Производство пекарских дрожжей

Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное  учреждение высшего  профессионального  образования

Пермский  государственный  технический университет

Кафедра химии и  биотехнологии

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Курсовая  работа по теме:

  «Производство пекарских дрожжей». 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

   Научный руководитель:

   кандидат  биологических наук,

     доцент Виноградова А. В.

Выполнила студентка

   гр. ХТБ-05 Кошкарёва Д. Л. 
 
 
 

Пермь, 2009г.

 

Содержание 

    1. Сырьё и вспомогательные  материалы для  дрожжевого производства……………………………………………………………………………..…3

    1.1. Свеклосахарная меласса — основное сырье для дрожжевого производства……………………………………………………………………………….3

    1.2. Основные показатели состава мелассы, поступающей на дрожжевые заводы………………………………………………………………………………………4

    1.3. Питательные  соли и химикалии, применяемые в дрожжевом производстве……………………………………………………………………………….5

    1.4. Производственная  вода…………………………………………………………….....7

    2. Технология хлебопекарных  дрожжей………………………………………………....8

    1. Схема получения хлебопекарных дрожжей………………………………….......…..8
    2. Подготовка мелассы и приготовление………………………………………………..8

    2.2.1 Гомогенизация……………………………………………………………………..8

    2.2.2 Осветление………………………………………………………………………….8

    2.2.3 Приготовление  растворов питательных солей......……………………………...11

    2.2.4 Подготовка  кукурузного экстракта………………………………………...……12

    1. Аэрация среды……………………………………………………………………...…12
    2. Пенообразование и пеногашение……………………………………………………14
    3. Технологическая схема выращивания дрожжей……………………………..…….14
    4. Производство маточных дрожжей…………………………………………………..15
      1. Стерилизация посуды и сред…………………………………………………….15
      2. Выделение чистой культуры…………………………………………………….15
      3. Укороченная схема выращивания маточных дрожжей………………………..16
      4. Сепарирование маточных дрожжей……………………………………………..17
      5. Хранение маточных дрожжей………………………………..………………….17
    5. Производство товарных дрожжей…………………………………………….……..18
      1. Генерация Б……………………………………………………………………….18
      2. Генерация В……………………………………………………………………….19
      3. Дозревание………………………………………………………………………...19
    6. Сепарирование дрожжей……………………………………………………………..19
      1. Схемы сепарирования……………………………………………………………20
      2. Нарушения процесса сепарирования……………………..……………………..20
    7. Товарное дрожжевое молоко………………………………………………...............20
    8. Прессование дрожжей………………………………………………………...........21
      1. Выделение дрожжей на фильтр-прессах………………………………………21
      2. Выделение дрожжей на вакуум-фильтрах…………………………………….21
    9. Фасовка дрожжей…………………………………………………………………...22
    10. Хранение и транспортировка дрожжей……………………………………..…….23
    11. Причины порчи дрожжей……………………….………………………………….23
      1. Биологические факторы…………………………..……………………………23
      2. Микробиологические факторы………………………………………………...24
    12. Повышение стойкости дрожжей……………………………………………….….24
    13. Получение сушеных дрожжей……………………………………………….…….24
      1. Биохимические изменения дрожжевой клетки в процессе высушивания….25
      2. Подготовка дрожжей к высушиванию………………………………………...26
      3. Режимы сушки дрожжей……………………………………………………….26

    3. Дрожжи, применяемые  в дрожжевом производстве………………………………...28

Список  литературы…………………………………………………………………………………30 
 

    1. СЫРЬЁ И ВСПОМОГАТЕЛЬНЫЕ МАТЕРИАЛЫ ДЛЯ ДРОЖЖЕВОГО ПРОИЗВОДСТВА 

    В настоящее время 90% мировой продукции дрожжей получают из мелассы — отхода свеклосахарного производства. За рубежом ее перерабатывают в смеси с тростниковой патокой. Меласса является концентрированным раствором сахаров и различных минеральных и органических веществ. Меласса является в основном источником углерода для построения дрожжевой массы. Она не содержит всех компонентов, которые нужны для выращивания дрожжей с выходом, достигающим 100% в пересчете на мелассу. Поэтому при выращивании дрожжей на мелассе в нее добавляют зольные вещества, источники азота, фосфора, калия, магния, ростовые вещества, являющиеся вспомогательными материалами в дрожжевом производстве.  

    1.1 Свеклосахарная меласса — основное сырье для дрожжевого производства

    Меласса в настоящее время является основным сырьем в дрожжевом производстве—дрожжевые заводы СССР перерабатывают исключительно свекловичную мелассу. В Америке и в некоторых странах Западной Европы для выращивания дрожжей применяют как свекловичную, так и тростниковую мелассу.

