă, lin, rezervor, bazinH Coloană 2< —<10 0Baterie de fermentare

9 Principiul introducerii energiei în aparat Cu fază gazoasăCu fază lichida ICombinate (fază gazoasă şi lichidă) I

14.2.1. Utilaje şi instalaţii pentru fermentarea anaerobă

Se prezintă într-o formă constructivă foarte variată şi pot avea regim de funcţionare periodic sau continuu.Cele mai reprezentative sunt utilajele pentru fermentaţia alcoolică, utilizate în industria vinurilor şi a băuturilor spumante, industria berii şi industria spirtului.Datorită faptului că fermentaţia alcoolică este exotermă, caracteristica principală a acestor fermentatoare, în special pentru cele de capacitate mare, este prezenţa unui sistem de răcire, menit să asigure funcţionarea la regimul de temperatură prescris.14.2.1.1. Utilaje şi instalaţii pentru fermentarea anaerobă discontinuăîn prezent, instalaţiile cu funcţionare discontinuă reprezintă baza instalaţiilor de fermentare anaerobă pentru obţinerea băuturilor alcoolice, din mai multe raţiuni.în industria vinicolă se preferă fermentaţia discontinuă datorită faptului că, prin tratarea în acelaşi mod a întregii recolte, nu se favorizează producerea mai multor categorii şi tipuri de vin.în industria berii, de asemenea, este bine cunoscut că indicii calitativi pentru berea obţinută prin procedee discontinue sunt superiori berilor obţinute prin procedee continue.Fermentatoarele cu funcţionare discontinuă pot fi: statice sau dinamice (rotative).Fermentatoarele statice. în industria vinicolă fermentaţia clasică a mustului se face în vase din stejar (butoaie, budane, căzi) sau în rezervoare (cisterne) de mare capacitate din beton, po/stif sau din metal.în industria berii, vasele de fermentare poartă, în general, denumirea de linuri, dacă lucrează la presiune barometrică, şi de tancuri, dacă funcţionează sub presiune. Linurile de fermentare se execută din beton, protejate la interior cu smoală sau cu răşini epoxidice, din poliester îmbunătăţit cu fibre de sticlă, din oţel protejate cu email sau sticlă organică, din aluminiu sau din oţel inoxidabil.Tancurile de fermentare reprezintă recipiente închise folosite pentru fermen-tarea primară sub presiune sau pentru fermentarea secundară. Ele se confecţionează din tablă de oţel protejate cu masă bituminoasă sau răşini epoxidice, din otel inoxidabil sau din aluminiu.Vasele de prefermentare şi de fermentare din industria spirtului sunt de obicei de construcţie metalică, de formă paralelipipedică sau cilindrică şi poartă denumirea de linuri.Tancurile cilindro-conice verticale se utilizează în industria berii pentru procese tehnologice clasice sau rapide de fermentare primară şi secundară sau combinată. Astfel de tancuri se pot utiliza până la anumite dimensiuni şi ca recipiente sub presiune. Se amplasează în construcţie, sau direct sub cerul liber. Răcirea are loc fie cu mantale inelare sau buzunare exterioare (până la 5, din care 1-2 în zona conică), fie prin recircularea lichidului şi trecerea printr-un schimbător de căldură cu plăci.

Umplerea şi golirea tancurilor ce aplică tehnologii clasice se efectuează printr-un racord fn partea conică. Golirea drojdiei are loc printr-o deviaţie a conductei de alimentare - golire, cu ajutorul unui robinet cu 3 căi. Toate recipientele posedă spund-aparate şi dispozitive de siguranţă faţă de vid, montate pe capac.Recipientele cele mai mici amplasate în încăperi au înălţimi de circa 6 m, diametrul de 2,5 m şi o capacitate de 200 hi, ele putând ajunge până la capacitatea de 1600 hi, cu înălţimea de peste 16 m. Sub cerul liber, astfel de recipiente se execută numai pentru capacităţi de peste 1000 hi. Unghiul conului este de 60-90°. Susţinerea are loc pe picioare slab oblice, în număr de până la 18 sau cu suport inelar ce prelungeşte partea cilindrică. Curăţirea şi dezinfecţia se asigură cu duze rotative.în figura 14.1 sunt prezentate formele şi dimensiunile pentru tancurile cilindro-conice fabricate de firma germană Ziemann.

Fig. 14.1. Forme şi dimensiuni pentru tancurile cilindro-conice.La noi în ţară, ISPCAIA - Bucureşti proiectează tancuri cilindro-conice verticale, produsul purtând denumirea "Fermentatorhere 110 m3" (fig. 14.2).Utilajul este un recipient care are o parte cilindrică cu diametrul de 4000 mm, un fund tronconic cu unghiul la vârf de 70° şi un capac elipsoidal. Pe partea exterioară a părţii cilindrice este montată o serpentină de răcire, împărţită în două zone, distanţate între ele pe verticală cu 600 mm. Cele două zone de răcire sunt prevăzute cu câte două racorduri de alimentare cu agent de răcire şi câte două racorduri de evacuarea a acestuia. Fundul tronconic are şi el pe suprafaţa exterioară o zonă de răcire, formată din 4 canale cu secţiune triunghiulară, prin care se introduce agentul de răcire. Corpul utilajului şi serpentinele de răcire sunt executate din tablă de otel inoxidabil, marca 10TiNiCr 180.Utilajul este prevăzut cu următoarea aparatură de măsură şi control:

