Технология производства сухих дрожжей. Технология производства дрожжей

Производство дрожжей

1. Сырьё и основные стадии технологического процесса

2. Дрожжи используемые для производства хлебопекарных дрожжей

3. Вредители дрожжевого производства

3.1 Микрофлора мелассы

3.2 Микрофлора воды и воздуха

3.3 Вторичные источники инфекции

4. Микробиологический контроль дрожжевого производства

5. Санитарно-гигиенический режим дрожжевого производства

Используемая литература

1. СЫРЬЁ И ОСНОВНЫЕ СТАДИИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА

Дрожжевой завод — это биотехнологическое производство. Основная задача дрожжевого производства заключается в получении дрожжей для хлебопекарной промышленности. Содержащийся в дрожжах комплекс ферментов вызывает в тесте спиртовое брожение; выделяющийся при этом диоксид углерода поднимает и разрыхляет тесто.

Дрожжевые заводы производят прессованные и сухие дрожжи. Прессованные дрожжи — это брикеты светло-серого или светло-желтого цвета с содержанием влаги от 73 до 75%, представляющие собой биомассу дрожжевых клеток, в 1 г которой содержится от 8 до 12 млрд. клеток. Если измельченные прессованные дрожжи высушить до остаточного содержания влаги 8—9%, то получатся сушеные дрожжи.

Сырьем в производстве хлебопекарных дрожжей являются свекловичная меласса (отход свеклосахарного производства), минеральные соли, активаторы роста, вода.

Технологический процесс дрожжевого производства состоит из нескольких стадий — подготовка питательной среды, выращивание засевных дрожжей, выращивание товарных дрожжей, выделение, прессование и упаковывание прессованных дрожжей или сушка с последующим упаковыванием сушеных дрожжей.

Перед выращиванием дрожжей мелассу сначала разбавляют водой, а затем осветляют, в процессе чего она освобождается от большей части коллоидных частиц, которые могут обволакивать дрожжевые клетки и мешать их развитию, солей кальция, а также от посторонних микроорганизмов. Затем мелассу подкисляют, добавляют азот- и фосфорсодержащие соли, а также кукурузный экстракт или вытяжку из солодовых ростков, в которых содержится биотин, поскольку содержание всех этих веществ в мелассе недостаточно для активного размножения дрожжей.

Для приготовления засевных (маточных) дрожжей используют чистую культуру специальных рас (штаммов) хлебопекарных дрожжей, которую вначале выращивают в лабораторных условиях, начиная с пробирки, затем в полупроизводственных условиях - в отделении чистой культуры, постепенно увеличивая ее объем. В результате получают дрожжи, называемые чистой культурой (ЧК), или маточными дрожжами А. Процесс размножения чистой культуры ведут при температуре 25—30 °С, питательную среду подкисляют до рН 4,8—5,8. Питательная среда непрерывно аэрируется по воздушно-приточному способу, так как только при доступе кислорода дрожжи используют сахара мелассы не на спиртовое брожение, а на энергичное размножение и накопление значительной биомассы физиологически активных, жизнеспособных дрожжевых клеток.

Дрожжи ЧК служат засевным материалом для приготовления естественно чистой культуры (ЕЧК), или маточных дрожжей Б. Дрожжи ЕЧК используют в качестве маточных для получения товарных дрожжей.

Выращивание товарных дрожжей осуществляют в дрожжерастильных аппаратах. Имеются различные технологические схемы (периодическая, полунепрерывная и непрерывная) для получения товарных прессованных дрожжей (дрожжи В). Главное направление в современной технологии — выращивание дрожжей на концентрированных средах, содержащих 5—6% сахара. Это улучшает качество дрожжей и повышает производительность дрожжерастильных аппаратов. По этому методу мелассу разбавляют водой в соотношении 1: 12, в то время как по обычной схеме конечное разбавление мелассы составляет 1: 30. Для засева применяют более высокую исходную концентрацию маточных дрожжей (в 3—6 раз больше обычной). Чтобы обеспечить нормальное размножение дрожжей, среду аэрируют большим количеством воздуха (100—120 м3/ч воздуха на 1 м3 среды). Дрожжи размножаются в течение 14—20 ч. После выращивания дрожжей культуральную жидкость сепарируют, получают дрожжевое молоко, содержащее 500—600 г/л дрожжей, и бражку. Дрожжевое молоко поступает на промывание холодной водой для удаления остатков бражки, после чего дрожжи вновь поступают на сепарирование. Промывание и сепарирование повторяют 2—3 раза, пока клетки дрожжей не будут окончательно освобождены от бражки.

Промытые и отсепарированные дрожжи при помощи насоса подаются на фильтрпресс, где освобождаются от воды, затем в вакуум-фильтр, где они прессуются, а далее формуются в виде брусков. Их завертывают в бумагу с этикеткой завода, укладывают в ящики и направляют в холодильные камеры, где охлаждают до 4 °С.

Сушеные дрожжи получают высушиванием измельченных прессованных дрожжей теплым воздухом до остаточного содержания влаги 8—9%. Благодаря низкому содержанию влаги сушеные дрожжи, в отличие от прессованных, могут долго сохраняться. Сушеные дрожжи необходимы для хлебопечения в тех районах, где производство или доставка прессованных дрожжей в силу различных причин исключена. Качество сушеных дрожжей зависит от качества исходных прессованных дрожжей, от режимов сушки и хранения. Для ускорения сушки дрожжи вначале измельчают в специальной дрожжеформовочной машине до получения короткой тонкой вермишели или гранул.

Сушка в некоторой степени угнетает дрожжи. Поэтому применяются мягкие режимы сушки при 30—40 °С. Хорошие результаты дает сушка под вакуумом и в виброкипящем слое, когда дрожжевая крупка при сушке все время поддерживается током воздуха во взвешенном состоянии. После сушки продукцию охлаждают до 15—16 °С и упаковывают.

2. ДРОЖЖИ ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА ХЛЕБОПЕКАРНЫХ ДРОЖЖЕЙ

Для производства прессованных хлебопекарных дрожжей используют различные расы дрожжей-сахаромицетов вида Saccharomyces cerevisiae (Л-1, ЛВ-7, ЛК-14, ЛТ-17) и гибриды 608, 616, 722, 739. По характеру брожения —это верховые дрожжи; при брожении они долго не опускаются на дно и частично поднимаются на поверхность бродящей жидкости в виде пены. Эти расы имеют крупные клетки, которые быстро размножаются в мелассной питательной среде, стойкие при хранении в прессованном и сушеном виде, обладают высокой ферментативной (мальтазной и зимазной) активностью.

Рис. 1. Хлебопекарные дрожжи: а - раса Томская; б - раса ЛБД-Х1.

Мальтазная активность — это время (в мин), необходимое для выделения 10 мл СО2 при сбраживании 10—20 мл 5%-ного раствора мальтозы при 30 °С дрожжами, взятыми в количестве 2,5% к объему среды. Мальтазная активность характеризует способность дрожжей гидролизовать мальтозу муки и зависит от присутствия в дрожжах фермента мальтазы. Мальтоза — основной сахар теста она с большим трудом сбраживается дрожжами и более медленно, чем другие сахара, так как дрожжи содержат сравнительно мало мальтазы. Мальтазная активность дрожжей хорошего качества должна быть не более 100 мин.

Зимазная активность — это время (в мин), необходимое для выделения 10 мл СО2 при сбраживании 10—20 мл 5%-ного раствора глюкозы при 30 °С дрожжами, взятыми в количестве 2,5% к объему среды. Зимазная активность дрожжей хорошего качества должна быть не более 60 мин.

Подъемной силой называется период времени, выраженный в минутах, в течение которого тесто, замешенное на испытуемых дрожжах, поднимается до определенного уровня в формочке.

3. ВРЕДИТЕЛИ ДРОЖЖЕВОГО ПРОИЗВОДСТВА

Источниками попадания посторонней микрофлоры в производство дрожжей являются сырье, минеральные соли, ростовые вещества (кукурузный экстракт, солодовые ростки), засевные дрожжи, вода, воздух, технологическое оборудование. Развиваясь совместно с дрожжами, посторонние микроорганизмы неблагоприятно влияют на технологический процесс, снижают выход и качество готовой продукции.

3.1 МИКРОФЛОРА МЕЛАССЫ

Микроорганизмы могут попадать в мелассу из свеклы, из аппаратуры, воды и воздуха в процессе сахароварения. В густой мелассе с высоким содержанием сахаров (около 50%) при общем количестве сухих веществ 76—80% микроорганизмы не размножаются, а при длительном хранении в соответствующих условиях в закрытых хранилищах, количество их уменьшается вследствие отмирания менее осмоустойчивых форм. При переработке мелассы, сильно обсемененной посторонними микроорганизмами, в дрожжерастильные аппараты попадают микроорганизмы-вредители, которые, размножаясь вместе с основной культурой дрожжей, будут угнетать ее рост и нарушать нормальное течение технологического процесса. При этом снижается выход готовой продукции и её качество. Посторонние микроорганизмы, оставшиеся в готовой продукции, снижают подъёмную силу дрожжей и стойкость их при хранении.

Из большого количества разнообразных микроорганизмов, которые могут содержаться в мелассе, наиболее опасными для производства являются микроорганизмы, быстро размножающиеся в условиях дрожжевого производства. Наиболее часто в мелассе обнаруживают следующие группы микроорганизмов: спорообразующие палочки, кислотообразующие бактерии, кокковую микрофлору, дрожжевые грибки некоторых родов, плесневые грибки и актиномицеты.

Группа спорообразующих бактерий. Особенно часто встречаются следующие виды микроорганизмов: Вас. subtilis (сенная палочка), Вас. mesentericus (картофельная палочка), Вас. mesentericus globigii, Вас. mesentericus flavus, Вас. megatherium.

По своей морфологии и биохимическим свойствам виды Bas. subtilis, Вас. mesentericus и их разновидности globigii и flavus очень близки между собой. Это довольно крупные палочки различной длины, от 1,5 до 4 мкм, и размерами в поперечнике от 0,5 до 0,8 мкм, подвижные, образующие центральную спору. У видов Вас. subtilis споры несколько раздутые в виде бочонка, а у Вас. mesentericus остаются в форме палочки.

Характер роста микроорганизмов на питательных агаровых средах у Вас. mesentericus и Вас. subtilis зависит от состава среды: на солодовом сусле с мелом или без мела колонии сухие, морщинистые, беловатые, иногда сероватые с коричневым оттенком. На дрожжевой воде с сахарозой колонии микроорганизмов слизистые, беловатые иногда со слабо-желтым оттенком.

Вас. mesentericus var. globigii на всех сахаристых средах образует светло-желтые или белые выпуклые, слизистые колонии с пузырьками газа, так как при росте на сахаристых средах этот вид образует некоторое количество спирта и углекислоты, а также ацетон. Вас. mesentericus flavus на этих же средах образует выпуклые, слизистые колонии желтого цвета. Вас. megatherium — крупная палочка. Длина ее от 4 до 5 мкм, ширина от 1 до 2 мкм. Она подвижная, с центрально расположенными спорами.

Перечисленные выше виды бактерий способны хорошо размножаться и в осветленной мелассе в приточных чанах и вместе с дрожжами в дрожжерастильных аппаратах. Эти микроорганизмы наносят значительный ущерб производству, так как в процессе своей жизнедеятельности они не только используют сахар и другие питательные вещества среды, предназначенные для питания основной культуры дрожжей, но восстанавливают содержащиеся в мелассе нитраты (соли азотной кислоты) в нитриты (соли азотистой кислоты).

Рис. 2. Группа спорообразующих палочек: а - Вас. mesentericus globigii; б - Вас. mesentericus ; в - Вас. subtilis ; г - Вас. megatherium .

Нитриты чрезвычайно - ядовиты. Содержание их в среде даже в количестве 0,0005.% задерживает нормальное почкование дрожжевых клеток. При содержании в среде нитритов 0,004% накопление дрожжей снижается на 40—50%. Концентрация нитритов в количестве 0,02% почти полностью подавляет рост и размножение дрожжевых клеток и даже вызывает их частичную гибель.