    Свекловичная  меласса представляет собой темно-коричневого цвета сиропообразный продукт с относительной плотностью около 1,4 и содержанием в нем от 73 до 80% сухих веществ. Она является смесью органических и неорганических веществ, это сироп, получаемый после кристаллизации сахара, дальнейшая кристаллизация сахара из которого экономически невыгодна. В мелассе содержатся сахара, несахара и вода.

      При оценке степени пригодности  мелассы для дрожжевого производства принято изучать состав как сахаров, так и несахаров мелассы, изменяющийся в широких пределах в зависимости от ряда факторов: климатических и почвенных условий при выращивании свеклы, агрохимических мероприятий, условий хранения свеклы на сахарных заводах и самой технологии сахара. Химический состав мелассы изменяется в процессе хранения на сахарных и дрожжевых заводах под воздействием бактериологических и автогенных факторов.

    Сахара  мелассы. Главной составной частью мелассы является сахароза (С12Н22О11), количество которой в нормальной мелассе составляет 45-50 % в мелассе некоторых партий количество сахарозы достигает 52—54%. Кроме сахарозы в мелассе содержится небольшое количество инвертного сахара — 0,1—0,5% —и трисахарид раффиноза в количестве около 0,2%.

    Несахара  мелассы в своей неорганической части состоят в основном из углекислых, сернокислых, хлористых и азотнокислых солей калия, натрия, кальция, магния, железа, аммония. Органическая часть несахаров мелассы состоит из двух групп: 1) безазотистых и 2) азотсодержащих соединений.

    К безазотистым соединениям относятся: карамели— продукты конденсации углеводов, образовавшиеся в процессе производства сахара под воздействием высоких температур; соли органических кислот и оснований, а также незначительное количество кислот: молочной, щавелевой, янтарной, глутаровой, оксиглутаровой и других. Кроме того, в мелассе имеются фурфурол, гумминоподобные вещества; ростовые вещества — биотин, пантотеновая кислота, инозит, аневрин, рибофлавин, пиридоксин, никотиновая и фолиевая кислоты.

    Азотсодержащие  вещества состоят из продуктов распада белков — аминокислот и амидов, усваиваемых дрожжами.

    Зольные вещества. В свекле зольные вещества в среднем составляют 0,75%. в мелассе они достигают 10%- Состав золы мелассы (по данным Ольбриха) приведен в табл. 7.

    

    Состав  солей в мелассе находится  в определенных соотношениях с компонентами золы в свекле, при этом следует учитывать, что количество мелассы составляет 4% к массе перерабатываемой свеклы.

      Ростовые вещества содержатся в небольшом количестве в свекле и поступают лишь частично в мелассу: витамины В1 и В2 разрушаются в процессе переработки свеклы в сахарном производстве. Витамин В6 экстрагируется в количестве 25% от содержащегося в свекле.

    Одна  третья часть биотина и фолиевой кислоты переходит в мелассу, никотиновая кислота полностью  сохраняется в мелассе; пантотеновая кислота может теряться в процессе химической обработки сахарсодержашего сока свеклы. 

    1.2 Основные показатели состава мелассы, поступающей на дрожжевые заводы 

    Для дрожжевых заводов требуется  меласса с должным соотношением сахаров и несахаров, необходимых для построения дрожжевых клеток, со следующими основными показателями: содержание сахарозы не более 50%. содержание инвертного сахара 0,5—1,0%. Раффиноза не должна превышать 1% или может совсем отсутствовать. Сумма сбраживаемых сахаров должна быть равна содержанию сахара при определении поляриметром. Доброкачественность не более 65%. Содержание золы не ниже 7% (без кальция). Реакция слабощелочная или нейтральная, рН 6,5—8,5. Содержание общего азота 1,6—2,0 (не ниже 1,35%). Содержание усвояемого азота 0,3—0,4 и наличие веществ, ускоряющих рост дрожжей, биотина, не менее 15 мкг на 100 г мелассы.

    Цветность: 1—2 мл 1/10 н. йода на 100 мл 2%-ного раствора мелассы. Количество сернистого ангидрида не более 0,05%. Количество летучих кислот не более 1,2%.

    Общее количество микроорганизмов в 1 г мелассы не должно превышать 50 тыс.

    Мелассу, поступающую на дрожжевые заводы, можно разделить на три группы: нормальную, неполноценную и дефектную.

