МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ
факультет
кафедра
РОБОТА
ТЕМА « »
Студента (ки) ___ курсу ___ групи
напряму підготовки_____________
спеціальності_____________________Мирошниченко О. О.
(прізвище і ініціали)
Керівник: ________________
________________
Національна шкала _____________
Кількість балів: ________________
Оцінка: ECTS _____
Члени комісії ________________ ______
(прізвище і ініціали) (підпис)
________________ ______
(прізвище і ініціали) (підпис)
________________ ______
(прізвище і ініціали) (підпис)
– 2024
ЗМІСТ
ВСТУП |
3 |
1. ХАРАКТЕРИСТИКА ВИРОБНИЧОЇ ДІЯЛЬНОСТІ ДРІЖДЖОВИХ ЗАВОДІВ |
5 |
1.1. Роль дріжджів в харчовій промисловості |
5 |
1.2. Технологічний процес виробництва дріжджів |
7 |
1.3 Характеристика меляси |
16 |
1.4Допоміжні матеріали |
17 |
1.5 Характеристика продуцента |
18 |
1.6Характеристика готового продукту |
19 |
2. ХАРАКТЕРИСТИКА СТІЧНИХ ВОД ДРІЖДЖОВОГО ВИРОБНИЦТВА |
23 |
2.1 Утворення стічних вод |
23 |
2.2 Очищення стічних вод |
24 |
3. КОНСТРУКТИВНО-ТЕХНОЛОГІЧНИЙ АНАЛІЗ ОБ'ЄКТА |
29 |
3.1 Технологія отримання хлібопекрських дріжджів з меляси |
29 |
3.2 Вибір засобів амортизації |
33 |
4.РОЗРАХУНКОВА ЧАСТИНА. РОЗРОБКА АСУ ТП ТА СТРУКТУРНОЇ СХЕМИ СИСТЕМИ УПРАВЛІННЯ |
49 |
4.1 Ідентифікація об'єкта |
49 |
4.2 Алгоритм роботи системи |
53 |
5. ОХОРОНА ПРАЦІ І НАВКОЛИШНЬОГО СЕРЕДОВИЩА |
57 |
5.1 Охорона праці |
57 |
5.2 Охорона навколишнього середовища |
71 |
ВИСНОВКИ |
73 |
СПИСОК ВИКОРИСТАНОЇ ЛІТЕРАУРИ |
74 |
ВСТУП
Актуальність роботи Дріжджова промисловість є великою галуззю харчової промисловості, особливо у виробництві хлібопекарських дріжджів. У зв'язку зі збільшенням потужностей дріжджових заводів все більш актуальним стає питання очищення відходів дріжджового виробництва. Особливу небезпеку становлять стічні води з високим вмістом органічних речовин і осад з біологічних очисних споруд.
При виробництві дріжджів використовуються біологічні методи, стічні води переробляються на біогаз за допомогою біогазової установки. Стічні води дріжджового виробництва потребують попереднього очищення перед подачею на біогазову установку через високий рівень забруднення. Переробка після дріжджового бродіння в біогаз є економічно вигідним процесом для використання різноманітного палива.
Переробка постдріжджового біогазу є економічно вигідним процесом, оскільки він використовується як енергонезалежне паливо. Більш необхідним є виробництво промислових дріжджів.
Метою успішного дослідження є розробка пропозицій щодо вдосконалення утилізації відходів дріжджів для забезпечення екологічної безпеки виробництва.
Для досягнення поставленої мети були поставлені наступні завдання:
1. охарактеризувати виробничу діяльність дріжджових заводів та визначити екологічно небезпечні етапи процесу виробництва дріжджів;
2.проаналізувати джерела утворення стічних вод, їх склад та поводження з відходами дріжджових заводів;
3.проаналізувати сучасний стан очищення стічних вод дріжджового виробництва та визначити шляхи підвищення безпеки;
4.запропонувати технології очищення дріжджових стічних вод.
Предметом роботи є утилізація відходів дріжджів для забезпечення екологічної безпеки виробництва.
Об’єктом роботи є дріжджі.
1. Характеристика виробничої діяльності дріжджових заводів
1.1. Роль дріжджів в харчовій промисловості
Дріжджі були першим мікроорганізмом, який людство почало використовувати для задоволення своїх потреб. Основною властивістю дріжджів, яка завжди приваблювала людство, є їх здатність виробляти з цукру велику кількість спирту [1]. За останні десятиліття різноманітність біотехнологічних процесів, в яких використовуються дріжджі, значно зросла.
