Технология хлебопекарных дрожжей. Учебное пособие

водах. Такие кратности разбавления характерны для высококонцентрированных рабочих питательных растворов. Использование таких растворов увеличивает продуктивность процесса и выход дрожжей, т.к. высокая концентрация питательных в среде способствует лучшему усвоению их дрожжами. Одновременно улучшается и качество готового продукта, т.к. формируются дрожжевые клетки с более высоким содержанием сухих веществ.

Скорость разбавления среды характеризует скорость потока подаваемой питательной среды на единицу объема культуральной жидкости:

где F – количество питательной среды и воды, поступающих в дрожжерастильный аппарат при приточном методе производства за один час и одновременно удаляемых из аппарата за тоже время в том же количестве, м3/ч;

V – постоянный объем культуральной среды, находящийся в дрожжерастильном аппарате, м3.

Между скоростью роста и скоростью разбавления среды существуют строгая зависимость.

В идеальном случае при выращивании дрожжей они равны, т.е. должно быть динамическое равновесие между прирастающей и выводимой из аппарата биомассой, а концентрация биомассы в культуральной среде в аппарате должна оставаться постоянной. Это равенство является необходимым условием при выращивании дрожжей по воздушно-приточному способу, который используется, например, в методе, разработанном ВНИИХП.

Если скорость разбавления среды превышает удельную скорость роста, то скорость роста клеток будет уменьшаться, т.к. дрожжи, не достигнув полной зрелости, будут вымываться увеличивающимся потоком питательных веществ и воды. Это состояние со временем также может прийти к равновесию, но это произойдет очень медленно, и равенство будет соблюдаться при более низкой концентрации дрожжей в дрожжерастильном аппарате.

31

Если скорость разбавления среды ниже удельной скорости роста, то в этом случае уменьшается концентрация питательных веществ в среде, что также приводит к снижению скорости роста клеток. Процесс может прийти к равновесию, но при более высокой концентрации биомассы в среде.

Важным параметром является продуктивность выращивания дрожжей, зависящая от скорости роста. Для уменьшения продуктивности процесса выращивания дрожжей необходима высокая скорость их роста и большая величина засева дрожжей в начале их инкубации [7].

Контрольные вопросы

1.Какие факторы влияют на культивирование хлебопекарных дрожжей?

2.Как состав питательной среды влияет на культивирование хлебопекарных дрожжей?

3.Как условия культивирования влияют на рост дрожжевых клеток?

4.Какие существуют режимы подачи питательных веществ и воды?

5.Какие показатели процесса культивирования дрожжей являются основными?

32

4. СПОСОБЫ ВЫРАЩИВАНИЯ ДРОЖЖЕЙ

Существует три способа выращивания дрожжей:

−бесприточный;

−воздушно-приточный;

−воздушно-проточный.

4.1. БЕСПРИТОЧНЫЙ СПОСОБ

Особенностью способа является однократная подача всех питательных веществ и воды при начальной загрузке дрожжерастильного аппарата. После загрузки культуральной среды, состоящей из водного раствора питательных веществ и других необходимых элементов, и засева дрожжей, проводят постоянную или периодическую аэрацию, пропуская через среду воздух. Аэрация воздухом проводится при незначительной скорости его подачи. С помощью это метода получают дрожжи чистой культуры (ЧК) в начальных стадиях инкубации, а также ведут первую стадию получения дрожжей естественно чистой культуры (ЕЧК).

4.2. ВОЗДУШНО-ПРИТОЧНЫЙ СПОСОБ

Этот способ основан на выращивании дрожжей в одном дрожжерастильном аппарате с постепенным притоком питательных веществ (мелассы, азот- и фосфорсодержащих солей) и постоянной аэрацией культуральной среды. Отвод жидкости из аппарата в процессе культивации не производится. Этот способ также является периодическим, т.к. он проводится в течение определенного времени. Продолжительность процесса 8-17 ч. Этот способ используется для получения дрожжей ЧК, ЕЧК, а также для выращивания товарной дрожжевой массы. Особенностью способа является то, что объем культуральной среды и концентрация дрожжей в дрожжерастильном аппарате на протяжении всего процесса культивирования непостоянны. Несмотря на постоянный приток свежей питательной среды, в куль-

33

туральной среде к концу процесса выращивания накапливается много продуктов жизнедеятельности дрожжей. Это негативно влияет на биологическое состояние и состав дрожжевых клеток. Поэтому скорость роста дрожжей к концу процесса понижается, что приводит к получению определенного количества дрожжевых клеток с низкими полезными свойствами.