    Нормальная  меласса соответствует всем основным показателям технических условий на мелассу — сырье для дрожжевого производства — и содержит также все зольные и ростовые вещества, необходимые для выращивания дрожжей.

    Неполноценная меласса по основным показателям удовлетворяет требованиям дрожжевого производства в соответствии с техническими условиями, но в ней мало зольных и ростовых веществ. При переработке эту мелассу нормализуют — добавляют недостающие калий, магний и биотин. Дефектная меласса не соответствует требованиям технических условий на мелассу или содержит вредные примеси при нормальных основных показателях ее состава.

    Нормальная  меласса является хорошим сырьем для производства дрожжей: готовая продукция получается высокого качества, выход высокий; неполноценную мелассу перерабатывают с добавкой недостающих зольных и ростовых веществ.

    Дефектная меласса непригодна для дрожжевого производства. 

    1.3 Питательные соли и химикалии, применяемые в дрожжевом производстве

    При выращивании дрожжей необходимо иметь среду, содержащую не только источник углерода — сахар и микроэлементы, входящие в состав протоплазмы дрожжевых клеток, но и другие необходимые вещества. Поэтому к мелассовым растворам добавляют легкоусвояемый дрожжами аммонийный азот, водорастворимый фосфор, а также недостающие в среде калий, магний и ростовые вещества.

    Кроме того, применяют ряд химикалий, необходимых  для осуществления технологического производственного процесса.

    Аммиак  — аммиачная вода применяется как источник азота и для регулирования рН среды. В аммиаке I сорта содержится не менее 25% азота, в аммиаке II сорта не менее 20%. Аммиачная вода поступает на завод в железнодорожных цистернах, из которых ее перекачивают в сборники для хранения.

    Серная  кислота применяется для очистки задаточных дрожжей от бактериальной микрофлоры, а также для подкисления мелассовых растворов при механическом их осветлении без нагрева или при осветлении по кислотно-холодному отстойному методу. В некоторых случаях на тех предприятиях, где как источник фосфора применяют диаммонийфосфат, серная кислота используется для регулирования рН среды в дрожжерастильных аппаратах.

    Ортофосфорная кислота является источником фосфора в дрожжевом производстве. Это бесцветная прозрачная жидкость, (относительная плотность 1,53) содержит 50,7% Р2О5; пригодна термическая ортофосфорная кислота, где не допускается содержание мышьяка более 0,0003%. Качественная проба на присутствие фтора должна быть отрицательной. Ортофосфорная кислота поступает в железнодорожных цистернах.

    Суперфосфат применяется в дрожжевом производстве как источник фосфора. Получают его при разложении серной кислотой фосфорсодержащих веществ — фосфоритов, апатитов и др. Содержание фосфора (Р2О5) в нем колеблется в пределах 14—20%. переходит в водную вытяжку (при обработке по холодному режиму) 90—95% от общего количества фосфора.

    Сернокислый аммоний используется в дрожжевом производстве как источник азота, пригоден медицинский или аккумуляторный сульфат аммония с содержанием влаги 0,1—0,5%, азота 20,8—20,5%, свободной серной кислоты 0,05—0,2%,; роданистые соединения допускаются в виде следов; присутствие фенола или пирокатехина не допускается. Соль белого цвета, легко растворимая в холодной воде (70 : 100). Сернокислый аммоний— отход производства сернистого ангидрида (или капролактамового) — содержит непостоянное количество вредных примесей, тормозящих рост дрожжей.

    Хлористый калий (технический) применяют в дрожжевом производстве как источник калия в случае недостаточного содержания его в золе мелассы. Применяется I сорт этого препарата с содержанием не менее 98% хлористого калия; он может содержать не более 1,4% хлористого натрия и 1% влаги.

    Углекислый  калий—поташ из минерального сырья используется в дрожжевом производстве как источник калия и для регулирования рН среды дрожжерастильных аппаратов. Это соль белого цвета, хорошо растворимая в воде; получается раствор с щелочной реакцией. Поташ применяется чистый (ГОСТ 4221—53), с содержанием не менее 98% углекислого калия; мышьяк допускается в количествах, не превышающих 0,00005%.

    Сернокислый магний применяется при недостатке его в золе мелассы и в производственной воде. Это кристаллический порошок, растворимый в воде. В чистом препарате содержится не менее 99% МgSО4*7Н2О; содержание мышьяка не должно превышать 0,0002%.

    Допускается применение технического сернокислого магния, эпсомита, содержащего до 6% хлористого натрия.

