125605 (Технология производства сухих дрожжей)

Содержание

Введение

1. Общие сведенья о дрожжах

1.1 История становление производства дрожжей

1.2 Современная классификация дрожжей

1.3 Морфология дрожжевой клетки

1.4 Химический состав дрожжей

2. Технология производства сухих дрожжей

2.1 Этапы производства

2.2 Технологическая схема дрожжевого производства

2.3 Основные способы выращивания дрожжей

2.4 Технологический режим

2.4.1 Состав среды

2.4.2 Состав питательных солей

2.4.3 рН выращивания дрожжей

2.4.4 Температура выращивания дрожжей

3. Промышленное применение сухих дрожжей

4. Экологическая проблема, связанная с производством сухих дрожжей, и пути ее решения

5. Перспективы развития дрожжевого производства

Список используемых источников

Введение

Дрожжевые организмы являются одноклеточными грибами. Они распространены по всему. Земному шару — встречаются в почве, воде, в различных пищевых продуктах, на поверхности фруктов, ягод, в нектаре цветков, в соках, сочащихся из деревьев, и т. д. Человек с давних времен пользовался продуктами брожения для своих практических целей, не подозревая участия в них дрожжевых организмов. Известно, например, что вино производилось ассирийцами за 3500 лет до нашей эры. Методика осолаживания и пивоварения была высоко развита у вавилонян, хотя они не знали о существовании ферментов или дрожжей и их роли в этих процессах. В 1680 г. Антоний ван Левенгук, рассматривая «осадок» дрожжей, образующийся во время сбраживания, через свое увеличительное стекло, обнаружил, что он состоит в основном из типичных овальных клеток. Однако прошло еще более 150 лет, когда Луи Пастер (1857) доказал, что дрожжи - это живые организмы, непосредственно ответственные за алкогольное брожение, открыв, таким образом, дорогу современным научным исследованиям дрожжей. Промышленное применение дрожжей в традиционных отраслях мало изменилось с течением веков. Дрожжи все еще играют главную роль в следующих производствах: 1) в хлебопекарной промышленности; 2) в производстве спирта, алкогольных напитков и пива. В последующие годы к этим старинным отраслям применения дрожжей были добавлены другие. дрожжи используются: 3) как ингредиенты продуктов питания или кормов либо в натуральном виде, либо чаще после автолиза в виде дрожжевых экстрактов; 4) как продуценты витаминов (особенно комплекса В, аминокислот и др.) для фармацевтических целей, а также в виде белково-витаминного концентрата; 5) для получения нуклеиновых кислот, ферментов и других веществ. Продукция, получаемая во всех перечисленных производствах, ее качество и количество зависят, с одной стороны, от полноценности используемого сырья и степени совершенства технологического процесса, с другой - от наследственных особенностей производственных рас дрожжей, от их ферментативных и других свойств. Применяемые в различных производствах расы дрожжей в значительной степени различаются между собой. Существенные различия имеются и среди производственных рас, применяемых в одном и том же производстве — хлебопечении, спиртовом производстве, виноделии и т. д. Эти расы наряду с положительными свойствами имеют и отрицательные, снижающие производственные показатели.

В сухих дрожжах при низкой влажности дрожжевая клетка находится в ‘спящем” состоянии и может сохраняться длительное время. Такие дрожжи известны как “сухие активные дрожжи” и представляют собой сферические ранулы около 1 мм в диаметре. Для их получения дрожжевая масса высушивается до влажности 7-8%. Сухие дрожжи представляют собой гранулы различного диаметра, внешний слой которых состоит из дрожжевых клеток в “спящем” состоянии и является защитным от влияния окружающей среды. Поэтому для восстановления активности дрожжей их необходимо растворить в воде.

Технология производства инстантных дрожжей заключается в использовании специального метода быстрой сушки с меньшим повреждением клеточной мембраны и консервации дрожжей вакуумом, конечная влажность продукта составляет не более 5%. Быстродействующие дрожжи были специально созданы для удобного использования. Их необходимо смешивать непосредственно с мукой без предварительного разведения в воде, что значительно убыстряет и упрощает процесс приготовления дрожжевого теста.

