Лекция 12 : Дрожжи

План: Дрожжи. Строение, химический состав и условия жизнедеятельности дрожжевых клеток. Технологическая схема получения прессованных дрожжей. Понятие о сушеных дрожжах и дрожжевом молоке.

Дрожжи – это одноклеточные грибы (рисунок 12.1). Они используются в хлебопечении как возбудители спиртового брожения и разрыхлители теста. Они оказывают существенное влияние на вкус и аромат хлеба, повышают его питательную ценность. Их применяют в витаминной промышленности как источник витаминов В и Д. Для производства дрожжей необходимы дрожжи музейной культуры, питательная среда (стерильный солод и меласса), витамины и минеральные вещества, воздух для аэрации.

1 - цитоплазматическая мембрана; 2 - оболоч­ка; 3 - рибосомы; 4 - протоплазма; 5 - ядро; 6- митохондрия; 7 - капли жира; 8 - вакуоль; 9 - гранулы метахроматина; 10 - рубец (место, где отпочковалась дочерняя клетка)

Рисунок 12.1 - Схема поперечного разреза дрожжевой клетки.

Дрожжевая клетка содержит в среднем 67% воды и 33% сухого вещества, в состав которых входит белковых веществ - 37 – 30 %, углеводов - 35 – 40%, сырого жира - 1,2 – 2,5% и зольных веществ - 6 – 10%. Зольные соединения наполовину состоят из соединений фосфора, много в них калия, меньше натрия, Са, Mg, Fe S и других элементов.

В основе технологии хлебопекарных дрожжей лежат биохимические процессы, связанные с превращением питательных веществ культуральной среды при активной её аэрации в клеточное вещество дрожжей. В среде, лишенной кислорода, дрожжи размножаются слабо, но быстро сбраживают сахар в спирт и углекислоту с небольшим выделением тепла (анаэробное дыхание).

С₆Н₁₂О₆ = 6СО₂ + 2 С₂Н₅ОН + Q.

При аэрации дрожжи окисляют сахар питательной среды до воды и углекислого газа (аэробное дыхание) по схеме:

С₆Н₁₂О₆ + 6О₂ = 6СО₂ + 6Н₂О + Q.

Выделившееся тепло используется дрожжами для синтеза клеточного вещества и обменных процессов. В аэробных условиях в субстрате накапливается значительно больше биомассы, чем при анаэробном дыхании.

Состав и концентрация питательной среды для культивирования дрожжей обуславливают скорость их размножения и конечный выход продуктов. Для размножения дрожжей необходимы сахара, азотистые соединения, кислород, микроэлементы и витамины. Культивируются дрожжи на мелассных средах разбавленных водой. Сахар такой среды легко усваивается дрожжами.

Получение хлебопекарных дрожжей осуществляется в несколько стадий:

1. подготовка питательной среды;

2. размножение дрожжей;

3. выделение их из бражки;

4. формование и упаковка дрожжей.

Дополнительной стадией при производстве сухих дрожжей является сушка.

Рисунок 12.2 – Принципиальная технологическая схема получения хлебопекарных дрожжей

Подготовка питательной среды – мелассы. Её осветляют для удаления грубых взвешенных частиц, коллоидов и микроорганизмов. Очистка включает химическую обработку и выделение осадка – декантацией, центрифугированием или фильтрацией. Механическое осветление мелассы производят с помощью жидкостных сепараторов-очистителей методом осаждения в центробежном поле.

Размножение дрожжей. Вначале готовят маточные, а затем товарные дрожжи. Для засева используют маточные дрожжи музейной культуры, в которой нет бактерий и диких дрожжей, которые снижают выход и ухудшают подъёмную силу. Размножение дрожжей в среде, обеспеченной питанием и растворенным кислородом, описывается уравнением

N = N₀ ехр(µ∙ τ ),

где N – биомасса в конце процесса, кг;

N₀ – начальное количество биомассы, кг;

µ – удельная скорость роста (модуль роста);

τ – время, с.

Расчет почасового расхода сырья, питательных солей и воздуха производят с учетом заданной удельной скорости роста дрожжей.

Выращивание маточных дрожжей. Маточные дрожжи размножаются вначале в лабораторных условиях, а затем в цехе чистой культуры. Их получают в виде чистой культуры (ЧК) и естественно чистой культуры (ЕЧК).

