Получение хлебопекарных дрожей
Содержание
Введение 3
1. Литературный обзор 4
1.1 Сырье и вспомогательные материалы 4
1.1.1Основное сырье 4
1.1.2 Влияние состава мелассы на накопление биомассы и качество
дрожжей
1.2 Вспомогательные материалы 6
1.3 Приготовление питательной среды 8
1.3.1 Механический способ 10
1.3.2 Отстойный кислотохолодный способ 10
2. Технологическая часть 10
2.1Схема производства 12
2.1.1 Приготовление питательной среды 12
2.1.2 Выращивание дрожжей 12
2.1.3 Выделение дрожжей 12
2.1.4 Формировка и упаковка дрожжей 13
2.2 Сушка и упаковка сушеной продукции 14
3. Расчет материального балнса
Заключение 19 19
Список использованной
литературы
Приложение 1. Аппаратурно- технологическая схема дрожжевого 22 производства
Введение
Использование хлебопекарных дрожжей в приготовлении печёного дрожжевого хлеба — одна из древнейших технологий. В этом процессе используется преимущественно Saccharomyces cerevisiae. Они проводят спиртовое брожение с образованием множества вторичных метаболитов, обуславливающие вкусовые и ароматические качества хлеба. Спирт испаряется при выпечке. Кроме того, в тесте формируются пузыри углекислого газа, заставляющие его «подниматься» и после выпечки придающие хлебу губчатую структуру и мягкость. Аналогичный эффект вызывает внесение в тесто соды и кислоты (обычно лимонной), но в этом случае вкус и аромат хлеба уступает таковому, приготовленному с использованием дрожжей.
Технологический процесс
выращивания дрожжей
- Литературный обзор
1.1 Сырье и вспомогательные материалы
1.1.1 Основное сырье
На предприятиях по производству
хлебопекарных дрожжей в
Солодовый экстракт изготавливаются из осоложенного ячменного или ржаного цельного зерна. В процессе производства активные ферменты солода гидролизуют и делают растворимыми крахмал, белки и другие компоненты зерна. Растворимые компоненты отделяют от шелухи и других твердых примесей, затем полученный раствор концентрируют до тягучей вязкой консистенции густого сиропа, который и представляет собой солодовый экстракт. Это вещество обладает повышенной стабильностью за счет минимального количества воды и высокого содержания сахаров.
Основным и наиболее доступным в экономическом плане источником питательных веществ для дрожжей является свекловичная меласса- густая сиропообразная жидкость.
В состав мелассы входят сахара (углеводы), несахара и вода. Основной частью углеводов мелассы является сахароза , количество которой колеблется в пределах 40-50% в отдельных случаях 54-56%. Кроме сахарозы в мелассе содержится инвертный сахар и раффиноза. Инвертный сахар (смесь глюкозы и фруктозы ) мелассы частично поступает из свеклы, где он содержится в количестве 0,1-0,2%. Содержание инвертного сахара значительно увеличивается в подгнившее и замороженной свекле. Значительная часть инвертного сахара образуется в результате гидролитического расщепления сахара в процессе осахаривания.
Продукты инверсии – глюкоза и фруктоза – снижают содержание сахарозы и ухудшают качество мелассы, так как в процессе сахароварения они превращаются в кислоты и красящие вещества. Рафиноза находится в свекле в количестве 0,01-0,03%. Она устойчива к высоким температурам и действию щелочей при производстве сахара, поэтому полностью переходит в мелассу и ее содержание достигает иногда 2%. Рафиноза представляет собой трисахарид, состоящий из галактозы, фруктозы и глюкозы.
В дрожжевом производстве содержание углеводов в мелассе учитывают по сумме сбраживаемых сахаров, которая представляет собой общее количество сахарозы, инвертного сахара и 1/3 рафинозы.
Не сахара мелассы состоят из органических и неорганических веществ. Неорганические вещества содержат углекислые, сернокислые, хлористые, азотнокислые и в малом количестве фосфорнокислые соли калия, натрия, кальция, магния, железа, аммония.
Общее количество неорганических веществ определяют по составу золы, которое колеблется в зависимости от почвенных и климатических условий выращивания свеклы.