Перспективи використання дріжджів ще більш різноманітні: в передових розробках, патентах і т. д. згадується більше 200 видів дріжджів. В даний час дріжджі використовуються у виробництві різноманітних ферментних препаратів, органічних кислот, полісахаридів, вітамінів і вітамінні добавки та багато інших малотоннажних процесів [1]. Промислово важливі органічні кислоти, що виробляються мікроорганізмами, є або кінцевими продуктами (молочна, масляна і пропіонова кислоти в аеробних бактеріях), або проміжними продуктами метаболізму. Останні виробляються дріжджами.
Лимонна кислота виробляється в найбільших масштабах, в основному дріжджами Aspergillus niger, які використовують патоку як субстрат. Однак більш дешеві субстрати, такі як парафін і етанол, також можна виготовити за допомогою дріжджів. Зараз виробляється багато інших кислот, таких як Candida catenulata fumaric acidase rica, яблучна кислота Pichiamembranaefaciens з Pichia membranaefaciens) і яблучна кислота з Pichia membranaefaciens. Дріжджі здатні синтезувати деякі вітаміни групи В, особливо рибофлавін. Деякі червоні дріжджі можна використовувати для виробництва каротиноїдів, зокрема β-каротину, попередника вітаміну А, і астаксантину, який використовується як кормова добавка в рибній промисловості.
Окрім виробництва індивідуальних вітамінів, у світі вже багато років виробляють дріжджові автолізати, гідролізати та харчові дріжджі, які використовують як ароматизатор і джерело вітамінів [2]. Виноробство засноване на зброджуванні глюкози і фруктози у виноградному соку з утворенням етилового спирту. Зібраний виноград пресують для отримання так званого виноградного соку (сусла), який містить 10-25% цукру. У традиційних процесах виноробства сусло зброджується дріжджами, присутніми на поверхні винограду.
Дріжджі роблять значний внесок у виробництво вина і відповідають за утворення етанолу в напої та накопичення вторинних сполук, які впливають на його смак і аромат. Такі сполуки називаються органічними. Деякі з них утворюються безпосередньо під час бродіння, інші утворюються в процесі хімічних перетворень компонентів вина під час витримки. Ідентифіковано сотні органічних сполук. Багато з них присутні в дуже малих кількостях, і їх практично неможливо ідентифікувати. Ще складніше визначити остаточний букет вина за смаком цих сполук, оскільки кожна речовина характеризується певною концентрацією, при якій її присутність можна виявити за допомогою запаху (так званий поріг запаху) [2].
Технологія виробництва пива складається з кількох етапів. Пиво виготовляють із злаків, які, на відміну від винограду, містять переважно крохмаль, який погано засвоюється дріжджами. Тому перед бродінням крохмаль необхідно гідролізувати [2]. Існує два види пивоваріння: верхове бродіння (теплове бродіння) і низове бродіння (холодне бродіння). Відповідні їм дріжджі відрізняються багатьма властивостями і раніше вважалися окремими видами:
-Saccharomyces cerevisiae (вгорі);
- Saccharomyces carlsbergensis (внизу);
- Saccharomyces cerevisiae.
Нижні дріжджі активні при температурі 6-10 °С, а верхні - при 14-25 °С. Після закінчення бродіння нижні дріжджі опускаються на дно посудини і утворюють щільний осад, а верхні дріжджі спливають на поверхню і утворюють так звану «шапку», яка використовується в пивоварінні, також в даній сфері використовується їх так звана флокуляційна здатність. Ступінь бродіння сусла, прозорість пива та кількість дріжджів, відновлених наприкінці бродіння, залежать від флокулюючої здатності дріжджів. З іншого боку, флокуляція дріжджів після завершення бродіння або після досягнення бажаної стадії значно полегшує видалення дріжджів з напою. Іншими словами, дріжджі повинні флокулювати лише на певних стадіях бродіння. Клітинна адгезія визначається взаємодією наявних у розчині двовалентних іонів кальцію з карбоксильними метафосфодіефірними групами на поверхні дріжджових клітинних стінок [4].
Мікробіологічна чистота води, повітря, обладнання винопереробного цеху контролюється відповідно до вимог санітарного законодавства [7].