В лаборатории дрожжи размножают в 4 стадии на стерильном витаминизированном солодовом сусле и лишь на последней стадии к суслу добавляют мелассу. Соотношение объемов засевной среды и питательного субстрата 1 : 10.

Накопление дрожжей осуществляют при температуре 26 – 30^оС без аэрации, длительность одной лабораторной стадии - 16 – 24 часа. ( На каждой последующей стадии перегружают массу во все более объемные колбы, накапливая т.о. дрожжевые клетки). В лаборатории получают дрожжи, которые используют в цехе чистой культуры в качестве засевных. Маточные дрожжи в цехе чистой культуры размножаются периодическим способом при слабой аэрации среды воздухом, а в производственных условиях – воздушно – приточным способом с постоянным притоком питательной среды и непрерывной усиленной аэрацией. Длительность каждой стадии - 12 часов при Т=30^оC. Накапливают до 800 – 1200 кг дрожжей, которые после дозревания отправляют на сепарацию, промывку, сгущение и прессование. Полученные таким образом маточные дрожжи используют в качестве засевных для выращивания дрожжей ЕЧК в 2 стадии. Дрожжи ЕЧК-2 сепарируют и хранят в виде дрожжевого молока при Т=2 – 4^оС, их используют в качестве засевных на товарной стадии.

Получение товарных дрожжей. В дрожжерастительных аппаратах товарные дрожжи получают в две стадии – вначале выращивают засевные дрожжи в аппарате Б (стадия Б), а затем товарные – в аппарате В (стадия В). Существуют различные технологические режимы получения товарных дрожжей, которые различаются продолжительностью выращивания, кратностью разбавлению мелассы, концентрацией питательной среды, количеством засевных дрожжей и объёмом продуваемого воздуха.

В аппарате Б набирают часть воды, мелассного сусла, растворов питательных солей и ростовых вещества. После этого задают засевные дрожжи ЕЧК – 2 и начинают продувать среду воздухом. По окончании засева начинают приток мелассного сусла по графику. Дрожжи выращивают при Т=30⁰С по воздушно - приточному способу при соблюдении технологического режима.

В дрожжерастительном аппарате В в течение первых 7 часов постепенно накапливают биомассу дрожжей. Для этого в аппарат задают часть воды, растворы мелассы, питательных солей, и пеногасителя, после чего из аппарата Б подают засевные дрожжи. Одновременно начинают аэрацию среды воздухом, приток мелассы и питательных солей по графику. Когда заполняется весь полезный объем, начинают непрерывный отбор дрожжевой бражки в отборный аппарат, при этом поступление аппарат В питательного субстрата не прекращается.

Выделение дрожжей из бражки. Из отборного аппарата бражку немедленно отправляют на сепараторы тарелочного типа. Разделение бражки на дрожжи и отток происходит под действием центробежного ускорения в тонких слоях бражки между коническими вставками барабана. Дрожжи, как более тяжелые частицы, отбрасываются к периферии барабана, а обездрожженная бражка направляется к центру, поднимается и выводится через боковое отверстие барабана. Дрожжи в виде суспензии отводятся через трубки и мундштуки.

Дрожжи выделяются из бражки по трехступенчатой схеме - вначале через крупноячеистые фильтры на сепаратор первой ступени, в них происходит отдаление дрожжей от бражки. Затем суспензия поступает в сборник для промывки холодной водой, а отток - в канализацию. Разбавленная дрожжевая суспензия подается на сепараторы 2-й ступени. Полученное дрожжевое молоко повторно смешивается с водой и идет на сепараторы 3- ей ступени, где происходит сгущение до 400-600 г/л. Затем суспензия охлаждается до 4-8 градусов и отправляется на сгущение под давлением на фильтр прессы или при разрежении на вакуум-фильтры. Возможен пуск в производство непосредственно дрожжевого молока, без его сгущения.

Формование и упаковка. Осуществляется на заверточных автоматических линиях в брикеты массой 100 г и 1 кг.

Сушка дрожжей. Высушенные дрожжи сохраняются в течение 6 месяцев и более. Дрожжи в процессе сушки переводят в состояние близкое к анабиозу. Сушат 3-4 часа при температуре не превышающей 70^оС.

