Периодичность проведения микробиологических анализов

Объект контроля	Проводимый анализ	Метод контроля	Периодичность проведения контроля
Меласса из хранилища	Определение численности бактерий отдельных физиологических групп	Посев на селективные питательные среды, биологическая проба для выявления нитритообразующих бактерий	После заполнения хранилища мелассой и гомогенизации мелассы
Раствор мелассы из аппаратов его приготовления, приточных аппаратов и дозаторов	То же	То же	При увеличении количества посторонних микроорганизмов в ферментерах
Дрожжи лабораторных стадий	Физиологическое состояние, наличие посторонних микроорганизмов	Просмотр препаратов с помощью микроскопа	После каждого пересева в следующую лабораторную стадию
Дрожжи из аппарата выращивания дрожжей без притока питательной среды (ЧК1)	То же	То же. При обнаружении посторонних микроорганизмов –проведение микробиологического посева	В начале, середине и конце процесса культивирования дрожжей
Дрожжи из аппарата стадии ЧК2	То же	То же	То же

Окончание табл. 7.4

Объект контроля	Проводимый анализ	Метод контроля	Периодичность проведения контроля
Дрожжи чистой культуры	Определение численности бактерий разных физиологических групп	Посев на селективные питательные среды	Каждая партия
Дрожжи из аппарата для культивирова- ния товарной продукции	Морфология, физиологическое состояние, количество посторонних микроорганизмов	Просмотр проб с помощью микроскопа, при необходимости – посев на селективные питательные среды	Каждый аппарат один раз в смену
Прессованные товарные дрожжи	То же	То же	Каждая партия
Вода, поступающая на производство	Общее количество микроорганизмов, а также БГКП	Высев на селективные среды	Один раз в месяц, или по мере необходимости
Сжатый воздух, поступающий в ферментер	Общее количество микроорганизмов	То же	То же

8. Способы предотвращения контаминации дрожжевого призводства

8.1. Обеспложивание мелассы

Асептический способ выращивания хлебопекарных дрожжей предусматривает обязательное обеспложивание мелассы, являющейся одним из основных источников инфицирования производства. Для этого используют два способа – тепловое воздействие либо обработку с помощью противомикробных соединений.

Одним из наиболее эффективных способов обработки мелассы является тепловое воздействие. Для этого используют один из трех режимов нагревания: пастеризация (температура ниже 100 С ), кипячение (100 С ) или стерилизация (выше 100 С ).

Для каждого вида микроорганизмов существует определенное критическое значение температуры, при достижении которой наступает их гибель. Эта температура называется термической точкой гибели. Устойчивость микроорганизмов к повышенной температуре обусловлена физиологическим состоянием клетки: молодые особи более чувствительны к нагреванию, чем старые, зрелые клетки.

Наиболее чувствительны к температурному воздействию аспорогенные дрожжи рода Candida, термическая точка гибели которых приходится на температуру 60 С. Близкую к ним теплостойкость имеют Leuconostoc mesenteroides (65 С) и Pseudomonas fluorescens (70 С). Кишечная палочка K. aerogenes более термоустойчива: основная масса ее клеток погибает при 70 С, хотя отдельные особи выдерживают нагревание до 75–80 С. Дрожжи и плесневые грибы также не обладают термоустойчивостью. При нагревании вегетативные клетки дрожжей гибнут при 50–60 С в течение 5 мин, споровые формы за это время отмирают при 70–80 С. Вегетативные формы плесневых грибов погибают при температуре 62 С в течение 30 мин, споры за это время уничтожаются при 80 С.

В зависимости от температуры воздействия степень гибели микроорганизмов будет различной. Так, при пастеризации погибает большинство микроорганизмов-вредителей дрожжевого производства. Жизнеспособными остаются отдельные устойчивые формы бактерий и споры. При кипячении погибают все бактерии, дрожжи и грибы. Выдерживают кипячение лишь споры. Следует учитывать, что длительное кипячение снижает качество мелассы вследствие частичного разрушения сахаров, аминокислот и витаминов.

В отличие от пастеризации и кипячения стерилизация вызывает гибель всех микроорганизмов, включая споры. Несмотря на то, что стерилизацию проводят при высокой температуре (125–140 С), ее воздействие на мелассу кратковременное (от 15 до 60 с), поэтому ее воздействие на химический состав мелассы незначительное.

Пастеризацию раствора мелассы проводят в аппаратах, снабженных мешалкой и устройством для подогрева среды паром. Мелассу, предварительно разведенную водой и осветленную, при тщательном перемешивании нагревают до 90 С и выдерживают при этой температуре в течение 10 мин. При значительной обсемененности питательной среды время пастеризации увеличивают до 30 мин. Степень обеспложивания раствора мелассы пастеризацией для вегетативных клеток составляет 91–97 %.