- indicator de nivel de lichid la capacitatea de 100 m3, 88 m3 şi recipient gol; în acest scop sunt montate în corpul utilajului nişte locaşuri filetate;- indicator de temperatură în zona serpentinelor de răcire de pe partea cilindrică; pentru realizarea acestor operaţii, în peretele cilindric sunt montate două teci în care se introduc senzorii respectivi pentru măsurarea temperaturii;- pe capacul fermentatorului sunt montate o supapă de supra-presiune reglată astfel încât să se deschidă la presiune de 1,8 bar şi o supapă de vid care se deschide la presiunea de 0,99 bar.în partea superioară a fermentatorului, la interior, este montat un duş de spălare de formă sferică, prin care, după golirea fiecărei şarje de produs, se introduc soluţiile de spălare pentru curăţirea interiorului utilajului.Dioxidul de carbon, rezultat în procesul de fermentare, iese din aparat prin duşul de spălare şi printr-un racord legat cu racordul de alimentare a duşului printr-o clapetă, care are rolul de a permite trecerea lichidului de spălare spre interiorul utilajului numai prin duş.Pe capacul elipsoidal al fermentatorului este montată o cameră de protecţie izolată termic, care protejează supapele de presiune şi de vid; în interior se află o rezistenţă electrică de încălzire care pe timpul sezonului rece fereşte de îngheţ supapele şi clapeta.Fermentatorul este izolat la exterior cu poliuretan expandat, protejat de o manta executată din tablă ondulată zincată. El se montează pe un inel de beton pe care se aşază printr-o fustă de rezemare, prinderea realizându-se prin 12 şuruburi M 30.Caracteristicile tehnice ale utilajului sunt:- produsul prelucrat: must de bere- volumul total interior: 110m3

- volumul util: 88-100 m3

- presiunea maximă de lucru: 1,8 bar- temperatura de lucru: 1...14°C- lichidul de spălare în interior: soluţii alcaline şi acide- presiunea lichidului de spălare: 4 bar- agentul de răcire: propilen glicol- presiunea agentului de răcire: 4 bar- masa utilajului gol: 11 090 kg- masa utilajului în lucru: 115 000 kg- dimensiunile de gabarit:- înălţimea 12 148 mm- diametrul exterior 4 215 mm.Folosirea rezervoarelor metalice sub presiune din oţel inoxidabil, prevăzute cu manta de răcire exterioară, pentru producerea vinurilor spumante, se practică la scară industrială atât pentru procedee discontinue cât şi pentru operaţii în flux continuu. Ele au capacităţi foarte diferite, care merg de la 1890 I, capacitatea rezervorului tradiţional, şi până la 3 700-55 9001, capacitatea rezervoarelor construite în prezent şi sunt echipate cu dispozitive de umplere

şi golire, dispozitive pentru controlul temperaturii şi presiunii, supape de siguranţă etc.Schema rezervorului pentru şampanizarea vinului prin procedeul periodic, de tip Frolov-Bagreev (fosta U.R.S.S.), cunoscut şi sub denumirea de acratofor, este prezentată în fig. 14.3, iar caracteristicile tehnice sunt redate în tabelul 14.5.

Procesul tehnologic decurge în modul următor: amestecul fermentativ format din vin brut tratat, licoare de rezervor şi maia de levuri selecţionate este trecut pentru fermentarea secundară (şampanizare) în acratofor, unde se lasă o cameră de gaz cu volumul de aproximativ 1% din capacitatea rezervorului. Fermentarea secundară se efectuează la o temperatură de cel mult 15°C, timp de 20 de zile. Când presiunea în acratofor ajunge la 4 bar la 10°C, vinul este răcit repede (cel mult 18 ore) până la temperatura de -3...-8QC şi ţinut la această temperatură cel puţin 48 ore. După tratarea cu frig, vinul este evacuat din rezervor pentru efectuarea celorlalte operaţii tehnologice.

Fig. 14.3. Rezervor - acratofor pentru prepararea vinurilorspumante: 1-ventil; 2-racord evacuare vin; 3-manometru; 4-conductă alimentare amestec fermentativ; 5-conductă de legătură la manometru; 6-gură de vizitare; 7- gâtul rezervorului; 8- capac sferic; 9, 11, 13-mantale de răcire; 10-corpul rezervorului; 12- indicator temperatură; 14 -fund sferic; 15- racord evacuare drojdie.Tabelul 14.5Caracteristicile tehnice ale acratofoarelor de tip Frolov-Bagreev

Fermentatoare rotative. Reprezentantul tipic al fermentatoarelor rotative îl constituie cisternele rotative folosite pentru macerare-fermentare în industria vinului.Din punct de vedere constructiv, cisterna rotativă, indiferent de tip, este confecţionată din tablă de oţel inoxidabil, prevăzută la interior cu doi pereţi laterali perforaţi şi un jgheab, de asemenea perforat, prin care se separă vinul ravac. Unele tipuri de cisterne sunt prevăzute în interior cu o şicană cu ajutorul căreia mustuiala este şi mai bine amestecată. Şicana este astfel montată, încât să faciliteze dirijarea mustuieli de-a lungul jgheabului de scurgere sau spre gura de evacuare, în funcţie de sensul de rotaţie al corpului cisternei. Cisterna se roteşte cu circa 4 rot/min în jurul axei sale longitudinale, favorizând astfel contactul permanent al boştinei cu mustul, ceea ce conduce la obţinerea de vinuri mai intens colorate şi mai bogate în aromă, extract şi cenuşă decât cele obţinute prin macerare-fermentare în vase statice. în interior ea poate fi prevăzută cu o serpentină din oţel pentru circulaţia apei, care este utilizată fie pentru încălzire - în toamnele reci când fermantaţia demarează greu - fie pentru răcire-în cele mai multe cazuri. La terminarea macerării - fermentării vinul se evacuează prin intermediul unui robinet de golire, iar boştina prin gura de alimentare, după ce aceasta a fost adusă, prin rotirea cisternei, în dreptul jgheabului de evacuare.în figura 14.4 este reprezentată cisterna metalică ROTO, de construcţie românească, cu capacitate de 20 000 kg, cu următoarele caracteristici tehnice principale:- lungimea totală cu sistem de antrenare: 5904 mm - lungimea peretelui perforat: 3600 mm - lungimea fără sistem de antrenare: 4814+5mm - diametrul cisternei 2400 mm - grosimea pereţilor cisternei: 6 mm- ţeava serpentină răcire: (j> 40 x 5 mm - diametrul serpentinei: 1400 mm