Чтобы не допустить размножения нитритообразующих бактерий в приточной мелассе, применяют способ горячего осветления, подкисление среды серной кислотой до рН 3,5 — 4,0, а также быстрое использование осветленной мелассы. Но, если, несмотря на принятые меры, нитриты в дрожжерастильных аппаратах все же образуются (покраснение среды при смешивании с реактивом Грисса), это является косвенным показателем недостаточности аэрации, как только растущие дрожжи используют весь растворенный кислород бактерии вынуждены для получения необходимой энергии восстанавливать нитраты мелассы в нитриты. При обнаружении такого явления количество воздуха, подаваемого в аппарат, немедленно увеличивают. При этом нитритообразующие микроорганизмы перейдут на дыхательный обмен, т. е. начнут усваивать растворенный кислород воздуха и восстановление нитратов в нитриты прекратится.

Неспороносные гнилостные бактерии представлены многими представителями рода Pseudomonas, а также кишечной палочкой, протеем, микрококками. Все они снижают выход дрожжей и их качество, вызывают разложение белков дрожжей, что приводит к быстрой порче прессованных дрожжей (разжижению) и появлению неприятно пахнущих продуктов гниения (сероводорода, индола, скатола и др.).

Группа молочнокислых бактерий. В эту группу входят микроорганизмы, относящиеся к гетероферментативным молочнокислым бактериям, которые при сбраживании сахаров разлагают их с образованием молочной кислоты и ряда других продуктов: летучих кислот, этилового спирта. Чаще всего встречается широко распространенный в природе вид Leuconostoc mesenterioides. Этот микроорганизм попадает в мелассу из свёклы, иногда размножается в процессе сахарного производства и переходит в мелассу. Чаще его обнаруживают в виде диплококков или коротких цепочек — стрептоформ. Они неподвижны, окрашиваются по Граму положительно, как и все молочнокислые бактерии. Спор не образуют, но легко образуют капсулу.

Особенно большая капсула образуется при росте культуры на среде с сахарозой. Благодаря этому свойству микроорганизм устойчив к нагреванию, может выдержать даже непродолжительное кипячение или нагревание до 90°С.

В жидких средах, содержащих сахарозу, Leuconostoc mesenterioides образует декстрин и вызывает ослизнение среды, особенно интенсивное при слабо кислой или нейтральной реакции среды при рН 5,5—7,0; в подкисленной среде рН 5,0 и ниже размножения бактерий и ослизнения среды почти не наблюдается.

На среде с сахарозой эти бактерии образуют характерные слизистые, почти прозрачные, выпуклые, гладкие, довольно крупные колонии диаметром 2—4мм, а на сусло-агаpe с мелом — мелкие, полупрозрачные, слегка опалесцирующие, гладкие с зоной просветления вокруг. Этот микроорганизм обычно вызывает закисание мелассы при хранении её в хранилищах. Размножение бактерий усиливается только в тех случаях, когда меласса почему либо разбавляется водой. Haпpимеp, при попадании атмосферных осадков происходит местное разбавление верхнего слоя мелассы, но этого бывает иногда достаточно, чтобы с течением времени инфицировалась вся хранящаяся меласса.

Существенным различием между этими двумя микроорганизмами является свойство Leuconostoc agglutinans прилипать к дрожжевым клеткам и склеивать их в комки, быстро оседающие на дно, т. е. вызывать агглютинацию дрожжей в дрожжерастильных аппаратах. Это явление чрезвычайно нежелательное, так как нарушается правильное питание дрожжевых клеток и замедляется их почкование, в результате снижается выход дрожжей, затрудняется их промывка и прессование, ухудшается товарный вид дрожжей. Однако подъемная сила дрожжей и стойкость их при хранении не изменяются.

Микроорганизмы Leuconostoc agglutinans встречаются в мелассе очень редко и в небольшом количестве, но, прилипая к дрожжевым клеткам, размножаются в хранящихся засевных дрожжах, задерживаются в изгибах трубопроводов, размножаются там на остатках питательной среды и на разлагающихся дрожжевых клетках. Капсула увеличивает их устойчивость к дезинфектантам и к высокой температуре при пропаривании трубопроводов.

Кокковая микрофлора. Это микроорганизмы — представители родов Micrococcus, Tetracoccus, Sarcina. Они попадают в мелассу так же из свеклы, в процессе сахарного производства, из воздуха и воды и являются в значительной мере случайной микрофлорой, но постоянно присутствующей в мелассе. Морфология: мелкие кокки род Micrococcus, педиококки или тетра-кокки — род Tetracoccus, пакеты по восемь, шестнадцать и более клеток — род Sarcina. Размеры их в поперечнике от 1,2 до 2,5 мкм. Эти микроорганизмы неподвижные, грамположительные. Колонии их на агаровых средах гладкие, блестящие, с ровным краем или складчатые (у Sarcina), цвет— от белого до желтого и желто-оранжевого. В хранящейся мелассе размножаются медленно и в больших количествах обнаруживаются редко.

Дрожжевые грибки. Рода Saccharomyces, Torulopsis, Candida. Они попадают в мелассу случайно, из воды, воздуха или аппаратуры и в зависимости от рода грибков могут причинить различным вред. В густой мелассе дрожжевые грибки, как и все микроорганизмы, не размножаются, однако некоторые из них сохраняются в жизнеспособном состоянии и при разбавлении мелассы водой (атмосферными осадками или паром при сливе) начинают размножаться и сбраживать сахар мелассы, превращая его в спирт и углекислоту.

Дрожжевые грибки, особенно из родов Torulopsis и Candida, попадая вместе с мелассой в дрожжерастильные аппараты, при благоприятных для них условиях аэрации и притока питательных веществ могут быстро размножаться. Скорость роста и почкования этих дрожжей в несколько раз больше, чем основной культуры пекарских дрожжей, вследствие чего может появиться опасность снижения качества готовой продукции. Поэтому мелассу, содержащую дрожжевые грибки нельзя использовать для приготовления чистой культуры маточных и засевных дрожжей.

Рис. 3. Несовершенные дрожжи: а — род Candida; б — род Torulopsis

Морфология: форма клеток дрожжевых грибков очень разнообразная — круглая, овальная, продолговатая, в виде колбасок, иногда мицелиевидная. Размеры также различные: длина их от 4 до 10 мкм, ширина от 3 до 7 мкм.

На агаровых сахарных средах (сусло-агар с мелом и агаризованная дрожжевая вода с сахарозой) образуют довольно крупные колонии белого или розового цвета, слегка выпуклые, с гладкой или морщинистой поверхностью или реже плоские, матовые, при росте внутри среды колонии чечевицеобразные или треугольные, иногда разрывающие агар. В жидких сахаристых средах — солодовом сусле или дрожжевой воде с сахарозой некоторые виды дрожжей бродят сильно, другие — слабее, третьи — совсем не бродят.

3.2 МИКРОФЛОРА ВОДЫ И ВОЗДУХА

Дрожжевое производство характеризуется большим расходом воды. Вода используется для разбавления мелассы, для промывания дрожжей после их отделения от питательной среды, для мойки аппаратуры, регулирования температуры в дрожжерастильных аппаратах. Вода, сильно обсемененная микроорганизмами, может стать серьезным источником инфекции на заводе, поэтому к воде в производстве дрожжей предъявляют те же требования, что и к питьевой. Она должна соответствовать действующему ГОСТу.

Для того чтобы обеспечить энергичное размножение и накопление биомассы хлебопекарных дрожжей, необходимо огромное количество воздуха — от 10 до 80 тыс. м3/ч (в зависимости от мощности завода). В атмосферном воздухе находится значительное количество микроорганизмов и он может стать дополнительным источником проникновения в производство посторонней микрофлоры. Поэтому воздух подвергается фильтрованию.

3.3 ВТОРИЧНЫЕ ИСТОЧНИКИ ИНФЕКЦИИ

К вторичным источникам инфекции относятся микроорганизмы, обнаруживаемые в аппаратуре, приточной мелассе, засевных дрожжах.

Аппаратура. Для производства хлебопекарных дрожжей применяется следующее оборудование:

Дрожжерастильные аппараты емкостью от 1 м3 до 150— 200 м3, в которых имеются змеевики и лестницы. Аппараты снабжены аэрационными системами, состоящими из многочисленных перфорированных с мелкими отверстиями трубочек или пластин;

Мелассовые кларификаторы, машины, состоящие из большого количества частей;

Сборники приточной мелассы и сборники для растворов солей, многочисленные трубопроводы и воздухопроводы, часто изогнутые со слепыми отростками, суживающиеся и расширяющиеся, растянутые на десятки и сотни метров.

Все это оборудование (аппаратуру) необходимо поддерживать в чистоте, в противном случае на остатках питательной среды и дрожжей, задержавшихся в изгибах трубопроводов, в аэрационной системе и других труднодоступных местах бактерии и посторонние дрожжевые грибки начинают быстро размножаться. Эта вторичная инфекция является даже более опасной и многочисленной, чем первичная инфекция, вносимая с сырьем или водой, так как здесь происходит как бы отбор микроорганизмов, хорошо размножающихся в условиях дрожжевого производства

Микроорганизмы, наиболее часто попадающие из аппаратуры.

1. Посторонние дрожжевые грибки являются наиболее опасными микроорганизмами, так как примесь их снижает подъемную силу готовой продукции. Candida Guillermondii. Форма клеток довольно изменчива — удлиненная или овальная, иногда вытянутая; почкование прямое или под углом; в дрожжерастильных аппаратах при сильной аэрации образуются довольно крупные сростки (веточки) почкующихся клеток. При высеве на сусло-агар Candida guillermondii образует колонии диаметром от 1 до 2 мм, желтовато сероватые, слегка выпуклые, гладкие. В жидком солодовом сусле образует кольцо и осадок. Эти дрожжевые грибки сахара сбраживают слабо. Очень воздухолюбивы в условиях сильной аэрации в дрожжерастильных аппаратах быстро размножаются, часто опережая рост основной культуры сахаромицетов. Оптимальная активная кислотность (рН) Candida guillermondii 3,5—6,0. Оптимальная температура роста 28—33 °С.

У другого дрожжеподобного грибка Candida Krusei форма клеток еще более изменчивая — круглая, овальная; почкование прямое или иногда под углом. В дрожжерастильных аппаратах при сильной аэрации одиночные клетки иногда трудно отличить по форме от основной культуры. Изредка можно наблюдать небольшие сростки почкующихся клеток, но сцепленные непрочно и быстро рассыпающиеся. Candida Krusei глюкозу, мальтозу, сахарозу, галактозу почти не сбраживают, но интенсивно утилизируют для своего роста. Они чрезвычайно воздухолюбивы и очень быстро размножаются в дрожжерастильных аппаратах, нетребовательны к составу среды. Они развиваются при рН ниже 4,0 размножаются также интенсивно; температура 35 °С.

Из одиночных клеток Candida Krusei, попавших тем или иным путем в дрожжерастильный аппарат, через несколько часов может размножиться такое количество их, что они начнут угнетать рост основной культуры сахаромицетов, а подъемная сила готовой продукции резко ухудшится..

2. Бактерии, попадающие из аппаратуры, не всегда являются опасными, так как условия для их быстрого размножения не особенно благоприятны: кислая реакция среды, усиленная аэрация и т. д. Однако, если они имеются в большом количестве тогда влияние бактерий становится заметным.

Наиболее часто встречаются бесспоровые виды: лейконо-сток, флавобактерии, кишечная палочка, различные микрококки и др.

Приточная меласса является очень часто источником инфекции как бактериальной, так и дрожжевой. Обработанная таким образом меласса перекачивается насосами в сборники, а оттуда в приточные чаны. Разбавленная водой приточная меласса, содержащая от 18 до 40% сухих веществ, является очень хорошей питательной средой для размножения различных микроорганизмов. рН от 6,0 до 7,5, т. е. нейтральная или слабокислая реакция среды, является благоприятной для размножения бактерий, более кислая реакция (рН 3,5—4,5) задерживает их размножение. рН приточной мелассы зависит от способа ее осветления: при кислотнохолодном и кислотногорячем отстойных способах рН приточной мелассы 4,0—4,5; при механическом способе осветления мелассу подкисляют серной кислотой очень, слабо или совсем не подкисляют и рН раствора может колебаться в пределах от 6,5 до-8,0. Температурные пределы размножения бактерий от 15 до 45 °С. Чаще всего в приточной мелассе размножаются бактерии из группы кислотообразующих: Leuc. mesente-rioides и Leuc. agglutinans. Бактерии из группы спорообразующих: Вас. subtilis, Вас. mesentericus, Вас. megatherium — денитрификаторы, восстанавливающие до нитритов нитраты мелассы; при долгом стоянии приточной мелассы (более 24 ч) на поверхности жидкости иногда может образоваться пленка из дрожжеподобных грибков Candida Krusei.