К недостаткам периодических способов относится их низкая производительность.

4.3. ВОЗДУШНО-ПРОТОЧНЫЙ СПОСОБ

Этим способом дрожжи выращивают с постоянной аэрацией культуральной среды с постепенным притоком питательных веществ в дрожжерастильный аппарат и с одновременным постепенным оттоком культуральной среды в специальный отборочный аппарат. Таким образом, дрожжи выращивают в проточной среде с постоянной концентрацией биомассы дрожжей в дрожжерастильном аппарате. Этот способ выращивания является непрерывным. Для его реализации необходимо два дрожжерастильных аппарата – основной и отборочный. Этот способ состоит из двух периодов: накопительный период и приточно-отточный.

Накопительный период протекает в основном дрожжерастильном аппарате при постоянной подаче питательных веществ, воды и воздуха. Дрожжи растут по периодическому способу и проходят в этом аппарате лагфазу и фазу логарифмического роста. К концу периода в дрожжерастильном аппарате накапливается определенная рабочая биомасса, количество которой зависит от конструкции дрожжерастильного аппарата. После накопления биомассы начинается второй период – период непрерывного роста клеток в протоке, во время которого накопленная в первом периоде биомасса дает непрерывный прирост дрожжей, которые выводятся вместе с культуральной средой непрерывно из основного дрожжерастильного аппарата в отборочный. Причем объем отбираемой среды равен объему питательной

34

среды и воды, поступающему в основной аппарат. Поэтому уровень среды в этом аппарате остается постоянным. В этот период дрожжи находятся в стадии логарифмического роста. Для достижения высокой продуктивности процесса проток начинают в момент наиболее высокой скорости роста дрожжевых клеток, поддерживая стадию логарифмического роста и не допуская перехода клеток в стационарную фазу их развития. Такая технология способствует постоянному приросту биомассы и высокому качеству получаемого продукта. Причем устанавливается оптимальное соотношение клеток по их величине и по их ферментной активности.

Отборочный период может быть неограничен по времени, если соблюдаются следующие условия:

−скорость роста клеток должна быть равна скорости разбавления среды;

−дрожжевые клетки должны быть полностью обеспечены питательными и ростовыми веществами и кислородом;

−должен производиться непрерывный вывод из основного дрожжерастильного аппарата всей прирастающей биомассы;

−параметры процесса должны обеспечивать оптимальные условия жизнедеятельности клеток.

Кроме способа инкубации на продуктивность процесса большое влияние оказывает раса используемых дрожжей. К расе предъявляются высокие требования, основными из которых являются: способность быстро накапливать биомассу с одновременно высокой ферментативной активностью. Одним из основных показателей оценки качества засевных дрожжей является их генеративная способность, т.е. способность активно размножаться. Эту способность определяют с помощью удельной скорости роста дрожжей. Генеративная способность – расовый признак, следовательно, в равных условиях каждая раса будет иметь собственную скорость роста, но для каждой расы должны быть подобраны условия, в которых она могла бы максимально проявлять свои расовые свойства. Таким образом, скорость

35

роста дрожжей зависит как от способа их культивирования, так и от их генеративной активности. Поэтому наиболее актуальным направлением развития дрожжевого производства является выявление и получение более продуктивных рас и штаммов с одновременным совершенствованием способов их культивирования для более высокого съема биомассы с единицы объема дрожжерастильного аппарата [5, 7].

Контрольные вопросы

1.Какие существуют способы выращивания хлебопекарных дрожжей?

2.Каковы особенности бесприточного способа?

3.Каковы особенности воздушно-приточного способа?

4.Каковы особенности воздушно-проточного способа?

36

5. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ СХЕМЫ ВЫРАБОТКИ ХЛЕБОПЕКАРНЫХ ДРОЖЖЕЙ

Существует множество производственных схем выработки товарных дрожжей, которые отличаются друг от друга параметрами ведения процессов дрожжеращения и количеством и типом используемого для этих целей оборудования, но в основу всех известных промышленных методов производства дрожжей положена одна из следующих схем:

−схема ВНИИХП;

−схема Тбилисского завода;

−схема Эркен-Шахарского завода.

5.1. СХЕМА ВНИИХП

Данная схема имеет блочную структуру и условно состоит из следующих блоков, в которых проводятся одноименные операции:

1.Блок хранения и гомогенизации мелассы.

2.Блок приготовления питательной среды для дрожжей.

3.Блок лабораторного выращивания маточных дрожжей ЧК.