14.2.1.2. Utilaje şi instalaţii pentru fermentarea anaerobă continuăFermentarea industrială în flux continuu este utilizată cu succes în industria vinului, berii dar mai ales în industria spirtului. în principiu, această tehnologie constă în introducerea continuă a mustului de struguri, de bere sau a plămezilor femnentescibiie, într-un mediu aflat în faza fermentării tumultuoase

cu o mare densitate levuriană şi evacuarea concomitentă a produsului fermentat în partea opusă a instalaţiei. La fermentaţia în flux continuu, faza de lag, respectiv prefermentativă, lipseşte, determinând prin aceasta scurtarea perioadei de fermentare.

Fig. 14.4. Cisternă metalică ROTO:1 - sistem de antrenare; 2 -fund elipsoidal; 3- gură încărcare-descărcare;4 - serpentină; 5- virolă; 6- inel de rigidizare; 7- spiră; 8 - nervură exterioară; 9 - lagăr.Avantajele fermentaţiei în flux continuu sunt:- centralizarea operaţiilor şi a controlului;- grad ridicat de automatizare şi economie de manoperă;- rapiditate şi regularitate în desfăşurarea procesului de fermentare;- posibilitatea fermentării unor cantităţi mari de material în vederea obţinerii unor volume mari de produs fermentat de aceeaşi calitate;- gradul alcoolic al produsului fermentat este mai mare decât la procedeele clasice, deoarece aeraţia, fiind mai redusă, limitează multiplicarea levurilor şi, în consecinţă, se consumă mai puţin zahăr pentru creşterea biomasei levuriene. Aceasta poate constitui uneori un dezavantaj.în unele situaţii, fermentarea în flux continuu este urmată de o fază postfermentativă, discontinuă/care are rolul perfectării fermentaţiei şi aducerii produsului finit la indicii tehnologici ceruţi. Situaţia se întâlneşte în industria vinului şi industria berii.Instalaţiile industriale de fermentare pot fi de mai multe feluri:- instalaţii de tip coloană;- instalaţii de tip baterie;- instalaţii de tip tanc-reactor cu agitator sau cu recirculare.

Instalaţiile de tip coloană. Sunt formate dintr-o singură coloană de fermentare sau din mai multe coloane legate în paralel, pentru a asigura o capacitate de producţie mai mare.Fermentatorul de tip coloană (fig. 14.5.), utilizat în industria vinului, este un turn cu înălţimea de 8,8 m (din care 8 m înălţimea părţii de lucru) şi diametrul părţii inferioare de 2,5 m, iar al celei superioare de 2 m. Coloana se compune din 4 compartimente, cu un volum util de 243 hi; volumul compartimentului inferior unde se produce fermentarea iniţială şi înmulţirea drojdiilor este de circa 90 hi, ceea ce reprezintă 40% din capacitatea totală. Compartimentele sunt separate între ele prin nişte diafragme metalice de formă conică, care se sprijină liber pe nişte inele din interiorul coloanei. Amestecarea şi trecerea mustului dintr-un compartiment în altul este posibilă, deoarece diafragmele nu sunt etanşe nici la inele nici la perete. La partea superioară, coloana are un capac bombat prevăzut cu un dispozitiv de evacuare a C02. în partea inferioară, care de asemenea este bombată, se află un racord de golire. Pentru reglarea temperaturii, coloana este echipată în partea superioară cu o conductă circulară perforată pentru distribuirea apei de răcire-încălzire; la partea inferioară se află un jgheab receptor pentru colectarea şi evacuarea apei. Controlul şi reglarea temperaturii de fermentare se face cu ajutorul unor termometre cu termorezistenţă, ce sunt în contact cu dispozitivul pentru declanşarea automată a instalaţiei de stropire a coloanei.

Flg. 14.5. Fermentator tip coloană pentru industria vinului: /-compartiment inferior; 2-3- compartimente intermediare; 4-compartiment superior; 5- capac cu dispozitiv de evacuare CO2; 6~ pompă pentru circulaţia apei de răcire-

încălzire; 7-instalaţie de răcire; 8- instalaţie de încălzire; 9- conductă perforată pentru distribuirea apei de răcire - încălzire; 10- jgheab de colectare şi evacuare a apei;11- racord de alimentare cu must.unde se amestecă cu mustul aflat în plină fermentare şi la o temperatură mai ridicată. Pe măsura desfăşurării fermentaţiei, modificându-şi densitatea, el se ridică spre partea superioară, vinul nou fiind evacuat prin robinetul de scurgere şi dirijat spre perfectarea fermentaţiei, întrucât el mai conţine 2-3% glucide nefermentate. în acest mod, pe de o parte se măreşte productivitatea instalaţiei iar pe de o altă parte, prin aerarea vinului, se favorizează activitatea drojdiilor, care produc fermentarea rapidă şi completă a zahărului remanent.Turnul de fermentare APV (fig.14.6) este utilizat în cadrul instalaţiilor de fermentare continuă, atât în industria berii cât şi în industria spirtului.