Инфицированная приточная меласса представляет значительную опасность, так как в результате притока такой мелассы количество посторонних микроорганизмов в дрожжерастильном аппарате увеличивается, может появиться агглютинация — склеивание дрожжевых клеток в комки, в среде появляются нитриты (иногда и то, и другое вместе), посторонние дрожжевые грибки начинают усиленно размножаться в условиях аэрации. В результате нарушается нормальное течение технологического процесса выращивания дрожжей, снижается выход и качество продукции (рис. 4).

Рис. 4. Пробы содержимого дрожжерастильных аппаратов: а — нормально идущий процесс — почкование правильное, примесь посторонних дрожжей незначительная; б — неправильно идущий процесс, клетки угнетены, почкование неправильное (1), значительная примесь посторонних дрожжевых грибков (2), есть мертвые клетки, окрашенные метиленовой синью (3).

Засевные дрожжи в прессованном виде хранятся в холодильных камерах при 2—4°С в течение разных сроков: дрожжи чистой культуры до 1 месяца, а дрожжи естественной чистой культуры 3—4 суток. Засевные дрожжи, особенно дрожжи чистой культуры, не должны содержать посторонней микрофлоры. Однако часто засевные дрожжи становятся источником инфекции на заводе, особенно при удлиненных схемах выращивания дрожжей. Часто встречаются в засевных дрожжах дрожжеподобныё грибки Candida guaiermondii и Candida Krusei, причем особенно опасным является вид Candida Krusei. Этот, грибок, как известно, очень быстро размножается при аэрировании среды и количество клеток его сильно увеличивается и особенно быстро в стадии получения товарных дрожжей.

Бактериальная микрофлора засевных дрожжей чаще всего состоит из гетероферментативных молочнокислых бактерий Leuconostoc mesenterioides и Leuconostoc agglutinans, реже встречаются спорробразующие нитритообразователи — Вас. subtilis и Вас. mesentericus, а также Вас. proteus vulgare. При продолжительном хранении прессованных, дрожжей бактерии могут в них размножаться. Размножение Leuconostoc agglutinaus может вызвать агглютинацию — склеивание дрожжей в дрожжерастильных аппаратах.

4. МИКРОБИОЛОГИЧЕСКИЙ КОНТРОЛЬ ДРОЖЖЕВОГО ПРОИЗВОДСТВА

Микробиологический контроль осуществляется на всех стадиях производства хлебопекарных дрожжей, начиная с контроля сырья, поступающего на переработку, и кончая готовой продукцией.

Контроль сырья. Контроль микробиологической чистоты сырья имеет очень большое значение, поскольку при инфицировании процесса от сырья будут заражены все технологические стадии и фактически вся продукция будет забракована.

Меласса. В ней определяют общее количество микроорганизмов в 1 г., качественный (видовой) состав микрофлоры с целью выявления микроорганизмов — вредителей производства и их процентное соотношение, количественный состав.

Для определения общего количества микроорганизмов в 1 г. мелассы используют агаризованное мелассное сусло (с содержанием сухого вещества (СВ) 12% с дрожжевым автолизатом (СВ 0,5—1,0%), а для отдельных групп микроорганизмов — специальные и элективные среды. Общее количество микроорганизмов в 1 г. мелассы хорошего качества не должно превышать 2000; меласса считается непригодной, если в 1 г. содержится более 20000 микроорганизмов.

Для обнаружения молочнокислых бактерий в сусло добавляют стерильный мел. Молочнокислые бактерии определяют по прозрачным зонам, образующимся в результате растворения мела вокруг мелких круглых полупрозрачных колоний за счет выделения кислот. Лейконосток образует крупные, слизистые, легко растекающиеся прозрачные колонии, напоминающие капли воды с более слабой зоной просветления.

Гнилостные бактерии определяют на молочном агаре. Гнилостные бактерии обнаруживают по зонам просветления вокруг колоний за счет разложения казеина молока протеолитическими ферментами этих бактерий.

Определение нитритобразующей способности у спорообразующих бактерий осуществляют с использованием реактива Грисса. При наличии нитритов в среде, в которой развиваются эти бактерии, появляется красное окрашивание.

Минеральные соли и кукурузный экстракт. Обсеменённость минеральных солей микроорганизмами определяют путем микроскопирования. Допускается присутствие единичных клеток, но не в каждом поле зрения. Кукурузный экстракт контролируют микроскопированием или путем высева на питательные среды, используемые при анализе мелассы. Допускается заражение от 500 до 10000 микроорганизмов в 1 г. Более обсемененный экстракт может стать источником инфекции.

Контроль дрожжей на основных стадиях выращивания. Микробиологическому контролю подлежат дрожжи на всех стадиях размножения. В исходной чистой двухсуточной культуре перед ее разведением определяют: однородность дрожжевых клеток путем микроскопирования — все клетки должны быть одной применяемой расы дрожжей; чистоту культуры путем высева на плотную среду — посторонних дрожжей и бактерий не должно быть; ферментативную активность (зимазную и мальтазную) — она должна соответствовать показателям применяемой расы дрожжей.

На всех стадиях выращивания дрожжей (стадия ЧК, стадия ЕЧК и стадия товарных дрожжей) каждый час отбирают пробы и микроскопируют их (в 10 полях зрения). При этом отмечают количество почкующихся клеток (в %), правильность почкования, наличие мелких клеток, содержание мертвых клеток (%), присутствие посторонних дрожжей и бактерий. Количество почкующихся клеток колеблется от 10 до 80% в зависимости от момента взятия пробы. Количество мертвых клеток не должно превышать нескольких долей процента. Бактерии в посторонние дрожжи — несахаромицеты должны отсутствовать. Их не всегда удается обнаружить микроскопированием, поэтому проводят высев проб на две питательные среды: с антибиотиком нистатином, который подавляет рост дрожжей и позволяет выявить бактерии, и с ацетатом, на котором появление пленки или помутнение среды через 1—2 сут. указывает на наличие дрожжей-несахаромицетов (сахаромицеты на этой среде не размножаются).

Наличие посторонней микрофлоры свидетельствует о неудовлетворительном качестве дрожжей ЧК и ЕЧК и их непригодности для использования в качестве засевных при работе по удлиненным схемам. Появление пленки на поверхности среды или помутнение через 5 сут. и более дает основание считать, что культура чистая, не содержит посторонних дрожжей. Если пленка образовалась через 3—4 сут, то дрожжи ЧК и ЕЧК удовлетворительные.

В прессованных дрожжах ЧК и ЕЧК определяют: содержание влаги, кислотность (рН), зимазную и мальтазную активность, подъемную силу, ос нечувствительность.

Контроль готовой продукции. Прессованные дрожжи микроскопируют для оценки их качества по величине и однородности клеток сахаромицетов и с целью выявления посторонней микрофлоры. В случае резкого ухудшения подъемной силы или стойкости готовой продукции определяют степень ее общей обсеменённости и присутствие микроорганизмов — вредителей производства. Для этого производят посев пробы прессованных дрожжей на среды, используемые при контроле мелассы, и на сусло-агар для учета дрожжей-сахаромицетов.

Общее количество выросших колоний сахаромицетов принимают за 100% и затем рассчитывают процентное содержание посторонних микроорганизмов (кислотообразующих бактерий — лейконостока и молочнокислых палочек, гнилостных бактерий и несовершенных дрожжей). В доброкачественных прессованных дрожжах допускается присутствие кислотообразующих бактерий не более 15—35%, гнилостных бактерий быть не должно, посторонних дрожжей — не более 30%.

Показатели качества прессованных и сушеных хлебопекарных дрожжей. Они должны удовлетворять требованиям ГОСТа: иметь светло-серый или желтовато-белый цвет, характерный «дрожжевой» запах, слегка напоминающий фруктовый, консистенция должна быть плотной, дрожжи должны легко ломаться и не мазаться.

Основным показателем качества хлебопекарных дрожжей является их подъемная сила. Подъемная сила должна быть не более 75 мин.

В прессованных дрожжах, поступающих на сушку, определяют содержание влаги и подъемную силу, количество несовершенных дрожжей. Желательно, чтобы подъемная сила была до 60 мин. После сушки в сушеных дрожжах определяют содержание влаги, подъемную силу, кислотность, а также оценивают цвет, запах дрожжей и определяют количество мертвых клеток.

5. САНИТАРНО-ГИГИЕНИЧЕСКИЙ РЕЖИМ ДРОЖЖЕВОГО ПРОИЗВОДСТВА

Все оборудование и инвентарь дрожжевого завода должны быть исправными и содержаться в чистоте.

Баки — хранилища для мелассы должны быть надежно защищены от попадания атмосферных осадков. Перед загрузкой сырья хранилища следует очистить от остатков старой мелассы и промыть моющими средствами. Если в хранилище находилась сильно обсемененная меласса, то необходимо провести дезинфекцию 3%-ным раствором хлорной извести. В хранящейся мелассе количество микроорганизмов по сравнению с исходным не должно увеличиваться.

Минеральные соли должны храниться в специальных помещениях, исключающих загрязнение их частицами почвы и микроорганизмами, содержащимися в них.

Кукурузный экстракт необходимо хранить в специальных закрытых емкостях, которые перед загрузкой должны быть тщательно очищены от остатков продукта, промыты водой и пропарены (при сильном загрязнении следует применить дезинфицирующие средства). При переработке сильно обсемененного экстракта необходимую порцию перед использованием разбавляют водой в соотношении 1: 1 и паром доводят температуру до 90—95 °С.

При переработке мелассы с повышенной обсемененностью или содержащую опасные для производства микроорганизмы (например, образующие нитриты) ее подвергают пастеризации или мгновенному нагреванию до температуры 120 °С. Применяют также добавку антибиотика биомицина в количестве 5—10 г на 1 м3 мелассного сусла и антисептики (смесь молочной и борной кислот, фурацилин или фуразолидон). Они используются для борьбы с нежелательной микрофлорой в приточной мелассе в сочетании с нагреванием ее до 85 °С. Антисептики добавляются в количестве от 0,01 до 0,1% на 1 м3 мелассного сусла в зависимости от степени инфицированности мелассы.

Дезинфекцию оборудования проводят только после удаления из него питательной среды, дрожжей и тщательной мойки. В качестве моющих средств используются каустическая и кальцинированная сода, а в качестве дезинфицирующих средств для борьбы с посторонними микроорганизмами — хлорная известь, антиформин, формалин, газообразный формальдегид, гипохлорид кальция.

После мойки и дезинфекции оборудование (дрожжерастильные аппараты и другие емкости) тщательно промывают водой до полного удаления моющего средства и дезинфектанта. Проверку эффективности обработки производят путем микроскопирования последней смывной воды.

Дрожжерастильные аппараты очищают, промывают горячей водой и дезинфицируют 3%-ным раствором хлорной извести, а после отмывания дезинфицирующего раствора пропаривают. Особое внимание обращают на проведение обработки и дезинфекции воздухораспределительной системы, в которой могут сохраниться остатки питательной среды и дрожжей, благоприятствующие развитию посторонних микроорганизмов. Они могут стать причиной загрязнения и порчи готовой продукции. Воздухораспределительную систему заполняют раствором дезинфектанта на определенное время, а затем тщательно промывают.

Дрожжевые сепараторы, промывные чаны, сборники для сгущенного дрожжевого концентрата, фильтр-прессы, вакуум-фильтры необходимо регулярно (1 раз в смену) подвергать чистке и мойке. Особенно тщательно моют и дезинфицируют сепараторы, предназначенные для выделения засевных дрожжей чистой культуры (ЧК) и естественно чистой культуры (ЕЧК).

Все трубопроводы после окончания работы промывают холодной водой и пропаривают в течение 20—30 мин.

Очистку и дезинфекцию бункеров для запаса формуемых дрожжей производят ежедневно.

ИСПОЛЬЗУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА

1. Микробиология в пищевой промышленности. Жвирблянская А.Ю., Бакушинская О.А.
2. Микробиология пищевых производств. Вербина Н.М., Каптерева Ю.В.
3. Промышленная микробиология. Аркадьева З.А., Безбородов А.М. под ред. Егорова Н.С.
4. Технология дрожжей. Плевако Е.А.

