Дрожжи представляют собой живые организмы, которые издавна культивируются людьми и используются для приготовления еды и напитков. Если спросить, из чего делают дрожжи, то ответить одним словом будет невозможно. Дело в том, что они существовали на земле ещё до зарождения человеческой цивилизации.

Уникальные микроорганизмы

Дрожжи - это живые микроорганизмы, способные питаться и размножаться. Они очень чувствительны к перепадам температур и составу пищи.

Дрожжевые грибы существуют в природе повсюду. Они питаются биологическим сырьём, и в процессе метаболизма, то есть брожения, вырабатывают новые химические соединения. Количество этих микроорганизмов в природе настолько велико, что если сравнивать его с численностью песчинок в морях и на суше, то дрожжевых спор будет во много раз больше. Стоит ли говорить, что и разновидностей дрожжевых грибов также существует великое множество. Одни полезны для нашего здоровья, а другие - вредны. Все живые дрожжи интенсивно выделяют углекислый газ и спиртовые фракции.

Виды мицетов, используемые в производстве теста для хлеба

В пищевой, а в нашем случае в хлебопекарной промышленности, используют лишь некоторые виды, а именно те, которые, поедая питательный субстрат, выделяют большое количество углекислого газа. Именно благодаря пузырькам этого газа хлеб и получается пористым. Его качество даже определяют по тому, как ведёт себя буханка, если сжать её до соединения противоположных сторон и отпустить. Если она расправится до первоначального состояния - это значит, что хлеб качественный.

Дрожжей данного класса тоже немало. В современной хлебопекарной промышленности для изготовления мягкого хлеба чаще всего применяют грибы из семейства сахаромицетов.

Хлебопекарные дрожжи и закваска

Из чего делают дрожжи для выпечки хлеба, знает каждый хлебопёк. Разговор о хлебных дрожжах правильнее всего начинать с рассказа о закваске. О ней упоминается в древних книгах, насчитывающих возраст в несколько тысячелетий. Закваска и хлебопекарные дрожжи - суть одно и то же. Хлебная закваска - это продукт, отношение к которому всегда было особенно бережным. Все действия с ней окружались многими приметами и ритуалами. Продукты, из которых делали первоначальную закваску, выбирали особо тщательно. Наиболее удачную хранили и культивировали, передавая из поколения в поколение.

Качественный хлеб - гарантия хорошего здоровья

Дело в том, что разные виды грибов существуют при различных условиях. И даже если тесто из дрожжей, выведенных на одном и том же сырье, окажется очень вкусным, это не значит, что данная закваска при следующем использовании проявит себя аналогично. Всегда есть вероятность, что первоначальная грибная культура заменилась новой. Это не видно невооружённым глазом, но следующая партия хлеба может оказаться невкусной и даже вредной для здоровья. Не случайно в давние времена одним из способов уничтожить вражеское племя или иное сообщество был такой. Лазутчик проникал в стан врага и портил закваску, поскольку считалось, что хлеб и вода - наиважнейшая пища для человека. От качества двух этих продуктов зависит здоровье и жизнь. Что дрожжевые грибы делают с продуктом? Они меняют его вид, консистенцию, состав и свойства. Чтобы понять механизм их работы, надо разобраться, как и из чего делают дрожжи хлебопекарные.

Закваска из хмеля

Возьмите один стакан шишек хмеля, залейте двумя стаканами воды и поставьте на огонь. Варите до тех пор, пока объём жидкости не сократится вдвое. Остудите до 37-40 градусов и процедите. В хмелевой отвар положите одну-две столовые ложки сахара и половину стакана муки. Накройте марлей. Это нужно для того, чтобы дрожжи получали кислород, в противном случае они погибнут. Поставьте ёмкость в сухое тёплое место вдали от прямых солнечных лучей и сквозняков. Через два дня у вас вырастет культура хлебопекарных дрожжей, та самая закваска, которую, беря понемногу, можно многократно использовать в хлебопечении. Обычно на 1 кг муки требуется от 50 до 100 г закваски.

Необыкновенно вкусным получается хлеб на закваске из ячменного солода с мёдом и хмелем. Солод - это мука, смолотая из пророщенных и высушенных зёрен. Микробиологический состав ее принципиально отличается от состава муки из отшлифованного зерна.

Секрет вкусного пива - солод, хмель и дрожжи

Хмель и ячменный солод - это то, из чего делают пивные дрожжи. Процесс пивоварения чрезвычайно прост. Цельное ячменное зерно замачивают для проращивания. Ржаное зерно - это также то, из чего делают дрожжи для пива. Однако, благодаря специфическому вкусу, чаще используют ячмень. Проращивать нужно обязательно. Непророщенное зерно дрожжи не любят - в нём много крахмала и мало сахара. При активизации зародыша, то есть проращивании, в зерне активизируется присутствующая в нём аминокислота - амилаза. Амилаза и гидролизует крахмал в удобоваримый для грибов сахар. Проросшее зерно, называемое солодом, некоторое время выдерживают в покое для обеспечения наиболее полной ферментации, затем размалывают, смешивают с водой и варят с добавлением шишек хмеля. Получается сусло - отличный корм для пивных дрожжей.

Для пива используют два вида дрожжей. Одни сбраживают напиток на поверхности и живут при температуре +14-25 градусов Цельсия. Эти так называемые верховые дрожжи образуют на поверхности сусла пенную шапку. По окончании процесса ферментированная верховыми дрожжами масса опускается на дно. Там начинает работу другая колония - низовые дрожжи. Они работают в более холодных условиях - при температуре от +6 до +10 градусов.

Непростое искусство пекаря

В старину, до появления электрических печей и холодильников, процесс приготовления хлеба и сохранения закваски был почти таинством. Закваску не давали в долг, а когда делали хлеб (процесс этот занимал не менее двух дней), то старались не шуметь, не хлопать дверьми и заслонками. Следили за опарой, чтобы успевать вовремя обмять её и не дать закиснуть. Несоблюдение положенных условий чревато развитием другой дрожжевой культуры, поскольку для разных дрожжей нужна разная температура, плотность и состав питательного субстрата. Полезные дрожжи могут смениться вредными. Считалось, что у плохого человека хлеб всегда невкусный. Хлеб старались покупать только у определённого мастера.

Дрожжи - источник необходимых для здоровья витаминов

Дрожжи таким образом ферментируют хлебную основу, что она меняется и по химическому составу. Хороший хлеб состоит только из муки, воды и закваски, в которой присутствует незначительное количество сахара для Приятный вкус хлеба - следствие ферментации муки дрожжами. Дрожжи обогащают хлеб витаминами группы В и витамином Д. При выпекании в русской печи, большинство полезных веществ сохранялось. Неясно, было ли это известно в старину, но температура печи имела три характеристики - до, после и во время выпекания. Мягкий равномерный жар во время приготовления хлебов был ниже температуры кипения воды. При очень большом жаре продукт подгорает снаружи и не пропекается внутри.

Современные сухие дрожжи, в отличие от закваски, очень удобны, так как менее капризны и более устойчивы. Испечь из них превосходный хлеб сможет даже неопытная хозяйка. В связи с этим возникает закономерный вопрос: «А из чего делают сухие дрожжи?»

Сахар, вода, воздух и температура 30-50 градусов - оптимальная среда для сахаромицетов

Поскольку дрожжи - это живые организмы, то их, по большому счёту, не делают, а выращивают из обычных, применяемых при изготовления хлеба дрожжевых грибов - сахаромицетов, то есть бактерий, питающихся сладким - сахаром, сахарозой, фруктозой и т. д. На заводах для корма хлебопекарных дрожжей используют отходы свекловичной массы - мелассу. Сахарная свёкла - это то, из чего делают сырые дрожжи на отечественных предприятиях.

Меласса

Дрожжевые грибы очень быстро растут на этом продукте. Меласса, её ещё называют чёрной патокой, представляет собой густую вязкую жидкость очень тёмного цвета. На одной тонне субстрата вырастает до 750 кг дрожжей. Меласса из свёклы или сахарного тростника - то, из чего делают дрожжи хлебопекарные прессованные, а также инстантные. В настоящее время, при больших объёмах производства и высоком спросе на готовые дрожжи, это самые распространённые основы для выращивания сахаромицетов. Однако данные грибы могут хорошо расти и на другом богатом природными сахарами. Если использовать крахмалистый субстрат - картофель или зерно, то его следует подвергать ферментации.