1.2. Технологічний процес виробництва дріжджів
Процес виробництва хлібопекарських дріжджів базується на наступних основних технологічних етапах:
1. отримання;
2. зберігання та подача меляси на виробництво;
3. підготовка бродильного середовища (консервування, стерилізація, пастеризація та внесення поживних речовин);
4. приготування сусла (приготування закваски);
5.триступенева сепарація;
6.вакуумна фільтрація дріжджів;
7.охолодження та пресування дріжджів;
8.упакування продукту.
Технологічна схема виробництва дріжджів наведена на рисунку 1.1.
Рисунок 1.1-Технологічна схема виробництва хлібопекарських дріжджів
У дріжджовому виробництві необхідне регулярне очищення та дезінфекція обладнання, комунікацій і виробничих приміщень для попередження зараження технологічного обладнання та комунікацій сторонніми мікроорганізмами та підтримки гігієнічних умов [7]. Обладнання зв'язку зазвичай обробляють миючими розчинами (3% розчин каустичної соди з масовою часткою, 1% розчин азотної кислоти). Дезінфекція мунікаційного обладнання проводиться після відповідної обробки очисними розчинами. Як дезінфікуючі засоби використовують хлорамін, формалін, вапно [8]. При забруднені обладнання сторонньою мікрофлорою витрата водного розчину формаліну з масовою часткою 40% становить від 10 г до 20 г обробленого обладнання.
Під час обробки обладнання попередньо нагрівають до 45°С, додають формалін і витримують при температурі 65°С протягом 1 години. Формалін, що залишився в обладнанні, нейтралізують аміаком з розрахунку 10-12 г 25-відсоткового розчину аміаку і 80 г формальдегіду і продувають повітрям не менше 15-20 хв. Для дезінфекції кореспонденції її обливають 1 % розчином формаліну, залишають на 30-60 хвилин, потім ретельно промивають теплою водою і розпарюють [8]. Перед розвантаженням кожна цистерна повинна бути зважена на залізничних вагах.
Восени і взимку перед вивантаженням масло підігрівають до нижчої температури (40+2) °С. Силос стікає з ємностей через герметичну нижню дренажну систему в зливний лоток. З дренажного лотка силос перекачується в ємність для утилізації, а коли вона заповнена, в ємність для зберігання [8]. Перед подачею безпосередньо на виробничу лінію суспензію можна нагріти парою до температури (40+2)°C і за необхідності циркулювати. Розведену патоку подають у патоковий штабель або сепаратор патоки, видаляють колоїди та механічні домішки.
Дуже важливе значення має підготовка та стерилізація поживних середовищ для дріжджових культур. Для збереження виробничих культур використовуються такі способи культивування:
-сусло-агаризоване середовище;
- напіврідке живильне середовище.
При цьому 0,5% - масова частка натрію хлориду-0,8% - масова частка агару-0,1%. Середовище наливають у пробірку об'ємом 50 мл і автоклавують (30+1) хв при температурі (118±2)°C. Стерилізація проводиться за таких умов: об'ємом 5 м3 води, додати попередньо розраховану кількість солей, перемішати та відібрати проби для подальшого лабораторного дослідження. Після стерилізації посівне обладнання стерилізує та охолоджує живильне середовище [9]. Процес вирощування дріжджів складається з двох основних етапів: формування інокульованої культури дріжджів і формування товарної культури дріжджів.
Розмноження дріжджових культур для закваски відбувається в наступні етапи: чиста культура, лабораторна культура і товарні дріжджові пробірки, заповнені солодовим суслом за допомогою мікробної петлі. Наступний етап посівних дріжджів відбувається у відділенні чистої культури, малих інокуляторах, великих інокуляторах та обладнанні для чистої культури.
На цих трьох етапах дріжджі за рецептом вирощують протягом 30-36 годин при концентрації живильного середовища 12% цукру, pH 4,5 і температурі 28-30°С. Незалежно від технологічної схеми передбачається вирощування дріжджів у трьох основних поколіннях:
1.покоління А - виробництво маткових дріжджів у чистій культурі та природній чистій культурі;
2.покоління В - виробництво інокульованих дріжджів;
3.покоління С - комерційна дріжджова культура.
Маточні дріжджі - це дріжджі, які використовуються для посіву в живильне середовище для отримання заквасок. На посівних дріжджах використовують інокуляційні дріжджі для отримання товарних дріжджів [9].