Fig. 14.6. Turn de fermentare APV: 1-tub de decantare interior; 2, 4, 7, 8-racorduri prelevare probe; 3, 5- mantale de răcire, 6- fereastrăde observaţie; 7-termometru.Fermentatorul industrial constă dintr-un tub cilindric vertical cu diametrul în jur de 1 m şi înălţimea de 7 m. Fundul este conic şi are la bază o placă perforată, care asigură repartizarea uniformă a produsului alimentat la trecerea în secţiunea cilindrică a turnului. Partea cilindrică este prevăzută cu alte plăci perforate, care evită curenţii prefernţiali şi, în consecinţă, amestecurile de

must care urcă sau de bere care coboară. în vârful turnului, cilindrul se evazează într-o zonă de decantare, prevăzută cu un tub de degajare, astfel încât dioxidul de carbon produs prin fermentare să nu perturbe procesul de decantare a celulelor de drojdii. Controlul temperaturii se face cu ajutorul unor zone prevăzute cu manta dublă prin care circulă agentul de răcire. Turnul este prevăzut la diferite înălţimi cu termometre şi prize pentru prelevarea de probe.

Fig. 14.7. Instalaţie APV de fermentare continuă a mustului de bere: 7 - recipient tampon de must; 2- dispozitiv pentru controlul concentraţiei; 3 - paste-urizator de must; 4-turnuri de fermentare; 5-tancuri pentru maturare; 6-răcitor de bere.

Instalaţia APV de fermentare continuă a mustului de bere (fig. 14.7) este alcătuită din 5 turnuri de fermentare primară cu diametrul de 0,6 m şi înălţimea de 6,4 m, legate în paralel, şi patru tancuri verticale de maturare, de aceeaşi înălţime, legate în serie. Mustul de bere este alimentat dintr-un recipient tampon, diluat până la concentraţia prescrisă într-un dispozitiv pentru controlul concentraţiei, pasteurizat şi dozat în continuare, concomitent în toate turnurile de fermentare. Ieşirea are loc pe la partea superioară, prevăzută cu spărgător de spumă şi separator de drojdie, în bateria de maturare, berea trece succesiv de sus în jos prin tancurile de maturare, ajungând în final la răcire şi, de acolo, în staţia de filtrare-îmbuteliere.La o concentraţie a drojdiei de peste 150 g/l şi cu o mare capacitate de fermentare, durata de fermentare nu depăşeşte 4 h. Capacitatea instalaţiei este de 1000 hl/zi.

Fig. 14.8. Instalaţie APV de fermentare din industria spirtului: 1 -tancuri de depozitare; 2-pasteurizatoare; 3-fermentatoare turn; 4- regulator de flux; 5-vas tampon; 6-centrifugă; 7-rezervor pentru drojdie.

Instalaţia tip APV de fermentare continuă din industria(fig. 14.8) este utilizată în Australia pentru producerea de aicooi din medii ca: melasă de trestie sau de sfeclă, leşii sulfitice. La o concentraţie în celule de drojdie de la 50 până la 80 g/l, pentru o plămadă iniţială cu un conţinut de până la 12% zaharoză, durata de fermentare este de 4 h, cu obţinerea unei plămezi fermentate cu un conţinut de alcool de 5% (m/v).

Instalaţii de tip baterie. Aceste instalaţii sunt formate din 4-12 vase de fer-mentare, aşezate în serie, prin care produsul de fermentat circulă succesiv. Vasele de fermentare pot fi aşezate în poziţie verticală sau orizontală.în industria spirtului, în special la obţinerea spirtului din melasă, fermentarea continuă în instalaţii de tip baterie este foarte utilizată, în multiple variante: cu separarea şi reutilizarea drojdiei în procesul de fermentaţie, fără reutilizarea drojdiei, aceasta din urmă putând fi: cu două plămezi şi două concentraţii diferite, cu o plămadă şi o concentraţie, cu două plămezi şi o singură concentraţie.Instalaţia de fermentare continuă a melasei prin procedeul Malcenko(fig. 14.9) are o importanţă deosebită prin faptul că foloseşte o singură concentraţie de melasă (23°Bltg), atât pentru prefermentare cât şi pentru fermentare. Procesul tehnologic constă în diluarea melasei la 60°Bllg, antiseptizare, acidulare şi adăugare de substanţe nutritive, diluare în continuare la 23°Bllg, prefermentare şi fermentare. Vasele de fermentare sunt legate astfel încât plămada în fermentare să intre din primul vas în următorul prin intermediul unor conducte de preaplin montate în interiorul vaselor, din ultimul vas rezultând plămada fermentată, cu un conţinut de alcool de 9,5-10,0% (v/v). La sfârşitul prefermentării se obţine o concentrare în celule de drojdie de 10 /ml, prin aerare cu 1,5-2,5 m3 aer/oră pentru 1 m3 de plămadă. Raportul dintre volumul de plămadă în prefermentare şi fermentare variază de fa 1:5 la 1:3. Prefermentarea se reaiizează în 4-6 vase, legate în paralel, pentru a facilita spălarea şi sterilizarea unui singur vas fără întreruperea

întregului proces, iar fermentarea se realizează în 8-10 fermentatoare, legate în serie. Durata totală de fermentare este de 24-25 h din care 5 h de prefermentare. Sterilizarea bateriei de fermentarea se face la intervale de 7-10 zile.

Fig. 14.9. Instalaţie de fermentare continuă a melasei (procedeul Malcenko): 1 - rezervor pentru melasă; 2, 10- pompe pentru melasă; 3 - aparat de luat probe; 4 - cântar; 5- amestecător mecanic; 6- rezervor pentru antiseptic; 7- rezervor pentru acid sulfuric; 8-rezervor pentru soluţie de var; 9-rezervor pentru acid ortofosforic; 11 -rezervoare de înălţime pentru melasă; 72-debitmetru pentru melasă; ?3-diluator; 14-vase de prefermentare; 15 - vase de fermentare; 16 - prinzător de spumă; 17- prinzător de spirt; 18, 19 -pompă; 20 -colector de presiune pentru plămadă fermentată; 21 - separator; 22'-rezervor pentru plămadă; 23- pompă pentru trimiterea plămezii la distilare.Instalaţia de fermentare continuă a mustului de bere după procedeul Denscikov (fig. 14.10) este formată dintr-o baterie de vase legate în serie şi anume: două generatoare mici de drojdie, un generator mare de drojdie, recipient pentru alimentarea cu must a bateriei de fermentare, patru tancuri de fermentare şi un tanc complementar, unde se face şi o răcire a berii.