Безопасность современного продукта для поднятия теста

Таким образом, очевидно: то, из чего делают дрожжи хлебопекарные на современных производствах, не представляет никакого вреда для здоровья. При правильном хранении и применении современных сухих быстродействующих дрожжей можно не опасаться, что в них разовьются новые, вредные для здоровья культуры, ведь в пищевых производствах используют только те дрожжи, которые хорошо исследованы на предмет устойчивости к различным трансформациям. Более того, они значительно более безопасны, чем "мокрая" закваска, приготовленная в домашних условиях. В сухих дрожжах метаболические процессы находятся в статичном состоянии. Метаболизм начинается только при добавлении сахара и жидкости - воды или молока.

Разобравшись с тем, из чего делают дрожжи для выпечки хлеба, предстоит решить, каким отдать предпочтение - сырым прессованным или сухим быстрорастворимым (инстантным).

Прессованные

Выращенная на мелассе дрожжевая масса сепарируется, то есть отцеживается. В дрожжи добавляется вода и снова сепарируется. В результате нескольких процедур дрожжевая масса приобретает сероватый цвет и вязкую консистенцию. Вакуумный аппарат удаляет лишнюю влагу. Этот процесс называется возгонкой. Полученное серое, пластичное, глиноподобное вещество охлаждается, разделяется на порции, формируется в брикеты, упаковывается в и поступает в продажу. Хранить такой продукт следует в холодильнике при температуре минус 2 градуса по Цельсию и влажности окружающей среды около 72-75%. Срок хранения - 12 дней. В розничной продаже такие дрожжи в наше время найти можно не всегда. В таком случае хочется узнать, из чего делают если они представляют собой столь редкий товар. Ведь мы очень часто склонны думать, что продукты, украшавшие прилавки магазинов лет 20 назад, были гораздо лучше, чем нынешние. Возможно, что это и так, но только не в отношении дрожжей.

Оказывается, дело те не том, из чего делают дрожжи хлебопекарные прессованные, а в том, что они крайне неудобны в эксплуатации. Выдержать необходимую влажность и температуру в условиях сухого холода современного бытового холодильника крайне сложно. Срок в 12 дней также ограничивает домохозяйку. Обычно выпечкой из дрожжевого теста занимаются по выходным. Целой пачки прессованных дрожжей для одного раза слишком много. Для семьи из 4-х человек, даже с приглашенными гостями, половины пачки более чем достаточно, а до следующих выходных такие дрожжи сохранить активными невозможно.

Сухие

Давно и прочно заняли место на наших кухнях. Надо сказать, что, несмотря на современные электронные технологии, которые используются производителями данного продукта, сухие дрожжи были известны ещё в дохристианские времена, когда закваску высушивали, чтобы сохранить её при перевозке на дальнее расстояние. То, из чего делают сухие дрожжи, ничем не отличается от того, из чего делают прессованные. Это та же сладкая патока и, собственно, сами сахаромицеты.

Процесс их изготовления более долог, потому что выращенную и частично обезвоженную дрожжевую массу следует досушить и превратить в гранулы. Существует три вида сухих дрожжей. Это сухие активные дрожжи, сухие активные быстрорастворимые и сухие активные быстрорастворимые инстантные. Сахарная патока и сахаромицеты - то, из чего делают быстрые дрожжи. Различается только технология обезвоживания. Если для обычных сухих дрожжей используется низкотемпературная сушка по технологии русской печки, то быстрорастворимые сушат в вакууме методом возгонки. При первом способе высушивания получается продукт с довольно слабой жизненной активностью. Несмотря на то что срок жизни таких дрожжей - 12 месяцев, они едва дотягивают до его окончания, настолько существенно теряя свойство сбраживать сдобу, что их можно советовать покупать только в начале заявленного на упаковке срока годности. Поэтому, читая сопроводительную надпись на упаковке, внимательно изучайте не только информацию о том, из чего делают дрожжи хлебопекарные, состав продукта, его калорийность, название компании-производителя, но и дату изготовления дрожжей, и срок их действия.

Эмульгаторы и антиоксиданты

Если вы против добавления в продукт эмульгаторов и антиоксидантов, то используйте прессованные дрожжи или закваску. Однако не забывайте, что и в них возможно присутствие неполезной для здоровья микрофлоры и химических элементов. Эмульгаторы добавляют в сырую дрожжевую массу перед высушиванием. Вся густая масса разливается по поддону в вакуумной камере. Там создаётся вибрация, она разделяет высушиваемый субстрат на мелкие фракции, которые затем расфасовываются в Эмульгатор и антиоксидант добавляют в дрожжи для предотвращения нежелательного роста грибов и против их слипания до того, как они найдут применение в тесте. Не нужно думать, что данные добавки включают в состав с целью навредить нашему здоровью. Такое мнение глубоко ошибочно и очень сильно отдаёт дилетантизмом и «дворовой компетентностью» в вопросах молекулярной химии. Иногда можно услышать даже такое: «Все прекрасно знают, из чего делают дрожжи. Состав хороших дрожжей - это только сахаромицеты и больше ничего!» Однако даже в прессованные дрожжи наливают растительное масло, чтобы они не начали активно размножаться до того, как попадут в сладкий раствор. Поинтересовавшись, из чего делают сухие дрожжи (состав описан на упаковке), вы можете увидеть, что продукт содержит дрожжи натуральные, эмульгатор Е 491, антиоксидант Е 320, крахмал или регидратант. Те случаи, где в состав сухих дрожжей входят только дрожжи и больше ничего, говорят лишь о том, что производитель не указал полную информацию о составе своего продукта, а отнюдь не об отсутствии стабилизирующих и дезинфицирующих примесей. Люди, обладающие чувством юмора, говорят, что страх перед едой может убить гораздо быстрее, чем сама еда. Это относится и к пищевым добавкам.

Готовить хлеб из теста, замешанного на быстрорастворимых инстантных дрожжах, одно удовольствие. Очень хорошо зарекомендовали себя быстрорастворимые дрожжи «Саф-момент». Зная, из чего делают дрожжи «Саф-момент», а это указано на этикетке, испытываешь гораздо больше доверия к производителю, чем если бы он не написал, что для контроля уровня влажности в дрожжевую массу введён регидратант. Эти дрожжи можно не разводить в сладком молоке или сахарном сиропе. Они прекрасно поднимут тесто, если высыпать их прямо в муку или вмесить в готовое тесто.

Ода сахаромицетам и вакууму

Что предпочесть - дрожжи или закваску, каждый решает для себя сам. Однако из чего делают дрожжи, мы разобрались. На сахарной патоке очень трудно, а точнее невозможно вырастить не сахаромицеты, а какие-либо опасные для здоровья грибы. Спирт и углекислота, выделяемые этими маленькими тружениками, уничтожают болезнетворную микрофлору, а вакуумная возгонка и герметичная упаковка гарантируют отсутствие антисанитарных примесей. Закваска - дело хорошее, но возможно ли приготовить её такой же стерильной?

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 обуславливает 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:

Приготовление питательной среды;

Выращивание маточных и товарных дрожжей;

Выделение товарных дрожжей из дрожжевой суспензии;

Формование и упаковка прессованных дрожжей;

Сушка дрожжей.

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. представлена машинно-аппаратурная схема линии производства хлебопекарных дрожжей.

Рис. Машинно-аппаратурная схема линии производства хлебопекарных дрожжей

Устройство и принцип действия линии. Из сборника 1 меласса насосом 2 направляется в рассиропник 3, в котором она разбавляется горячей водой (90 °С), выдерживается 30 мин и подается на кларификатор 5, где освобождается от механических примесей. Осветленное сусло нагревают до 120 °С в пластинчатом теплообменнике 4, выдерживают 30 с, охлаждают до 80 °С и направляют в приточный сборник 6, откуда подают в дрожжерастильные аппараты (8 - предварительный дрожжерастильный аппарат; 9, 10, 11 -дрожжерастильные аппараты соответственно I, II и II стадии маточных дрожжей). Осветление и стерилизация осуществляются в непрерывном режиме.

Минеральные соли (диамонийфосфат, сульфат магния, дестиобиотин и др.) растворяют в бачке 7 и направляют в аппараты для размножения дрожжей 8п21 в строго определенных количествах.

Выращивание хлебопекарных дрожжей складывается из получения маточных и товарных дрожжей. Маточные дрожжи чистой культуры готовят в количестве, обеспечивающем засев непосредственно в товарный аппарат 21, и хранят в виде дрожжевого молока при температуре 2 °С. Перед засевом в товарный аппарат 21 маточные дрожжи подвергают жесткой обработке при рН 1,8...2,0 в течение 30 мин. Товарные дрожжи получают по периодической схеме без отборов среды.

Различия в технологии прессованных и сушеных дрожжей проявляются начиная с выделения и подготовки штамма и до получения товарной продукции. Они состоят в удельной скорости роста, засевов, длительности выращивания и концентрации сред.

