Производство хлебопекарных прессованных дрожжей

Введение

Дрожжи это грибы, которые существуют повсюду или на протяжении большей части жизненного цикла в виде отдельных клеток.
Дрожжи обладают всеми основными свойствами и признаками грибковых организмов, являясь органотрофными эукариотами с поглощающим типом питания, но их одноклеточная структура влечет за собой ряд последствий. Одноклеточные организмы имеют более высокую скорость метаболизма (на единицу массы), чем нитчатые грибы, из-за большей величины отношения площади поверхности к объему.
Дрожжи растут и размножаются с большой скоростью, вызывая значительные изменения в окружающей среде. Самым известным для дрожжевого процесса алкогольной ферментации явилась причина широкого практического использования дрожжей с древних времен. Именно это свойство привело к тому, что дрожжи исторически всегда рассматриваются отдельно от других грибов. Автономия группы дрожжей в научных терминах также подтверждается тем фактом, что методы их исследования более похожи на бактериологические, чем микологические методы. Тем не менее, дрожжи сохраняют до сих пор независимость среди других грибов, скорее по традиции, чем по общему биологическому принципу. Постоянное обнаружение все большего числа новых переходных и промежуточных форм среди нитчатых грибов и дрожжей делает все более трудным и условным, чтобы нарисовать границы между ними.
Основная цель работы - описать общие характеристики пекарских дрожжей.
Для достижения этой цели мы должны выполнить следующие задачи:
- дать характеристику хлебопекарных дрожжей;
- рассмотреть опыт и перспективы производства хлебопекарных прессованных дрожжей;
- выявить требования к составу питательной среды
- выявить основные компоненты питательной среды;
- охарактеризовать способы накопления биомассы дрожжей;
- проанализировать проблемы и задачи при производстве прессованных дрожжей
- провести анализ рынка хлебопекарных прессованных дрожжей в РФ и в мире.


Характеристика хлебопекарных дрожжей


Хлебопекарские дрожжи являются основным видом сырья для производства хлеба и хлебобулочных изделий.
Технологическая и функциональная роль дрожжей заключается в биологическом рыхлении теста двуокисью углерода, выделяемой во время алкогольной ферментации, давая испытание определенным реологическим свойствам, а также образование этилового спирта (этанола) и других продуктов реакции, участвующих в образовании вкус и аромат хлебобулочных изделий.
Дрожжи, используемые в производстве хлебобулочных изделий, относятся к виду Saccharomyces cerevisial. Это крупноячеистые овальные дрожжи, адаптированные к повышенной кислотности теста и его кислотообразующая микрофлора.
Дрожжи ферментируют глюкозу, фруктозу, сахарозу, мальтозу, простые декстрины; не бродить лактозу, крахмал, целлюлозу. Они поглощают этиловый спирт, молочную кислоту, уксусную кислоту. Дрожжевая клетка состоит из мембраны, цитоплазматической мембраны и цитоплазмы. Ее размер составляет в среднем 8-10 мкм. Оболочка представляет собой плотную, прочную и эластичную структуру, обеспечивающую постоянство формы ячейки и выдерживающую значительное осмотическое давление (до 2 МПа). Оболочка, имеющая селективную проницаемость, обеспечивает транспортировку питательных веществ, клетку и удаление из нее продуктов обмена. Цитоплазматическая мембрана расположена непосредственно под клеточной стенкой. Основная функция мембраны заключается в выявлении продуктов обмена. Кроме того, некоторые ферменты и происхождение ряда веществ, включая биосинтез компонентов клеточной стенки, локализуются в цитоплазматической мембране. Цитоплазма представляет собой сложную коллоидную систему. В цитоплазме происходят наиболее важные биосинтетические реакции, и сохраняется генетическая информация. Он содержит органоиды (митохондрии, рибосомы, ядро, эндоплазматический ретикулум и аппарат Гольджи) и вакуоли (один, реже два). Митохондрии представляют собой сферические или удлиненные внутриклеточные органеллы, содержащие ферментные системы, главным образом электронный транспорт. Функции митохондрий включают окислительные реакции, которые являются источником энергии, перенос электронов через цепь синтеза АТФ, синтез части митохондриальных белков.
Рибосомы представляют собой ультрамикроскопические гранулы в форме нерегулярных шариков, состоящих из белка РНК. В рибосомах синтезируются белки и ферменты. Ядро находится в форме круглого или овального пузыря, окруженного оболочкой. Основной функцией ядра является хранение и передача генетической информации при делении клеток. Эндоплазматический ретикулум - это сложная мембранная сеть, которая образует множество каналов, пол которых различные вещества перемещаются из внешней оболочки в центр. Аппарат Гольджи представляет собой скопление крошечных, сплюснутых корпускул, связанных с мембраной системой эндоплазматического ретикулума. Роль аппарата Гольджи, по-видимому, заключается в создании новых мембран. Кроме того, ему назначают защитную функцию - сохранение и удаление продуктов секреции клеток. Вакуоли занимают центральную часть клетки. Они заполнены клеточным соком, который заключен в липопротеиновый слой. Вакуолы участвуют в осмотической регуляции и являются местом различных окислительно-восстановительных процессов. Вакуолы образуются при старении дрожжевых клеток, в них содержатся питательные вещества, отходы и гранулы резервных веществ: валюта, гликоген, трегалоза, жир. Химический состав пекарских дрожжей нестабилен и, в зависимости от состава питательной среды, условия культивирования, физиологическое состояние клетки и другие факторы могут широко варьироваться. Содержание влаги в прессованных дрожжах может варьироваться от 68 до 75%. В сушеных - от 4 до 10%. В прессованных дрожжах 75% влаги содержит 18-28% внеклеточной и 46-60% внутриклеточной влаги. Внутриклеточная влажность находится в свободной и связанной форме. Связанная вода, которая является частью коллоидов клетки, не является растворителем, она не замерзает хорошо, ее трудно испарить и не выжать. Связанная влага - это растворитель сухих веществ (с.в) клеточного сока.
Согласно исследованиям, в дрожжевой клетке присутствуют фосфор, калий, кальций, магний, алюминий, сера, хлор, железо, кремний.
Состав органических веществ пекарских дрожжей (% от м.в.):
Азот 6-8
Белки 37-50
Жир 1,5-2,5
Нетоксичные вещества 35-45
Пепел 6-10
Состав дрожжевых белков содержит 24 аминокислоты. Состав дрожжевых углеводов включает (в% от dv): Trehalose 8.6 Mannan 15.2 Glucan 7.1 Гликоген 13.3 Алкогольная ферментация в тесте проводится с участием их ферментного комплекса, в частности зимнего комплекса, с помощью ряда промежуточных реакций в в соответствии с циклом Кребса.


