2. Получение засевных и производственных дрожжей

План:
1. Характеристика спиртовых дрожжей.
2. Получение засевных и производственных
дрожжей.
3. Процессы при сбраживании осахаренного
сусла.
4. Способы и режимы сбраживания
осахаренного сусла.
5. Качественные показатели зрелой бражки.
1. Характеристика спиртовых дрожжей
Спиртовые дрожжи относятся к виду Saccharomyces cerevisiae.
Требования к спиртовым дрожжам:
 должны иметь высокую бродильную активность на средах с
достаточным количеством сбраживаемых углеводов;
 анаэробный тип дыхания;
 иметь устойчивость к продуктам своего обмена и к
посторонней микрофлоре.
Спиртовые дрожжи относятся к пылевидным дрожжам.
Оптимальные условия
для их развития:
температура 28-30 °С,
рН 4,8-5.
Спиртовые дрожжи должны иметь высокую бродильную
активность на средах с достаточным количеством
сбраживаемых углеводов, анаэробный тип дыхания, быть
устойчивыми к продуктам своего обмена и к посторонней
микрофлоре. При выделении дрожжей как хлебопекарных
из зрелой бражки, дрожжи должны отвечать требованиям к
хлебопекарным дрожжам.
Спиртовые дрожжи
в качестве источников углеродного питания потребляют:
глюкозу, фруктозу, сахарозу, мальтозу, мальтотриозу, галактозу.
Могут потреблять глицерин, некоторые органические кислоты
(молочную, уксусную, и др.) Пентозы не сбраживаются.
В качестве азотного питания: аммиачный азот
(соли аммония) и азотистые органические вещества
(аминокислоты, некоторые дипептиды, амины, амиды),
которые используются для построения собственных белков.
В качестве минерального питания: фосфор
(в виде фосфорной кислоты и ее солей), который
ассимилируется в начальный период брожения.
Дрожжи нуждаются в витаминах, которые входят в состав
ферментов. В среде должны содержаться тиамин, пиридоксин,
пантотеновая кислота, никотиновая кислота, биотин.
Отрицательно влияют на жизнедеятельность дрожжей:
спирт, тяжелые металлы, фурфурол, формалин, коллоиды.
В качестве активаторов размножения и брожения используют:
ультразвук, УФ-лучи, соединения с сульфогидрильными группами
(глютатион, цистеин и др.)
Для сбраживания зерно-картофельного
сусла наиболее распространены дрожжи
расы XII.
В последние годы получены новые расы
термотолерантных дрожжей,
т.е. бродящие при более высокой
температуре, обладающие
глюкоамилазной активностью:
К-81, 985Т и др.
Для мелассного сусла используются
дрожжи рас:
В, Г-67,Г-105,У-30.
2. Получение засевных и производственных дрожжей
Стадии размножения спиртовых дрожжей:
1. Получение засевных (маточных) дрожжей;
2. Получение производственных дрожжей.
Засевные дрожжи размножают по методу чистых культур в начале
производственного сезона и при сильном инфицировании
производственных дрожжей.
ЧКД поступает на завод и хранится на сусле-агаре в запаянных
пробирках при температуре 8-10 °С
не более 2-х месяцев без пересева.
Размножение ведется по схеме:
пробирка
колба на 500 см3
бутыль на 5 дм3
аппарат ЧК (маточник) на 5 дал.
На каждой стадии
используют в качестве среды
стерильное солодовое или
солодово-ржаное сусло с
концентрацией сухих
веществ 12-15% и
кислотностью 0,8 °.
Засев и пересев ведется с
соблюдением всех правил
микробиологической
техники
Засевные дрожжи должны быть упитанными,
с высокой бродильной способностью, при их размножении не
должно происходить нарастания кислотности,
количество мертвых клеток – не более 3%.
Полученные дрожжи используют в качестве засевных для
размножения производственных дрожжей.
Способы размножения производственных дрожжей:
- периодический;
- полунепрерывный;
-непрерывный.