Выросшие маточные и товарные дрожжи выделяют из дрожжевой суспензии, промывают холодной водой и сгущают в сепараторах 12, 14, 16 соответственно I, II, III ступени маточных и товарных дрожжей. Дрожжевое молоко после III ступени сепарации маточных и товарных дрожжей собирается в сборник 17, откуда направляется соответственно в сборники 18 и 22 - маточного и товарного дрожжевого молока. Для промывания дрожжей используют специальные промывные бачки 13 и 15. Кислотную обработку маточных дрожжей перед засевом проводят в сборнике 19, куда из мерника 20 дозируется серная кислота.

Окончательное выделение товарных дрожжей из дрожжевого молока происходит в вакуум-фильтре 24, предварительно обработанном раствором поваренной соли из сборника 23. Пластины дрожжей из вакуум-фильтра 24 попадают в сушилку для дрожжей 26 через шнек 25, при этом пылевидная фракция улавливается в циклоне 27. Прессованные дрожжи формуются в брикеты и упаковываются.

Введение

1. Общие сведенья о дрожжах

1.4 Химический состав дрожжей

2. Технология производства сухих дрожжей

2.1 Этапы производства

2.4 Технологический режим

2.4.1 Состав среды

2.4.3 рН выращивания дрожжей

2.4.4 Температура выращивания дрожжей

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).

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.

Годы	Факты
6000 до н.э.	Свидетельство о пивоварении в Египте
1000 до н.э.	Свидетельство о потреблении напитков из перегнанного спирта в Китае
1192	Производство виски в Ирландии
1200-1300	Распространение пивоварения в Северной Европе
1680	Антони ван Левенгук впервые наблюдал дрожжи
1832	Персун и Фриз установили принадлежность дрожжей к грибам
1838	Мейер дал пивным дрожжам название Saccharomycescerevisiae
1839	Шванн описал споры дрожжей
1863	Пастер установил роль дрожжей в брожении
1866	Де Бари описал жизненный цикл дрожжей
1881	Хансен получил чистые культуры
1896	Хансен опубликовал научную классификацию дрожжей
1897	Бухнер сообщил о способности дрожжевых бесклеточных экстрактов осуществлять брожение
1934	Винге обнаружил чередование гаплоидной и диплоидной фаз в жизненном цикле дрожжей
1943	Линдгрен выявил гетероталлизм у Saccharomyces

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 EtudessurVinв 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.

1.2 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: Svini- 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 Saccharomycesстали 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

Рис.1 Форма клеток дрожжей разных видов

Дрожжевая клетка, как клетки большинства микроорганизмов, состоит из оболочки, протоплазмы, ядра, вакуоли, клеточных структур- рибосом, митохондрий, запасных включений - гликогена и волютина (см. рис. 2).

Рис.2 Строение дрожжевой клетки: 1-оболчка; 2-ядро; 3-митохондрии;4-рибосомы; 5-гликоген; 6- волютин; 7-протоплазма;8-вакуоль

Оболочка расположена снаружи дрожжевой клетки. Она имеет пористую структуру, состоит из клетчатки (углеводов). Внутренняя часть клетки - протоплазма (тело клетки) - состоит в основном из белков. Внутри протоплазмы расположены клеточные структуры - рибосомы и митохондрии.

Рибосомы -это мелкие круглые частицы, которые трудно рассмотреть даже в электронный микроскоп. В рибосомах происходит синтез белка. Митохондрия - это удлиненные, более крупные частицы, видимые в обычный оптический микроскоп. Длина их 1-2 мкм. В них происходят реакции, обеспечивающие клетку энергией.

Ядро видно в дрожжевой клетке очень плохо, только при направляет а регулирует основные процессы в клетке: обмен веществ, размножение, передачу наследственных признаков. У дрожжей ядро окружено ядерной оболочкой. Вакуоль это пузырек, находящийся в протоплазме, заполненный клеточным соком. В растворенном виде здесь находятся соли, металлы, сахара и некоторые жиры и белки. В зависимости от возраста клетки и ее упитанности в ней в виде капельных включений могут находиться так называемые резервные или запасные питательные вещества гликоген, жир, волютин. Дрожжи размножаются двумя способами: вегетативным и половым. К вегетативному способу относят размножение делением и почкованием. При делении внутри клетки образуется перегородка, и клетка распадается на две новые. При почковании на клетке образуется в начале небольшой вырост, который, постепенно увеличиваясь, образует почку. Затем почка отделяется от материнской клетки, в результате чего образуются две клетки. При половом размножении у дрожжей внутри клетки образуется одна, две, три ил и четыре споры. Споры высыпаются из клетки. При благоприятных условиях оболочка споры лопается, и образуется молодая клетка, которая с другой такой же клеткой, образовавшейся из споры. Это и есть половой процесс у микроорганизмов. Клетка, получившаяся после слияния содержимого двух спор, начинает делиться или почковаться, т. е. размножается тем способом, который свойствен данному виду дрожжей. Споры у дрожжей образуются при неблагоприятных условиях. Они выдерживают высокую температуру (70-80 0 С), тогда как дрожжевые клетка при этом погибают. Дрожжи кандида и торула спор не образуют.

1.4 Химический состав дрожжей

Химический состав дрожжей непостоянен: он зависит от физиологического состояния дрожжевой клетки, расы дрожжей, состава питательной среды.. Относительная плотность (уд.вес) хлебопекарных дрожжей 1,100, дрожжевой взвеси с содержанием 17,22% сухих веществ - 1,0566, а с содержанием 23,71 % сухих веществ - 1,0821. Теплоемкость сухих дрожжей 0,664, теплотворная способность 1 кг сушеных дрожжей по Шюлейну составляет 4520 кал; по Финку она колеблется в пределах 4808-5066 кал для кормовых дрожжей. Принято считать, что дрожжевые клетки в среднем содержат 67% воды и 3З% сухого вещества. Вода с растворенными в ней минеральными и органическими веществами проникает в клетку и, очевидно, все важные жизненные реакции происходят в водном растворе: свободная вода участвует в процессах обмена веществ, связанная вода удерживается белковыми молекулами при помощи водородных связей и, таким образом, являются частью структуры протоплазмы дрожжевой клетки. Распределение влаги в прессованных дрожжах зависит от состава дрожжевых клеток. Так, при наличии 75% влаги распределение ее в бруске - внутри или нее клеток будет изменяться, причем внеклеточной влаги будет тем меньше, чем больше ее содержится в самих дрожжевых клетках. В дрожжевых клетках содержание влаги (в %) колеблется в следующих пределах: Номер образца 1 2 3 4 5 6 Сухие вещества 30 31 32 33 34 35 Влага 70 69 68 67 66 65 В прессованных дрожжах при содержании 75% влаги и 25% сухих веществ внутри клеток будет содержаться разное количество влаги в зависимости от состава дрожжевых клеток Номер образца 1 2 3 4 5 6 Сухие вещества 25 25 25 25 25 25

Влага внутри клетки 58,25 55,65 53,13 50,76 48,5 46,4 вне клеток 18,75 19,35 21,87 24,24 26,48 28,6 Элементарный состав дрожжей с содержанием 55 % белков включает 46% углерода, 6,9% водорода, 9,1% азота, 30% кислорода в 80/о неорганических веществ, в основном калия и фосфора. Однако состав сухих веществ лебопекарнь1х дрожжей (в %), как видно из данных, приведенных ниже, значительно колеблется. Азот, общее количество 6-8 Белок (N*6,25) 37-50 Сырой жир 1,5-2,5 Безазотистые вещества 35-45 Зола 6-10 Соотношение белков и углеводов зависит от расы дрожжей и от направленного его изменения в процессе выращивания дрожжей. Азотсодержащие вещества дрожжей представляют собой белковые вещества (63,8%), нуклеиновые вещества (26,1 %), амиды и пептоны (10,1 %). Белки состоят из аминокислот, число которых достигает 24. Соотношение аминокислот в разных белках различно. Около 64% общего азота дрожжей входит в состав белков. В дрожжах содержится около 0,1% глютатиона (трипептида) состоящего из гликоколя, цистеина и глутаминовой кислоты. Глутатион может находиться в окисленной или восстановленной форме, при этом его сульфгидрильная группа SН активирует протеазы. Ферменты дрожжей.