При выращивании хлебопекарных дрожжей большое значение для накопления биомассы имеет не только абсолютное содержание золы, но и соотношение зольных веществ и сахаров. Так, в полноценной мелассе на каждые 100 г углеводов должно приходиться не менее 15 г золы, или 8—10% по отношению к мелассе.
В состав органических несахаров мелассы входят азотсодержащие и безазотистые соединения. Азотсодержащие вещества состоят из продуктов распада белков - аминокислот, амидов и аммонийного азота, усваиваемых дрожжами. Большая часть азота является азотом бетаина, который дрожжами не усваивается.
Безазотистые вещества состоят из органических кислот щавелевой, янтарной, глутаровой и др.), летучих органических кислот (уксусной, муравьиной, масляной, пропионовой), а также из карамелей - продуктов конденсации углеводов, образовавшихся под воздействием высоких температур в процессе получения сахара.
Вода в мелассе содержится в свободном и в связанном состоянии в количестве около 20%. Кроме того, в мелассе имеются ростовые вещества - биотин, пантотеновая кислота, инозит, аневрин, рибофлавин, пиридоксин, никотиновая и фолиевая кислоты и микроэлементы: кобальт (Со), бор (В), железо (Ре), медь (Сu) марганец (Мn), молибден (Мо). цинк (Zn).
Содержание в мелассе таких вредных примесей, как сернистый ангидрид и летучие кислоты, в настоящее время не имеет столь большого значения, как раньше, поскольку за последние годы мелассы с повышенным содержание сернистого ангидрида практически совсем не встречаются, а большая часть летучих кислот находится в мелассе в связанном состоянии в виде солей, значительно менее вредных для дрожжей.
Мелассу, поступающую на дрожжевые заводы, можно разделить, на три основные группы:
- меласса нормальная, соответствующая установленной норме;
- неполноценная меласса, содержащая недостаточное количество веществ, необходимых для нормального роста дрожжей;
- дефектная меласса, содержания вредные примеси, тормозящие рост дрожжей (летучие кислоты, сернистый ангидрид, активные нитритообразующие бактерии), меласса с повышенной цветностью.
Нормальная меласса перерабатыв
1.1.2 Влияние состава мелассы на накопление биомассы и качество дрожжей
При выращивании дрожжей на мелассе важно знать количество в ней азота, усваиваемого растущими клетками количество ростовых и зольных веществ.
Азотистые вещества. Меласса, содержащая недостаточное количество азотистых веществ, является неполноценным сырьем для производства дрожжей критерием оценки пригодности мелассы для производства является содержание легкоусваиваемого азота аминокислот. В мелассе содержится 17 аминокислот, при этом преобладают аспарагиновая и глютаминовая, ускоряющие рост дрожжей.
Ростовые вещества (биотин). Для нормального развития дрожжей обязательно требуется наличие в среде веществ, стимулирующих накопление биомассы (биотина, инозита и пантотеновой кислоты). Все эти ростовые вещества содержатся в свекловичной мелассе в следующих количествах (мкг/кг): инозит 5 770 000—8 000 000, пантотеновая кислота 50 000—110 000, биотин 40—140. При этом количество инозита и пантотеновой кислоты обычно соответствует или несколько превышает то количество, которое необходимо для быстрого накопления биомассы с высоким выходом готовой продукции на единицу сырья. Содержание же биотина даже в мелассах хорошего качества обычно не достигает требуемой нормы (200—250 мкг/ кг). Поэтому при оценке пригодности свекловичной мелассы содержание биотина является очень важным показателем.
Содержание биотина в мелассе, поступающей на дрожжевые заводы, колеблется в широких пределах - от 40-140 мкг/кг и в среднем составляет 83 мкг/кг, причем партии мелассы с более высоким содержанием биотина (115-140 мкг/кг) встречаются редко. Таким образом, по содержанию биотина свекловичная меласса не удовлетворяет требованиям современного дрожжевого производства.
Дрожжи, выращенные на средах с недостатком биотина, обладают слабой ферментной системой, и поэтому их рост замедляется. Дрожжи, богатые биотином, подготовлены к быстрому размножению, так как биотин облегчает усвоение ими неорганического азота из среды и этим содействует образованию белковых веществ в дрожжевой клетке. Такие дрожжи содержат готовые ферментные системы, активной группой которых является биотин.