Товарні дріжджі – це повністю готовий до подальшого використання продукт, який відповідає всім вимогам відповідних стандартів. Технології культивування маточних дріжджів (покоління А) базуються на виробництві чистих дріжджових культур, музейних дріжджових культур і природних чистих дріжджових культур чистих дріжджових культур. Чисті культури дріжджів спочатку вирощують в лабораторії, а потім у відділенні чистих культур.
У лабораторії культивування чистих дріжджів відбувається в чотири етапи в суворих асептичних умовах. Солодове сусло використовують на перших трьох етапах живильного середовища, а на четвертому етапі солодове сусло замінюють на змішане середовище [9]. На першому етапі розмноження чотири пробірки об'ємом 10-15 мл засівають стерильним середовищем. На другому етапі в чотири колби по 100 мл кожна з 50 мл стерильного живильного середовища висівають із пробірок першого етапу розмноження дріжджів 5 л стерильного живильного середовища. У четвертий раз дріжджі вирощують у чотирьох 10-літрових колбах по 7 л стерильного живильного середовища. У них висівають вміст колб з попереднього етапу. Ріст дріжджів триває 18-24 години при температурі 26-30°С [11].
На перших трьох стадіях ріст дріжджів відбувається при слабкій аерації живильного середовища і поступово збільшується з другої стадії. На четвертому етапі середовище для культивування дріжджів безперервно аерують. Температура бродіння 30°С в кінці культивування, чисті дріжджі відокремлюють від культури, промивають холодною водою і пресують в сепараторі. Отримане дріжджове молоко містить 300-600 г дріжджів на літр пресованого еквівалента дріжджів.
Виробництво натуральних чистих дріжджів відбувається в два етапи. На першому етапі чисті дріжджі, наприклад дріжджі і молоко, обробляють сірчаною кислотою для видалення сторонньої мікрофлори і висівають в систему для вирощування дріжджів, заповнену живильним середовищем. Культивування дріжджів проводять при температурі 30°С, рН 4,5 і постійній аерації 30 м3/год. Дріжджі, вирощені в середовищі на першій стадії, подають на другу стадію. Разом з живильним середовищем до обладнання поставляються: концентрація живильного середовища 3-3,5% сухої речовини, рН живильного середовища 4,5, температура бродіння 30°С.
Вирощування проводять при постійному провітрюванні. На цьому етапі завершується цикл культивування маткових дріжджів. Маточні дріжджі найкраще зберігаються у вигляді дріжджового молока [9]. Вихід дріжджів досягає близько 50% від маси спожитої патоки. Дріжджі повинні відповідати таким вимогам:
1.не містити домішок сторонньої мікрофлори;
2. мати високу стабільність при зберіганні;
3.мати низьку осмотичну чутливість;
4.мати високу активність росту та розмноження.
Пивні дріжджі повинні мати мальтозну активність 70-100 хв. Їх використовують для виробництва посівних дріжджів [10]. Виробництво закваски (покоління В): на сучасних дріжджових підприємствах промислові хлібопекарські дріжджі розмножуються в два етапи. На першому етапі вирощують закваску (покоління В), а на другому – товарні дріжджі (покоління С), за допомогою систем повітропостачання, технологічних та каналізаційних систем. Апарат заповнюють маточним середовищем і додають натуральні чисті маткові дріжджі у вигляді дріжджового молока. Культивування дріжджів проводять повітряним способом, коли в апарат поступово вводять поживну патоку, азото- і фосфоровмісні солі), середовище постійно аерують [10].
Температуру підтримують 30°С, активну кислотність середовища доводять до рН 4,5-5,0 додаванням аміачної води. Час обробки 817 годин. Після завершення бродіння інокульовані дріжджі генерації негайно подають в апарат для вирощування товарних дріжджів (генерація В) для інокуляції або відокремлюють і зберігають у вигляді дріжджів у молоці при температурі 2-8°С, вони мають бути однорідним і великим. Посівні дріжджі не повинні бути заражені іншими мікроорганізмами.
Виробництво товарних дріжджів здійснюється в дріжджорозстойній машині об'ємом 100 м3 повітряним способом. Тривалість інкубації 12-20 годин і більше. Для вирощування дріжджів застосовують дві дріжджові системи: основну та селективну. В основному апараті відбувається розмноження і ріст дріжджових клітин і накопичення біомаси (періодичне накопичення). Дріжджові клітини дозрівають у всьому селекційному апараті. Культивування дріжджів відбувається в наступному порядку: в основний дріжджовий апарат ємністю 100 м3 подають воду і розчин патоки. За допомогою сахариметра встановлюють концентрацію сухих речовин 2,5%. Потім до живильного середовища додають розчин ростових речовин і проводять посів дріжджів [11].