Непременной составной частью протоплазмы дрожжевых клеток являются ферменты, осуществляющие разнообразные биохимические превращения в дрожжевой клетке. Известно, что деятельность ферментов может проявляться внутри клеток - это эндоферменты; ферменты, действующие вне клеток, называются экзоферментами. Особое значение в жизнедеятельности дрожжей имеют оксидоредуктазы - окислительно-восстановительные ферменты, трансферазы - ферменты, осуществляющие перенос различных групп с одной молекулы на другую, катализирующие взаимопревращения различных сахаров, и гидролазы, гидролизирующие ферменты, которые производят расщепление веществ при непременном участии воды, присоединяющейся к образующимся более простым соединениям. Весь комплекс ферментов дрожжевой клетки обозначают известным в ферментологии термином голоферменты, при этом устойчивый к нагреванию комплекс называют коферментом, а неустойчивый - апоферментом. По этой терминология процессы брожения будут вызываться в дрожжах голозимазой, состоящей из козимазы и апозимазы. Козимаза тесно связана с апозимазой и является активатором для этой последней. Апозимаза представляет собой термолабильную часть энзимного комплекса, собственно зимазу, сбраживающую сахара. Она включает ряд энзимов, которые и вызывают процессы брожения. Многие из них еще не удалось выделять из дрожжевого сока.

По данным элементарного анализа, белок дрожжей содержит 15-18% азота, 6,5-7,З% водорода, 50-55% углерода, 21-24% кислорода, 0-2,4% серы. Основным показателем состава белка является именно аминокислотный состав макромолекул. За последние годы состав аминокислот в белке быстро определяется путем гидролиза белков и хроматографического анализа белкового гидролизата, что осуществляется автоматически специальными аппаратами через 2-4 ч. Витамины дрожжей.

Известно, что дрожжевые клетки богаты витаминами. Однако только в последние годы благодаря развитию учения о витаминах и усовершенствованию методов их определения выявилось содержание витаминов в дрожжах и их состав. Все дрожжи содержат витамины группы В и эргостерин провитамин D. Соотношение отдельных компонентов витаминов комплекса В в различных дрожжевых грибах неодинаковое. Оно колеблется в широких пределах в дрожжевых грибах разного рода и зависит у одних и тех же дрожжей от условий их культивирования. Установлено, что дрожжевые клетки содержат витамин В 1 - тиамин; витамин В 2 -рибофлавин; витамин В 3 - пантотеновую кислоту; витамин В 5 - РР- никотиновую кислоту; витамин В 6 - пиридоксин; витамин Н биотин; инозит; парааминобензойную кислоту. Некоторые дрожжевые грибы розового цвета содержат бетакаротин - провитамин А. Витамины играют большую роль в биохимических процессах, свойственных дрожжевым клеткам.

Жиры дрожжи являются смесью истинных жиров (глицеридов жирных кислот) с фосфолипидами (лецитин, кефалин) и стеролами (эргостерол). Жир дрожжей состоит, главным образом из насыщенных кислот жирного ряда: пальмитиновой 75% и стеариновой 25%. Некоторые исследователи находят в дрожжах и другие кислоты лауриновую и олеиновую. В состав жира дрожжей входит также неомыляемый жир - эргостерин - провитамин D. Углеводы

В дрожжах содержится 35-40% углеводов к массе сухих дрожжей. Они входят в состав протоплазмы и оболочки дрожжевых клеток. В дрожжах содержатся полисахариды гликоген, маннан - дрожжевая камедь - и глюкозан, который считали целлюлозой. Зола

Зола дрожжей составляет около 6-10% общей массы сухого вещества дрожжей. Состав золы колеблется в зависимости от условий их культивирования (табл. 1).

Таблица № 1

Зола дрожжей состоит примерно наполовину из фосфора; большая часть фосфорной кислоты связана в дрожжах с органическими соединениями. Общее количество Р 2 О 5 у сахаромицетов колеблется в пределах от 3,2 до 4,4% к сухому веществу.

2 Технология производства сухих дрожжей

2.1 Этапы производства дрожжей

В процессе выращивания дрожжей из одной клетки получают несколько тонн продукта.

Начальная стадия выращивания проходит в микробиологической лаборатории. Прежде всего, с помощью микроскопа отбираются здоровые и невредимые клетки нужных дрожжей. Выбранную клетку помещают в стерильную пробирку, в которой уже находятся все необходимые для роста клетки ингредиенты.

В пробирке клетка начинает размножаться почкованием. Когда количество размножившихся клеток достигает определенной массы, их переносят в стерильную стеклянную колбу. Колба содержит жидкую смесь, называемую питательной средой. В этой среде есть все необходимое для дальнейшего роста клеток. Когда дрожжевая клетка многократно размножилась, начинается процесс брожения. Содержимое Колбы с дрожжевыми клетками переносят в простерилизованные чаны для брожения. В них готовят намного больше питательной среды, что даст возможность дрожжевым клеткам размножаться дальше. Основным питанием для дрожжей становится меласса, в качестве источника углеводов, добавляют также витамины и минеральные вещества.

Растущие и размножающиеся клетки поступают по очереди в бродильные чаны с все большим объемом. Объем последнего в технологическом процессе бродильного чана – 100 м 3 В конце брожения количество дрожжей измеряется тоннами.

После процесса брожения дрожжевые клетки поступают к промывным аппаратам, где промываются и отделяются от питательных веществ, с помощью сепараторов. Получается чистая и активная довольно густая дрожжевая масса.

Затем дрожжевую массу отделяют от лишней воды и фильтруют на вакуум-фильтре.

Полученную дрожжевую массу фасуют и упаковывают для покупателей в предусмотренную упаковку, затем помещают в большие холодильники и остужают до + 4 0 С .

2.2 Технологическая схема дрожжевого производства

Процесс получения товарных дрожжей включает три основные стадии: выращивание, выделение из бражки и обезвоживание их.

Выращивание биомассы делится на два процесса: получение засевных дрожжей, на отделении чистой культуры и выращивании товарных дрожжей. Выделение проходит в две ступени: извлечение из бражки флотацией и сгущение на сепараторах.

Процесс обезвоживания также состоит из нескольких операций: сначала дрожжи плазмолизуются, затем упариваются на выпарной установки и после этого окончательно высушиваются на распылительной сушилке.

Технологическая схема дрожжевого цеха представлена на рис. 1.

Весь цикл производства заключается в следующем. Чистая культура дрожжей, выращенная в лаборатории, засевается в малую дрожжанку 2, где ведется выращивание периодическим способом. Затем дрожи из малой дрожжанки поддаются в большую 3, а из большой дрожжанки – в малый инокулятор (засевной чан) 4. В нем выращивание ведется непрерывным способом. Выращенные в отделении чистой культуры засевные дрожжи непрерывно подаются из малого инокулятора в производственный инокулятор 5. Сюда же подаются из сборника 6 сусло, воздух при помощи воздуходувки 10, питательные соли 8, аммиачная вода 9. Выросшие в инокуляторе дрожжи непрерывно отбираются в виде дрожжевой пены и самотеком поступают во флотатор 11. Здесь происходит расслоение пены на бражку без дрожжей и пену, обогащенную дрожжами по сравнению с той, что поступила из инокулятора. Пена гасится во внутреннем стакане флотатора. Полученная суспензия с концентрацией дрожжей 60-80 г/л отбирается из него насосом и подается для сгущения на I ступень сепарации 13, где отделяется часть бражки. Суспензия после I ступени сепарации (150-250 г/л) поступает в промывной чан 14, куда для промывки дрожжей подается вода. Разбавленная водой суспензия подается насосом на II ступень сепарации 16, где происходит сгущение дрожжей до 500-600 г/л. Готовая дрожжевая суспензия насосом подается на плазмолизатор 17. Сюда же подается пар. Здесь происходит подогрев суспензии до 80 0 С, при этом дрожжевые оболочки разрушаются, содержимое клеток вытекает и попадает в напорный бак плазмолизатора 18, здесь под давлением суспензия становится более текучей. Плазмолизат поступает на вакуум- выпарную установку 19 для упаривания сухих веществ до концентрации 12.5% . Упаренный плазмолизат подается на распылительную сушку 21, где высушивается в токе горячего воздуха до содержания влаги 8-10%. Готовые сухие дрожжи из сушилки поступают на упаковку, где расфасовываются в бумажные мешки по 20-25 кг