За последние 30—40 лет в генетике и селекции дрожжей достигнуты большие успехи. Теперь уже не может быть сомнений в том, что в селекции дрожжей наиболее эффективными являются генетические методы. Задача заключается только в том, какие из известных генетических методов следует применить в каждом конкретном случае в зависимости от специфики объекта исследования и поставленной задачи. Спорогенные дрожжи как одноклеточные организмы имеют ряд преимуществ для генетических и селекционных исследований: 1) они принадлежат к эукариотам, что позволяет проверить общность многих концепций молекулярной генетики; 2) наличие полового процесса и образование гамет в результате мейоза, а также существование аллелей типов спаривания позволяют широко проводить гибридизацию различных рас и видов дрожжей; 3) получаемые из одиночных спор гаплоидные культуры являются, как правило, жизнеспособными, что дает возможность проводить тетрадный анализ гибридов; 4) у дрожжей рода Saccharomyces получено большое количество мутаций, установлены группы сцепления и составлены генетические карты хромосом. Генетические маркеры (мутации) могут широко и успешно использоваться в различного рода генетических исследованиях, а также при проведении селекционных работ; 5) путем скрещивания вегетативных клеток разной плоидности, принадлежащих к различным типам спаривания, можно получать полиплоидные формы более высокой плоидности; 6) показана возможность получать у спорогенных дрожжей (Saccharomyces и Schizosaccharomyces).[2]

1 Общие сведенья о дрожжах

1.1 История становление производства дрожжей

Человек на протяжении всей своей эволюции сталкивался с разрушительным действием разнообразных болезнетворных организмов, однако именно дрожжи были, по-видимому, первыми микроорганизмами, которые человек стал использовать для удовлетворения своих потребностей. Дрожжи с полным основанием можно рассматривать как одно из многочисленных орудий труда древнего человека. Первое упоминание об использовании человеком дрожжей, связанное с производством одной из разновидностей кислого пива (так называемой «бузы») в Египте, относится к 6000г. до н. э. Это пиво вырабатывали сбраживанием пасты, полученной при раздавливании и растирании проросшего ячменя. Последующие несколько тысячелетий процессы приготовления пива и вина, с одной стороны, в выпечки хлеба из дрожжевого теста — с другой, развивались, видимо, параллельно. К 1200 г. до н. э. в Египте была уже хорошо известна разница между хлебом из кислого и пресного теста, а также польза от применения вчерашнего теста для заквашивания свежего и для сбраживания вина. Из Египта технология пивоварения и хлебопечения была завезена в Грецию, а оттуда в древний Рим и Римскую империю. О пивоварении в период после падения Римской империи сохранилось очень мало сведений. Однако известно, что в ХIII и ХIУ вв. пивоварение было широко распространено в монастырях Северной Европы. Документы сообщают, что в Германии в это время приготовлением пива занимались 400—500 монастырей, а в Англии еще в 1188 г. Генрих II ввел первый зафиксированный в истории налог на пиво. О стране, в которой впервые появились спиртные напитки, остается только строить предположения. Имеются сведения об употреблении их в Китае в 1000 г. до н. э.; известно также, что получение виски было налажено в Ирландии уже в ХII в. Считается, что процесс производства спирта завезен в Европу из стран Среднего Востока: в пользу такого предположения свидетельствует тот факт, что слово «алкоголь» арабского происхождения опять-таки производство спиртных напитков было связано, очевидно, с религиозными учреждениями: одно из самых ранних упоминаний о виски в Шотландии относится к изготовлению его при монастыре Джона Кора в 1494 г. (табл 1).

Основные этапы в изучении и практическом использовании пивных дрожжей.

Выяснение структуры дрожжей стало возможным благодаря изобретению микроскопа, и первое описание принадлежит Антони ван Левенгуку (1680 т.). Однако в то время никто не предполагал, что структура, описанная как дрожжи, является живым организмом. Теперь трудно определить, кто из ученых первым высказал мысль о том, что дрожжи - живые организмы, которые вызывают спиртовое брожение, наблюдаемое при изготовлении вина и пива. Виталистические теории процесса брожения были выдвинуты в конце XYIII в., а в 1818 г. Эркслебен предположил, что дрожжи ответственны за спиртовое брожение, Однако общепризнано, что лишь работа Пастера, опубликованная им в Etudes sur Vin в 1866 г., окончательно развеяла сомнения о роли дрожжей в сбраживании сахаров и образовании спирта. Эта работа представляет собой веху в развитии микробиологии. другим важным событием стало получение Хансеном чистой дрожжевой культуры из одной клетки в 1881 г. Использование чистых культур послужило основой для развития таксономии и физиологии дрожжей и других микроорганизмов. В 1897 г. Бухнер путем растирания дрожжей получил бесклеточный экстракт, который оказался способным превращать сахара в спирт; тем самым был заложен один из краеугольных камней современной биохимии. Последующая работа в этом направлении внесла значительный вклад в изучение метаболического пути Эмбдена - Мейергофа - Парнаса (ЭМП). С тех пор дрожжи стали излюбленным объектом разного рода физиологических я биохимических исследований. Особого интереса с точки зрения приготовления спиртных напитков заслуживает установление Эрлихом в 1906 г. связи между метаболизмом аминокислот и синтезом «сивушных масел» ключевой группы органолептических соединений, вырабатываемых дрожжами. Первые успехи в области генетики микроорганизмов также были достигнуты при изучении дрожжей. Смена гаплоидной и диплоидной фаз в жизненном цикле дрожжей была открыта Винге в 1935 г. воспроизведении дрожжей.[1]