Fig. 14.10. Instalaţie de fermentare continuă a mustului de bere (procedeulDenscinkov): 1 - generatoare de drojdie; 2-generator mare de drojdie; 3-recipient alimentare must; 4, 5, 6, 7-tancuri de fermentare; 8-agitator cu palete; 9 - spund-aparat; 10 - barbotor CO2; 11 - tanc de răcire.Tancurile de fermentare au diametrul de 2,2 m şi lungimea de 5,9 m. Primele două sunt prevăzute cu agitatoare cu palete, iar următoarele două sunt prevăzute cu dispozitive de barboatare a dioxidului de carbon pentru menţinerea celulelor de drojdii în contact permanent cu mustul de bere şi pentru a evita depunerea lor. Tancul complementar este prevăzut cu instalaţie de răcire pentru a asigura răcirea berii la 1°C, în vederea sedimentării celulelor de drojdie. Toate tancurile sunt prevăzute cu spund-aparat.Instalaţia BA-1, utilizată în Republica Moldova pentru obţinerea în flux continuu a vinurilor brute albe seci (fig.14.11), prezintă avantajul obţinerii unor vinuri cu grad alcoolic mai ridicat, cu un conţinut mai mare de glicerol şi o durată de fermentare redusă. Se utilizează îndeoasebi la prepararea vinurilor spumante sau de tip oxidativ.Instalaţia funcţionează sub presiune de C02 şi este formată în principal din 6 rezervoare metalice de fermentare şi 5 rezervoare de presiune amplasate între acestea. Ea este complet automatizată.Caracteristicile tehnice ale instalaţiei sunt:- productivitatea medie (pentru must fermentatcu 2,5% zahăr remanent): 70 000 l/zi- capacitatea instalaţiei: 129 500 I- coeficient de utilizare a capacităţii: 0,85rezervoare de fermentare verticale:- număr- capacitate

rezervoare de presiune orizontale:numărcapacitatedimensiunile de gabaritlungimelăţimeînălţimemasa620 00015 1900123 560 mm 2 950 mm 6 746 mm 18 130 kg

Fig. 14.11. Instalaţie de fermentare continuă a mustului de struguri BA-1: 7 -pompă; 2-vase de fermentare; 3-conductă alimentare must; 4-releu electric cu plutitor pentru acţionarea automată a pompei; 5-conductă pentru urcarea mustului; 6- ventil pentru reglarea evacuării CO2; 7- rezervoare orizontale; 8- ventil pe conductă de egaiarea nivelului lichidului în vasele de fermentaţie; 9-ventil soîenoid; 10-zăvor hidraulic pe conductă de transvazare; /1 ~ conductă pentru CO2; 12 - conductă pentru egaiarea presiunii în rezervoare; 13- sticlă de nivel; 14 - dispozitiv cu plutitor pentru evacuarea vinului; 15-ventil; 16-rezervor pentru vin; 17-robinet cu trei căi pentru golirea vaselor de fermentare.Instalaţii de tip tanc-reactor. Aceste instalaţii se caracterizează prin prezenţa dispozitivelor de agitare mecanică sau recirculare exterioară cu ajutorul pompelor, în vederea accelerării procesului de fermentare. în industria berii există o diversitate mare de instalaţii de fermentare continuă prevăzute cu sisteme de agitare mecanică ca, de exemplu: instalaţia Geiger-Compton, instalaţia Hough-Ricketts, instalaţia Hough-Gough-Davis, instalaţia Coutts etc.Instalaţia de fermentare Coutts are în componenţă un tanc de fermentare de construcţie specială prezentat schematic în fig. 14.12. Forma lui poate fi dreptunghiulară sau cilindrică şi este prevăzut cu un agitator care se roteşte în interiorul unui difuzor, al cărui diametru este* de 1/6 din diametrul vasului de fermentare. în plus, faţă de reperele din figură, fermentatorul mai este prevăzut cu o conductă de evacuare C02, dom pentru îndepărtarea spumei şi manta de răcire.Temperatura de fermentare poate fi cuprinsă între 7. şi 27°C, cu o durată totală de fermentare-maturare de 18 h

Procedeul intensiv de fermentare ÂLCO-FLOC (fig. 14.13) urmăreşte reducerea duratei de fermentare în vederea rentabilizării producţie de alcool carburant.

Fig. 14.12. Tanc de fermentare Fig. 14.13. Procedeu intensiv decontinuă după procedeul Coutts: fermenare Alco-Floc:1 -agitator; 2— difuzor; 3 - alimentare 1 - fermentator; 2 -vas de sedimen-must; 4-alimentare drojdie; 5-eva- tare; 3-dispozitiv de transport şicuare must; 6- gură de vizitare. omogenizare; 4- alimentare plămadă;5-evacuare plămadă fermentată; . 6-retur suspensie de drojdie; 7-aer; 8-evacuare CO2; 9-zonă de liniştire.

Conform acestui procedeu, plămada în curs de fermentare este recirculată şi pompată înapoi în reactor printr-un tub central cu înglobare de aer. în jurul tubului central se găseşte un alt tub prin care se introduce continuu plămadă în reactor. Amestecul de plămadă proaspătă şi recirculată se ridică continuu în tubul exterior, până ce ajunge la un clopot ce separă dioxidul de carbon de plămada ce se recirculă şi se evacuează din fermentator. O parte din drojdie se sedimentează într-un vas de sedimentare conic şi se introduce în circuitul de plămadă parţial fermentată. Durata de fermentare este de 1-1,5 ore pentru obţinerea unor plămezi fermentate cu 7-7,5% vol.alcool.