2.3 Основные способы выращивания дрожжей

Существуют два принципиально различных способа выращивания дрожжей: периодический и непрерывный. В первом случае в инокулятор задают питательную среду с солями, охлажденную до необходимой температуры, засевные дрожжи, затем подают воздух, перемешивают и таким образом ведут выращивание до полной утилизации РВ дрожжами. В ходе выращивания только поддерживают необходимую температуру, рН среды и расход воздуха. По окончании процесса содержимое инокулятора полностью выбирают, аппарат моют, стерилизуют и процесс выращивания начинают сначала. Таким способом ведут выращивание на первых стадиях приготовления чистой культуры дрожжей в отделениях чистой культуры производственных цехов. При этом способе выращивания дрожжи проходят в инокуляторе постепенно все стадии развития: 1) стадию покоя или лагфазу, когда клетки еще не растут, а лишь приспосабливаются к среде в подготавливаются к росту-в них в это время вырабатываются необходимые ферменты; 2) фазу логарифмического роста, когда все клетки почкуются в прирост биомассы идет в геометрической прогрессии; 3) фазу стационарного роста, когда скорость прироста клеток снижается и 4) фазу затухания, когда рост дрожжей прекращается, так как весь сахар из среды использован. Периодический способ выращивания невыгоден тем, что на протяжения цикла выращивания меняются состав среды и активность клеток, процесс нельзя автоматизировать. Мала производительность инокулятора из-за длительной лагфазы (период «разбраживания») и необходимости остановок для отбора готовых дрожжей и мойки посуды. Поэтому в больших промышленных инокулятор ах выращивание ведут непрерывным способом. Он заключается в том, что после окончания разбраживания, когда дрожжи перешли в фазу логарифмического роста и находятся в самом активном состоянии, в инокулятор мелкими порциями или непрерывно с заданной скоростью приливают питательную среду и одновременно с той же скоростью отбирают среду с приросшими дрожжами. В инокуляторе поддерживают определенный запас дрожжей и бражки, поэтому при определенной скорости подачи среды дрожжи находятся в аппарате необходимое время, в течение которого они успевают усвоить питательные элементы среды и вырасти. При таком способе выращивания дрожжи находятся все время в постоянных условиях, скорость роста их максимальна, производительность инокулятора - тоже. Процесс полностью поддается автоматизации. Непрерывный способ выращивания дрожжей имеет три существенно различных варианта по соотношению времени роста дрожжей в времени нахождения бражки в инокуляторе. 1-й вариант. Бражка и дрожжи отбираются из инокулятора с одинаковой скоростью, одним потоком (рис. 1).

Рис.1 Схема выращивания дрожжей прямым методом:

1-инокулятор; 2-флотатор

Здесь время роста дрожжей и время нахождения бражка в инокуляторе одинаковы, и рассчитываются по формуле (1)

t= Т=V/W с (1)

Рабочая концентрация дрожжей равна концентрации естественного прироста, в соответствии с формулой (2)

Х р = Х ест (2)

Практически - это работа инокулятора с нижней кюветой и одним отбором без всяких возвратов, как изображено на рис. 1.

2-й вариант. Бражка выводится из инокулятора быстрее, чем дрожжи. Время роста дрожжей больше, чем время нахождения бражки, неравенство(3)

Рабочая концентрация дрожжей больше естественного прироста, в соответствии с неравенством (4)

X р >X ест (4)

Практически этот вариант может осуществляться различными технологическими приемами (рис. 2): а) возвратом части дрожжей в инокулятор после сгущения их на флотаторе (рис. 2,а). С сепарации дрожжи возвращать не следует, так как при этом в инокулятор попадет химический пеногаситель и процесс циркуляции в чане нарушиться;

Рис. 2,а Схема выращивание дрожжей с возвратом в инокулятор после сгущения: 1-инокулятор; 2-флотатор

б) ведением двух отборов из инокулятора с поднятым аэратором (кюветой): из зоны над кюветой отбирается дрожжевая пена на флотатор и из зоны под кюветой-бражка без дрожжей отбирается в канализацию (рис. 7, б); за счет регулирования этих двух потоков можно создать необходимую рабочую концентрацию, а следовательно, и запас дрожжей в инокуляторе;

Рис. 2,б Схема выращивания дрожжей в инокуляторе с поднятой кюветой и двумя отборами: 1-инокулятор; 2-флотатор

в) при помощи флотоподсевателя, в соответствии с (рис. 2, в)

Рис. 2,в Схема работы инокулятора с флотоподсевателем: 1-инокулятор;2-флотатор;3-флотоподсеватель.

К инокулятору пристраивается небольшой (5-7 м3) конический флотатор - «флотоподсеватель»,из которого сгущенная дрожжевая пена возвращается в инокулятор, а обедненная дрожжами бражка сливается во флотатор.

3-й вариант. Дрожжи выводятся из инокулятора быстрее, чем бражка. Время роста дрожжей меньше, чем время нахождения бражки, в соответствии с неравенством (5)

Рабочая концентрация дрожжей меньше концентрации естественного прироста, неравенство (6)

X р

Практически этот вариант работы осуществляется путем возврата части бражки из флотатора в инокулятор (рис. 3,а)

Рис. 3,а Схема выращивание с возвратом бражки: 1-инокулятор;2-флотатор

Или путем одного отбора сгущенных дрожжей из инокулятора со встроенным флотатором (рис. 3, б)

Рис. 3,б Схема выращивание дрожжей в инокуляторе, со встроенным флотатором при одном отборе: 1- инокулятор;2- флотатор;3- встроенный флотатор

Сгущенные дрожжи из встроенного флотатора отбираются, а бражка из него остается в инокуляторе и разбавляет среду.

Выбор варианта работы обусловливается составом питательной среды. При содержании РВ в среде 1,0_2,0% используется 1-й вариант-одновременный отбор дрожжей в бражки, при концентрации РВ 0,5- 1,0% -вариант со сгущением дрожжей в инокуляторе и при концентрации 2,0-3,5 % используется вариант работы с возвратом бражки в инокулятор.

2.4 Технологический режим

Технологический режим - это ряд условий, обеспечивающих ход технологического процесса в нужных направлениях и масштабе при максимальном выходе продукта. Факторы режима, необходимые для обеспечения требуемого направления жизнедеятельности дрожжей и максимального выхода, следующие: состав среды; состав питательных солей и количество их на единицу расхода питательной среды; рН среды и рН выращивания; температура выращивания; остаточная концентрация питательных веществ в бражке время роста дрожжей; время нахождения среды в инокуляторе; расход воздуха. Факторы, обусловливающие максимальную производительность инокулятора и экономичность процесса: запас дрожжей в инокуляторе, который определяется полезным запасом жидкости в инокуляторе в рабочей концентрацией дрожжей в жидкости; время роста дрожжей; часовой расход редуцирующих веществ (РВ), определяемый расходом питательной среды и концентрацией РВ в среде; время нахождения среды в инокуляторе. К этой группе факторов относятся также указанные выше остаточные концентрации РВ и солей, расход воздуха.

2.4.1 Состав среды

Для выращивания дрожжей в промышленности применяются три вида гидролизных сред: гидролизат, барда и смесь барды с гидролизатом. Они служат источником основной составной части дрожжей - углерода. В процессе жизнедеятельности дрожжи усваивают углерод из таких, входящих в состав гидролизных сред соединений, как сахара и органические кислоты (главным образом уксусная). Основное различие между этими средами заключается в количестве содержащихся в них питательных веществ и в соотношении сахаров (РВ) и органических кислот. Так, в гидролизате содержится 3,0_3,5% РВ и только 03-О,45% органических кислот, что составляет лишь около 10/ от суммарного количества сахаров и кислот. В барде содержится РВ 0,6-0,7%, органических кислот-около 0,2%, т. е. доля их в сумме источков углерода для дрожжей составляет до 25%. В смеси барды и гидролизата это соотношение может быть самым разнообразным в зависимости от того, сколько гидролизата добавлено к барде. Состав сахаров барды и гидролизата также различен. В барде содержатся только пентозные сахара, в гидролизате около 20% сахаров составляют пентозы, около 80% гексозы. По питательной ценности сахара и органические кислоты неравнозначны. Известно, что ценность источника углерода как питательного вещества для микроорганизма и зависит от степени окисленности атомов углерода, входящих в состав молекулы этого вещества. С этой точки зрения все соединения углерода по их питательной ценности можно расположить следующим образом. Углекислота, где атом углерода полностью окислен, практически не может быть источником энергии для микроорганизмов. Использовать ее как строительный материал микробы могут лишь в присутствии других источников энергии (например, при фотосинтезе). Органические кислоты, в состав которых входит карбоксил, где три валентности насыщены кислородом и лишь одна может еще окисляться. Питательная ценность кислот зависит от радикала. Такие кислоты, как муравьиная и щавелевая, практически не используются микроорганизмами.