1.2 Современная классификация дрожжей

Хотя характерная почкующаяся форма дрожжей была зафиксирована еще ван Левенгуком в 1680 г., более детальное описание и идентификация дрожжей продолжали оставаться сложной задачей. Поскольку у вегетативных форм большинства дрожжей нет каких-либо характерных морфологических особенностей, их нелегко идентифицировать путем визуального наблюдения. Первоначально название Saccharomyces употреблялось по отношению ко всем дрожжам, выделенным из спиртных напитков, и Мейен в 1837 г. различал в соответствии с их источником три вида Saccharomyces: S vini — из вина, S.cerevisiae— из пива и S. pomorum — из сидра. Половые споры у дрожжей были обнаружены в 1837 г. Шванном, но только в 1870 г. к роду Saccharomyces стали причислять исключительно такие дрожжи, которые образуют споры.

По современной системе классификации дрожжи делятся на две группы: споровые и бесспоровые. В основу такого деления положены их физиологические признаки и способы размножения. Бесспоровые дрожжи — эта группа объединяет дрожжевые грибки, способные к образованию спор при неблагоприятных условиях. К этой группе относятся дрожжи рода сахаромицес, используемые в процессе производства хлебопекарных дрожжей. Они активно сбраживают сахара при отсутствии кислорода. Размножаются при температуре 28—ЗО °С. Бесспоровые дрожжи — эта группа объединяет дрожжевые грибки, неспособные к образованию спор. К этой группе относятся дрожжи родов кандида и торула, используемые в производстве кормовых дрожжей. Эти дрожжи слабо сбраживают сахара без кислорода, а при наличии его активно размножаются. Обе группы дрожжей включают ряд видов. Хлебопекарные дрожжи принадлежат к виду сахаромицес церевизее. Кормовые дрожжи принадлежат к видам кандида тропикалес и торулопсис утилис. Вид - это основная единица в систематике. Но в производстве имеются еще более мелкие единицы деления организмов - расы. Представители разных рас различаются своими производственными особенностями. Так, среди дрожжей сахаромицетов вида церевизее имеются организмы, отличающиеся один от другого своими производственными особенностями: слабо сбраживающие сахара и сильно сбраживающие, быстро размножающиеся и медленно и т. д. Таким образом, в каждом бродильном производстве употребляются свои дрожжи, свои расы дрожжей.

Для хлебопечения применяют обычно дрожжи, обладают, соединений большой бродильной энергией и хорошей подъемной силой, т. е способностью увеличивать объем теста в результате выделения газов при брожении; в процессе дрожжевого производства эти дрожжи быстро размножаются. В настоящее время на мелассово-дрожжевых заводах используют в основном расы № 7 и 14 и на некоторых — расу ХI ЛБД. Эти расы были выделены из производственных дрожжей разных заводов. Раса №7 «Томская» выделена в 1939 г. из прессованных товарных дрожжей Томского дрожжевого завода. Клетки почты круглые, слегка овальные, мелкие размером (6-8)*(5-6) мкм, почкование прямое, почки круглые. Консистенция готовой продукции (прессованные дрожжи) ломкая при влажности 72 - 73 %, что не выгодно для заводов. Раса № 4 выделена в 1958 г. Клетки овальные или круглые размером (7-11)* (6-8) мкм, имеют хорошо видимые вакуоли. Консистенция готовой продукции ломкая при влажности 74-75%. Обладает очень активным комплексом бродильных ферментов. Раса ХI ЛБД выделена в 1949 г. Клетки продолговатые, или эллиптические, круглые размером (8—17) Х (3,6—5,6) мкм; почки продолговатые, с хорошо видимыми вакуолями. Консистенция готовой продукции ломкая при влажности 74—75%, бродильные ферменты активные.

1.3 Морфология дрожжевой клетки

Клетки дрожжей сахаромицетов круглые, овальные и яйцевидные размером (3-8)*(6-14) мкм. Клетки дрожжей кандида продолговатые или удлиненные, иногда круглые, длиной 6-14 мкм, шириной з-6 мкм. Клетки дрожжей торула слегка круглые удлиненные длиной 3-4 мкм, шириной 2-3 мкм (см. рис.1).

сахаромицеты кандида торула