По периодическому способу размножение дрожжей
осуществляется в дрожжанках на осахаренном сусле,
подкисленном серной или молочной кислотой, образующейся
в процессе молочнокислого брожения.
В зависимости от этого дрожжи называют сернокислыми или
молочнокислыми.
Осахаренное сусло с концентрацией сухих веществ 16-18%
отбирают из осахаривателя при температуре осахаривания
(57-59 °С) и перекачивают в дрожжанку. При использовании в
качестве осахаривающих материалов микробных ФП в
дрожжевое сусло дополнительно вносят глюкоамилазу.
Дрожжевое сусло пастеризуют при температуре 70 °С 20 минут,
охлаждают до 50 °С и подкисляют серной кислотой до
кислотности 0,7-0,8 ° в зерновом и 0,8-0,9 ° - в картофельном
сусле. При этом рН дрожжевого сусла должен быть 3,8-4,2.
Сусло охлаждают до 30 °С, вносят засевные дрожжи в количестве
10% от объема сусла, охлаждают до 18-22 °С и ведут брожение,
контролируя температуру, которая не должна превышать 30 °С.
Брожение ведется до отброда, составляющего 1/3 от
первоначального содержания сухих веществ в сусле.
После от зрелых дрожжей отбирают 10% от объема среды как
засевные дрожжи в подготовленную дрожжанку для следующего
цикла размножения,
а оставшиеся в дрожжанке – направляют на брожение.
Производственные дрожжи должны иметь кислотность
0,7-1,2 ° на зерновом сусле и 0,9-1,3° - на картофельном.
Производственные дрожжи можно готовить
на отъемах бродящего сусла.
Для этого из бродильного чана отбирают сусло при видимом
отброде 9-11%, подкисляют серной кислотой
до кислотности 0,75-0,8 ° и оставляют на дображивание в
дрожжанке на 5-6 часов до отброда 5-5,5%.
Готовые производственные дрожжи задают на брожение в
количестве 8-10% к объему сусла.
Полунепрерывный способ культивирования дрожжей
предусматривает раздельное культивирование дрожжей и
подготовку дрожжевого сусла.
Установка включает пастеризатор и две дрожжанки.
В дрожжевое сусло с концентрацией сухих веществ 14-15%
вносят засевные дрожжи и размножают до снижения
концентрации сусла до 4-4,5%. Затем половину содержимого
переносят в другую дрожжанку и обе доливают свежим
суслом.
Готовые дрожжи отбирают из каждой дрожжанки по 1/3 и
передают на брожение, а дрожжанки вновь доливают суслом.
Размножение дрожжей таким образом ведут многократно.
При этом сокращается продолжительность культивирования
дрожжей, однако, при этом способе не предусмотрена
стерилизация оборудования, поэтому он не нашел
применения.
Модификация полунепрерывного способа используется для
культивирования дрожжей при непрерывно-поточном
способе брожения.
Непрерывный способ предусмотрен для размножения
дрожжевой культуры для непрерывно-поточного способа
сбраживания.
Осуществляется в установке, в состав которой входят 3
головных дрожжегенератора, один промежуточный и один
концевой дрожжегенератор, соединенные
последовательно.
Сусло из осахаривателя доосахаривается в отдельном
сборнике, нагревается в контактной головке при
температуре 75-78 °С, пастеризуется в выдерживателе 2030 минут, охлаждается в теплообменнике и непрерывным
потоком поступает в головные дрожжегенераторы.
В дрожжегенераторы второй и третьей ступени поступает
производственное сусло. Скорость притока регулируется
для поддержания постоянной концентрации дрожжевых
клеток на уровне 80-90 млн. кл./см3.
Дрожжегенераторы последовательно освобождаются и
стерилизуются, что позволяет обеспечить
микробиологическую чистоту дрожжевой культуры.
3. Процессы при сбраживании осахаренного сусла
Основная цель процесса брожения - максимальное сбраживание
сахаров и накопление спирта.