Уксусная кислота утилизируется дрожжами, но выход биомассы при этом ниже, чем при использовании сахаров. Сахара, которые содержат полуокисленные атомы углерода входящие в состав групп -СН 2 ОН, -СНОН-, =СОН-. Такие атомы легче всего подвергаются окислительно-восстановительным превращениям и потому содержащие их вещества представляют высокую питательную ценность для дрожжей. Согласно литературным данным выход биомассы (абсолютно сухой) от сахаров может достигать 57_80%. Кроме сахаров, сюда же можно отнести в другие вещества, содержащие спиртовую группу-глицерин, маннит, винную, лимонную кислоты в т. д. Соединения с большим количеством метильных (-СН 3 и метиленовых (-СН 2 -) групп, такие как углеводороды (газообразные и парафинового ряда), высшие жирные кислоты, которые могут служить источником углерода для микроорганизмов и конкретно для дрожжей. Выход биомассы из них составляет более 100%. Однако потребление их затруднено в связи с тем, что эти вещества плохо растворяются в воде, а, кроме того, они не могут без предварительного частичного окисления участвовать в реакциях внутри клетки. Поэтому усвоение таких веществ идет в две стадии: сначала они окисляются, а затем уже полуокисленные продукты используются клеткой. Сахара в органические кислоты неравнозначны еще и в том отношении, что в результате использования ах дрожжами рН (активная кислотность) среды изменяется по-разному. IIри использовании сахаров в комплексе с сульфатом аммония в качестве источника азота идет сильное подкисление культуральной среды; при переработке сахаров с аммиачной водой среда остается нейтральной; при использовании же дрожжами уксусной кислоты в комплексе с любым источником азота (сульфат аммония, аммиачная вода) культуральная среда (бражка) подщелачивается. Гидролизат в барда отличаются друг от друга еще в различным содержанием в них вредных и полезных примесей. Барда - более доброкачественная и более полноценная среда. Это объясняется тем, что барда уже прошла один биологический цех - спиртовой, где часть вредных примесей гидролизата была адсорбирована спиртовыми дрожжами, часть разрушена, часть улетучилась при отгонке спирта на бражной колонне. Кроме того, за счет метаболизма спиртовых дрожжей барда содержит значительное количество биостимуляторов. Гидролизат практически их не содержит. В барде в пересчете на сахар находится значительно больше микроэлементов, так как при равном количестве элементов, перешедших в эти среды из древесины, содержание сахара в барде в 5-6 раз меньше, чем в гидролизате. Все перечисленные особенности этих сред имеют большое значение при выращивании дрожжей и должны быть учтены при составлении режима. Так, от типа среды зависит выбор источника азота, количество минеральных добавок, выбор расы дрожжей (на барде могут расти все дрожжи, на гидролизате без добавки биостимуляторов - только автоауксотрофные дрожжи типа Сапаdidа sсottii, которые сами синтезируют биос из неорганических веществ), выбор способа выращивания (он определяется содержанием сахара в среде) и другие факторы.

2.4.2 Состав питательных солей

Для нормального развития дрожжей на какой-либо питательной среде необходимо, чтобы эта среда содержала источники всех элементов, которые входят в состав дрожжевой клетки. Чтобы выход дрожжей был максимальным, элементы в среде должны находиться в той же пропорции, что и в дрожжевой клетке. Согласно закону Либиха (закону минимума) выход дрожжей определяется тем компонентом питательной среды, который находится в недостатке. В гидролизном сырье элементы, необходимые для дрожжей, находятся в совершенно другой пропорции, чем в самих дрожжах. Таких элементов, как азот и фосфор, в древесине содержится незначительное количество. Поэтому их и некоторые Другие элементы питания обязательно следует добавлять в гидролизные среды. Добавка осуществляется в виде раствора минеральных солей. Величина добавки той или иной соли рассчитывается в зависимости от состава дрожжевой массы, состава используемой древесины (или другого растительного материала) и выхода дрожжей от исходного сырья. Следует также предусмотреть некоторый избыток в расходе питательных солей, так как небольшие количества их должны обязательно оставаться в бражке (культуральной среде) после выращивания дрожжей.

Элементарный состав дрожжей и некоторых видов сырья Средние цифры по элементарному составу дрожжей, содержащих 55% белка, могут быть приняты следующими (в % от сухого вещества): углерода (С) 46 фосфора (в пересчете на Р 2 О) 4% кислорода (О) 30 кальция (в пересчете на К 2 О) 2,5-2,9 водорода (Н) 6,9 магния (в пересчете на МgО) .0,35-0,40 азота (N) 8-9 кальция (в пересчете на СаО) 0,1 серы (S) 0,2-1,4

В количестве меньшем, чем 0,1%, находятся в дрожжах такие элементы, как медь, железо, натрий, кремний, кобальт. Это так называемые микроэлементы. Общее содержание золы в сухих дрожжах-6-10%. Содержание зольных элементов в древесине некоторых пород приведено в таблице № 2

Таблица №2 »Содержание зольных элементов»

древесины	золы% абсот сухой древесины	Состав золы, % от абс. Сухой древесины
		K 2 O	NaO	MgO	CaO	P 2 O 5	SO 3	SiO 2
Бук	0,55	0.09	0.02	0.06	0.31	0.03	0.01	0.03
Береза	0,26	0.03	0.02	0.02	0.15	0.02	0.01	0.01
Сосна	0,26	0.04	0.01	0.03	0.14	0.03	0.01	0.01

2.4.3 рН выращивания дрожжей

Следует различать рН среды, поступающей в инокулятор для выращивания дрожжей (сусла), и рН бражки в инокуляторе, т. е. рН, при котором растут дрожжи. Оба параметра нерасчетные, они подбираются опытным путем. рН сусла выбирается на основании условий, обеспечивающих наибольшую его доброкачественность и наименьшую агрессивность, а также из условий растворимости отдельных компонентов. Для сусла, получаемого путем гидролиза растительных материалов, принят рН в пределах 3,8-4,2. рН выращивания или рН бражки в инокуляторе обусловливается совершенно иными факторами, он должен: гарантировать оптимальные условия развития дрожжей; не являться оптимальным для биологических примесей, например таких, как бактерии; быть оптимальным для поддержания в растворенном состоянии всех компонентов сусла. рН, при котором дрожжи могут существовать в развиваться, колеблется в очень широких пределах: от 2,5 до 8,0. Эти пределы сильно зависят от других условий выращивания, таких, как температура, доброкачественность среды, возраст дрожжей, аэрация. Оптимальный рН, т. е. тот, при котором дрожжи, быстро развиваясь, дают высокий выход биомассы, лежит в гораздо более узких пределах. При слишком низких и слишком высоких значениях рН выход дрожжей уменьшается. Графически зависимость выхода дрожжей от рН можно представить кривой с максимумом, как это изображено на рис. 4.

Для непрерывного выращивания на гидролизных средах оптимум рН находится между 3,8 в 5,4. Однако при рН больше 4,6 сильно снижается растворимость фосфорнокальциевых солей, а также коллоиднорастворенных гуминовых кислот и лигнина; они начинают выпадать в осадок. Среды темнеют, товарные дрожжи-тоже. При высоком рН (5,0-5,4) хорошо развиваются бактерии и поэтому увеличивается возможность заражения ими инокулятора. Поэтому рН при выращивании дрожжей на гидролизных средах принимают равным 3,8-4,6, однако при производственной необходимости допускается выращивание в при рН 3,5-3,6, а также при рН 4,8-5,4.

2.4.4 Температура выращивания

Температура выращивания - нерасчетный параметр, принимаемый в зависимости от выбранной для производства культуры дрожжей. Так же, как и рН, температура влияет на выход дрожжей от РВ и на скорость их роста. Зависимость выхода от температуры аналогична зависимости его от рН: тоже имеет максимум. При низкой температуре выход уменьшается из-за того, что увеличивается расход сахара на энергетические процессы в клетке. При температуре выше оптимальной выход быстро снижается, так как выходят из строя катализаторы биохимических реакций - ферменты. Как и другие белковые вещества при высокой температуре они сначала теряют активность, а потом свертываются и перестают действовать. Биохимические реакции так же, как и химические, ускоряются с повышением температуры (при увеличении температуры на 10° С скорость реакции возрастает вдвое). Поэтому выгоднее вести процесс при более высокой температуре: производительность аппаратуры будет больше. Кроме того, для производства большое значение имеет возможность работать при высоких температурах, так как можно тратить меньше воды для охлаждения сред. Однако повышать температуру выращивания можно лишь на 2-3°С по сравнению с оптимальной для данной расы дрожжей и после длительной адаптации. Оптимумы температуры (в °С) для принятых в промышленности культур лежат в следующих пределах. Саndidа sсоttii - 37-38°; Саndidа tropicalis- 34-36°; Саndidа guilliermondii -34-36°; Саndidautilis-30-32°. Чрезмерное увеличение температуры приводит к снижению содержания белка в дрожжах. Выращивание при 40-42° С способствует вытеснению урожайных дрожжей примесями, вследствие чего падает выход товарной продукции.,

3. Промышленное применение сухих дрожжей

В различных частях земного шара вырабатывают огромное множество спиртных напитков. В основе производства большинства из них лежит сбраживание сахаров дрожжами, а различия связаны с источником сбраживаемых сахаров и с тем, перегоняется ли продукт или нет. Конечная концентрация спирта при спиртовом брожении может достигать 15%, как, например, в некоторых бордоских винах. В таких количествах этанол токсичен для самих дрожжей, поэтому если необходимо увеличить уровень спирта, то его концентрируют с помощью перегонки. Однако в большинстве сортов вина и пива спирта не более 10% сбраживании сахаров.