Зольные вещества (калий). Нормализация состава мелассы в результате добавления различных источников биотина взывает значительное ускорение роста дрожжей. Однако при переработке некоторых партий мелассы наблюдается понижение стойкости готовой продукции, что происходит от недостаточного содержания калия в мелассе. При этом питание нарушается - в дрожжевую клетку в процессе роста не поступают зольные элементы. А между тем в составе золы дрожжевой клетки калия содержится 23—40%.
Калий может находиться в мелассе не только в свободном, но и в связанном состоянии, поэтому он не весь участвует в обменных реакциях при выращивании дрожжей.
Присутствие ионов калия в мелассной
среде требуется для проявления
активности многих ферментов, которые
участвуют в окислительно-
Из практики работы дрожжевых заводов известно, что на мелассах с низким содержанием калия рост и размножение дрожжевых клеток отклоняется от нормы: замедляются новообразования клеток, появляются дрожжевые клетки с двумя-тремя почками. При этом понижается выработка дрожжей и в конечном итоге сокращается их выход.
1.2 Вспомогательные материалы
В культуральную среду для
Серная кислота H2SO4 применяется для подкрепления мелассного раствора при осветлении, для регулирования рН культуральной среды в процессе выращивания дрожжей и для очистки от бактериальной инфекции засевных дрожжей. В дрожжевом производстве применяют серную кислоту техническую контактную улучшенную (ГОСТ 2184—67) и аккумуляторную (ГОСТ 667—73) с содержанием моногидрата 92,5—94,0%, мышьяка не более 0,0001%.
Пеногасители применяются для гашения пены, которая образуется в процессе выращивания дрожжей в дрожжерастильных аппаратах. В дрожжевом производстве обычно для гашения пены применяют техническую олеиновую кислоту марок А и Б (ГОСТ 7580—55), которая содержит не менее 95% жирных кислот в безводном продукте, не более 0,5% влаги и имеет температуру застывания не более 10—16°С.
Дезинфицирующие вещества: хлорная известь, гидроксид натрия технический, сода кальцинированная, формалин, молочная кислота, кислота борная, перекись водорода, фурацилин, сульфанол и т.д.
Борная кислота в виде бесцветных блестящих кристаллов или кристаллического порошка белого цвета, полностью растворимых в воде, содержит не менее 99,0—99,8% борной кислоты (ГОСТ 9656—75). Применяется вместе с молочной кислотой для обработки засевных дрожжей и для подавления микрофлоры мелассного раствора, так как смесь указанных кислот обладает большей антибактериальной активностью, чем при использовании каждой кислоты в отдельности.
Перекись водорода (водный раствор Н2О2,) - бесцветная прозрачная жидкость с содержанием 27,5—40% перекиси водорода (ГОСТ 177—71). Обладает антибактериальной активностью и применяется для подавления роста бактерий в засевных дрожжах.
В дрожжевом производстве для аэрации бродящей жидкости используется большое количество воздуха, который может содержать значительное количество микроорганизмов (до нескольких тысяч в 1 м3). В связи с этим забор воздуха должен производиться выше конька крыши завода. Воздух необходимо очищать фильтрами и охлаждать. Недостаточная очистка воздуха, подаваемого на производство, может явиться причиной увеличения численности бактерий в культуральной жидкости.
Воздух производственных помещений, обычно обсемененный бактериями и дрожжевыми клетками, служит причиной попадания микроорганизмов в производственные среды и готовую продукцию.
1.3 Приготовление питательной среды
Процесс приготовления раствора мелассы состоит из разбавления и осветления ее. Осветляют мелассу с целью удаления грубых взвешенных частиц, коллоидов, микроорганизмов и других примесей.
Существует несколько способов осветления мелассы в дрожжевом производстве. Выбор того или иного способа обычно обусловлен устройством подготовительного отделения.
1.3.1 Механический способ
В настоящее время на
Перед пуском на кларификатор мелассу взвешивают и разбавляют водой до определенной концентрации (кратность разбавления 1—3), добавляют хлорную известь из расчета 2— 3 кг (при содержании 33% активного хлора) на 1 т. После перемешивания раствора с хлорной известью дают получасовую «хлорную выдержку», затем добавляют серную кислоту до получения рН 4,5 — 5,0 и направляют на кларификатор.