14.2.2. Utilaje şi instalaţii pentru fermentarea aerobăUtilajele pentru fermentarea aerobă se prezintă într-o formă constructivă foarte variată, care nu diferă de cea a fermentatoarelor anaerobe, dar au două echipamente în plus faţă de acestea: sistemul de aerare continuă şi dispozitivul de spargerea spumei.Pentru asigurarea unei viteze ridicate de multiplicare a celulelor este necesară o aerare continuă, ia un nivel cât mai aproape de cei de saturare cu oxigen a mediului de cultură. Aceasta depinde de sistemul de distribuire a aerului, de compoziţia mediului de cultură şi de înălţimea stratului de lichid.în ceea ce priveşte sistemul de distribuţie a aerului în mediu, o importanţă deosebită o are suprafaţa de contact dintre aer şi lichid. Cu cât suprafaţa este mai uniformă a aerului în mediu. Orificiile de distribuire a aerului au un diametru de 0,4-0,5 mm, distanţa între ele este de circa 4 mm şi sunt amplasate pe partea laterală a ţevilor perforate. Acestea sunt prevăzute la capete cu capace înfiletate, care se pot scoate pentru curăţire şi spălare.

Fig. 14.14. Lin de multiplicare a drojdiei de panificaţie prevăzut cu sistem deaerare static: a - lin de multiplicare: 1 - sistem de aerare; 2 - serpentină de răcire; 3- racord de alimentare cu cultură de drojdie; 4- racord de alimentare cu materie primă; 5 - conductă de introducere aer; 6 - conductă de evacuare aer uzat; 7- conductă de abur; 8- conductă evacuare plămadă; b - sistem de aerare: 1 - conductă centrală alimentare aer; 2 - conductă orizontală; 3 - ţevi perforate.în general, barbotoarele clasice pentru aerare statică se confecţionează din ţeava perforată de cupru, cu diametrul până la 1,5 mm, prin care se suflă aer la presiuni până la 7 bar, sau din ţeava de oţel inoxidabil, cu găuri cu

diametrul maxim de 0,3 mm. Randamentul de solubilizare a oxigenului nu depăşeşte 10-15%.14.2.2.2. Fermentatoare cu sistem de aerare rotativElementul constructiv de bază la aceste fermentatoare îl constituie dispozi-tivul de amestecare şi aerare, care asigură o înaltă intensitate a dizolvării oxigenului şi un înalt grad de dispersie a gazelor şi a substraturilor insolubile, precum şi o omogenizare perfectă a mediului. Dispozitivul de amestecare se execută sub formă de arbore cu unul sau mai multe rânduri de palete montate pe el.Cele mai utilizate sisteme de aerare rotative sunt:- aeratorul Vogelbusch, la care aerul străbate paletele agitatorului pe ambele feţe;- dispergatorul Vogelbusch (fig. 14.15, a),'la care aerul pătrunde în mediu prin partea opusă direcţiei de rotire a paletelor;

mare, respectiv bulele de aer sunt mai mici, cu atât se dezvoltă mai mult oxigen în mediu şi deci cu atât consumul de aer pe unitatea de produs va fi mai mic.Datorită aerării intense şi a substanţelor coloidale din mediu, în timpul multiplicării celulelor se formează cantităţi mari de spumă, pentru combaterea căreia se utilizează două grupe de procedee:- procedee mecanice care se bazează pe folosirea unor spărgătoare de spumă, ce funcţionează pe principiul detentei spumei;- procedee chimice, care utilizează pentru distrugerea spumei substanţe cu acţiune antispumantă.Pentru că aerarea este caracteristica lor principală, cea mai raţională clasi-ficare a fermentatoarelor aerobe este după sistemul de aerare şi anume:- fermentatoare cu sistem de aerare static;- fermentatoare cu sistem de aerare rotativ;- fermentatoare cu aerare intensivă prin recircularea piămezii.în funcţie de regimul de lucru, instalaţiile pentru fermentarea aerobă pot fi cu funcţionare discontinuă sau cu funcţionare continuă. Instalaţiile cu funcţionare continuă pot folosi sisteme de fermentare într-un singur vas sau în mai' multe vase - baterie de fermentare.14.2.2.1. Fermentatoare cu sistem ele aerare staticFermentatoarele cu sistem de aerare static se caracterizează prin simplitatea construcţiei şi printr-o înaltă siguranţă de exploatare, datorită absenţei subansam-blurilor şi pieselor mobile. Aerul necesar pentru aerarea mediului este introdus în aparat printr-un barbotor de aer cu ajutorul unei suflante. El este sterilizat sau nu, în funcţie de condiţiile impuse.Ca formă constructivă sunt foarte variate şi anume: rezervor cilindric, orizontal sau vertical, cuvă paralelipipedică, construcţie tip coloană sau în formă de buclă.