4.Блок получения ЧК в цехе чистых культур.

5.Блок получения засевных ЕЧК в цехе чистых культур.

6.Блок получения товарных хлебопекарных дрожжей.

7.Блок выделения, формовки, упаковки и хранения готовой продукции.

Блоки 2-5 образуют систему выращивания засевных дрожжей. Засевными называются те дрожжи ЧК и ЕЧК, которые использу-

ются для производства товарных хлебопекарных дрожжей.

Блок хранения и гомогенизации мелассы

Схема блока хранения и гомогенизации мелассы представлена на рис. 1.

Поступающая меласса сливается в приемный резервуар 1, откуда с помощью шестеренного насоса 2 перекачивается в специальную

37

емкость для хранения 3. Объем этой емкости должен обеспечивать мелассой 2-3 недели работы предприятия. Меласса при хранении может расслаиваться, поэтому перед использованием ее для приготовления питательного раствора, мелассу частями перекачивают в гомогенизатор 4 и с помощью насоса 5 перемешивают путем многократного перекачивания. Перемешивание может также осуществляться с помощью продувания через слой мелассы в гомогенизаторе сжатого воздуха. Для этого он должен быть оборудован специальной системой подачи и вывода сжатого воздуха. Однако этот способ чаще используется для устранения расслаивания мелассы в емкости для ее хранения. После перемешивания в гомогенизаторе меласса перекачивается в напорный бак 6, установленный на весах 7, откуда она затем подается в блок приготовления питательного раствора для дрожжей.

Рис. 1. Схема хранения и гомогенизации мелассы:

1 – приемный резервуар; 2 – насос; 3 – емкость для хранения; 4 – гомогенизатор; 5 – насос; 6 – напорный бак; 7 – весы

Блок приготовления питательной среды

Схема блока приготовления питательной среды представлена на рис. 2.

Питательной средой для промышленного выращивания дрожжей является осветленный раствор мелассы, смешанный с растворами питательных солей и раствором ростовых веществ. Питательные соли и ростовые вещества добавляются в мелассу с целью полного обеспечения клеток всеми необходимыми веществами для их быстрого роста и непрерывного размножения.

38

В дрожжерастильные аппараты

Рис. 2. Схема приготовления питательной среды:

39

Для приготовления раствора мелассу сначала разбавляют водой в рассиропнике 1, в который она поступает из напорного бака блока хранения и гомогенизации. Разбавление ведут в соотношении от 1:1 до 1:4 в зависимости от концентрации в мелассе солей кальция. Если

вмелассе солей кальция меньше 0,5 %, в пересчете на оксид кальция, то мелассу разбавляют в соотношении 1:1. Если содержание солей кальция 0,6-1,0 % в пересчете на оксид кальция, то разбавление ведут

всоотношении 1:2. Если солей кальция более 1,5 %, то мелассу разбавляют в соотношении 1:4.

Целью осветления мелассы является удаление из нее взвешенных частиц и коллоидов, т.к. при выращивании дрожжей в неосветленной мелассе обмен веществ в клетке нарушается, что приводит к снижению выхода и ухудшению качества товарных дрожжей. Осветление производится на сепараторах центробежного действия – кларификаторах 2. В этих аппаратах за счет центробежных сил частицы и коллоиды отделяются от мелассы. Перед осветлением в разбавленную мелассу добавляется антисептик для устранения возможной вредной микрофлоры. Раствор перемешивается и выдерживается с антисептиком 30-40 мин. В качестве антисептика применяют один из следующих препаратов: хлорная известь, формалин, фурацилин, смесь молочной и борной кислот. После выдержки в раствор добавляют серную кислоту для доведения кислотности раствора мелассы до рН 4,5- 5,5. Затем полученный раствор подается на осветление в кларификатор I, из которого раствор мелассы поступает в пастеризатор 3. Па-

стеризация проводится путем нагревания раствора до 85-90 °С. Затем раствор стерилизуют в стерилизаторе 4 нагреванием до 105-125 °С. Эти два процесса проводятся для инактивации и полного уничтожения той вредной микрофлоры, которая не удалилась с помощью антисептика. Стерилизованный раствор осветленной мелассы подвергается вторичному осветлению на кларификаторе II. Осветленное готовое мелассное сусло направляют в напорные мерники 5, из которых затем его дозируют в аппаратуру для инкубации дрожжей ЧК и ЕЧК (напорный мерник I) или в аппаратуру для производства товарных дрожжей (напорный мерник II).

40