Характеристика продукции, сырья и полуфабрикатов. Дрожжи – одноклеточные микроорганизмы, относящиеся к классу грибов сахаромицетов. Дрожжевая клетка содержит в среднем 67 % воды и 33 % сухого вещества. Сухое вещество дрожжевой клетки содержит 37…50 % белков, 35…40 % углеводов, 1,2…2,5 % сырого жира и 6…10 % зольных веществ.

Качество хлебопекарных дрожжей определяется требованиями технологии хлеба. Они должны иметь плотную консистенцию, легко ломаться, обладать серым с желтоватым оттенком цветом и характерным дрожжевым запахом, пресным вкусом, содержание влаги не более 75 %, кислотность (в пересчете на уксусную кислоту) не более 120 мг на 100 г дрожжей в день выработки и не более 360 мг спустя 12 сут. Стойкость при температуре 35 °С дрожжей, выработанных на дрожжевых заводах, не менее 60 ч, а на спиртовых – 48 ч, подъемная сила (подъем теста до 70 мм) – не более 70 мин.

Предусматривается выпуск сушеных хлебопекарных дрожжей высшего и 1 сортов в виде гранул, вермишели, крупы или порошка от светло-желтого до светло-коричневого цвета. Содержание влаги в дрожжах высшего сорта – 8 %, в дрожжах 1 сорта – 10 %. Подъем теста до 70 мм для высшего сорта – 70 мин, для 1 сорта – 90 мин. Сохранность со дня выработки составляет для сушеных дрожжей не менее 12 мес для высшего сорта и 5 мес для 1 сорта.

Показатели качества дрожжей, дрожжевого молока (водной суспензии): концентрация дрожжей – не менее 450 г/л в пересчете на влажность 75 %, подъемная сила не более 75 мин, кислотность не более 120 мг на 100 г дрожжей в день выработки и не более 360 мг через 72 ч.

Особенности производства и потребления готовой продукции. Дрожжевое производство основано на способности дрожжевых клеток (микроорганизмов) расти и размножаться. В основе технологии хлебопекарных дрожжей на дрожжевых заводах лежат биохимические процессы, связанные с превращением питательных веществ культуральной среды при активной аэрации в клеточное вещество дрожжей. При аэрации дрожжи окисляют сахар питательной среды до воды и диоксида углерода (аэробное дыхание). Выделившаяся при этом тепловая энергия используется дрожжами для синтеза клеточного вещества и обменных процессов. В аэробных условиях в субстрате накапливаются значительно большие биомассы, чем при анаэробном дыхании.

Состав и концентрация питательной среды для культивирования дрожжей обусловливает скорость их размножения и конечный выход продуктов. Для конструктивного и энергетического обмена дрожжей используют сахара, азотистые соединения, зольные элементы и кислород воздуха.

Хлебопекарные дрожжи культивируют на мелассных средах, разбавленных водой. Сахар такой среды легко усваивается дрожжами. Теоретический выход биомассы дрожжей с 75%-ным влагосодержанием находится в пределах 97…117 % по отношению к массе мелассы, содержащей 46 % сахара. В заводских условиях выход дрожжей составляет лишь 68…92 %.

Дрожжи используют в хлебопечении в качестве возбудителя спиртового брожения и разрыхлителей теста. Их применяют также для получения кваса, витаминов, лекарственных препаратов и питательных сред. На дрожжевых заводах вырабатывают прессованные и сушеные дрожжи, а также дрожжевое молоко. На мелассно-спиртовых заводах получают только прессованные дрожжи. Жидкие дрожжи и хлебные закваски готовят непосредственно на хлебозаводах.

На мелассно-спиртовых заводах вырабатывают 15 % хлебопекарных дрожжей от общего их выпуска. Эти дрожжи получают в качестве отходов производства при сепарации зрелой спиртовой бражки, в 1 м 3 которой содержится 18…35 кг дрожжей. Выход прессованных дрожжей составляет до 3,5 кг на 1 дал спирта. Себестоимость хлебопекарных дрожжей, получаемых на спиртовых заводах, на 30 % ниже, чем на дрожжевых.

Стадии технологического процесса. Процесс получения хлебопекарных дрожжей на дрожжевых заводах складывается из следующих стадий:

– подготовка питательной среды;

– выращивание дрожжей;

– выделение дрожжей из бражки;

– формование и упаковывание дрожжей;

– сушка дрожжей (при необходимости).

Получение дрожжей из спиртовой бражки на спиртовых заводах состоит из стадий:

– выделение дрожжей из зрелой бражки сепарированием;

– промывание и концентрирование дрожжевой суспензии;

– дозревание дрожжей;

– окончательное промывание и концентрирование дрожжей;

– прессование, формование и упаковка дрожжей;

– хранение.

Характеристика комплексов оборудования. Линия начинается с комплекса оборудования для обработки сырья, состоящего из аппаратов для приготовления питательных сред, сепараторов-кларификаторов для мелассы и пароконтактных установок для стерилизации.

Ведущий комплекс линии представляют дрожжерастильные аппараты, снабженные аэрационной системой для насыщения суспензии кислородом, и воздуходувные машины.

Следующий комплекс линии состоит из аппаратов для выделения дрожжей, в составе которого имеются дрожжевые сепараторы, фильтр-прессы и барабанные вакуум-фильтры.

Наиболее энергоемким комплексом оборудования линии являются сушильные установки, представленные конвейерными ленточными сушилками, установками с виброкипящим слоем, а также вакуумными и сублимационными сушилками.

Завершающий комплекс оборудования линии состоит из машин для формования и завертывания брикетов дрожжей.

На рис. 2.16 представлена машинно-аппаратурная схема линии производства хлебопекарных дрожжей.

Устройство и принцип действия линии. Меласса поступает на заводы в железнодорожных цистернах 1 . Ее сливают в промежуточный сборник 2 и перекачивают шестеренным насосом 40 в сборник 3 , установленный на весах 4 . Меласса через промежуточный сборник 5 перетекает в мелассохранилище 6 . Через промежуточный сборник 7 меласса поступает в смеситель 8 , где ее разбавляют водой, подкисляют и далее насосом 20 перекачивают в стерилизатор 9 . Далее меласса посту­пает на охлаждение в теплообменник 10 и на очистку в кларификатор 11 . Очищенная разбавленная меласса разделяется на два потока, один из которых поступает в приточный аппарат 12 питательной среды для получения дрожжей ЧК и ЕЧК, а другой – в аппарат 13 для получения двух стадий товарных дрожжей. Из сборника 14 вода, согласно, технологическому регламенту направляется в различные аппараты (15 …19 , 21 , 22 и др.). В цехе чистых культур дрожжей питательная среда стерилизуется в стерилизаторе 15 , после чего поступает в инокуляторы чистых культур: малый 16 и большой 17 .

Рис. 2.16. Машинно-аппаратурная схема линии производства хлебопекарных дрожжей

Чистые культуры дрожжей выращивают последовательно на двух стадиях в дрожжерастительных аппаратах. Дрожжи чистых культур ЧК-1 и ЕЧК-1 направляют в дрожжерастильный аппарат 18 , а дрожжи чиста культур ЧК-2 и ЕЧК-2 – в аппарат 19 . Естественно-чистая культура 1 дрожжевым насосом подается на концентрирование в сепаратор 24 и далее в промежуточный сборник 25 . На второй стадии концентрирования для этих дрожжей используют сепаратор 26 , сборник концентрата 27 .

После охлаждения в теплообменнике 10 дрожжевое молоко поступает в дрожжерастильный аппарат 21 на первую стадию выращивания товарных дрожжей. Из этого аппарата дрожжевая масса со значительно большей концентрацией микроорганизмов через сепаратор 28 , сборник концентрата товарных дрожжей 29 насосом подается в теплообменник-охладитель и далее в дрожжерастильный аппарат 22 на вторую стадию получения товарных дрожжей. Из аппарата 22 дрожжи поступают в отборочный аппарат 23 . Сгущение товарных дрожжей идет последовательно на трех стадиях в сепараторах 30 , 32 и 34 . На первых двух стадиях дрожжевую массу промывают водой и направляют последовательно в сборники 31 и 33 . Сгущенное дрожжевое молоко сборника 35 после охлаждения насосом перекачивается на вакуум-фильтр 36 . Далее прессованные дрожжи из сборника 37 поступают на автоматизированные линии для формования и фасования. Воздух – важный технологический фактор в производстве хлебопекарных дрожжей. Очищенный на фильтре 38 воздух с помощью воздуходувной машины 39 возвращается обратно в технологический цикл (16 …19 , 21 , 22 ). Отработанный воздух, содержащий СО 2 и другие примеси, выводится из аппаратов в атмосферу. Станции питательных веществ, пеногасителей, растворов антисептиков оборудованы специальными сборниками-мерниками 41 …45 . Из этих мерников растворы указанных веществ направляют в аппараты 16 …22 .

12. ТЕХНОЛОГИЯ ХЛЕБОПЕКАРНЫХ ДРОЖЖЕЙ

Дрожжевая отрасль республики представлена одним из старейших предприятий – ОАО «Дрожжевой комбинат», в состав которого входят Минский дрожжевой комбинат и Ошмянский дрожжевой завод. Основным видом деятельности ОАО «Дрожжевой комбинат» является производство дрожжей хлебопекарных (прессованных и сухих) на мелассе. Мощность предприятия – 20 300 т дрожжей в год.

Термином «хлебопекарные дрожжи» или просто «дрожжи» обычно обозначают микроорганизмы, которые относятся к классу низших грибов – Saccharomyces cerevisiae .

Дрожжи используют в хлебопечении как возбудители спиртового брожения и разрыхлители теста за счет выделяющегося диоксида углерода. Кроме того, дрожжи содержат глутатион, который влияет на структуру глутенина, расщепляя в нем внутримолекулярные дисульфидные связи. Глутенин – это основной белок пшеничной муки, структурой которого определяется структура и текстура теста. В результате протекания микробиологических процессов и, прежде всего, спиртового брожения, накапливаются соединения, оказывающие существенное влияние на вкус и аромат хлеба и в некоторой степени повышающие его питательную ценность.

В витаминной промышленности хлебопекарные дрожжи служат источником витаминов группы В и D, в фармацевтической промышленности из них получают нуклеиновые кислоты, ферменты, ряд лекарственных препаратов. Дрожжи применяют в биотехнологии для приготовления питательных сред.

Saccharomyces cerevisiae – факультативные анаэробы. В среде, лишенной кислорода, они размножаются слабо, но быстро сбраживают сахара с образованием этанола и диоксида углерода с выделением небольшого количества тепла:

С6 Н12 О6 = 2С2 Н5 ОН + 2СО2 + Этот процесс спиртового брожения и является основным при

брожении теста в хлебопечении.

В присутствии кислорода дрожжи ассимилируют углеводы с выделением большого количества энергии

С6 Н12 О6 + 6О2 = 6СО2 + 6Н2 О + Выделяющаяся энергия используется дрожжами на синтез кле-

точного вещества и поддержание обменных процессов, поэтому в условиях аэрации происходит интенсивное накопление биомассы дрож-

жей. На скорость размножения дрожжей и выход биомассы влияет ряд факторов: температура, значение рН, состав питательной среды.

Saccharomyces cerevisiae – мезофилы с температурным оптимумом 29–30 С. При более низких и более высоких температурах жизнедеятельность дрожжей замедляется и выход конечного продукта уменьшается. Кроме того, при повышении температуры возрастает вероятность развития в питательной среде посторонних микроорганизмов, что ухудшает качество продукта.

Оптимальное значение рН питательной среды для размножения дрожжей – 4,5–5,5. В этих условиях высока активность ферментных систем, быстро протекают процессы синтеза белков, витаминов, высокая скорость роста дрожжевых клеток.

Питательная среда для выращивания дрожжей должна содержать легкоусвояемые формы углеводов (моно- и дисахара), источники азота (растворимые органические и неорганические соединения азота), фосфора, макро- и микроэлементы, витамины, стимуляторы роста.

Технологический процесс производства хлебопекарных дрожжей представленный на рис. 40, включает операции приготовления питательной среды и накопления посевного материала, выращивания дрожжей, выделения их из культуральной жидкости и получение конечного продукта (прессованных или сухих дрожжей).

