Биотехнологические процессы производства пищевых продуктов

Теоретическое объяснение процесса активации дрожжей заключается в том, что при использовании фазы активации создаются более благоприятные условия для дрожжевой клетки.

Дрожжевые клетки в фазе активации из состояния покоя переходят в активное состояние, переключается с дыхательного на бродильный способ жизнедеятельности. Для повышения биологической активности микроорганизмов предложены различные физико-химические способы повышения активности микроорганизмов: магнитные, термические электрохимические, ИК- способы, способы обработки лазерным облучением и др.

При производстве прессованных дрожжей дрожжевые клетки выращивают в условиях усиленной аэрации питательной среды, поэтому внутренняя структура и связанный с нею ферментативный комплекс дрожжей приспособлены в основном к аэробным условиям культивирования. Брожения почти не происходит. В опаре или тесте дрожжи попадают в условия, близкие к анаэробным, и поэтому "переключаются" с дыхания на брожение. Внутренняя структура клетки при этом существенно перестраивается. Ферментативный комплекс также изменяется, приспосабливаясь к новым условиям существования. Процесс переключения дрожжевых клеток дыхательного типа на бродильне требует определенного времени и соответствующих условий. Для ускорения брожения опары и теста такое переключение целесообразно проводить предварительно в небольшом количестве питательной среды, оптимальной по своему составу для данного процесса. В этой предварительной фазе, предшествующей фазе приготовления опары или безопарного теста, происходит активация прессованных дрожжей с точки зрения их способности вызывать брожение. Процесс предварительной активации включает приготовление в этой среде прессованных дрожжей и выдерживание их в этой среде - фазе активации.

Цель предварительной активации прессованных дрожжей состоит в уменьшении их дозировки, сокращении продолжительности брожения теста и расстойки тестовых заготовок. Применение предварительной активации прессованных дрожжей способствует экономии дрожжей, улучшению качества хлеба.

Ход работы

Хлебопекарные дрожжи обладают и бродильной активностью, но чтобы направить использование углеводов субстрата только на образование биомассы, спиртовое брожение ограничивают всеми доступными средствами. Это достигается интенсивной аэрацией среды, а также поддержанием низкой концентрации сахара в ней (0,5--1,5%). При высокой концентрации сахаров наблюдается катаболитная репрессия ферментов цикла Кребса и переключение энергетического метаболизма преимущественно на брожение. Для предварительной активации прессованных дрожжей необходимо приготовить питательную среду и равномерное распределение в этой среде дрожжей в фазу активации. Работу выполняют в шести вариантах

Для этого отвешивают на технических весах 5±0,01 г прессованных дрожжей и 160 мл 2,5%-ного раствора чистой поваренной соли-первый вариант опыта (контрольный)

Второй вариант опыта берут 5±0,01 г прессованных дрожжей и 60 мл 2,5%-ного раствора чистой поваренной соли и 100мл 0,5 %-ного раствора сахара

Третий вариант опыта берут 5±0,01 г прессованных дрожжей и 60 мл 2,5%-ного раствора чистой поваренной соли и 100мл 0,7 %-ного раствора сахара

Четвертый вариант опыта берут 5±0,01 г прессованных дрожжей и 60 мл 2,5%-ного раствора чистой поваренной соли и 100мл 1,0 %-ного раствора сахара

Пятый вариант опыта берут 5±0,01 г прессованных дрожжей и 60 мл 2,5%-ного раствора чистой поваренной соли и 100мл 1,3 %-ного раствора сахара

Шестой вариант опыта берут 5±0,01 г прессованных дрожжей и 60 мл 2,5%-ного раствора чистой поваренной соли и 100мл 1,5%-ного раствора сахара

Содержимое помещают в химические прозрачные стаканы размешивают до исчезновения комочков.

Оставляют при комнатной температуре на 20-30минут.

По истечении времени дают оценку по развитию дрожжевых клеток по вариантам.

Результаты записывают в тетрадь, делают выводы.