Опыт и перспективы производства хлебопекарных прессованных дрожжей

В настоящее время отечественное производство дрожжей полностью обеспечивают российский рынок. Многие заводы провели техническое перевооружение и увеличили производство, но в общем, техническое состояние производства остается на низком уровне.
Износ основного технологического оборудования составляет около 60%, из-за отсутствия финансирования практически внедрены передовые технологии, связанные с энергосбережением, более эффективным использованием сырья и решением экономических проблем.
При постоянном повышении цен на мелассы, тепловые и энергетические ресурсы и на железнодорожном транспорте сокращение стоимости дрожжевых заводов является проблематичным, лишая предприятия возможности для увеличения оборотных средств и обеспечения технического и социального развития.
Например, меласса приобретается по кредиту с процентной ставкой, которую компания рассчитывает с банком до следующего сельскохозяйственного года. Кроме того, цена на мелассы (вторичное сырье) выше, чем цена на сахарную свеклу (первичное сырье).


Требования к составу питательной среды
Для выращивания дрожжей в промышленности используются три вида гидролизных сред: гидролизат, бард и смесь барда с гидролизатом. Они служат источником основной составляющей дрожжей - углерода.
В процессе жизнедеятельности дрожжи ассимилируют углерод из таких соединений, как соединения гидролиза, такие как сахара и органические кислоты (главным образом уксусные). Основное различие между этими средами заключается в количестве содержащихся в них питательных веществ и соотношении сахаров (PB) и органических кислот.
Таким образом, гидролизат содержит 3,0-3,5% РВ и только 03-0,5% органических кислот, что составляет всего около 10% от общего количества сахаров и кислот. Бард содержит РВ 0,6-0,7%, органические кислоты - около 0,2%, т. е. их доля в сумме источников углерода для дрожжей составляет до 25%. В смеси барда и гидролизата это соотношение может быть очень разнообразным, в зависимости от того, сколько гидролизата добавляется к барду. Состав сахара барда и гидролизата также различен.
Бард содержит только пентозные сахара, в гидролизате около 20% сахаров - пентозы, около 80% гексозы. По питательной ценности сахара и органических кислот не равны. Известно, что значение источника углерода как питательного вещества для микроорганизма и зависит от степени окисления атомов углерода, которые составляют молекулу этого вещества. С этой точки зрения все углеродные соединения в соответствии с их питательной ценностью могут быть расположены следующим образом. Двуокись углерода, где атом углерода полностью окислен, не может быть фактически источником энергии для микроорганизмов. Используя его в качестве строительного материала, микробы могут находиться только в присутствии других источников энергии (например, при фотосинтезе). Органические кислоты, содержащие карбоксил, где три валентности насыщены кислородом, и только один все еще может быть окислен