    Пеногаситель — техническая олеиновая кислота — лучше всего удовлетворяет требованиям дрожжевого производства: содержит 95% жирных кислот к количеству сухих веществ; йодное число в пределах 80—90, температура застывания не более 10°С. Если пеногаситель застывает при 15° С, то он нарушает нормальную работу сепараторов. Кислотное число в пределах 185—200.

    Кукурузный  экстракт используется в дрожжевом производстве как источник ростовых веществ — биотина. Это уваренные под вакуумом замочные воды кукурузно-крахмального производства — густая, непрозрачная жидкость с хлопьевидной взвесью; содержит не менее 48% сухих веществ; кислотность не более 14% к сухому веществу; свободного сернистого ангидрида не более 0,5%; биотина от 150 до 200 мкг в 100 г экстракта. 

    1.4 Производственная вода

    Пригодность воды на дрожжевых заводах оценивают  по применимости в технологическом процессе при выращивании дрожжей, а также для охлаждения (при этом имеет значение температура воды) и для питания котлов.

    Вода  дрожжевого производства должна быть биологически чистой, пригодной для  питья, бесцветной, без вкуса и  запаха и не должна содержать осадков, видимых невооруженным глазом ни в момент взятия пробы, ни при хранении в закрытом сосуде при температуре 30° С в течение суток.

    Качество  воды, применяемой в дрожжевом  производстве, подаваемой из водопровода или артезианской скважины, должно удовлетворять следующим требованиям:

    В производственном процессе вода расходуется на приготовление питательной среды, так и на охлаждение среды и дрожжевых концентратов, а так же на мойку аппаратуры и помещения; в среднем на 1 т дрожжей расход воды составляет 150-180 м3. 
 
 
 
 
 

2. ТЕХНОЛОГИЯ ХЛЕБОПЕКАРНЫХ  ДРОЖЖЕЙ

    2.1. Схема получения хлебопекарных дрожжей 

    
Приготовление растворов питательных солей
    
Подготовка  и осветление мелассы

    Выращивание маточных дрожжей ЧК

    ↓

    Выделение маточных дрожжей ЧК

    ↓

    Прессование маточных дрожжей ЧК

    ↓

    →     Выращивание маточных дрожжей ЕЧК   ←

    ↓

    Выделение маточных дрожжей ЕЧК

    ↓

    Выращивание товарных дрожжей

    ↓

    Выделение товарных дрожжей

                                                                  ↓

    Прессование

                                                                 ↓

    Фасовка 
 

    2.2. Подготовка мелассы и приготовление 

          2.2.1 Гомогенизация

    Состав  мелассы непостоянен. Он меняется не только в разные периоды сахарного производства, но даже в течение суток. В хранилищах меласса располагается пластами и очень медленно диффундирует. Для эффективной ее переработки необходимо тщательное перемешивание до получения гомогенной массы.

    Гомогенизацию мелассы проводят непосредственно  в хранилищах путем многократного  перекачивания с подачей в  разные места резервуара в течение 2-3 недель, перемешивания сжатым воздухом либо перекачивания из одного хранилища в другое.

    2.2.2 Осветление

    В результате осветления должны быть получены растворы мелассы с устойчивой прозрачностью: в течение 4 ч не должен выпадать осадок, допустима лишь легкая опалесценция.

     В процессе осветления меласса освобождается от механических примесей, взвесей и значительной доли микроорганизмов. При работе на неосветленной мелассе возникает опасность инфекции, вносимой с мелассой в дрожжерастильный аппарат. Наличие механических примесей осложняет работу сепараторов.

    На  всех дрожжевых предприятиях за рубежом  мелассу стерилизуют и осветляют  на кларификаторах в строго обязательном порядке, так как это гарантирует  высокий выход, отличное качество и  надежную стойкость дрожжей.

    Все способы осветления складываются из химической обработки мелассы (растворение, антисептирование, подкисление) и выделения осадка декантацией, центрифугированием или фильтрованием.

    Заторный  способ осветления. Предусматривает удаление взвешенных примесей путем естественного осаждения. Все стадии процесса осветления проводятся в одном сосуде — заторном чане. Этот способ вытесняется более прогрессивными.

    Осветлять в заторных чанах можно на холоде (кислотно-холодный способ) и с кипячением (кислотно-горячий способ). Конструкция заторного чана предусматривает совместное приготовление раствора мелассы и питательных солей с учетом использования труднорастворимого суперфосфата.