Лекция 12

Тема лекции: Производства хлеба

План лекции: Основное сырье для производства хлеба и технология его производства. Опарный и безопарный способ. Особенности производства хлеба из ржаной муки.

Основным сырьём для производства хлеба являются мука, вода, дрожжи, соль. Также могут быть использованы в качестве дополнительного сырья сахар, жиры, пряности, семена, сыворотка.

Технология производства хлеба включает следующие стадии:

1. Подготовка сырья к производству;

2. Приготовление теста;

3. Разделка теста;

4. Выпечка;

5. Охлаждение;

6. Упаковка и транспортировка.

Подготовка сырья к производству. Муку просеивают (для очистки и аэрации), подвергают магнитной очистке, смешивают в пределах одного сорта, зимой возможен подогрев.

Вода используется питьевая и по необходимости её подогревают. На 100 килограммовов муки приходится 35-75 литров воды. Расход воды зависит от влажности муки, вида муки и изделия, содержания в рецептуре сахара и жира.

Дрожжи используют прессованные, сушёные, жидкие или дрожжевое молоко. Расход дрожжей составляет от 1 до 5% к массе муки. Прессованные дрожжи предварительно разводят в тёплой воде 28-30^оС. Сухие дрожжи готовят так же, но расход сухих дрожжей больше. Замороженные дрожжи предварительно оттаивают при температуре 4-6^оС, затем разводят в тёплой воде.

Дозировка соли колеблется от 0,5 до 1,5%. Она не только улучшает вкус, но и определенным образом влияет на процессы приготовления теста. Соль растворяют в воде, фильтруют и отстаивают. Оптимальная температура растворения 30^оС.

Сахар используют в виде сахара-песка и сахарной пудры (для отделки).

Сахар-песок используют в виде раствора (его растворяют в воде и фильтруют), пудру, ввиду ее гигроскопичности и комкования, готовят непосредственно перед пуском в производство.

Жиры используются либо в жидком, либо в твёрдом виде. Твёрдые расплавляют при температуре 45^оС, затем жидкие или расплавленные жиры фильтруют.

Приготовление теста. Опарный способ приготовления теста предполагает следующие операции:

• замес опары;

• брожение опары;

• замес теста;

• брожение теста.

При опарном способе вначале готовят опару из половины муки, 2/3 воды и дрожжей, положенных по рецептуре. Затем через 3,5 – 4 часа на этой опаре замешивают тесто внося все оставшиеся компоненты. После чего тесто бродит 1 – 1,5 часа при температуре 30^оС. За это время проводят 1-2 обминки. Конечная кислотность теста 4^оТ. Повышение температуры до 32-33^оС ускоряет технологический процесс, а снижение до 26-27^оС, хотя и удлиняет брожение, но замедляет черствение готового хлеба.

Опарный способ требует меньшего количества дрожжей, при этом получается хлеб более высокого качества с высокой пористостью мякиша, более вкусный и лучше окрашенный. Однако этот способ требует больших производственных площадей.

Безопарный способ приготовления теста предполагает смешивание одновременно всех компонентов рецептуры. Тесто получается густое. Длительность брожения - от двух до четырёх часов. В процессе проводят 2-3 обминки теста для удаления углекислого газа и насыщения кислородом.

При безопарном способе хлеб получается более пресным и с привкусом дрожжей, но требуется меньше времени и, соответственно, меньше производственных площадей.

Разделка теста - это операция по обработке выбродившего теста, включающая следующие стадии:

• деление теста на куски;

• округление;

• расстойка;

• формование;

• окончательная расстойка.

Деление на куски производят либо по массе, либо по объёму.

Округление производят для получения необходимой структуры теста и образования мякиша с хорошей пористостью.

Расстойка производится в течение 5-8 минут, при этом снимаются внутренние напряжения в куске теста. Изделие увеличивается в объёме, улучшается его структура.

При формовании тестовой заготовке придаётся определенная форма.

Окончательная расстойка проводится в специальных шкафах при влажности 75 – 85% и температуре 35 – 45^оС. При этом важно, чтобы не было обдува воздухом, из-за чего на поверхности изделия образуется корочка. Изделие увеличивается в объёме, восстанавливается пористая структура.

Выпечка. В процессе выпечки стабилизируется форма изделия, образуется румяная корочка и упруго-эластичный мякиш.