При сбраживании сахаров образуется почти столько же углекислого газа, сколько и спирта:

С 6 Н 12 О 6 = 2С 2 О 5 Н + 2СО 2

Именно углекислый газ, вырабатываемый дрожжами, представляет собой продукт, имеющий важное значение для хлебопекарной промышленности. Тесто поднимается благодаря углекислому газу, который выделяют дрожжи, внесенные в тесто при его замешивании.

Для получения хлеба с равномерной структурой существенно, чтобы дрожжи были распределены по всему тесту равномерно. Дрожжи также придают хлебу запах, однако это свойство обычно не столь существенно: при использовании современных активных штаммов пекарских дрожжей требуемое количество дрожжей настолько мало, что хлеб с дрожжевым запахом встречается теперь редко. Хотя в спиртовом производстве углекислый газ представляет собой побочный продукт, на ряде крупных винокуренных заводов его улавливают, нагнетают под давлением в баллоны и продают в виде жидкого углекислого газа. Один из потребителей такого углекислого газа - промышленность, производящая напитки: углекислый газ используется здесь для получения шипучих напитков. Это второй пример экономической важности такого продукта ферментации дрожжей, как углекислый газ. В ходе каждого процесса ферментации количество дрожжей увеличивается по сравнению с первоначально внесенным в культуру не менее чем в три раза. Этот излишек дрожжей представляет собой еще один побочный продукт, который пошел бы в отходы, не найдись и ему применение. Излишек дрожжей от пивоварения и производства спирта традиционно использовался в качестве пекарских дрожжей. Предпочтение отдавалось дрожжам винокуренного производства, поскольку они не имели привкуса хмеля, характерного для непромытых пивных дрожжей. Такая практика, возможно, еще существует во многих странах, однако в наиболее развитых государствах для хлебопекарной промышленности выращивают специальные дрожжи, поэтому для пивных дрожжей приходится искать другие применения. Одно из важных применений таких дрожжей состоит в приготовлении на их основе гидролизатов и автолизатов, которые служат в качестве вкусовых добавок. «Отработанные» дрожжи используются также в производстве кормов для животных. Большая часть дрожжей винокуренного производства в процессе перегонки разрушается и приобретает вид густой коричневой жидкости, называемой бардой. Барда находит применение в производстве кормов для животных, а в высушенном виде служит источником питательных веществ и других промышленных микробиологических процессах. Рост дрожжей в анаэробных условиях приводит к образованию большого количества этанола, но выход дрожжевых клеток на единицу затраченного субстрата при этом невысок. Такие условия выращивания не годятся в тех случаях, когда необходимо получить много дрожжевых клеток, - к подобным процессам относится производство пекарских дрожжей и дрожжевой биомассы, идущей на корм животным. Наиболее высокий выход дрожжей достигается при выращивании их в условиях эффективной аэрации на среде, содержащей низкую концентрацию сахаров. Сейчас промышленный спирт получают из нефти, однако в прошлом его вырабатывали микробиологическим путем. В настоящее время таким способом приходится получать только тот спирт, который применяется в пищевой промышленности и медицине. Кроме алкогольных напитков сюда относится спирт, предназначенный для лекарственных нужд, и спирт, используемый как исходное вещество в производстве уксуса.

Роль сухих дрожжей в производстве алкогольных напитков

В основе производства большинства спиртных напитков, например пива, сидра, виски, джина лежит процесс ферментации (брожения) дрожжей. На рис. 5, например, приведена схема приготовления пива.

Рис. 5 Пекарские сухие дрожжи и получение биомассы

Основная цель производства пекарских дрожжей состоит в получении дрожжей, которые с высокой скоростью вырабатывают в тесте углекислый газ; однако это производство можно рассматривать и как особый процесс накопления биомассы. Поскольку пекарские дрожжи добавляют к муке в концентрации 1 % от веса муки, они составляют важный источник микробной биомассы в пище человека. В Западной Европе каждый человек потребляет с пищей около 2 г дрожжевого белка в неделю, В табл.3 приведен аминокислотный состав и содержание витаминов в пекарских дрожжах.

Хотя установлено, что на протяжении многих лет могут служить хорошей пищевой добавкой, они, тем не менее, уступают по своим питательным качествам животным белкам. Традиционное использование дрожжей в хлебопечении привело к тому, что они стали более приемлемым источником пищи, чем другие микроорганизмы. Несмотря на то, что дрожжи, по-видимому, не обладают каким либо значительным токсическим эффектом, они все же содержат сравнительно большое количество нуклеиновых кислот. Высокое содержание нуклеиновых кислот может вызвать повышение уровня мочевой кислоты в организме человека, приводящее к подагре; в связи с этим рекомендуется потреблять не более 30 г сухих дрожжей в день. Производство пекарских дрожжей включает в себя решение ряда дилемм. Хотя пекарские дрожжи должны функционировать в анаэробных условиях, производить их необходимо при хорошей аэрации, ибо только так можно добиться большего выхода дрожжевых клеток, Полученные дрожжи должны обладать высокой активностью в тесте, а, кроме того, хорошо храниться и (в случае использовании сухих дрожжей) не терять своих качеств при высушивании. К сожалению, штаммы, проявляющие наибольшую эффективность при брожении, обычно хуже хранятся и теряют свою активность при высушивании. Поэтому приходится выбирать компромиссные условия выращивания, чтобы получить пекарские дрожжи, обладающие хорошей активностью и высокой стабильностью. Дрожжи выращивают в больших сосудах при интенсивном перемешивании и аэрации; в сосуды подается питательный раствор, содержащий сахара, соли и витамины, - основой питательной среды обычно служит меласса. Питательные вещества не добавляются полностью в начале ферментации, а поступают в сосуды непрерывно или порциями через короткие интервалы времени в течение всего процесса. Если добавить сразу слишком много сахара, уровень его в среде повысится, дрожжи переключат свой метаболизм па брожение и выход дрожжевых клеток уменьшится (см. гл. 3). По завершении роста дрожжи концентрируют центрифугированием и затем фильтруют; образующийся на фильтре осадок (кек) можно превращать в брикеты прессованных дрожжей. Сухие дрожжи получают высушиванием дрожжевого кека в вальцовых сушилках, а в последнее время-на распылительных сушил к ах. Продукты, получаемые из дрожжей

Автолизаты и гидролизаты

Дрожжевые гидролизаты и автолизаты обладают способностью придавать пищевым продуктам привкус мяса (или усиливать такой вкус), поэтому они широко используются в пищевой промышленности для приготовления супов и приправ, а также для придания вкуса таким продуктам, как хрустящий картофель. Гидролизаты получают, нагревая дрожжевые клетки при 100°С в присутствии НСI до тех пор, пока большая часть белков не гидролизуется до аминокислот. Затем препарат нейтрализуют NаОН, фильтруют и концентрируют в виде густой пасты. Конечный продукт содержит большое количество соли, образовавшейся при нейтрализации кислоты. Автолиз отличается от гидролиза тем, что при автолизе разрушение клеточных компонентов - белков и нуклеиновых кислот - осуществляется под действием ферментов, синтезированных самой дрожжевой клеткой. Этот процесс может протекать в естественных условиях, но он ускоряется при нагревании до 50°С и добавлении соли. Автолиз обычно продолжается в течение одного дня: за это время не менее половины белков клетки расщепляется до аминокислот. Продукт затем фильтруют и концентрируют в густую пасту. Вероятно, вкус мяса, который характерен для дрожжевых автолизатов, обусловлен аминокислотами и небольшими пептидами, образующимися под действием протеаз в ходе автолиза; в усилении привкуса большую роль могут играть и нуклеотиды, например инозин-5’- монофосфат и гуанозив-5’-монофосфат.

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

Проблема очистки сточных вод в пищевой промышленности исключительно важна. На дрожжевых заводах основные промышленные отходы состоят из отработанного мелассового сусла и промывных вод, служащих для охлаждения и промывания готовой продукции. Вместе со сточными водами удаляется значительное количество органических веществ. В табл.№ 5 приведен состав производственных сточных вод мелассово-дрожжевых заводов.

Таблица № 5 Состав производственных сточных вод

Количество их от 1 т дрожжей соответствует количеству бытовых сточных вод, получаемых от 4227 питателей.