Приготовление питательной среды

– разбавление мелассы

– асептирование

– осветление

– обогащение питательными солями

Получение посевного материала

– получение маточных дрожжей

– получение засевных дрожжей

Получение товарных дрожжей

Выделение дрожжей

– сепарирование

– вакуум-фильтрование (прессование)

Формование и упаковка		Сушка и упаковка
Прессованные дрожжи		Сухие дрожжи

Рис. 40. Технологическая схема производства хлебопекарных дрожжей

Приготовление питательной среды. Основным источником питательных веществ в среде для выращивания дрожжей является отход свеклосахарного производства – меласса. Вместе с тем, кроме полезных для дрожжей веществ меласса содержит и нежелательные примеси: коллоидные и взвешенные вещества, которые, сорбируясь на поверхности дрожжевых клеток, нарушают нормальный обмен веществ, и вещества, ингибирующие рост и размножение дрожжей. Поэтому проводят подготовку мелассы, которая включает следующие операции:

– разбавление мелассы водой (в соотношении от 1: 1 до 1: 3 в зависимости от состава мелассы и уровня ее обсемененности микроорганизмами);

– асептирование мелассы холодным или горячим способом. В первом случае в мелассу вводят хлорную известь и подкисляют серной кислотой до значения рН 4,5–5,0, во втором – кипятят или стерилизуют в пластинчатых теплообменниках;

– удаление взвешенных частиц под действием центробежной силы на сепараторах-кларификаторах;

– добавление минеральных солей и стимуляторов роста (сульфат аммония, карбамид, аммиачная вода, диаммонийфосфат, ортофосфорная кислота, соли калия, магния, кукурузный экстракт, дрожжевой автолизат или другие источники биотина – гидролизат молочной сыворотки, дестиобиотин и др.).

Получение посевного материала. Существует несколько тех-

нологических схем выращивания дрожжей, которые отличаются между собой количеством стадий, периодичностью или непрерывностью, кратностью разбавления мелассы. Наиболее распространена технологическая схема, по которой посевной материал получают периодическим способом в виде маточных и засевных дрожжей. Товарные дрожжи получают в две стадии: сначала в периодических условиях (накопительная культура), затем – в непрерывных.

В свою очередь чистую культуру маточных дрожжей получают

в несколько стадий. В лаборатории дрожжи наращивают в пробирках, затем в колбах в условиях асептики (отсутствия посторонних микроорганизмов) на солодовом витаминизированном сусле, только на последней стадии добавляя в среду мелассный раствор. Далее дрожжи размножают в отделении чистой культуры последовательно в малом, большом инокуляторе и аппарате чистой культуры (ЧК-1). Здесь также поддерживаются асептические условия, для аэрации подается воз-

дух. Средой для размножения дрожжей служит мелассное сусло, в которое вносят питательные соли и стимуляторы роста. Заканчивается процесс получения чистой культуры маточных дрожжей (ЧК-II) в производственных условиях в дрожжерастильных аппаратах по воз- душно-приточному способу. Воздух в аппарат подают постоянно, а раствор мелассы добавляют по мере накопления биомассы дрожжей. На всех стадиях получения маточных дрожжей поддерживают температуру 26–30 С, значение рН 4,5–5,0, длительность выращивания на каждой из лабораторных стадий – 16–24 ч, на каждой стадии в отделении чистой культуры – 10–14 ч.

Чистую культуру маточных дрожжей получают один раз в тричетыре недели. Для лучшей ее сохранности дрожжи сепарируют, промывают холодной водой, сгущают до концентрации 400–600 г/л и хранят в охлаждаемых сборниках при температуре не выше 6 С.

Засевные дрожжи получают в две стадии (ЕЧК-I и ЕЧК-II) по технологическому режиму естественно-чистой культуры, когда строгие условия асептики не поддерживают, но в значительной мере предотвращается развитие посторонних микроорганизмов. Это обеспечивается подготовкой мелассы (см. выше) и обработкой маточных дрожжей, которые используют для засева, молочной или серной кислотой. Первую стадию выращивания осуществляют периодическим способом, вторую – воздушно-приточным. Условия выращивания (температура, рН, длительность) такие же, как при получении маточных дрожжей. Дрожжи ЕЧК готовят по мере необходимости, обычно один раз в сутки и используют для засева при выращивании товарных дрожжей. Выделяют и хранят их так же, как и маточные дрожжи.

Получение товарных дрожжей. Товарные дрожжи выращива-

ют в две стадии. В первом дрожжерастильном аппарате процесс ведут по воздушно-приточному способу, засевными служат дрожжи ЕЧК-II. Для второй стадии засевными служат дрожжи из первого аппарата, выращивание здесь осуществляют по непрерывному способу, т. е. постоянно подают питательную среду и производят отбор культуральной жидкости в отборочный аппарат. Выращивание на обеих стадиях проводят при температуре 30 С и значении рН 4,5–5,0.

В отборочном аппарате дрожжи дозревают при аэрировании. Дрожжевые клетки используют оставшиеся питательные вещества, завершают процесс почкования и роста, такие клетки долго сохраняют присущие им свойства.

Выделение дрожжей. Дозревшие дрожжи необходимо выделить из культуральной жидкости как можно быстрее во избежание ухудшения их свойств. Выделение дрожжей проводят в две стадии: путем сепарирования получают дрожжевое молоко, затем фильтрованием или прессованием получают пастообразную массу влажностью 75%.

Наилучшее качество дрожжей обеспечивается при трехступенчатом сепарировании. При этом после первой и второй ступеней сепарирования дрожжевой концентрат промывают холодной водой с температурой не более 2 С для удаления остатков питательной среды. После третьей ступени сепарирования дрожжевое молоко, имеющее концентрацию 450–700 г/дм3 , окончательно охлаждают в пластинчатом теплообменнике до температуры 4–8 С.

Окончательное выделение дрожжей из дрожжевого молока происходит на вакуум-фильтрах или фильтр-прессах. Вакуум-фильтры имеют большую производительность, обеспечивают лучшие санитарные условия, требуют меньших затрат ручного труда.

Формование и упаковка прессованных дрожжей. Упаковочно-

фасовочные автоматы придают прессованной дрожжевой массе вид прямоугольных брусков и заворачивают их в этикеточную бумагу. Фасованную продукцию укладывают в ящики. Хранят дрожжи при температуре 1–4 С и относительной влажности воздуха 82–96%, срок хранения – 12 суток. Однократно замороженные дрожжи могут сохранять активность долгое время, однако при оттаивании и повторном замораживании дрожжи погибают.

Сушка дрожжей. Значительно повысить срок хранения дрожжей (до 6 и более месяцев) позволяет их сушка. На сушку следует направлять дрожжи высокого качества, без примеси посторонних микроорганизмов, осмо- и термоустойчивые.

Качество сушеных дрожжей тем выше, чем быстрее проходит процесс высушивания. Поскольку дрожжи должны сохранить свою жизнеспособность и восстанавливать свои жизненные функции при благоприятных условиях, высокие температуры сушки применять нельзя.

Перед высушиванием дрожжи проходят гранулятор, где им придают форму вермишели или гранул. Используют сушилки разных конструкций, более прогрессивной является высушивание дрожжей во взвешенном состоянии нагретым воздухом. При этом температура воздуха постепенно снижается с 50 до 30 С во избежание перегрева

дрожжей, когда межклеточная влага удалена и начинается медленное удаление внутриклеточной влаги. Конечная влажность дрожжей составляет не более 8% для высшего сорта и не более 10% для дрожжей I сорта. Сушеные дрожжи упаковывают в жестяные банки или полиэтиленовые пакеты и хранят при температуре не выше 15 С.

2.1 Основное сырье

2.2 Вспомогательные материалы

3. ПРИГОТОВЛЕНИЕ ПИТАТЕЛЬНОЙ СРЕДЫ

3.1 Приготовление раствора мелассы

3.2 Технологические режимы переработки мелассы различного качества

4. ПОЛУЧЕНИЕ ДРОЖЖЕЙ ЧИСТОЙ И ЕСТЕСТВЕННО-ЧИСТОЙ КУЛЬТУРЫ

4.1 Схема получения маточных дрожжей по режиму ВНИИХПа

4.2 Выделение и хранение маточных дрожжей

4.3 Показатели качества дрожжей ЧК и ЕЧК

5. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ И РЕЖИМЫ ВЫРАШИВАНИЯ ТОВАРНЫХ ДРОЖЖЕЙ

5.1 Выращивание дрожжей в разбавленных средах

5.2 Процесс дозревания дрожжей

5.3 Выделение дрожжей

5.4 Формовка, упаковка и транспортировка дрожжей

5.5 Хранение дрожжей

5.6 Сушка дрожжей

1. ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ СХЕМА ПРОИЗВОДСТВА ДРОЖЖЕЙ

1.1 Принципиальная схема производства

Технологический процесс выращивания дрожжей складывается из отдельных основных этапов: приготовление питательной среды, выращивание дрожжей, выделение, формовка и упаковка прессованных дрожжей, сушка и упаковка сушеной продукции.

Приготовление питательной среды.

Под питательной средой понимают растворы мелассы, а также растворы азот- и фосфорсодержащих солей. Густую мелассу из мелассохранилищ передают в сборник 1, где хранится суточный запас ее. Из сборника 1 мелассу направляют на весы 2, откуда после взвешивания передают в сборник для разбавления мелассы 3, где ее разводят водой. Этот процесс называют разбавлением. Затем раствор мелассы подают на кларификаторы 4, где происходит освобождение ее от механических примесей - этот процесс называют осветлением. Осветленную мелассу насосом перекачивают в приточные сборники для мелассы 7, откуда ее подают в дрожжерастильные аппараты.

Азот- и фосфорсодержащие соли растворяют отдельно в специальных емкостях водой и используют для питания дрожжей в виде растворов, которые подают в дрожжерастильные аппараты из приточных сборников для солей 5, 6. Для каждой соли используют отдельные резервуары как для растворения ее, так и для притока.

Выращивание дрожжей.

Этот этап является основным в производстве хлебопекарных дрожжей. Выращиванием дрожжей называют процесс размножения клеток дрожжей, когда из небольшого количества засеваемых в питательную среду клеток постепенно, путем ряда последовательных стадий получают большое количество дрожжей, используемых в ряде отраслей промышленности, и прежде всего в хлебопекарной.

Процесс выращивания дрожжей складывается из двух этапов: получения маточных итоварных дрожжей. Маточные дрожжи сначала получают в лаборатории завода, а затем в цехе чистых культур, для чего используют дрожжерастильные аппараты 8 и 9. Прежде всего получают дрожжи чистой культуры (ЧК), а из них - дрожжи естественно-чистой культуры (ЕЧК). Чистой культурой называют дрожжи, выращенные из одной клетки, без примеси посторонних микроорганизмов. Первые стадии размножения дрожжей ЧК проходят в лаборатории завода, затем в цехе чистых культур и, наконец, в производственном дрожжерастильном аппарате, предназначенном для выведения чистой и естественно-чистой культуры. Естественно-чистой культурой называют дрожжи, содержащие незначительное количество посторонних микроорганизмов и используемые в качестве засевного материала для выращивания товарных дрожжей.

Товарные дрожжи на отечественных дрожжевых заводах получают в две стадии: стадия Б -засевные дрожжи, которые выращивают в аппарате 10 и стадия В - товарные дрожжи, которые выращивают в аппарате 11 с дозреванием в аппарате 12.

Выделение дрожжей.

Выросшие маточные и товарные дрожжи выделяют из культуральной среды (среды, в которой они размножались), промывают холодной водой и сгущают до концентрации 500-600 г/л на специальных машинах - сепараторах 13, 15. Для промывки дрожжей используют специальные бачки 14. Сгущенные дрожжи называют дрожжевым молоком. Их после сепарирования направляют в специальные сборники дрожжевого молока. Дрожжевое молоко маточных дрожжей помещают в сборники 23, а товарных дрожжей - в сборники 24. при сепарировании отделяется до 80% жидкости.

Окончательное отделение дрожжей от жидкости происходит на специальных машинах, называемых вакуум-фильтрами или фильтр-прессами (16), в которые подают дрожжевое молоко из сборников. При этом дрожжи приобретают плотную консистенцию и форму пластин или пластов различной толщины.

Формовка и упаковка дрожжей.

Пластины дрожжей от вакуум-фильтров или фильтр-прессов транспортером подают в бункер 17 формовочно-упаковочного автомата 18, где они формуются в бруски различной массы и упаковываются в специальную этикеточную бумагу.

Сушка и упаковка сушеной продукции.