При сбраживании осахаренного сусла одновременно идут два
основных процесса:
1. Сбраживание сахаров с образованием спирта, диоксида углерода,
побочных и вторичных продуктов брожения;
2. Доосахаривание декстринов ферментами, внесенными на стадии
осахаривания.
Стадии процесса брожения:
1. Возбраживание.
2. Главное брожение.
3. Дображивание.
Используются 3 основных способа брожения:
- периодический;
- циклический;
- непрерывно-поточный.
4. Способы и режимы сбраживания осахаренного сусла
По периодическому способу все 3 стадии сбраживания осахаренного
сусла проводятся в одном аппарате - бродильном чане.
Сусло поступает непрерывно, одновременно с суслом задаются
дрожжи в количестве 8-10% от общего объема.
Начальная температура брожения - 20-22 °С,
в период главного брожения -29-30 °С,
в период дображивания - 27-28 °С.
Продолжительность брожения - 72 часа.
Окончание процесса контролируют по видимой концентрации сухих
веществ (которая не должна изменяться в течение 2-3 часов).
В процессе брожения контролируется кислотность бродящего сусла.
Зрелую бражку прямо или через передаточный чан передают на
ректификацию.
Циклический способ сочетает непрерывное возбраживание
и главное брожение с периодическим дображиванием.
Брожение проводится в бродильной батарее, состоящей из
2-3-х механизированных дрожжанок, возбраживателя и 610 чанов для брожения.
Приготовление дрожжей проводится аналогично
периодическому способу.
Общая продолжительность процесса - около 60 часов.
Увеличивается съем спирта с 1 м3 бродильных аппаратов
до 2,3 дал, улучшаются технологические показатели
процесса брожения.
Недостаток способа: неодинаковая продолжительность
пребывания бродящего сусла в разных аппаратах батареи
(наибольшая - в головных, наименьшая - в последних, что
может привести к закисанию бражки).
Рекомендуется иметь несколько параллельных батарей,
аппараты в которых поочередно стерилизуются.
При непрерывно-поточном способе все стадии брожения
разделяются по разным аппаратам.
Осахаренное сусло и дрожжи непрерывно вводятся в головной
аппарат батареи, сбраживается во время прохождения по всем
аппарату, а из последнего зрелая бражка поступает на перегонку.
Общая продолжительность - в среднем 56 часов.
Способ позволяет увеличить производительность бродильного
отделения на 30%, увеличивается выход спирта на 0,5% с 1 т
условного крахмала.
Недостаток способа: ряд особенностей перемещения сусла по
аппаратам батареи приводит к задержке части среды у стенок
аппаратов, тогда как в другой части из-за быстрого перетока не
успевают сбраживаться все сахара. Для устранения этого
недостатка В.Л. Яровенко с сотрудниками был предложен
проточно-рециркуляционный способ, являющийся
разновидностью непрерывно-поточного.
Продолжительность брожения снижается с 56-60 часов до 51 часа.
Схема непрерывно-поточного брожения
5. Качественные показатели зрелой бражки
В зрелой бражке кроме видимой концентрации сухих
веществ контролируются:
1. Крепость- 8-9%;
2. Нарастание кислотности: не более 0,15-0,20 °;
3. Содержание несброженных сахаров:
 0,25% - при отличной работе;
 0,35 - при хорошей работе;
 0,45 - при удовлетворительной работе.
Вопросы и задания для самоконтроля:
1. Дайте биологическую характеристику спиртовых дрожжей.
Назовите оптимальные условия для размножения дрожжей.
2. Какие вещества потребляются спиртовыми дрожжами в
качестве углеводного и азотистого питания?
3. Какие соединения являются активаторами и ингибиторами
роста дрожжей?
4. Назовите и охарактеризуйте способы культивирования
засевных и производственных дрожжей.
5. Охарактеризуйте цели и процессы, происходящие при
сбраживании осахаренного сусла.
6. Назовите способы сбраживания сусла, приведите их
параметры и дайте сравнительную характеристику.
7. По каким показателям контролируется процесс брожения? Как
влияет на процесс брожения повышенная кислотность
бродящего сусла?