Reprezentantul tipic al acestei categorii de fermentatoare îl constituie linurile de multiplicare a drojdiei de panificaţie. Ele pot fi confecţionate din tablă de oţel antiacid, oţel inoxidabil sau oţel obişnuit protejat în interior cu un iac acidorezistent.Linurile pot avea formă cilindrică sau paralelipipedică. Forma cilindrică permite o distribuţie mai uniformă a aerului în plămadă şi o curăţire mai uşoară, fiind astfel cel mai des întâlnită. Linurile de formă paralelipipedică permit o utilizare mai bună a spaţiului de fermentare.Ca materie primă se pot folosi melasele, paramelasele (siropul - mamă de la fabricarea dextrozei, siropul - mamă de la fabricarea lactozei şi borhotul de la ' ' - lozei) şi pseudomelasele (siropurile cu compoziţie asemănătoare cucea a melasei dar cu valoarea nutritivă ameliorată).Capacitatea totală a linurilor folosite în ultima fază de multiplicare a drojdiei variază între 40 şi 200 m3, capacitatea utilă reprezentând numai 50-75% din cea totală, datorită formării intense de spumă cât şi sistemelor de aerare şi răcire amplasate în interior.în figura 14.14 este reprezentat schematic un lin clasic de multiplicare a drojdiei prevăzut cu sistem static de aerare a plămezîi.Sistemul de aerare (fig. 14.14, b) este format dintr-o conductă verticală pentru intrarea aerului, ce este în legătură cu o conductă orizontală amplasată la fundul linului, în care sunt înfiletate o serie de ţevi perforate dispuse pe toată suprafaţa fundului linului, astfel încât să permită o distribuire cât mai fină şi mai - inferatoru) Escher - Wyss *Ţ (fig. 14.15, b) sub formă de disc cui *&& perforaţii periferice, asemănător unei. / \j y\ \ _ turbine, ce reaffzează 300 rot/min.Fermentatorul Vogelbusch este folosit atât la fabricarea drojdiei furajere cât şi a drojdiei de panificaţie şi se caracterizează prin folosirea unui sistem dinamic de aerare, care realizează o dispersie fină a aerului în substrat, ceea ce permite să se lucreze cu plămezi mai concentrate. Aceasta conduce la creşterea productivităţii instalaţiei şi la reducerea consumului specific de aer.Sistemul de aerare este format dintr-un rotor cu Palete radiale (disPergător) , antrenat de un motor electric prin intermediul unui reductor. Aerulajunge în paletele rotorului care sunt deschise pe una din laturi, ieşind pe ia partea opusă direcţiei de rotire a paletei, aşa cum se observă din figura 14.15, a. întrucât paletele au o formă aerodinamică, ele se rotesc cu o viteză mai mare decât viteza lichidului din vas. Datorită acestei diferenţe de viteză, aerul care iese din palete se transformă imediat în bule foarte fine, crescând solubilitatea oxigenului şi micşorând consumul specific de aer. Pentru îmbunătăţirea efectului de dispersie a aerului, fermentatorul este prevăzut în interior cu şicane dispuse pe suprafaţa pereţilor sau radiat, care acţionează şi ca spărgător de valuri.

Fig. 14.15. Sisteme rotative de aerare: a - dispergatorul Vogelbusch; b - inferatorul Escher Wyss. Datorită fenomenului de cavitaţie care apare la rotirea paletelor, acestea au un efect de autoaspiraţie a aerului, ceea ce permite folosirea unor sufiante cu o contrapresiune mai mică decât în cazul aerării statice.Pentru înălţimi mai mici ale fermentatoruiui este posibilă chiar autoaerarea, fără să mai fie necesară o sursă de aer comprimat în afară de acestea, datorită ieşirii aerului comprimat din palete, apare şi fenomenul de autopropulsie a acestora pe principiul morişts'ior Segner.Antrenarea rotorului se poate face pe la partea superioară, pentru fermen-tatoarele până fa 50-100 m3, sau pe la partea inferioară, în cazul fermentatoarelor cu capacitate de peste 100 m3.în cazul antrenării rotorului pe la partea superioară, arborele de antrenare este tubular, servind în aceiaşi timp şi la trimiterea aerului în paletele agitatorului. Când antrenarea se face pe la partea inferioară, aerul pătrunde printr-un tub fix, vertical, amplasat în axul geometric al fermentatoruiui, care comunică la bază cu rotorul.Fermentatoarele Vogelbusch sunt, de obicei, de formă cilindrică, se constru-iesc din oţel inoxidabil, cu capacitate totală cuprinsă între 50 şi 150 m3 (gradul de umplere este de 70%), iar turaţia agitatorului este de 100-200 rot/min, în funcţie de mărimea fermentatoruiui şi de locul de amplasare a agitatorului.în figura 14.16 este reprezentat un fermentator tip Vogelbusch cu antrenarea rotorului pe la partea inferioară. El poate fi folosit atât pentru procese discontinue, cât şi continue de multiplicare.Fermentatoarele moderne sunt dotate cu dispozitive de automatizare care asigură controlul şi reglarea pH-ului, a temperaturii şi a nivelului spumei, a debitului de lichid şi de aer, cât şi a procesului de multiplicare a drojdiei.

Flg. 14.16. Fermentator tip Vogelbusch: 1 -vas cilindric; 2-rotor; 3-motor; 4-reductor; 5-conductă alimentare aer; 6-instalaţie interioară de răcire; 7 - inel răcire exterioară prin prelingere; 8 - alimentare melasă; 9 - alimentare amoniac; 10-alimentare aer; 11 - alimentare sulfat de amoniu; 12-alimentare acid sulfuric; 13-alimentare superfosfat de calciu; 14-alimentare acizi graşi; 15 - spărgător de spumă.14.2.2.3. Fermentatoare cu aerare intensivă prin recircularea plămeziiCapacitatea de aerare poate fi mărită şi prin agitarea mediului de cultură prin recircularea acestuia. Recircularea se poate realiza fie în interiorul fermentatorului, printr-o construcţie specială a acestuia-cum este cazul la fermentatoarele tip Lefrancois, fie în exteriorul fermentatorului, prin conducte de recirculare exterioare.Fermentatorul Lefrangois este folosit în special pentru producerea drojdiei furajere din diferite materii prime ca: leşii bisulfitice, hidrolizate celulozice, borhoturi,zer şi melasă.El are forma unui turn (fig. 14.17), cu înălţimea de 10-15 m şi diametrul de 4,5-7,5 m, în care se introduce central, pe la partea inferioară, plămadă prin racordul 1 şi aer comprimat prin racordul 2, care realizează atât amestecarea cât şi transportul plămezii, în interior, pe principiul pompelor Mamut, prin cilindrul difuzor 3, spre racordul de evacuare a plămezii cu drojdie 4, dispus periferic. în acest fel se creează în centrul linului o fază ascendentă, iar la periferie o fază descendentă, care sunt despărţite între ele de către cilindrul