Длительность выпечки для мелкоштучного изделия массой до 100 граммов составляет 8-10 минут. Длительность выпечки пшеничных батонов массой 400-500 граммов - около 15 минут. Длительность выпечки ржаного хлеба массой 1 килограмм - 1 час.

Выпечка, как правило, производится в три периода. На первоначальном этапе выпечки изделия увеличиваются в объёме до тех пор пока не прекратится процесс брожения т.е. когда температура внутри изделия достигнет 60-70^оС. При этом в зоне печи поддерживается высокая относительная влажность до 80% и сравнительно низкая температура 110-120⁰С, этот период длится 2-5 минут.

Основной период выпечки проходит при температуре 240-280^оС и пониженной влажности.

Третий период - период стабилизации. В третьей зоне температура 150-200^оС. При таком режиме изделия не растрескиваются, равномерно пропекаются, образуется румяная корочка и эластичный мякиш.

Охлаждение. Хлеб после выпечки охлаждают т.к. в процессе остывания изменяется его влажность, при этом масса уменьшается на 2-4%, а влага равномерно распределяется по всему изделию. Минимальный срок – 1 час, максимальный зависит от вида изделия: для изделий до 100 граммов – 6 часов, а для крупных изделий из пшеничной, ржаной муки – 10 часов.

Черствение хлеба связано, прежде всего, с изменением свойств крахмала. На скорость черствения влияет способ и режим приготовления теста, его рецептура, продолжительность расстойки и брожения, режим выпечки, внесение добавок и условия хранения. Для замедления черствения можно использовать глубокую заморозку, влагонепроницаемую упаковку. Замедляет черствение также добавление в тесто молока, сахара, жира, сыворотки, консервантов (сорбиновой кислоты).

Упаковка и транспортировка хлеба. Хлеб упаковывается в полимерную пленку, либо укладывается на лотки и доставляется на предприятия торговли специально оборудованными автомобилями (рисунок 13.1).

1 - автомуковоз, 2 - автомобиль для бестарной перевозки дополнительного сырья, 3 - материалопроводы, 4 – силосы, 5 – фильтр, 6 - роторный питатель, 7 - емкость перед просеивателем, 8 – просеиватель, 9 - шнековый питатель, 10 – фильтр, 11 - бункер (промежуточная емкость), 12 – весы, 13 - бункер под весами, 14 – фильтр, 15 - производственный бункер для муки, 16 - водомерный бачок, 17,18,19,20 - сборники для раствора соли, дрожжевого концентрата, раствора сахара и жира соответственно, 21,22,23,24 - бачки постоянного уровня, 25 — фильтр-разгрузитель, 26 - дозатор муки и дополнительного сырья, 27 — тестомесильная машина непрерывного действия, 28 - шнековый питатель для опары или теста, 29 - бункерный тестоприготовительный агрегат непрерыв­ного действия, 30 - тестоделитсль; 31,33 – транспортеры, 32 – округлитель, 34 - закаточная машина, 35 — механизм для укладки тестовых заготовок, 36 - расстойный шкаф, 37 - транспортер для подачи тестовых заготовок на под печи, 38 - тоннельная печь, 39 - транспортер для хлеба, 40 - распределительные транспортеры, 41 - площадка для обслуживания, 42 - устройство для ориентирования хлеба, 43 - ленточный транспортер, 44 — хлебоукладочный агрегат, 45 - кон­тейнер, 46 - загрузочная (или распределительная) тележка, 47 - комплектующая тележка, 48 - накопитель заполненных контейне­ров, 49 - загрузочный конвейер, 50 - механизм для стыковки автомобиля.

Рисунок 13.1 - Схема производства хлеба на современном хлебозаводе.

Особенности производства хлеба из ржаной муки. Различия в свойствах пшеничной и ржаной муки определяют разницу в свойствах и способах приготовления теста. Белки ржи не образуют клейковину, но они способны неограниченно набухать в воде, образуя вязкий коллоидный раствор. Ржаное тесто требует высокой кислотности поэтому его заводят не на дрожжах, а на возобновляемых заквасках. Закваска это полуфабрикат, который получается из муки, воды и спелой закваски предыдущего приготовления. В закваске на одну дрожжевую клетку приходится 50-60 молочно-кислых бактерий, поэтому к концу брожения кислотность ржаного теста достигает 10-12^оТ.