Їх вирощують при температурі 30°С і початковій температурі середовища 4,5. Накопичення дріжджової біомаси в основній дріжджовій заквасці триває 7 годин. Через 7 годин накопичення біомаси в основному апараті починається поетапний відбір дріжджового масиву в селекційному апараті.
Таким чином, рівень середовища в контейнері підтримується постійним. В апараті для селекції дріжджі дозрівають протягом 1 години без додавання поживних речовин при аерації 15-25 м3/год. Період відбору становить 15 годин, якщо період росту 20 годин, або 4 години, якщо період росту 12 годин [11]. Дозрівання дріжджів завершує процес культивування. Якість хлібопекарських дріжджів багато в чому залежить від стадії дозрівання.
У процесі дозрівання дріжджові клітини засвоюють залишки поживних речовин в субстраті і завершують процес брунькування. Під час дозрівання ферментна система клітини переключається з активного синтезу біомаси на метаболічні процеси, які підтримують лише основні клітинні функції. Швидкість дозрівання дріжджів в селекційному апараті становить 10-12% біомаси.
Загальний об'єм дріжджовідбірного апарату повинен становити не менше 1/3 об'єму основного апарату. Дозрілі рідкі дріжджі подають у відбірну ємність на сепараторі для відділення їх від живильного середовища. Зазвичай використовують триступеневу сепарацію для відділення сусла, промивання дріжджів і згущення дріжджового молока з одночасною подачею води. Для вмивання використовується холодна вода [12]. Промите і згущене дріжджове молоко до концентрації 450-700 г/л змішувачем надходить у збірник при температурі 6-8°С, де охолоджується до температури 4-6°С і подається на фільтр- прес і вакуум-фільтр для видалення залишків промивної води. Потім дріжджі подають у формувальну машину. У деяких випадках при замішуванні додають певну кількість води для отримання необхідної консистенції або 0,1% рослинного масла для надання еластичності.
Прямокутні бруски дріжджів, сформовані автоматом і упаковані в папір, укладають у чисті сухі дерев'яні ящики без сторонніх запахів по 50 г. Пакети дріжджів за допомогою автомата загортають у папір, розкладають у тару й охолоджують у холодильнику до -2°С. Принципову схему виробництва дріжджів наведено на рис. 1.2 [13]. Товарні дріжджі виробляють у рідкому патоковому середовищі, а культуральне середовище аерують у системі для вирощування дріжджів. Промислові дріжджі зазвичай виготовляють у три етапи. Спочатку вирощують закваску, потім виготовляють другу закваску, з якої отримують товарні дріжджі. Другий етап спрямований на повне усунення спиртового бродіння і використовує метод потокового культивування для обмеження концентрації цукру в середовищі та вирощування дріжджів в умовах інтенсивної аерації. Завершальний етап виробництва дріжджів зазвичай триває 10-12 год. Відсоток теплої води від об’єму, необхідного для остаточного розведення патоки становить 1:17-1:30, додають 10% патоки і розчин солі, встановлюють оптимальну температуру навколишнього середовища.
Умови культивування дріжджів починають з помірної аерації (об'ємне співвідношення 1:1). У середовище вносять закваску в кількості 8-15% від сухої маси цукру, що зброджується. Протягом першої години середовище не додають, але протягом наступних 10 годин постійно додають5; 6; 7.2; 8.2; 9.2; 10.2; 11,4; 12,8; 11; 9% від загального об’єму середовища щогодини [14].
Рисунок 1.2-Принципова схема виробництва дріжджів:
1-освітлювач;
2-сепаратор;
6-малий апарат для чистої культури;
7-великий апарат для чистої культури;
8-перший проміжний апарат;
9-другий проміжний апарат;
10-дріжджова цвіль;
11-дріжджова закваска;
12-товарні дріжджі;
13-пробовідбірник;
14-насос відцентровий;
15-повітродувка;
16, 17, 18-приймальний лоток для відбірних дріжджів;
19-сепаратор;
20-поршневий насос;
21-фільтр-прес;
22-тістомісильна машина;
23-формувальна машина;
24-холодильник.