Исследованиями установлено, что основным источником загрязнения сточных вод являются дрожжевая бражка и спиртовая барда. Биологическая потребность в кислороде (БПК 5) дрожжевой бражка равна 4600-5200 мгО 2 /, спиртовой барды - около 6000, т. е. в два-три раза больше, чем для общезаводского стока, для которого БПК 5 составляет 1400 -- 1800 мгО 2 /л (табл.6)

Таблица №6

Поэтому сточные воды дрожжевого производства перед спуском следует обрабатывать в целях очистки от органических веществ и снижения их окисляемости. Перед спуском в канализацию сложные соединения сточных вод, состоящие из углерода, водорода и азота должны быть окислены до простых соединений. Для очистки сточных производственных вод применяли различные способы. Попытка обезвредить их химическими методами - обработкой известковым молоком, хлорной известью, хлорным железом, сернокислым закисным железом, сернокислым аммонием, глиноземом - не увенчалась успехом: в лучшем случае БПК 5 снижался лишь на 24-63%, тогда как по санитарным нормам предельно допустимая величина его для сточных вод - 500 мг/л. Экономически наиболее эффективен метод очистки сточных вод активным осадком.

5. Перспективы развития дрожжевого производства

Во многих странах мира промышленность производит большие количества сухих дрожжей, применяемых либо как ингредиенты продуктов питания, либо для улучшения качества корма сельскохозяйственных животных. Дрожжи содержат 50% белков, значительное количество витаминов, особенно группы В, и имеют комплекс различных ферментов. В белке дрожжей обнаружены почти все аминокислоты, в том числе и такие незаменимые, как лизин, метионин и триптофан. Сухие дрожжи и дрожжевой экстракт добавляют к пищевым продуктам для улучшения их вкуса и питательной ценности. Дрожжевой экстракт-это продукт автолиза дрожжей, богатый аминокислотами. Ценным его качеством является то, что по вкусу он похож на мясо, что объясняется наличием веществ, образующихся в результате реакции определенных аминокислот с сахаром. Производство сухих кормовых дрожжей в настоящее время возрастает, особенно в восточноевропейских странах. Считается, что в мировом масштабе производится примерно 250 000 т сухих кормовых дрожжей, в основном из жидкого сульфитного щелока и древесных гидролизатов и в меньшей степени из мелассы и сыворотки. В Японии из кормовых дрожжей сначала выделяют рибонуклеиновую кислоту, которая используется в качестве источника ароматических вкусовых веществ, добавляемых в пищу. Оставшийся остаток употребляется как корм с высоким содержанием белка. В настоящее время народонаселение мира составляет примерно 3,5 млрд. Предполагается, что в последующие годы население мира значительно увеличится. Нельзя быть уверенным, что вся сельскохозяйственная продукция вместе с добычей рыбы смогут обеспечить соответствующий прирост продуктов питания. В будущем потребность в продуктах питания еще больше увеличится. Проблема в основном будет заключаться в нехватке белка. Производство белка в форме сухих дрожжей уже не является большой технической проблемой. По литературным данным (Нооег1iеЫе, 2000), дрожжевая установка с 10 дрожжерастительными чанами общей производительностью в 5000 м 2 может дать 100000 т сухих дрожжей в год - эквивалент выхода белка с 90000 га плодородной пахотной земли, засеянной соевыми бобами. Серьезной проблемой, которая не решена еще, является приемлемость дрожжей в качестве пищи. Люди принимают пищу не только из-за ее питательной ценности. Продукты питания должны иметь соответствующие вкус, структуру, цвет. Для того чтобы решить эту проблему, необходимо тесное сотрудничество между учеными и производственниками, обеспечивающими производство дрожжей, и технологами, работающими в области продуктов питания. Некоторые положительные факты в этом направлении уже имеются. Хорошо приготовленные дрожжевые автолизаты уже широко применяются в некоторых странах в качестве ингредиентов сухих супов и других готовых продуктов питания, в качестве заменителей мясного экстракта. Основное внимание, однако, должно быть направлено на превращение дрожжей в продукт питания с таким вкусом и структурой, чтобы он мог заменить животные белки. Определенную роль в этом должны сыграть ученые, в частности и генетики-селекционеры, задача которых будет заключаться в выведении штаммов дрожжей с заранее заданными свойствами. Этими свойствами могут быть такие, как количественное соотношение различных аминокислот, витаминов, ферментов углеводов, что отвечало бы требованиям, предъявляемым к продукта питания. В заключение можно высказать предположение, что дрожжи в будущем смогут обеспечить людей недостающим в их питании белком. С незапамятных времен дрожжи сопутствуют человеку, выполняют важную роль в его питании. Не может быть сомнений в том, что прошлое и настоящее дрожжей в жизни человечества очень велико, а в дальнейшем будет еще более важным и значительным.

Список используемых источников

1.Бери Девид Биология дрожжей. - М.: Пищевая промышленность 1971-120 с.

2.Бочарова Н.Н. Микрофлора дрожжевого производства. - М.: Мир 1995-231с.

3.Косиков А.В. генетические методы селекции дрожжей. - М.: Наука 1979-35с

4.Культура питания / под. Редакцией профессора А.И. Чаховского// Энциклопедический справочник. - Минск: Белорусская энциклопедия, 1930-700с.

5. Энциклопедический словарь / Под. редакцией А.М. Прохоров.-М.: Советская энциклопедия, 1990- т.2-672 с.

6. Боборенко Э.А. Получение и выделение дрожжей. - М.: Лесная промышленность, 1970- 300с.

7. Аргунов С.В., Глазунов А.В., Капульцевич Г.Д. Особенности роста дрожжей // Биотехнология, 1993.- №5- с. 22-25

8. Плевако Е.А. Технология дрожжей - М.: Пищевая промышленность, 1999-240 с.

9.Капульцевич Ю.Г. Близник К.М. Новая смешанная культура дрожжей на основе гидролизатов древесины// Биотехнология,1999-№2-с.41

10.Голубев В.И., Звягинцева И.С. Дрожжи в окружающей среде человека// Микробиология,1996-т52-№6-с.1025-28

11. Нейман Б.Я. Индустрия микробов-М.: Знание, 1987-166с.

12. Кузнецов В.А., Селезнева Л.А. Культура клеток. - М.: Наука 1997-203с.

13. Голубев В.И. Рендентификация штаммов дрожжей// Биотехнология, 1999-№6-с.3-6

14. Матреничева В.В., Иванова А.А., Волкова О.Б. Химико-ферментативная обработка пищевых волокон растительного сырья// Пищевая промышленность, 2004 №8

15. Палагина К.К. Технологические расчеты дрожжевого производства- М.: Пищевая промышленность,1998-54 с.

16. Тулякова Т.Т. Пасхин В.Ю. Стабилизация биотехнологических характеристик сред, при производстве сухих дрожжей// Пищевая промышленность, 2005 №9-с.80-82

17. Бакланов А.А. Формирование «Пирамиды вкуса» с использование дрожжевых экстрактов// Пищевая промышленность,2006 №3-с.52

18. Internet // www. yandex.com

В хлебопекарном производстве используется несколько разновидностей дрожжей. Производство дрожжей предусматривает выпуск прессованных дрожжей, дрожжевого молока и сухих дрожжей. Кроме того, дрожжи вырабатывают на спиртовых заводах. Дрожжи являются одноклеточными микроорганизмами, которые размножаются почкованием и принадлежат к классу грибов. Для хлебопекарных дрожжей используют культуру Сахаромицес Церевизие. Или проще – сахаромицеты. В одном грамме прессованных дрожжей содержится приблизительно 15 миллиардов дрожжевых клеток.

Производство дрожжей настолько сложный процесс, что в промышленности ими занимаются только специалисты – микробиологи, которые собственно и выращивают дрожжи. Например, дрожжи на спиртовых заводах получают из остатков спиртовых дрожжей, однако, эти дрожжи слишком мало хранятся, поскольку подвержены сильному засорению в процессе производства.

Помимо спиртовых, производство дрожжей предусматривает и создание дрожжевого молока. Дрожжевое молоко является полуфабрикатом производства, своеобразной суспензией в воде, которую получают на стадии сепарирования культуральной среды после выращивания в ней дрожжей. Дрожжевое молоко более активное, чем прессованные дрожжи.

Сухие дрожжи получаются на производстве по технологии высушивания измельченных прессованных дрожжей, в определенных условиях и при определенной влажности. Сухие дрожжи могут дольше храниться и легко транспортируются, однако они менее активны, чем прессованные дрожжи. Поэтому в изделия их нужно добавлять в удвоенном количестве. Производство дрожжей в сухом виде предусматривает выпуск продукции высшего и первого сорта, в форме гранул, вермишели или мелких зерен.

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.