difuzor 3. în unele cazuri, acest cilindru are pereţi dubli, servind şi pentru răcire. De obicei, răcirea plămezii se realizează prin stropire exterioară cu ajutorul ţevii perforate 5.Caracteristicile tehnice pentru un fermentator Lefrancoise, care foloseşte ca materie primă Ieşi bisulfitice, sunt:- volumul total: 330 m- volumul util: 90 m- coeficientul de utilizare a capacităţii: 30-40%- debitul de alimentare mediu: 17,5 m /h- debitul de aer. 42 m3/m3h

consumul specific de aer: consumul de energie electrică: productivitatea:18-20 m /kg drojdie uscată1,6 kWh/kg drojdie uscată7 000-10 000 kg/zi drojdie uscată.Fermentatorul Lefrangois "invers" (fig. 14.18) reprezintă o modificare a precedentului în vederea creşterii productivităţii. La acesta, plămada şi aerul sunt introduse la periferie, prin racordul 1 şi respectiv 2, fiind obligate să intre între peretele fermentatorului şi cilindrul - difuzor 3, cu diametrul mai mare, ieşind astfel cu putere în partea de sus şi dând naştere la curenţi de lichid care produc o agitare intensă a mediului în care se multiplică drojdia. Faza descendentă şi evacuarea plămezii cu drojdie are loc central, prin racordul 4. Răcirea fermentatorulu se face tot prin stropire prin intermediul ţevii perforate 5.

Fig. 14.17. Fermentator Lefrancois; Fig. 14.18. Fermentator Lefrancois "invers":1 - racord alimentare plămadă; 2- ra- 1- racord alimentare plămadă; 2-racordcord alimentare aer; 3-cilindru alimentare aer; 3-cilindru difuzor; 4-ra-difuzor; 4-racord evacuare plămadă cord evacuare plămadă cu drojdie; 5-sis-cu drojdie; 5 - sistem de răcire. tem de răcire.

Aceste fermentatoare au un volum ce ajunge până la 1700 m3, cu un diametrul de 12-13 m şi o capacitate zilnică de 100 tone drojdie uscată.Ca şi precedentele, pot fi amplasate în aer liber şi pot fi descoperite sau acoperite.Plămada cu drojdie rezultată, care se prezintă ca o emulsie, este trecută într-un spărgător de spumă (dezemulsionator), care este de asemenea montat în aer liber.Fermentatorul Vogelbusch cu sistem de aerare cu jet adânc (fig. 14.19), denumit VB-IZ, realizează aerarea în circuit închis, prin recircularea întregului conţinut al linului cu ajutorul unei pompe şi reintroducerea în lin prin intermediul unor cicloane. Acestea absorb aer din exterior, care este filtrat şi proiectat sub formă de jet ce pătrunde prin plămadă până în fundul linului. Se realizează astfel o turbulenţă ridicată, o dispersare fină a aerului, o durată lungă de contact a acestuia cu plămada şi o omogenizare bună. Cantitatea de spumă generată este mult mai redusă decât la alte sisteme.Avantajele acestui nou sistem de aerare sunt:- transfer de oxigen în plămadă până la 12 g/l-h;- consum redus de energie pentru recirculare (0,45 kWh/kg oxigen transferat);- randament de valorificare a oxigenului de circa 50%.Linul cu volumul de 400 m3 din fig. 14.19 necesită 5000 m3 aer/h pentru a transfera 410 kg oxigen cu trei cicloane.

Fig. 14.19. Fermentator Vogelbusch cu sistem de aerare cu jet adânc (VB-IZ) - 400 m3: 1 - lin; 2 - conductă de recirculare prin aspiraţie; 3 - pompă; 4 - conductă de recirculare sub presiune; 5-ciclon; 6-filtru de aer; 7-răcire cu serpentină interioară.BIBLIOGRAFIE1. Anghel, i. ş.a. Biotehnologia şi tehnologia drojdiilor, vol.ll. Editura Tehnică, Bucureşti, 1991.2. Berzescu, P. şi colab. Utilaje şi instalaţii în industria berii şi a maltului. Editura Ceres,Bucureşti, 1985.3. Borha, Viorica, Segal, B. Alcoolul etilic carburant. Editura Tehnică, Bucureşti, 1988.4. Cobuz, Gh., Rusu, O. Producerea vinurilor în Moldova. Editura Litera, Chişinău, 1996.5. Cojocaru, C, Cojocaru, L. Procedee tehnologice în industria fermentativă.Editura Tehnică, Bucureşti, 1969.6. Gyimesi, I., Solyom, L. Eleszto-es szeszipari kezikonyv. Budapesta, 1979.7. Maltabar, V.M., Spritman, E.M. Spravocinicpo vinodelin. Editura Ind.afim., Moscova, 1973.8. Heyse, K.U. Handbuch derBrauerei- Praxis. Ed. Hans Cari, 1995.9. Petersen, H. Brauereianlagen. Ed. Hans Cari, Numberg, 1987.

10. Vega, J.L., Navaro, A.R., Clausen, E.C., Goddy, J.L. Biotechnology andBioengineering. V.39,1987, p.633-638.11. Viestur, I., Kuznecov, A, Savenkov, V. Sistemy fermentacii. Riga "Zinatne", 1986.12. Zarnea, G., Mencinicopschi, Gh., Brăgărea, St. Bioingineria preparatelor enzimaticemicrobiene. Editura Tehnică, Bucureşti, 1980.