. Питательная ценность кислот зависит от радикала. Такие кислоты, как муравьиная и щавелевая, практически не используются микроорганизмами.
Уксусная кислота используется дрожжами, но выход биомассы ниже, чем при использовании сахаров. Сахара, которые содержат полуокисленные атомы углерода, включенные в группы -CH2OH, -CHOH-, = СОН. Такие атомы легче всего подвержены окислительно-восстановительным превращениям, поэтому содержащиеся в них вещества имеют высокую питательную ценность для дрожжей. Согласно литературным данным, выход биомассы (абсолютно сухой) из сахаров может достигать 57_80%. В дополнение к сахару его также можно отнести к другим веществам, содержащим спиртовую группу - глицерин, маннит, винную кислоту, лимонную кислоту и т. Д. Соединения с большим количеством метильных (-CH3 и метиленовых (-CH2-) групп, таких как как углеводороды (газообразные и парафиновые ряды), высшие жирные кислоты, которые могут служить источником углерода для микроорганизмов и, в частности, для дрожжей. Выход биомассы из них более 100%, однако их потребление затрудняется тем, что эти вещества плохо растворяются в воде и, кроме того, они не могут без частичного окисления участвовать в реакциях внутри клетки, поэтому ассимиляция таких веществ идет в два этапа: сначала они окисляются, а затем полуокисленные продукты используются клеткой. Сахар к органическим кислотам также неравный в том, что в результате использования рН дрожжей (активная кислотность) среды изменяется по-разному. Если использование сахаров в сочетании с сульфатом аммония в качестве источника nitrog en - сильное подкисление культуральной среды; При обработке сахаров с аммиачной водой среда остается нейтральной; При использовании тузов с дрожжами в сочетании с любым источником азота (сульфат аммония, аммиачная вода) культуральная среда (бражка) подщелачивается.
Гидролизат в барде отличается друг от друга разным содержанием вредных и полезных примесей в них. Бард - более мягкая и более полная окружающая среда. Это связано с тем, что бард уже прошел один биологический магазин - спирт, где некоторые из вредных примесей гидролизата адсорбировались спиртовыми дрожжами, часть его разрушалась, часть ее испарялась при перегонке спирта на колонне. Кроме того, из-за метаболизма алкогольных дрожжей бард содержит значительное количество биостимуляторов. Гидролизат практически не содержит их. У барда в плане сахара гораздо больше микроэлементов, потому что с равным количеством элементов, которые перешли в эти среды из дерева, содержание сахара в барде в 5-6 раз меньше, чем в гидролизате. Все эти особенности этих сред имеют большое значение для выращивания дрожжей и должны учитываться при разработке режима. Таким образом, тип окружающей среды зависит от выбора источника азота, количества минеральных добавок, выбора дрожжевой расы (все дрожжи могут расти на барде, на гидролизате без добавления биостимуляторов - только ауто-аусотрофный дрожжи типа Sapadida scottii, которые сами синтезируют биос из неорганических веществ) (определяется содержанием сахара в среде) и другими факторами.


Основные компоненты питательной среды (меласса, топинамбур)