На некоторых дрожжевых заводах прессованные дрожжи, минуя формовку, направляют в сушильные агрегаты (сушилки), где им придают форму вермишели, измельчают и затем высушивают. Сушеные дрожжи имеют форму гранул.

Высушенные дрожжи упаковывают вручную в крафт-мешки с полиэтиленовым вкладышем, либо в ящики с подпергаментной бумагой или расфасовывают на специальных машинах в герметичную упаковку – жестяные банки.

1.2 Способы культивирования и показатели процесса

При выращивании дрожжей применяют способы, различающиеся режимом подачи питательных веществ, воздуха и длительностью процесса. При этом различают бесприточный, воздушно-приточный воздушно-проточный способы.

Бесприточный способ культивирования применяется при получении маточных дрожжей. По этому способу все питательные вещества в воду подают сразу при загрузке аппарата. Воздух при этом либо не подают совсем, либо подают периодически, либо небольшое количество на протяжении всего периода культивирования.

Воздушно-приточным называется способ, при котором дрожжи выращивают с постоянной подачей воздуха и постепенным притоком питательной среды в дрожжерастильный аппарат. Такой режим называется периодическим. Его обычно используют пи получении последних стадий маточный дрожжей, а также товарных дрожжей.

Воздушно-проточным называется способ, при котором дрожжи выращивают с постоянной подачей воздуха и одновременным притоком питательной среды в дрожжерастильный аппарат и оттоком культуральной среды с дрожжами в отборочный. При этом в течение 6-7 часов дрожжи накапливаются в дрожжерастильном аппарате – этот период называется накопительным. Через 6-7 часов начинается отток среды с дрожжами из дрожжерастильного аппарата в отборочный аппарат – отточный период, или отборочный, который длится 20-30 часов и более – удлиненный или непрерывный режим.

Накопительный период протекает в основном в дрожжерастильном аппарате, куда непрерывно подается питательная среда и воздух. При этом дрожжевые клетки так же, как и при периодическом способе, проходят лагфазу и фазу логарифмического роста, которая длится непрерывно. В первые часы наблюдается синхронное отпочковывание дочерних клеток с невысоким коэффициентом часового прироста (1,08-1,10), затем прирост увеличивается и к 5-му и 6-му часу коэффициент часового прироста достигает величины прироста достигает величины 1,20-1,25. в культуральной среде пи этом накапливается максимально возможное количество дрожжей, так называемая «рабочая биомасса», после чего начинается период непрерывного размножения, или отборочный период.

В этот период в основном дрожжерастильном аппарате клетки находятся в стадии логарифмического роста и устанавливается постоянное соотношение клеток по величине и ферментативной активности. Количество крупных клеток составляет 20%, средних 55% и мелких не более 25-30%. Отборочный период может длиться бесконечно долго при соблюдении следующих условий:

Обеспечение дрожжевых клеток необходимыми питательными и ростовыми веществами, а также кислородом в достаточном количестве;

Непрерывный вывод из дрожжерастильного аппарата продуктов обмена (метаболизма) клеток, тормозящих их рост и размножение;

Непрерывный отбор из основного дрожжерастильного аппарата прирастающей биомассы.

Стационарная фаза развития дрожжей в непрерывном процессе наступает лишь в отборочном аппарате, куда питательные вещества не поступают и откуда непрерывно отбирается прирастающая биомасса.

Таким образом, выращиваемые в основном аппарате дрожжи характеризуются активностью ферментных систем, т.е. способностью к активному росту и размножению с постоянной, установленной для данного аппарата и перерабатываемого сырья скоростью. От правильного ведения этого процесса в отборочном аппарате засвистит в основном качество дрожжей.

1.3 Основные рассчитываемые показатели

Выход дрожжей

Основным показателем эффективности материальных затрат и дрожжевой промышленности является выход дрожжей. Под выходом дрожжей понимают количество дрожжей, отнесенное к переработанной мелассе и выраженное в процентах. Выход дрожжей В рассчитывают по формуле:

где Д - количество полученных дрожжей, кг; М - количество израсходованной мелассы, кг.

Выход дрожжей на разных заводах различен и зависит от конструкции оборудования, технологической схемы, качества сырья и материалов, снабжения электроэнергией, водой, паром и т. д.

Расчет расхода мелассы на 1 т дрожжей

На дрожжевых заводах при расчете расхода мелассы с содержанием 46% сахара за основу берут выход и выработку дрожжей, которые запланированы вышестоящей организацией в зависимости от технического состояния предприятия и его мощности.

Расход мелассы М по заводу, а также по каждой стадии рассчитывают по формуле

где Д - количество дрожжей, кг; В - выход дрожжей, %.

2. СЫРЬЕ И ВСПОМОГАТЕЛЬНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

2.1 Основное сырье

Основным источником питательных веществ для дрожжей является свекловичная меласса, представляющая собой густую сиропообразную жидкость.

Основная задача дрожжевого производства заключается в приготовлении дрожжей для хлебопекарной промышленности. Содержащийся в дрожжах комплекс ферментов зимазы вызывает в тесте спиртовое брожение. Поднимающийся при этом углекислый газ поднимает и разрыхляет тесто.

В хлебопечении в качестве разрыхлителей теста применяются прессованные, сухие и жидкие дрожжи, а также хлебные закваски. Жидкие дрожжи и хлебные закваски готовят непосредственно на хлебозаводе.

Технологическая схема дрожжевого производства

Прессованные дрожжи производят по воздушно-приточному способу. Технологическая схема этого способа состоит из таких основных стадий:

1. подготовка питательной среды,
2. размножение маточных дрожжей,
3. размножение товарных дрожжей,
4. выделение, прессование и упаковка дрожжей.

Основным сырьем для производства дрожжей служит меласса. Из баков-хранилищ мелассу подают в напорный чан 1 и через весы 2 она направляется в осветлительный чан 3 (рисунок 1). В осветлительном чане мелассу разбавляют до требуемой концентрации, освобождают от коллоидных веществ и других примесей, дезинфицируют и стерилизуют. Мелассу можно также осветлять сепарированием на специальном осадочном сепараторе 5. Перед сепарированием мелассу разбавляют водой в рассиропнике 4. Осветленная меласса поступает в приточные чаны 3а и 5а. Для обогащения мелассы питательными солями в чанах 6 и 7 готовят раствор сернокислого аммония и вытяжку суперфосфата.

Для приготовления маточных дрожжей применяют чистую культуру, которую вначале выращивают в лабораторных, а затем в производственных условиях (в отделении для приготовления чистой культуры 8). Дальнейшее размножение дрожжей осуществляется в дрожжерастительном аппарате генерации А9, дрожжерастительном аппарате генерации Б10. Полученные маточные дрожжи выращивают в дрожжерастительном аппарате товарных дрожжей генерации В11. Для выделения дрожжей из чанов 9-11 применяют сепараторы 12 и 13. Маточные дрожжи сепарируют, промывают водой, снова сепарируют.

Прессуют и хранят в холодильной камере в виде неформованных дрожжей для выращивания дрожжей последующей генерации. Иногда маточные дрожжи не прессуют, а используют в виде дрожжевой суспензии. Товарные дрожжи отделяют от бражки на сепараторе, промывают водой в чане 14, снова сепарируют для отделения воды и полученное молоко при помощи насоса 15 подают на фильтр-пресс 16, где дрожжи прессуются до влажности 75%. С фильтр-пресса дрожжевая масса поступает в месильную 17, из нее — в формовочную 18 и оберточную 19 машины, а затем — в холодильную камеру 20, где дрожжи охлаждаются до 0-2°С.

Рисунок 1 — Технологическая схема дрожжевого производства

Теоретические основы размножения дрожжей

Для накопления дрожжевой массы необходимы благоприятные условия, которые заключаются в следующем:

1. В состав питательной среды должны входить такие вещества, которые нужны для построения дрожжевой клетки и выполнения ею жизненных функций.
2. Вещества, которые входят в состав питательной среды, должны находиться в растворенном состоянии, иначе невозможна диффузия их внутрь дрожжевой клетки, концентрация питательных веществ в среде должна быть ниже концентрации протоплазмы клетки.
3. Питательная среда должна непрерывно аэрировать, так как только при доступе кислорода воздуха дрожжи получают энергию, необходимую для их развития.
4. Для размножения и роста дрожжей необходимо создать благоприятные температурные условия и реакцию среды. Оптимальная температура для размножения дрожжей — 25-30°С. Для дрожжей благоприятна слабокислая реакция среды (pH 4,8-5,8).

Свежие прессованные дрожжи в среднем содержат 75% воды и 25% сухих веществ. В состав сухих веществ входят азотистые вещества, углеводы, минеральные вещества, жир, клетчатка и др. Среднее содержание азотистых веществ 44-47% (на сухое вещество). Большую часть азотистых веществ составляют белки (около 2/3), остальная часть — нуклеиновые соединения, амиды, пептоны и др. Содержание гликогена в период бурного брожения может доходить до 30%. Из минеральных веществ дрожжи содержат калий, кальций, магний, фосфор, железо и другие элементы. Содержание золы в дрожжах 6-8% (на сухое вещество). Помимо перечисленных соединений, дрожжи содержат ферменты и витамины. При использовании дрожжей в хлебопечении особо важное значение имеет активный комплекс ферментов, вызывающих спиртовое брожение. В дрожжах содержатся витамины группы В, никотиновая кислота, пантотеновая кислота, эргостерин. Дрожжи находят применение в фармакологии и медицине.

Питательная среда для выращивания дрожжей полноценна при наличии в ней всех элементов дрожжевой клетки и быть в усвояемой форме. Источником азотистого питания дрожжей могут быть органические и неорганические соединения азота. Особенно хорошо усваивают дрожжи аминокислоты и амиды (аспаргин и глютамин). В результате дезаминирования аминокислот образуется аммиак, который и используется дрожжами. Из неорганических соединений дрожжи хорошо усваивают аммонийные соли, водный раствор аммиака и др. Из углеводов дрожжи усваивают глюкозу, фруктозу, маннозу, галактозу, сахарозу, мальтозу, ксилозу, арабинозу. В анаэробных условиях дрожжи для своего питания используют только сахара. В аэробных условиях дрожжи могут размножаться, усваивая и другие органические вещества, например глицерин, органические кислоты, аспаргин и др.

Из минеральных веществ для развития дрожжей необходимы соединения калия, магния, фосфора, железа и др. Особенно важное значение имеет фосфор, который входит в состав многих компонентов дрожжевой клетки, а также играет большую роль в процессе спиртового брожения.

Меласса не является полноценным сырьем для выращивания дрожжей. Она содержит недостаточное количество азотистых и фосфорных соединений. Поэтому к мелассному суслу добавляют в качестве дополнительного питания раствор сернистого аммония, аммиака, суперфосфатную вытяжку, водную вытяжку солодовых ростков.

Для нормального питания дрожжей требуются еще и стимуляторы роста, к которым относятся витамины группы В, никотиновая кислота, биотин, инозит, аминобензойная кислота и др. В мелассе содержатся необходимые для роста дрожжей стимуляторы роста.

Питательная среда не может быть полноценной, если она не содержит достаточного количества воды. В воде растворяются питательные вещества, так как только в виде раствора они могут диффундировать через оболочку живой клетки. Достаточное количество воды также требуется для разбавления среды до определенной концентрации. Питательные вещества поступают в микробную клетку нормально только при условии, если концентрация веществ в окружающей среде ниже, чем концентрация протоплазмы клетки. Питательные вещества диффундируют в клетку в виде простейших растворимых соединений (аммиака, аминокислот, сахаров). Внутри клетки происходит синтез, в результате которого образуются вначале простые, а затем и более сложные составные вещества протоплазмы, происходит рост и накопление дрожжевых клеток (биомассы дрожжей). Источником энергии для этого процесса служит аэробное дыхание.

Дрожжи относятся к факультативным анаэробам, их жизнедеятельность возможна в аэробных и анаэробных условиях. Развиваясь без доступа воздуха, дрожжи сбраживают сахар в этиловый спирт и углекислый газ (анаэробное дыхание):

При аэробном дыхании выделяется энергии в 24 раза больше, чем при анаэробном. Эта энергия необходима дрожжам для их жизнедеятельности и размножения.

Для получения необходимой энергии и создания благоприятных условий для накопления дрожжевой массы выращивание дрожжей следует вести при непрерывной аэрации среды. Исходным продуктом при синтезе дрожжевой клеткой безазотистых веществ и белков является сахар.