На некоторых предприятиях применяют стерилизацию мелассы. При этом ее разбавляют горячей водой температурой 80—90°С и направляют в стерилизатор. Стерилизацию проводят при температуре 105—125°С в течении 15 — 60 с, после раствор мелассы охлаждают до 80-85°С и подают на кларификатор.
1.3.2 Отстойный кислотохолодный способ
Этот способ применяют
на дрожжевых производствах
После выдержки включают мешалку, добавляют серную кислоту до получения рН 5,0, размешивают 30 мин и добавляют воду до содержания сухих веществ в мелассе 20-40% (в зависимости от принятой на заводе концентрации) и дают затору отстояться в течение 10-12 ч (пока меласса не станет порзрачной).
Дозировка раствора мелассы осуществляется по программе с помощью автоматических устройств или вручную.
При осветлении мелассы отстойным кислотохолодным способом потери мелассы составляют 1,8-1,4% от исходного объема.
Для снижения потерь мелассы при осветлении в дрожжевом производстве в основном перешли с отстойного метода m механический (с помощью кларификаторов), что снижает потери ее до 0,14%.
2.Технологическая часть
2.1 Схема производства
2.1.1 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.
2.1.2 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 и товарных 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 современных 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.
2.1.3 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.
2.1.4 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.
2.2 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 пергаментной бумагой или расфасовывают на специальных машинах в герметичную упаковку – жестяные банки.
- Расчет материального баланса
Дрожжерастильный аппарат
Дрожжерастильный аппарат имеет трубчатую аэрационную систему и оснащен охлаждающей рубашкой. В днище аппарата находится спускное отверстие, защищенное сетчатым фильтром для предотвращения попадания твердых частиц в насосы, которые перекачивают суспензию в сепараторы или на охлаждение.
В дрожжерастильном аппарате в процессе жизнедеятельности дрожжей выделяется значительное количество теплоты. Если эту теплоту не отводить из аппарата, то температурные условия для размножения дрожжей станут неблагоприятными.
Поэтому дрожжерастильные аппараты оборудуются охлаждающими системами в виде змеевиков или рубашки.
Дрожжерастильный аппарат
представляет собой сварной цилиндрический
резервуар с охлаждающей
Аппарат снабжен люками и для обслуживания и ремонта, смотровым окном, осветлителем, гидрозатвором, воздухоподводящей трубой, коробами аэрационной системы, соплами для промывания коробов, коллектором для подачи воды в секции охлаждающей рубашки и коллектором для вывода воды из охлаждающей рубашки.
На крышке аппарата установлена вытяжная труба, которая перекрывается заслонкой. Заслонка с помощью муфты соединена со штоком, несущим поршень, движущийся в цилиндре при помощи гидравлического привода, снабженного четырехходовым краном.
По шлангу поступает вода для промывания. Подачу воздуха регулируют задвижкой через распределительный коллектор. Культуральная среда выводится по трубе.
За уровнем жидкости в аппарате наблюдают через мерное стекло.
Пластинчатая аэрационная система ВДА включает распределительный коллектор и короба, закрытые сверху перфорированными пластинами с отверстиями диаметром 0,5 мм. В некоторых аппаратах смонтированы трубчатые системы аэрации конструкции ЦРММ.
Они состоят из перфорированных трубок диаметром 51 мм, расположенных на днище аппарата на определенном расстоянии. В поперечном сечении трубки имеют 7 рядов отверстий диаметром 0,8...0,9 мм, расположенных через 15º, с шагом 5 мм. Трубки соединены с воздухораспределительным коллектором.
Исходные данные:
Концентрация растворенного вещества в сусле − 2,2%.
Концентрация дрожжей после ферментатора − 35 г/л (по прессованным).
Концентрация после флотатора − 120 г/л (по прессованным).
Концентрация после 2-ой группы сепараторов − 580 г/л.
Влажность товарных дрожжей − 10%.
Количество абсолютно сухих дрожжей :
35·25:100=8,75 г/л.
Количество полученных дрожжей в сутки 16000:345=46,4 т/сут,
где 16000 − годовая выработка дрожжей в т.
Количество сусла, поступающего на переработку
46400·1:8,75=5303 м3.
Расход аммиачной воды на выращивание дрожжей
46,4·0,11=5,1 т/сут.