    При кислотно-холодном способе в заторный чан наливают воду и добавляют  мелассу (в соотношении с водой  по массе 1:1), тщательно перемешивают, добавляют хлорную известь из расчета 0,6...0,9 кг активного хлора на 1 т мелассы, размешивают в течение 30 мин и останавливают мешалку. Через 30 мин ее включают, осторожно вливают серную кислоту до рН среды 4,5...5,5 (по указанию лаборатории), всыпают необходимое количество суперфосфата, доводят водой до плотности 25% СВ (видимых), перемешивают 30 мин, подают сульфат аммония и через 5... 10 мин мешалку останавливают. Расход воды 4,5 м3 на I т мелассы.

    Затор отстаивается 12... 14 ч до получения устойчиво прозрачного раствора. Затем жидкость декантируют с помощью специального устройства, состоящего из прикрепленного к дну чана стакана и заключенного в нем спускного клапана с маховиком, выведенным на крышку. Высота стакана должна соответствовать высоте слоя осадка.

    При кислотно-горячем способе порядок  операций такой же, как и при  кислотно-холодном, но после внесения суперфосфата добавляют кипящую воду до плотности 20 % СВ. Затор нагревают паром и кипятят от 0,5... 1 ч. Отстаивание длится 8... 12 ч при температуре не ниже 70 °С. Процесс ведут без хлорной извести и с уменьшенным но 30...50 % расходом серной кислоты.

    Температура питательного сусла, полученного при  горячем осветлении должна поддерживаться на уровне 70 СС в течение всего периода сто использования.

    Осветление  на кларификаторах (сепараторах). Предусматривает удаление осадка под действием центробежного ускорения, которое во много раз превышает ускорение свободного падения.

    Мелассу, подлежащую осветлению, разбавляют водой в специальных рассиропниках. Кратность разбавления для нормальных меласс 1:1...1:2, а для сильно инфицированных и с повышенным содержанием солей кальция— 1:2,5...1:3. С увеличением кратности разбавления эффективность очистки

    повышается  вследствие снижения вязкости раствора.

    

    

 

    Объемная  масса осадка 1400...1600 кг/м3. Разбавленную мелассу 1 подкисляют до рН 5. Изменение рН снижает эффект осветления, что ведет к снижению выхода и качества дрожжей.

    При осветлении мелассы с высоким  содержанием кальциевых солей целесообразно заменять серную кислоту соляной или ортофосфорной во избежание образования гипса. Для достижения заданного рН среды предусматривается расход 40 %-ной соляной и 73 %-ной фосфорной кислот в 2,5 раза больший, чем 98 %-ной серной кислоты. При использовании соляной и ортофосфорной кислот необходимо учитывать их агрессивность (см. раздел 17). Ортофосфорная кислота одновременно является источником фосфора, поэтому дозировку диаммонийфосфата следует соответственно корректировать. При использовании соляной и ортофосфорной кислот получаются аморфные осадки, легко смываемые водой в отличие от осадков со значительной примесью гипса.

    Для осветления нормальных и особенно малобуферных меласс рекомендуют заменять серную кислоту молочной (технической или пищевой) из расчета 5 кг на 1 т мелассы. Такая замена обеспечивает лучшее осветление, а также повышение выхода и качества дрожжей. Кроме того, на 25 % уменьшается сброс SО4 в сточные воды, что облегчает их очистку.

    Приготовленный  раствор перед подачей на кларификаторы подвергают антисептированию одним из следующих способов:

  1. обработкой на холоде вытяжкой хлорной извести из расчета 0,6...0,9 кг активного хлора на 1 т мелассы;
  2. кипячением мелассы в рассиропниках и подачей ее на кларификаторы в горячем виде;
  3. стерилизацией раствора в пластинчатых теплообменниках с выдерживанием при 85...115 °С в течение 30 с и охлаждением до 15 °С; 
    на кларификаторы следует подавать охлажденный раствор;

    при переработке очень инфицированных меласс пастеризацией 
при 85 °С с предварительной обработкой раствора мелассы одним из 
приведенных ниже антибактериальных препаратов. Их дозировка 
на 1 т мелассы зависит от микрообсемененности последней.

    

    Антисептики вносят в сусло до пастеризации, затем его тщательно перемешивают. Труднорастворимый фурацилин предварительно суспенпируют в небольшом объеме горячей воды. Обработанное сусло подают в пастеризаторы либо в той же емкости нагревают до 85 °С и выдерживают 10...30 мин в зависимости от плотности раствора и микрообсемененности мелассы. После пастеризации сусло охлаждают и направляют на кларификаторы.

    Сборники  для приема осветленного раствора размещают  выше кларификаторов для создания снижающего пенообразование противодавления в выпускной трубе. Однако оно должно быть ниже критического не менее чем на 50 кПа (0,5 кгс/см2).

Производство пекарских дрожжей