По теории Эффрона синтез белковых и безазотистых веществ в аэробных условиях происходит таким образом. При разложении сахара образуется промежуточный продукт-ацетальдегид. Последний присоединяет аммиак и образуется аминокислота, при полимеризации молекул которой образуются белки. Суммарно этот процесс можно выразить уравнениями:

Безазотистые вещества синтезируются из промежуточных продуктов распада сахара. Эта реакция в суммарном виде представляется так:

По молекулярным весам исходных и конечных продуктов видно, что на получение 100 г белка расходуется 200 г сахара, а на синтез 100г безазотистых веществ — 222 г сахара. Если принять, что в сухом веществе дрожжей содержится 55% белков, 37% безазотистых экстрактивных веществ (углеводов и жира) и 8% золы, то для образования 100 г сухого вещества дрожжей необходимо израсходовать следующее количество сахара: 55·2+37·2,22 = 192,14 г.

На основании этих данных рассчитывают выход дрожжей из 100г сахара (в пересчете на сухое вещество): 100·100/192,14 = 52,04г.

Учитывая, что при размножении дрожжей частично происходит спиртовое брожение, спирт (около 5% от количества перерабатываемого сахара) при аэрации уносится с воздухом. Кроме того, в результате обмена вещества 7% синтезированного белка снова выделяется в среду. Учитывая эти поправки, расход сахара на синтез 100г сухого вещества дрожжей может быть определен по формуле:

Q = 2В(1 + 0,07) + 2,2С +2А,

где Q — расход сахара на 100г сухого вещества дрожжей, г; В — количество белка в сухом веществе дрожжей,%; С — количество безазотистых экстрактивных веществ в сухом веществе дрожжей,%; А — количество спирта, уносимого с воздухом,%.

Практический выход сухого вещества дрожжей из сахара мелассы составляет 40-43%. Наиболее благоприятная температура для размножения дрожжей 25-30°С. С повышением температуры (30-36°С) получаются дрожжи невысокой стойкости. При дальнейшем повышении температуры в дрожжах происходит процесс автолиза и размножение прекращается. При 55-60°С в жидкой среде дрожжи отмирают. Понижение температуры ниже 25°С замедляет процесс развития дрожжей. Благоприятно действует на развитие дрожжей слабокислая реакция. Оптимальное показание pH (4,8-5,8) достигают подкислением мелассы, которое поддерживают в процессе роста дрожжей подачей в дрожже-растительный аппарат растворов сернокислого аммония или аммиака. На скорость размножения дрожжей влияет концентрация сусла: в разбавленной среде дрожжи размножаются лучше, чем в концентрированной. При приготовлении сусла мелассу разбавляют водой в 20-30 раз. Переработка более разбавленной мелассы экономически невыгодна, а качество дрожжей, выращенных в таких средах, понижается.

Технологические операции производства дрожжей

Подготовка питательной среды

В основном производство хлебопекарных дрожжей ведется на мелассе, основной составной частью которой является сахароза, хорошо усваиваемая дрожжами. В мелассе содержится около 50% сахарозы. Она также содержит около 2% азота и около 0,5% фосфорнокислых солей. Этих веществ для нормальной жизнедеятельности дрожжей недостаточно, поэтому в качестве дополнительного питания применяют суперфосфат, сернокислый аммоний, аммиак, солодовые ростки. Кроме сахара, азотистых, фосфорнокислых и других соединений, необходимых для развития дрожжей, в состав мелассы входят такие вещества, которые не усваиваются дрожжами и, наоборот, вредят их развитию. К ним относятся коллоидные вещества, карамелизованные и гумиобразные продукты, летучие кислоты и бактерии. Для уменьшения содержания этих продуктов мелассу осветляют.

Наиболее распространенными способами осветления являются кислотно-холодный, кислотно-горячий и осветление на сепараторах. Сильно зараженная меласса осветляется кислотно-горячим способом, нормальная — кислотно-холодным способом.

Осветление мелассы по кислотно-холодному способу

Осветление мелассы производится в осветлительном чане, который имеет форму усеченного конуса с мешалкой и барботером для подачи пара и воздуха внутрь. Чан оборудован вытяжной трубой. В осветлительный чан набирают мелассу и воду с таким расчетом, чтобы получить сусло концентрацией 18% сухих веществ. При размешивании осторожно вливают серную кислоту для получения сусла кислотностью 4-6°. Серная кислота способствует лучшему осветлению мелассы, а также создает реакцию среды, благоприятную для развития бактерий. При дальнейшем размешивании в мелассу вводят расчетные количества суперфосфата и сернокислого аммония. При обработке суперфосфатом удаляются коллоидные вещества. Суперфосфат и сернокислый аммоний являются также источниками дополнительного питания. Перемешивание содержимого в осветлительном чане продолжают 1 ч, после чего сусло отстаивают 8-12 ч. Прозрачное сусло осторожно спускают в приточный чан, откуда оно поступает на размножение дрожжей.

Осветление мелассы по горяче-кислотному способу

При осветлении мелассы этим способом ее, как и при холодно-кислотном способе, смешивают с водой до концентрации 25%, для чего на 1 вес.ч. мелассы добавляют около двух объемов воды. После подкисления серной кислотой сусло нагревают до кипения. При кипячении происходит коагуляция коллоидных веществ и стерилизация мелассы. Расход серной кислоты при этом уменьшается на 1/3 по сравнению с холодно-
кислотным способом. Кипячение продолжается 30-60 мин при сильном продувании воздухом. Аэрация способствует удалению летучих кислот, освобождающихся под действием серной кислоты. После окончания кипячения добавляют сернокислый аммоний (50% от всего количества). Остальное количество сернокислого аммония в виде раствора и супер фосфата в виде вытяжки лучше вводить в дрожже-растительный чан при размножении дрожжей. После введения сернокислого аммония сусло отстаивают 7-8 ч и спускают в поточный чан. При переработке дефектной, сильно инфицированной мелассы ее во время осветления дополнительно обрабатывают хлорной известью (0,6-0,8 кг активного хлора на 1 т мелассы).

Осветление мелассы на сепараторах

При осветлении мелассы кислотно-холодным и кислотно-горячим способами осаждение коллоидных и взвешенных частиц происходит очень медленно (8-12 ч), в осадке остается 3-3,5% мелассы. Более эффективным осветлением мелассы является сепарация на специальном сепараторе. Мелассу подают в рассиропник, где ее разбавляют водой в соотношении 1:1, а затем направляют в сепаратор. Для этого применяют осадочный сепаратор фирмы де Лаваль, ротор которого вращается с частотой 5000 об/мин. Барабан сепаратора имеет три осадочных цилиндра. Разбавленная меласса поступает вовнутрь барабана, и под действием центробежной силы взвешенные частицы осаждаются на стенках цилиндров, а осветленное сусло отводится из сепаратора. В теплое время года при переработке дефектной мелассы осветленное сусло стерилизуют в стерилизаторе.

Раствор питательных солей готовится отдельно и вместе с осветленным суслом поступает в приточный чан. Для этого в чанок набирают воду из расчета 10 л на 1 кг суперфосфата. При работе мешалки в воду вливают расчетное количество серной кислоты, всыпают суперфосфат и сернокислый аммоний. Полученную смесь размешивают 1ч, а затем отстаивают 3-4 ч. Прозрачный раствор декантируют в сборник приточного сусла.

Размножение чистой культуры дрожжей

При производстве дрожжей из мелассы выращивают расы №7Т, №14О, № XI ЛБД и др.

Чистую культуру начинают размножать с одной клетки и в первых стадиях процесс ведут в строго стерильных условиях. Процесс размножения чистой культуры дрожжей ведется ступенчато: вначале в лабораторных условиях, затем в отделении чистой культуры в полупроизводственных условиях. Объем питательной среды на каждой ступени увеличивается примерно в 10 раз по сравнению с предыдущей, и постепенно накапливают такое количество маточных дрожжей, которое необходимо для засева большого дрожже-растительного чана. Процесс размножения дрожжей в чистой культуре включает следующие стадии:

Лаборатория Отделение чистой культуры
1- я стадия 4-я стадия
2- я стадия 5-я стадия
3- я стадия 6-я стадия

Размножение дрожжей в лаборатории

Питательной средой для размножения дрожжей в лаборатории служит сусло плотностью 10-12% сухих веществ, приготовленное из сухого солода. Сусло должно быть стерильным, чтобы посторонние микроорганизмы не мешали получению чистой культуры.

Солодовое сусло наливают в две стерильные подмолодочные колбочки (по 25 см 3), закрывают колбы ватными пробками и стерилизуют под давлением 0,5 ати в течение 20 мин. После стерилизации сусло выдерживают в темноте при 35°С 1 сутки, и если за это время сусло не помутнеет, оно пригодно для выращивания чистой культуры. Затем из пробирки с чистой культурой переносят при помощи стерильной платиновой петли небольшое количество дрожжей в подмолодочные колбы и ставят их в термостат при 30° С. Выращивают дрожжи 18-20 ч в колбах Пастера, в которых находится по 450 см3 стерильного сусла плотностью 9 ,5 -1 0% .Дрожжи размножают в колбах Пастера 18-20ч при 30-31 °С и переносят в медные карлсбергские колбы, содержащие по 4,5-5 л стерильного солодового сусла концентрацией 9-10% . Дрожжи в карлсбергских колбах размножают в темноте при 25-30°С в течение 20 ч. Дальнейшее выращивание дрожжей производят в отделении чистой культуры.

Размножение дрожжей в отделении чистой культуры

В отделении чистой культуры происходит дальнейшее накопление дрожжей в малом и большом размножителях, а затем в маточном чане.

Размножители представляют собой медные, луженые внутри цилиндрические сосуды. Объем сусла в малом размножителе 45-95 л, в большом размножителе 450-750 л. Для стерилизации сусла размножитель снабжен змеевиком, через который пропускают пар.

Средой для выращивания дрожжей в малом размножителе служит чистое солодовое сусло или солодовое и мелассное сусло (1:1) концентрацией 9-10%. Сусло стерилизуют в размножителе пропусканием пара через змеевик два-три раза по 1 ч в сутки. Простерилизованную среду охлаждают до 30°С и пересевают в нее дрожжи из карлсбергской колбы.

Размножение дрожжей продолжается 20 ч. в этот период каждый час в течение 5-10 м и н пропускают через аппарат слабой струей стерильный воздух.

В большом размножителе дрожжи выращивают на мелассном сусле с добавлением отвара солодовых ростков. Это сусло стерилизуют так же, как и в малом размножителе, после чего охлаждают его до 28-30°С и переносят в него дрожжи из малого размножителя. Во время размножения дрожжей продувают воздух каждый час по 10-15 мин. Размножение дрожжей в большом размножителе продолжается около 16ч. После этой стадии дрожжи дальше размножаются в маточном чане емкостью 1,5-2 м 3 .

Средой для выращивания дрожжей в маточном чане служит мелассное сусло, содержащее 5% сахара и обогащенное питательными и ростковыми веществами. Сусло стерилизуют, затем охлаждают до 30°С и засеваю т дрожжами из большого размножителя. В период выращивания дрожжей сусло аэрируют. Процесс размножения дрожжей в маточном чане продолжается около 12 ч. Дальнейшее накопление дрожжей производят в промежуточном чане (7-я стадия). Выход маточных дрожжей после размножения в промежуточном чане составляет 20-24% прессованных дрожжей к количеству переработанной мелассы.

Приготовление естественно чистой культуры дрожжей

Если на заводе нет условий делать чистую культуру дрожжей, то можно готовить естественно чистую культуру. Размножают естественно чистую культуру из микробиологически чистых прессованных дрожжей генерации А, не содержащих пленчатых дрожжей. При этом создаются условия, благоприятные для дрожжей и неблагоприятные для посторонних микроорганизмов.

Готовят ЕЧК следую щ им образом: 5-10 к г прессованных дрожжей генерации А (8-я стадия) разводят в 12-20 л воды. Полученную дрожжевую суспензию подкисляют серной кислотой до 25-50° кислотности и оставляют на 40-60 мин. Вместо серной кислоты к дрожжевой суспензии можно добавить суперфосфатную вытяжку содержащую 4-5% Р 2 О 5 в соотношении 1:1, и оставить 45-60 мин. Дрожжи, обработанные серной кислотой или суперфосфатной вытяжкой, переносят в мелассное сусло концентрацией 8-10% по сахарометру и оставляют стоять в спокойном состоянии 6-8ч при 28-30°С. Отбродившие дрожжи переносят в маточный чанок, где размножают также, как и дрожжи чистой культуры.