Вентиляція під час бродіння також змінюється. Вона низька (1:1) у першу та останню годину інкубації та досягає 1,5-2,0 об’єму повітря на одиницю об’єму середовища за хвилину в періоди інтенсивного розмноження [12]. Дріжджову біомасу відокремлюють від культурального середовища за допомогою сепаратора. Процес розділення відбувається в три етапи: суспензію з 24 клітин двічі промивають водою для видалення залишків середовища, бактерій і домішок; після отримують дріжджовий концентрат з вмістом 80-120 г/л сухої біомаси; потім дріжджі охолоджують до 8-10°C, дріжджі фільтрують через смарт-вакуум-фільтр або фільтр-прес для отримання дріжджової пасти з вологістю 70-75%.
Після доведення клейстеру до стандартної вологості (75%) водою дріжджі формують у плитки по 100 г і 1000 г і фасують. Дріжджі пресовані зберігають при температурі 0-4°С до 10 діб. Пекарські дріжджі можна висушувати до вологості 8% при температурі 30-40°С і зберігати до 6 місяців [12].
1.3 Характеристика меляси
Патока, патока, меляса[1], патока кормова[2] (англ. molasses, blackstrap, нім. Molasse f) — побічний продукт бурякоцукрового виробництва, темно-коричнева рідина, що залишається після переробки цукрових буряків і цукрової тростини та як відходи при виробництві цукру.
Меляса використовується як інгредієнт у виробництві діетилового спирту, харчових кислот, хлібопекарських і кормових дріжджів, як добавка до кормів для худоби і як агломератор для пиловугільного палива.
У США і Канаді меляса, отримана при переробці цукрової тростини, дуже популярна як кулінарний сироп, завдяки своєму приємному смаку. Це один з небагатьох підсолоджувачів, багатих мікроелементами та вітамінами. Чорна тростинна патока цінується вегетаріанцями як джерело рослинного кальцію через її гірші смакові та ароматичні властивості. В Європі та Україні широко використовується як корм для худоби.
Багато комбікорми виготовляють з додаванням патоки. Використовується як сполучний інгредієнт при гранулюванні кормів і як мастило для грубих кормів і концентратів. Меляса містить 20-25% вологи, близько 9% азотистих сполук (переважно амідів), 58-60% вуглеводів (переважно цукрів) і 7-10% золи.
Це цінна сировина для біотехнологічного виробництва. Шляхом аеробного бродіння з меляси отримують етиловий спирт, молочну, масляну, пропіонову та інші кислоти, глюконову, лимонну, фумарову, щавлеву та оцтову кислоти.
1.4Допоміжні матеріали
Додаткові речовини. Виробництво дріжджів вимагає використання ряду додаткових речовин, таких як N, K, P, Mg, ростові речовини, питної води та повітря, додавання до основної сировини - меляси. Метою їх використання є забезпечення структури та енергетичного обміну дріжджів. Деякі з найважливіших видів сировини більш детально розглядаються нижче. Сірчана кислота (технічно вдосконалена і перезаряджена) зміцнює розчин меляси при освітленні, регулює кислотність середовища під час росту дріжджів, сприяє очищенню інокульованих дріжджів від бактеріальної інфекції, яка утворюється під час росту дріжджів у дріжджових установках. Хлор, їдкий калій, карбонат натрію, водний метанол, 2-гідроксипропан-ортоборна кислота, перекис водню, нітрофурал, сульфанол та багато інших речовин є широко використовуваними дезінфікуючими засобами в цій промисловості.
Борна кислота, особливо в поєднанні з молочною, використовується для впливу на інокульовані дріжджі з метою пригнічення мікробіоти розчинами. Цей кислотний комплекс має більший антимікробний ефект, ніж при окремому застосуванні. Перекис водню є антимікробним вином, яке успішно пригнічує ріст бактерій в інокульованих дріжджах. Для аерації рідкого середовища під час бродіння потрібна велика кількість повітря. Його слід забирати з верхньої частини конуса даху споруди, оскільки він може містити різноманітні мікроорганізми. Такі процеси, як фільтрація та охолодження, також важливі. Якщо повітря не очищається належним чином, живильне середовище, швидше за все, буде наповнене численними бактеріями.
1.5 Характеристика продуцента
Saccharomyces boulardii — тропічний штам дріжджів, вперше виділений з нефелію та плодів мангуста французьким вченим Анрі Буларомом у 1923 році. Цей вид споріднений пивним дріжджам (Saccharomyces cerevisiae) за таксономічними та метаболічними особливостями [1].