Подсев чистой культуры составляет 10% от общей выработки дрожжей
46,4·0,1=4,6 т/сут.
Общее количество жидкости, поступающей в дрожжерастильный чан
5303+5,1+4,6=5312,7 т/сут.
Количество получаемых абсолютно сухих дрожжей
46,4·0,9:0,95=44 т/сут,
где 0,9 − коэффициент, учитывающий влажность дрожжей;
0,95 − коэффициент, учитывающий потери дрожжей при выделении.
Количество дрожжевой
44:0,25=176 т/сут,
где 0,25 − коэффициент, учитывающий влажность дрожжей.
Потери дрожжей при флотации составляют 1%
176·0,01=1,76 т/сут.
Количество биомассы дрожжей после флотации
176-1,76=174,2 т/сут.
Количество дрожжевой
где 0,12 − концентрация дрожжей в суспензии после флотатора.
Количество отработанной бражки после флотатора
5312,7-1451,7=3861 т/сут
а) на разбавление 150,7 т/сут,
б) на биоокисление 3861-150,7=3710,3 т/сут.
Количество дрожжевой суспензии после первой группы сепараторов:
174,2:0,4=435,5 т/сут,
где 0,4 − концентрация дрожжевой суспензии после первой группы сепараторов, т/м3.
Количество отработанной бражки после первой группы сепараторов
1451,7-435,5=1016,2 т/сут.
Количество воды для промывки дрожжей после первой группы сепараторов:
435,5·1=435,5 т/сут,
где 1 − кратность промывки.
Количество дрожжевой суспензии, поступающей на вторую группу сепараторов: 435,5+435,5=871 т/сут.
Количество дрожжевой
174,2:0,58=300,3,
где 0,58 − концентрация дрожжей после второй группы сепараторов, т/м3.
Потери дрожжей при сепарации составляют 2%
176·0,02=3,52 т/сут.
Количество тепла, поступающего на плазмолиз
Q=5303·1,45·100=768935.
Количество биомассы дрожжей, поступающих на вакуум-выпарную установку: 174,2+3,52=170,68.
Количество дрожжевой
Количество отработанной бражки после второй группы сепараторов
871-294,3=576,7 т/сут.
Количество воды, выпариваемой в двух корпусах вакуум-выпарной установки
294,3 (1-14,5:25)=123,61,
где 14,5 − концентрация абсолютно сухих дрожжей в суспензии до упаривания,
25 − концентрация абсолютно сухих дрожжей в суспензии после упаривания.
Принимаем следующее распределение нагрузки вакуум-выпарной установки:
1 корпус − 48%, 2 корпус − 52%.
Количество влаги, испаряемое в первом корпусе :
W1=123,61·48:100=59,3 т/сут.
Количество влаги, испаряемое во втором корпусе:
W2=123,61-59,3=64,31 т/сут.
Расчет концентрации дрожжевой суспензии по корпусам производится по формуле:
X=(Gn-xn)/(Gn-W1) ; X1=(294,3·15)/(294,3-59,3)=18,
X2=(294,3·15)/(294,3-117,72)=
Количество дрожжевой
294,3-123,61=170,69 т/сут.
Количество влаги, испаряемой в
сушилке при высушивании
170,69·(75-10)/(100-10)=123,28 т/сут.
Количество дрожжей после
170,69-123,28=47,41 т/сут.
Потери дрожжей при сушке составляют 2% или
47,41·0,02=0,95 т/сут.
Получается дрожжей с влажностью 10%
47,41-0,95=46,46 т/сут.
Сводный материальный баланс дрожжевого производства представлен в таблице 1.
Таблица 1 − Материальный баланс дрожжевого производства
Приход |
Расход | |||
Наименование |
Количество, т/сут |
Наименование |
Количество т/cут | |
Сусло Подсев чистой культуры Аммиачная вода Вода на промывку |
5303,0 4,6 5,1 435,5 |
Дрожжи10%-ной влажности Испарилось влаги при сушке Потери дрожжей при сушке Испаряется влаги в двух корпусах вакуум-выпарки Последрожжевая бражка: а) после флотатора б) после сепараторов 1-ой ступени в) после сепараторов 2-ой ступени |
46,46 123,28 0,95 123,61
3861,00 1016,20
576,70 | |
Итого - 5748,2 |
Итого - 5748,2 | |||