Размножение маточных дрожжей генерации А и генерации Б

Товарные дрожжи (10-я стадия) выращивают в дрожжерастительных чанах. Эти чаны изготавливают из стали или дерева прямоугольной или круглой формы. Чтобы предохранить дрожжи от попадания посторонних микроорганизмов, чаны снабжают крышками. Внутренняя поверхность чанов должна быть гладкой. Железные чаны внутри покрывают кислотоупорным лаком, а деревянные — бакелитовыми лаками.

Для подачи воздуха чаны оборудуют воздухораспределительной системой, которая обеспечивает равномерное по всей площади распределение воздуха. Высота слоя в чане должна быть не менее 3-3,5 м, при общей высоте чана не менее 4-4,5 м. Чаны оборудуются пеногасительными устройствами. Для гашения пены в чан добавляют олеиновую кислоту.

В чисто вымытый и продезинфицированный дрожжерастительный чан набирают воду в количестве, которого должно хватить для разбавления сусла до концентрации 1,0-1,2% (конечное разбавление мелассы 1:30). Из приточного чана спускают 10% сусла и вводят маточные дрожжи генерации Б в количестве 15-30% к массе перерабатываемой мелассы. После ввода дрожжей сусло продувают воздухом, а через час, когда дрожжи начнут почковаться, начинают приток питательной среды и количество воздуха увеличивают до 80 м 3 /ч на 1 м 3 среды. После размножения дрожжи созревают в течение 1ч при снижении подачи воздуха до 60 м 3 /ч, а затем поступают на сепаратор. Освобожденный от бражки чан тотчас же моют и дезинфицируют. Полный оборот чана при выращивании товарных дрожжей составляет 12 ч.

Выращивание дрожжей на концентрированном мелассном сусле

Известен способ выращивания дрожжей на концентрированном мелассном сусле. При работе по этому способу мелассу разбавляют в соотношении 1:12 или 1:15, в то время как по обычной схеме это отношение равно 1:30. Для засева применяют более высокую исходную концентрацию маточных дрожжей (в 3-6 раз). Для обеспечения нормального размножения дрожжей среду продувают большим количеством воздуха (100-120 м3/ч воздуха на 1 м3 среды). Проверка этого способа на дрожжевых заводах показала, что съем дрожжей с 1 м 3 полезной емкости чана можно увеличить до 15% при нормальном выходе дрожжей.

Полунепрерывный способ выращивания дрожжей

Полунепрерывная, или удлиненная, схема выращивания дрожжей осуществляется по методу отборов. Приготовление маточных дрожжей производится по обычной схеме. Товарные дрожжи размножают в дрожжерастительном чане по удлиненной схеме.

В дрожжерастительный чан набирают питательное сусло и засевают маточные дрожжи в количестве 15% к массе перерабатываемой мелассы. Через 5-6 ч, когда накопится достаточное количество дрожжевых клеток, начинают отбор жидкости из дрожжерастительного чана и подачу в чан питательного сусла. При работе по этой схеме за весь период выращивания дрожжей производится четыре отбора: первый отбор составляет 7% от всего объема жидкости в дрожжерастительном чане, второй отбор — 28%, третий отбор 28%, четвертый отбор — 28%. Промежутки между отборами 3-4 ч. Отобранная из чана жидкость поступает на сепаратор. Во время отбора в дрожжерастительный чан взамен отобранной жидкости вводят приточное сусло. При размножении дрожжей среда непрерывно аэрируется.

Весь цикл выращивания по полунепрерывной схеме составляет 20ч. Последние 2 ч дрожжи дозревают, после чего все содержимое дрожжерастительного чана поступает на сепарирование. Дрожжерастительный чан моют и дезинфицируют. Полный оборот чана составляет 24ч.

Непрерывное выращивание дрожжей

Технологическая схема непрерывного производства заключается в том, что в дрожжерастительный аппарат непрерывной струей поступает питательное сусло, а из аппарата непрерывно отводится бражка с дрожжами.

Осветление мелассы также производится непрерывно, горячим способом. Мелассу разбавляют в два раза горячей водой (температура 85-90°С) и вместе с вытяжкой суперфосфата и раствором щелочи подают в смеситель. Одновременно в смеситель поступает вода и меласса разбавляется в пропорции 1:4. В смеситель также подается кислота для нейтрализации сусла до pH 6,8. Из смесителя вся смесь поступает в отстойник непрерывного действия, освобождается от осадка и прозрачное сусло через дозатор подается в дрожжерастительный аппарат.

Выращивание дрожжей производится в двух дрожжерастительных аппаратах: основном аппарате и дображивателе. В основной аппарат подают 30% маточных дрожжей от количества мелассы и разбавленный питательный раствор (разбавление 1:20 к основной мелассе). Вместе с питательным раствором в аппарат непрерывно подают воздух 80 м 3 /г на 1 м 3 /ч среды. Из верхней части аппарата непрерывно отводится бражка и поступает в дображиватель. Аэрация среды в дображивателе уменьшается до 20 м 3 /ч на 1 м 3 жидкости. Температура в обеих аппаратах 30-32°С. Зрелая бражка вместе с дрожжами непрерывно выходит издображивателя на сепаратор. Содержание дрожжей в зрелой бражке составляет около 75% от количества перерабатываемой мелассы.

Выделение, прессование и упаковка дрожжей

После созревания в дрожжерастительном чане дрожжи немедленно отделяют от бражки на дрожжевом сепараторе (рисунок 2). Сепаратор отечественного производства ВСЖ-2 изготавливается в открытом исполнении. Состоит из станины, приводного механизма и приемно-выводного устройства.

1 — отверстие для слива масла; 2 — маслоуказатели; 3 — зубчатое колесо; 4 — горизонтальный вал; 5 — тахометр; 6 — пружина головного подшипника; 7 — основание барабана; 8 — питающий патрубок; 9 — крышка сепаратора; 10 — крышка барабана; 11 — отводящий патрубок осветленной жидкости; 12 — тарелкодержатель; 13 — затяжное кольцо; 14 — дрожжевая трубка с мундштуками; 15 — отводящий патрубок; 16 — станина; 17 — шестерня; 18 — опорный подшипник; 19 — регулировочная шайба; 20 — пружина опорного подшипника
Рисунок 2 — Схема дрожжевого сепаратора ВСЖ-2

Дрожжевая суспензия по неподвижной центральной трубе приемно-выводного устройства подается во вращающийся барабан и по внутренней полости тарелкодержателя поступает к периферии пакета тарелок. Под действием центробежных сил, возникающих при вращении барабана, здесь осаждается основная часть дрожжевых клеток. Затем суспензия идет в пакет тарелок, на внутренних полостях которых осаждаются оставшиеся дрожжи, сползающие по ним в периферийную сторону барабана. При этом осветленная жидкость оттесняется к центру и по наружным каналам тарелкодержателя направляется в горловину крышки барабана, а из нее выбрасывается в выводное устройство. Под действием гидростатического давления дрожжи поступают через мундштук из барабана в кольцевой приемник и в виде сгущенной суспензии выводятся из сепаратора. Производительность сепаратора 25 м 3 /ч при частоте вращения 85 об/с.

Дрожжевой концентрат поступает в промывной чан, где его промывают холодной водой для удаления остатков бражки, после чего дрожжи снова поступают на сепарирование. Промывку и сепарирование повторяют два-три раза, пока дрожжи не будут окончательно освобождены от бражки.

Прессование дрожжей

Промытые и отсепарированные дрожжи насосом подают на фильтр-пресс, где они освобождаются от воды. Фильтр-пресс состоит из чугунных плит и рам (рисунок 3), установленных на станине. Между рамами и плитами находится хлопчатобумажная ткань. Плиты и рамы плотно сжимаются механизмом зажима. Дрожжевой концентрат подается насосом в фильтр-пресс и заполняет свободное пространство рам. Сквозь фильтрующее полотно проходит вода, которая по желобам стекает в лоток и удаляется из цеха. Дрожжи постепенно накапливаются в рамах в виде плотных лепешек.

Рисунок 3 — Рама и плита фильтр-пресса

По окончании прессования, которое длится от 30 мин до 2 ч, плиты и рамы раздвигают и дрожжи удаляют в ящик, установленный под прессом. После прессования влажность дрожжей составляет 71 — 74%. По окончании прессования фильтрующую ткань тщательно промывают в специальном моечном барабане сначала холодной, а затем горячей водой.

На некоторых предприятиях для отделения воды от дрожжей, промывки их применяют вакуум-фильтры (рисунок 4), на которых процесс идет непрерывно. Сначала отделяется вода, затем через слой дрожжей проходит вода, производится отделение промывной воды и выгрузка дрожжей.

1 — барабан; 2 — ткань; 3 — полый вал; 4 — каналы; 5 — вакуум-насос; 6 — ванна; 7 — трубопровод.
Рисунок 4 — Схема вакуум-фильтра

Формовка и упаковка прессованных дрожжей

Отпрессованные дрожжи поступают на формовочную машину, которая придает им форму брусков. Формовочная машина состоит из корпуса, в котором смонтирован шнек, подающий дрожжевую массу в прямоугольный бронзовый мундштук, из которого она выходит в виде длинного бруска. Последний разрезается на отдельные брусочки массой 50,100, 500 и 1000г при помощи ножа, прикрепленного к подвижной дуге.

Так как при прессовании одни участки дрожжевой массы могут быть более влажными, другие — менее влажными, перед формованием дрожжи размешивают в тестомесильной машине, добавляя, если нужно, небольшое количество воды для получения однородной массы. Если расфасовка дрожжей не производится, то их укладывают в деревянные ящики, трамбуют и направляют в холодильную камеру, где хранят при 2-4°С.

Качество прессованных дрожжей

Качество прессованных дрожжей оценивают по органолептическим и физико-химическим показателям. Дрожжи должны иметь светло-серый цвет, запах свежих дрожжей-характерный “дрожжевой”, слегка напоминающий фруктовый. Консистенция должна быть плотной, дрожжи должны легко ломаться и не мазаться. Согласно стандарту, влажность дрожжей должна быть не более 75%. зольность — не выше 2% и подъемная сила — не более 75 мин. Кислотность дрожжей в день выпуска их заводом должна составлять 120 мг на 100 г дрожжей (в пересчете на уксусную кислоту). Выход прессованных дрожжей составляет 75% и более к массе переработанной мелассы.

Сушка дрожжей

Прессованные дрожжи содержат много воды, белковых веществ, ферментов, поэтому они быстро портятся. В присутствии воды протеолитические ферменты дрожжей разлагают белки. Дрожжи размягчаются, мажутся, теряют свою форму. Этот процесс называется автолизом дрожжей. Кроме того, в присутствии большого количества влаги дрожжи обсеменяются посторонними микроорганизмами. Для длительного хранения и удобства транспортировки дрожжи сушат. Для сушки дрожжей нельзя применять обычные методы сушки при высокой температуре. Во-первых, дрожжи очень чувствительны к высокой температуре, во-вторых, температура 45-50°С благоприятна для действия протеолитических ферментов, что приводит к автолизу. Сушат дрожжи при 30-40°С. Для сушки дрожжей используют барабанные сушильные шкафы, а также сушилки непрерывного действия. Сушить дрожжи следует осторожно, чтобы не инактивировать ферменты и сохранить подъемную силу. Для ускорения сушки дрожжи вначале измельчают в специальной дрожжеформовочной машине. При этом получается короткая тонкая вермишель, которая высушивается за 3-5 ч.

Известны также сушилки для дрожжей в “кипящем слое”, в которых дрожжевая крупка при сушке поддерживается током воздуха во взвешенном состоянии. Начальная температура воздуха 45°С, конечная 30°С. Сушка продолжается 1,5 ч. Цвет сухих дрожжей коричнево-желтый, запах “грибной», влажность должна быть не более 10%, подъемная сила — не более 110 мин, содержание золы — до 10%, кислотность — не более 900 мг на 100а сухих дрожжей (в пересчете на уксусную кислоту).

Предыдущая статья: Правила маринования шампиньонов Следующая статья: Чем отличается борщ от щей: особенности приготовления, состав и отзывы Борщ чье блюдо