S. boulardii класифікується як пробіотик, оскільки він підтримує та відновлює нормальну мікрофлору кишечника. Булар вперше виділив ці дріжджі після того, як помітив, що жителі Південно-Східної Азії часто жують фрукти, щоб придушити симптоми холери; S. boulardii непатогенні, залишаються в шлунково-кишковому тракті, як було показано, ростуть при незвично високих температурах 37°С [2].
Ліофілізовані клітини S. boulardii використовуються мають антибактеріальну та антитоксичну дію проти бактеріальних цитотоксинів та ентеротоксинів, підсилюють функцію кишкових ферментів, мають природну стійкість до антибіотиків, проходять через травний тракт неушкодженими без формування товстої кишки і повністю виводяться з організму через 2-5 днів після припинення прийому [3].
Пекарські дріжджі - це загальна назва штамів дріжджів, які зазвичай використовуються для випікання хліба та інших хлібобулочних виробів, слугуючи розпушувачем, який змушує хліб підніматися (розширюватися, ставати легшим і м'якшим) шляхом перетворення цукрів, які можуть бродити, присутніх у тісті, на вуглекислий газ і етанол.
Пекарські дріжджі належать до виду Saccharomyces cerevisiae і є тим самим видом (але іншого штаму), що й тип, який зазвичай використовується для спиртового бродіння, який називається пивними дріжджами або дезактивованою формою харчових дріжджів. Пекарські дріжджі також є одноклітинними мікроорганізмами, які знаходяться на тілі людини та навколо нього.
Saccharomyces exiguus (також відомий як S. minor ) — це дикі дріжджі, які зустрічаються на рослинах, зерні та фруктах і іноді використовуються для випічки; однак, як правило, він не використовується в чистому вигляді, а походить від розмноження в заквасці.
1.6 Характеристика готового продукту
Пекарські дріжджі є поширеним типом біологічних розпушувачів. Тобто вони призначені для надання пористої структури різним хлібним виробам і сприяють гарному пропіканню. Вони сприяють поліпшенню зовнішнього вигляду, смакових і ароматичних параметрів готового продукту, пшеничного і житнього борошна. Також їх використовують при випічці багатьох кондитерських виробів, наприклад, кексів і дріжджового тіста.
Крім того, дріжджі важливі у виноробстві, пивоварінні, виробництві бобових і навіть алкоголю. Вони також використовуються у виробництві вітамінів як джерело вітамінів групи B і D. Одним словом, дріжджі - це різноманітні мікроорганізми сімейства Saccharomyces (основний вид - Saccharomyces cerevisiae). Водночас дріжджі є біотехнологічним виробництвом, основним завданням якого є виробництво дріжджів для хлібопекарської промисловості.
У функції дріжджів входить хімічна і механічна модифікація клейковини (основного білка пшениці). Дріжджі - це одноклітинні мікроорганізми, що належать до родини грибів під назвою Saccharomyces. Кожна дріжджова клітина складається приблизно з 67% води і 33% сухої речовини. Останній містить близько 37-50% білків і 35-40% вуглеводів. Вони також містять трохи сирого жиру (від 1,2-2,5% до 10%). Забігаючи наперед, відзначимо, що виробничий процес на всіх відповідальних етапах передбачає безперервне насичення живильного середовища з подальшим переведенням дріжджів у мікроаеробні умови для проведення біохімічних процедур, наприклад, бродіння в тісті.
Специфічні умови існування та функціонування підвищують вимоги до різноманітних властивостей хлібопекарських дріжджів: потенційної біологічної активності наявності гліколітичних ферментів (активність зимази та мальтази, яка вимірюється в мікрогазометрі системи Єлецького, 5% розчин цукру), що становить 2,5% від загальної маси середовища), а час, за який дріжджі можуть розчинитися в середовищі, визначається інтервалом часу, необхідним дріжджам для виділення 10 мілілітрів вуглекислого газу під час бродіння 20 мілілітрів), висока активність інвертази та інших гідролітичних ферментів; здатність рости в аеробних умовах і виробляти ферменти, а також швидка адаптація до трансформованого субстрату з наявністю деякої кількості глутатіону; стійкість до включень, що входять до складу меляси; значна генеративна активність; стабільність при зберіганні.
Рівень дріжджів визначається технічними вимогами до хліба. Дріжджі повинні бути щільними, розщеплюватися без зайвих зусиль, мати відповідні параметри кольору і запаху, бути свіжими і смаковими, містити не більше 75% води і мати кислотність (у перерахунку на оцтову) не більше 120 мг і 360 мг на 100 грамів дріжджів одразу після виробництва та через 12 днів відповідно. стабільність при 35°C також важлива.