В настоящее время большинство дрожжевых заводов осуществляют пастеризацию питательной среды питательной среды при помощи струйных пароконтактных установок. Уничтожение микрофлоры в этих установках происходит при прямом нагреве паром. Принцип работы установки заключается в следующем: раствор мелассы подается с высокой скоростью через сопло в эжектор. В условиях разрежения из кольцевого пространства в эжектор вовлекается острый пар под давлением 1,1–1,4 МПа. В эжекторе пар перемешивается с раствором и конденсируется. Из эжектора по диффузору смесь раствора с паром поступает в вакуум-камеру, где происходит ее охлаждение в результате испарения жидкости. Часть тепла от горячего раствора используется для подогрева поступающего на пастеризацию холодного раствора мелассы. В установке происходит уничтожение вегетативных форм бактерий. Для освобождения питательных сред от споровых бактерий необходимо использование кипячения либо стерилизации (рис. 8.1).

Рис. 8.1. Аппаратурно-технологическая схема разбавления, кларификации и стерилизации мелассы: 1 – емкость для мелассы; 2 - емкость для воды; 3 – насос; 4 – сборник раствора мелассы; 5 – насос; 6 – кларификатор; 7 – сборник осветленного раствора мелассы; 8 – насос; 9 – теплообменник; 10 – стерилизатор; 11– испарительная камера; 12, 13 – насосы; 14 – пластинчатый теполобменник

Кипячение растворов мелассы в дрожжевом производстве обычно применяют при выращивании чистой культуры дрожжей.

Стерилизацию питательных сред можно вести двумя способами: периодическим и непрерывным. Периодический способ используется при работе с небольшими объемами, например, в лабораторных ферментерах и при стерилизации среды для аппаратов небольшой вместимости, используемых при получении посевного материала. В этом случае процесс ведут в несколько этапов: 1) стерилизация ферментера и всех подводящих коммуникаций острым или глухим паром; 2) залив прогретой среды; 3) нагревание среды до температуры стерилизации; 4) выдерживание при этой температуре в течение времени, необходимого для гибели всех микроорганизмов; 5) охлаждение стерильной среды в этой же емкости, Этот способ стерилизации довольно длителен, процесс ведут при избыточном давлении 0,05–0,1 МПа при температуре 110–120 С в течение 1–1,5 ч с момента достижения предельной температуры. Этот способ малоэффективен, так как ферментеры используются нерационально, и из-за длительности термической обработки происходит разложение и изменение ряда компонентов среды. Кроме того при периодическом способе стерилизации высоки энергетические затраты и расход воды.

При непрерывной стерилизации используют более высокие температуры и меньшую длительность выдерживания при этой температуре. Разработано несколько конструкций непрерывных стерилизаторов. Общим для всех аппаратов этого типа являются разделение процесса на три этапа и проведение каждого из них в потоке в отдельном аппарате.

Первый аппарат, в котором среда нагревается до температуры стерилизации, называется стерилизатором. Второй аппарат, где стерилизуемую массу выдерживают при определенной температуре стерилизации, называется выдерживателем. Он предназначен для продления времени стерилизации и достижения максимальной гибели микрофлоры. Третий аппарат – это теплообменник, предназначенный для охлаждения стерильной питательной среды до оптимальной для засева температуры.

Фирмы «Альфа–Лаваль» и «Фогельбуш» разработали установку и способ непрерывной стерилизации мелассы (см. рис. 8.1). Порядок термообработки следующий: предварительное нагревание разбавленной мелассы до 90 С. Подогретая меласса поступает в кларификатор для осветления. Очищенная меласса собирается в небольшом промежуточном сборнике, а затем насосом передается в паровой инжектор особой конструкции, в котором температура составляет около 140 С. Длина коммуникации от инжектора до испарителя такая, что длительность стерилизации равняется 4 с. Чтобы исключить кипение мелассы перед входом ее в испаритель, давление на этом отрезке должно поддерживаться больше 0,4 МПа. В испарителе автоматически поддерживается вакуум на постоянном уровне (примерно 40 % атмосферного давления). Благодаря низкому давлению температура раствора мелассы в испарителе резко снижается до 85 С. Стерильная меласса насосом подается в пластинчатый теплообменник, где охлаждается и поступает в напорные сборники, установленные над дрожжерастильными аппаратами. Высокая температура в инжекторе даже при коротком действии уничтожает вегетативные формы и споры. В сочетании с регенерацией тепла, позволяющей отобрать часть тепла от горячего раствора и использовать его для подогрева поступающего на стерилизацию холодного раствора мелассы, этот способ нагрева и охлаждения высокоэффективен. При этом качество мелассы не меняется.