Процесс приготовления раствора мелассы состоит из разбавления и очистки. Осветлите мелассу, чтобы удалить крупные взвешенные частицы, коллоиды, микроорганизмы и другие примеси.
Существует несколько способов очистки мелассы при производстве дрожжей. Выбор того или иного метода обычно происходит из-за устройства подготовительного отделения.
Механический метод. В настоящее время на большинстве дрожжевых растений меласса осветляется с помощью осветлителей, где взвешенные частицы разделяются центробежной силой. Этот метод очистки позволяет экономить мелассы, вспомогательные материалы, пар, кроме того, сокращается время для осветления.
Перед запуском на осветлитель мелассы взвешивают и разбавляют водой до определенной концентрации (коэффициент разбавления 1-3), добавляют хлорную известь со скоростью 2-3 кг (с содержанием 33% активного хлора) на 1 т. После того как раствор смешивают с хлорной извести, получается получасовое «хлорирование», затем добавляют серную кислоту до тех пор, пока не будет получен рН 4,5-5,0 и отправлен в осветлитель.
На некоторых предприятиях используется стерилизация мелассы. При этом его разбавляют горячей водой при температуре 80-90 ° C и направляют в стерилизатор. Стерилизацию проводят при температуре 105-125 ° С в течение 15-60 с, после того как раствор патоки охлаждают до 80-85 ° С и подают в осветлитель.
Кислотный метод. Этот метод используется при производстве дрожжей небольших емкостей (5-10 т / сут) и отсутствии осветлителей. В емкости для мусора собираются вода и меласса (для 1 т мелассы около 0,75 м3 воды). После перемешивания хлористую известь покрывают в аппарате со скоростью 0,6-0,9 кг активного хлора, затем перемешивают еще 30 минут и оставляют сусло в состоянии покоя на 30 минут. За это время микробы - вредители производства дрожжей - становятся без хлора и постепенно умирают.
После выдерживания добавляют мешалку, добавляют серную кислоту до достижения рН 5,0, перемешивают в течение 30 минут и добавляют воду к содержанию твердых веществ в мелассе 20-40% (в зависимости от концентрации, принятой на растении) и дает затор на 10-12 часов (пока меласса не станет прозрачной).
Дозировка раствора патоки осуществляется в соответствии с программой с помощью автоматических устройств или вручную.
Когда меласса осветляется с помощью неаккуратно-кислотного метода, потери мелассы составляют 1,8-1,4% от исходного объема.
Чтобы уменьшить потерю мелассы во время осветления при производстве дрожжей, они в основном переключились с метода осаждения на механические (с использованием осветлителей), что уменьшает потери до 0,14%.
Современная технология производства дрожжей предъявляет требования к составу патоки из-за необходимости увеличения урожая дрожжей на товарной стадии до 80-90% с точки зрения сырья и максимизации производства дрожжей из каждой линии дрожжеводства устройства.
Содержание сахаров в мелассе варьируется в широких пределах, но при выборе схем обработки учитывается патока, содержащая 46% сахаров.
В мелассе с повышенным содержанием углеводов (более 50%) для строительства дрожжевых клеток несахаров мало: зола, азот и биотип. В связи с этим отношение массы перечисленных веществ к массе сахаров значительно снижается, а избыток сахара расходуется не на накопление биомассы, а ферментируется с образованием спирта.
Нормализация состава нижней патоки
При обработке мелассы, содержащей недостаточное количество азотистого, растительного и зольного веществ, необходимо добавить недостающие компоненты. Нормализация состава питательной среды приводит к стабилизации выхода дрожжей и к улучшению качества готового продукта.
Когда дрожжи выращивают в соответствии с периодическими схемами, питательная среда нормализуется путем добавления источников биотипа (кукурузного экстракта или дестбобиотина), солей калия и магния в начале процесса выращивания. Полный экстракт кукурузы применяют в количестве 6%, а соли калия - 3,5% калия в мелассе, содержащей 46% сахара.
Нормализация питательной среды во время выращивания дрожжей непрерывной (например, ежедневной) схемой осуществляется следующим образом: кукурузный экстракт подается во время загрузки (складок) дрожжевого аппарата со скоростью 6 % и соли калия 3,5% (К2О) до мелассы, потребляемой в кумулятивном периоде.
Во второй раз кукурузный экстракт и соли калия добавляют в начале периода оттока, исходя из мелассы, обработанной в течение 6 часов. Кроме того, недостающие ингредиенты добавляют через 6 часов оттока среды, в зависимости от обрабатываемой патоки в течение следующих 6 часов.


Способы накопления биомассы дрожжей

Для производства хлебопекарских дрожжей используются быстрорастущие расы верхней ферментации. В отечественной хлебопекарной промышленности используются расы № 14, Узловский № 1 и № 2, Краснодарский солеустойчивый, Ленинградская 14, Л-441. В полноценных расах дрожжей подъемная сила, т. е. длительность подъема теста до стандартной высоты (70 мм) в стандартной форме должна составлять до 45 мин, зимазная активность - до 50 мин, активность мальтазы - до 70 мин, сопротивление патока 100%, удельный темп роста - до 0,2 ч-1. Однако ни одна из используемых рас не сочетает в себе все необходимые функции, которые отвечали бы требованиям для пекарских дрожжей. Поэтому хлебопекарные заводы часто используют смеси разных дрожжевых рас. На некоторых растениях используется гибрид 1966 года (активность зимазная - 43 мин, активность мальтозная - 65 мин).
Чтобы увеличить ферментационную активность прессованных дрожжей, сокращая период адаптации дрожжевых клеток в тесте, их активация выполняется. Существует множество способов активировать дрожжи, основанные на улучшении состава питательной среды путем добавления, например, пивоварения ячменного солода, соевой муки, ферментных препаратов, минеральных солей. Ферментационные свойства и почкование дрожжей могут быть усилены аэрированием питательной среды, особенно если насыщение суспензии дрожжей кислородом осуществляется в магнитном поле. Эффективным является двухфазный метод активации сжатых дрожжей. В этом способе суспензию, содержащую воду и дрожжи в соотношении 1: 20, нагревают в течение 30 минут при 35 o C. Затем добавляют мучную суспензию, содержащую 10% муки, ферменты - амилоризин П10x (0,24 единицы OC / 100 г мука) и амилосубтилин Г10x (0,015 ед