Дріжджі, вироблені на дріжджових заводах, повинні демонструвати підйом на протязі не менше 60 годин, а дріжджі, вироблені на спиртових заводах, не менше 2 діб. Оптимальна сила підйому (висота тіста 7 см) досягається протягом 70 хв. або світло коричнева порошкоподібна маса. Дріжджі вищого сорту містять 8% води і піднімають тісто до 7 см за 70 хвилин, а дріжджі першого сорту містять 10% і піднімають тісто за 1,5 години. Дріжджі вищого ґатунку зберігаються більше року, першого ґатунку — п'ять місяців. У світі існує два основних види дріжджів для випічки: пресовані дріжджі та сухі. Перший має вологість близько 70% і невеликий термін зберігання.
Для більшості пекарень важливий час їх використання. Другий має тривалий термін зберігання і придатний для експорту. Вміст води значний (6-9%). Технічною особливістю є необхідність розчинення у воді. Але в цій групі є і специфічні новинки – посівні сухі дріжджі (вологість – у межах 3,5-5,5%), які не потрібно розчиняти перед використанням (відразу додають у борошно). Питома вага, вказана в обсязі, становить 1220 кг/м³. Ідеальні характеристики:
-підйомна сила - до 45 хвилин;
-перезимівля і солодіння - до 50 і 70 хвилин відповідно;
- до патоки - 100%;
- питома швидкість росту - до 0,2-1 год.
Однак ідеального типу дріжджів не існує. Тому пекарі зазвичай використовують комплекс різних видів дріжджів. Процес активації дуже важливий. Підвищує бродильну активність живих дріжджів і скорочує час адаптації клітин тіста, спрямовану на поліпшення структурного складу живильного середовища. Одним із способів інтенсифікації бродіння і росту дріжджів є насичення живильного середовища повітрям, особливо введення в дріжджову суспензію кисню в магнітному полі; особливо ефективний метод двофазної активації, оскільки ферментні комплекси активуються протягом двох циклів нагрівання суспензії, скорочуючи період адаптації та підвищуючи активність ферментації.
У пекарнях, як пресовані дріжджі з дріжджових рослин використовують спиртові дріжджі з високою активністю жирних кислот і низькою активністю мальтази. Останні ефективні при високому вмісті сахарози. Особливо ефективне використання цих дріжджів при приготуванні тіста примусовим безопарним способом. Якщо пекарня розташована поблизу дріжджового заводу, швидше за все, вона буде використовувати дріжджове молоко, а не пресовані дріжджі.
Основними показниками, за якими контролюють якість дріжджового молока, є процентний вміст дріжджів у літрі, кислотність і підйомна сила. Дріжджове молоко сприяє зброджуванню напівфабрикатів на кожному технологічному етапі, внаслідок чого хліб має більший питомий об'єм і кращу пористість, ніж хліб, в якому використовуються пресовані дріжджі. Через високу вологість дріжджове молоко має короткий термін зберігання: до 10 діб при температурі 4-6°С і до 24 годин при температурі 20°С. Круглі гранули пресованих дріжджів вологістю 8-10%, які перед використанням необхідно активувати.
Активація досягається шляхом розчинення в теплій воді, розм'якшення протягом певного часу і перемішування. Сухі активовані дріжджі вперше були вироблені в 1945 році і одночасно вирішили проблему зберігання. Переваги менш суворих умов зберігання, стабільної якості, менших проблем під час транспортування та економічності залишаються цінними і сьогодні. З іншого боку, є серйозний недолік. Він полягає в тому, що в умовах, чутливих до дріжджових клітин, велика кількість дріжджових клітин руйнується, що призводить до значної втрати активності при сушінні. Щоб мінімізувати це, використовуються спеціальні сорти і правила вирощування, які сприяють підвищенню стійкості до висихання.
Дріжджі, що відправляються на сушку, повинні містити значно більше ХП і власних вуглеводів, ніж звичайні. Важливими параметрами є наростаюча потужність - до 45 хвилин, активність росту солоду - до 70 хвилин, осмотична стійкість - до 10,5 хвилин, життєздатність клітин у кінцевому продукті - не менше 70%. Для стабілізації біологічно активних сухих дріжджів їх під час сушіння обробляють шаром іфікаторів або антиоксидантів у суміші з рослинною олією.