Недостатком этой системы является трудность регулирования температуры стерилизации при изменении расхода мелассы. Так, снижение расхода мелассы через подогреватель приводит к временному повышению температуры, что может вызвать снижение содержания сахаров из-за образования карамелей и меланоидинов, в то время как повышение расхода мелассы приводит к снижению температуры, что не гарантирует стерильности раствора мелассы. Исправление этого недостатка возможно с помощью применения паро-водяного инжектора с изменяемой производительностью для нагрева питательного раствора.

Перед поступлением раствора мелассы в модифицированную систему производят предварительное его подкисление, что позволяет перевести большую часть имеющихся в нем связанных летучих кислот в свободное состояние и затем удалить их в испарительном охладителе. Секция стерилизации установки состоит из пластинчатого теплообменника, пароводяного струйного аппарата и стерилизационного выдерживателя. В пластинчатом теплообменнике происходит предварительный нагрев раствора мелассы от 60 до 90 С горячей стерилизованной мелассой. В пароводяном струйном аппарате раствор мелассы смешивается с острым паром, при этом температура раствора повышается до температуры стерилизации. При расчете выдерживателя учитывается температура стерилизации и необходимое время выдержки раствора при этой температуре. В случае отклонения температуры стерилизации от заданной раствор мелассы после стерилизационного выдерживателя с помощью электромагнитных клапанов возвращается в буферную емкость.

Быстрое охлаждение раствора мелассы после стерилизации достигается в расширителе испарительного охлаждения. Кроме того, в расширителе благодаря мгновенному снижению давления происходит процесс испарения воды и свободных летучих кислот, которые могут ингибировать рост дрожжей.

Обеспложивание мелассы противомикробными препаратами осуществляется с помощью химических веществ, антисептиков и антибиотиков. Активность применяемых препаратов оценивают по степени гибели микроорганизмов. Противомикробные препараты вносят в мелассу после разведения ее водой и освобождения от механических примесей и коллоидов отстаиванием в сборнике или центрифугированием в кларификаторе. В мелассе содержится 0,3 – 0,5 % взвешенных частиц, состоящих примерно наполовину из органических веществ (коллоидов). Из минеральных веществ присутствуют преимущественно известь, соли кремниевой кислоты, окислы железа. Взвешенные частицы засоряют дрожжевые сепараторы и затрудняют промывку дрожжей. Кроме того, они уменьшают выход дрожжей, придают им темный цвет и понижают стойкость при хранении. Наряду с отделением взвешенных веществ из мелассы удаляется примерно 40 % всей содержащейся в ней микрофлоры.

Для обеспложивания раствора мелассы применяют следующие препараты:

Хлорная известь и серная кислота. В раствор мелассы вносят серную кислоту до установления рН 4,5–5,0 (примерно 6 дм³ концентрированной кислоты на 1 т мелассы). Раствор тщательно перемешивают и выдерживают в течение 1 ч, затем добавляют хлорную известь в количестве 0,06–0,09 %, или 0,6–0,9 кг активного хлора на 1 т мелассы, выдерживают еще около 2 ч.

Такая обработка приводит к снижению количества микроорганизмов в мелассе на 80–95 %.

Хлорная известь и молочная кислота. Молочную кислоту добавляют в раствор мелассы в количестве 0,5 % (из расчета на 100 %-ю кислоту) или 20 дм³ 40 %-й кислоты на 1 т мелассы. Хлорную известь вносят в количестве 0,6–0,9 кг/т. Действие такой обработки на бактерии ниже, чем предыдущей и составляет 75–82 %, однако, учитывая что молочная кислота оказывает благоприятное влияние на рост хлебопекарных дрожжей, данный способ можно использовать при незначительной обсемененности мелассы.

Формалин. В случае значительного количества микроорганизмов в мелассе и при отсутствии на заводе установок для ее пастеризации или стерилизации используют формалин. Формалин обладает широким спектром противомикробного действия, эффективен против вегетативных и споровых форм бактерий, дрожжей и плесневых грибов. Применяют формалин в виде 40 %-го водного раствора формальдегида. Наиболее высокая эффективность проявляется при высоких температурах (около 60 С).

Для обеспложивания раствора мелассы формалин добавляют в количестве 0,5 дм³ на 1 м³ и выдерживают при периодическом перемешивании в течение двух часов. Степень гибели микроорганизмов составляет 94–98 %.

Препарат «Фриконт». Среди веществ, предложенных в последнее время в качестве антисептика раствора мелассы, является препарат «Фриконт», который выпускают в виде хорошо растворимого порошка белого цвета. Препарат представляет собой смесь активного вещества сложного состава и бензоата натрия в процентном соотношении 70:30. Не содержит опасных веществ и канцерогенов, не обладает токсичностью в отношении дрожжей, не накапливается в заметных количествах в готовом продукте и потому не влияет отрицательно на здоровье человека.

Препарат эффективен для обработки раствора мелассы в количестве 2,5–5,0 г/т, его вносят в виде раствора в 0,5–1,0 дм³ воды. Степень гибели бактерий различных групп составляет 60–80 %.