Контрольные вопросы

1. Сущность процесса активации хлебопекарных дрожжей

2. Цель предварительной активации прессованных дрожжей

3. Методика активации прессованных дрожжей

Лабораторное занятие 7: Влияние температурного режима на развитие дрожжевых клеток

Цель работы: Изучить влияние температурного режима на развитие дрожжевых клеток

Задание: Выявить коэффициент размножения сахаромицетов при различных температурных режимах

Оборудование: химическая посуда, лабораторные весы, дрожжи соль, лупы

Общие положения

Дрожжи -- это одноклеточные микроорганизмы, относящиеся к классу грибов сахаромицетов. Дрожжевые клетки имеют шаровидную или овальную форму и содержат 75 % влаги. Сухое вещество клетки состоит в основном из белков (44--67%), минеральных веществ (6--8%), углеводов (до 30%). Основные углеводы дрожжей -- гликоген и трегалоза -- являются источником энергетических процессов в клетке. Установлено, что дрожжи с большим количеством запасных углеводов могут длительное время сохранять свое качество. В дрожжах содержится трипептид, глютатион, активирующий протеолиз. Дрожжи содержат также разнообразные витамины и ферменты.

Ферменты, присутствующие в дрожжах, способствуют протеканию всех жизненных функций их, в том числе процессов дыхания, размножения, построения органов клетки.

В дрожжах действует ряд ферментативных комплексов, из которых главным является зимазный, или так называемая зимаза. При помощи зимазы дрожжи сбраживают сахар, т. е. превращают его в спирт и углекислый газ. При этом дрожжевые клетки получают энергию, необходимую для своей жизнедеятельности. При отсутствии кислорода (в анаэробных условиях) ферменты дрожжей вызывают спиртовое брожение сахара. Это сложный многоступенчатый процесс, который проходит одиннадцать стадий с участием многочисленных ферментов и фосфорной кислоты. На последней стадии процесса брожения сахара образуются углекислый газ и этиловый (винный) спирт.

В тесте и других полуфабрикатах хлебопекарного производства кислорода очень мало, поэтому дрожжи вызывают процесс спиртового брожения. Образовавшийся в результате брожения углекислый газ разрыхляет тесто и обеспечивает необходимую пористость изделий. В присутствии кислорода (в аэробных условиях) в питательной среде дрожжи разлагают сахар с образованием воды и углекислого газа. При этом энергии выделяется в 23 раза больше, чем при спиртовом брожении, поэтому в присутствии кислорода дрожжевые клетки интенсивно размножаются.

Для нормальной жизнедеятельности дрожжей необходимы жидкая среда, содержащая питательные вещества, температурные условия.

Жидкая среда для развития дрожжей должна содержать сахар, азотистые соединения, минеральные соединения, витамины. Хлебопекарные дрожжи усваивают глюкозу, галактозу, сахарозу, рафинозу, мальтозу. Сложные сахара (сахароза, мальтоза) под действием ферментов, дрожжей предварительно превращаются в простые. Из азотистых соединений дрожжи лучше всего усваивают продукты гидролиза белка (аминокислоты, полипептиды), а также минеральные соли, содержащие азот, например сернокислый аммоний.

Большое значение для жизнедеятельности дрожжей имеют температурные условия. Для размножения дрожжей наиболее благоприятна температура 25 -- 28 °С. Спиртовое брожение идет наиболее активно при температуре 30--35 °С.

При температуре 45--50 °С и выше дрожжевые клетки погибают. Низкая температура тормозит жизнедеятельность дрожжей, дрожжи впадают в состояние анабиоза (скрытая жизнедеятельность), в котором могут сохраняться долго без порчи.

Замороженные дрожжи после медленного оттаивания при температуре 6--8°С сохраняют свои свойства.

Дрожжи живут и размножаются в широких температурных пределах, но для нормальной их жизнедеятельности необходима температура 29--30°С. При очень высокой или очень низкой температуре жизнедеятельность дрожжей ослабляется или прекращается. Максимальная температура для развития дрожжей 38°С, минимальная --5°С; при температуре 50°С дрожжи погибают.

Оптимальные температуры для развития и проявления максимальной бродильной активности не всегда совпадают. Дрожжи, выращенные при температуре, например, 17--22°С, имеют большую бродильную энергию. Сбраживание мелассного сусла при температурах выше 30°С отрицательно отражается на выходе и качестве дрожжей, выделяемых из зрелой бражки и используемых в качестве хлебопекарных. Ферментативная активность, подъемная сила и стойкость таких дрожжей при хранении понижаются, поэтому рекомендуется следующий температурный режим выращивания дрожжей и сбраживания мелассного сусла: в дрожжегенераторах 28--29°С, в двух головных бродильных аппаратах 30--31°С и в концевых аппаратах 28--29°С. Сусло из крахмалсодержащего сырья сбраживают при температуре 28--32°С.При повышении температуры дикие дрожжи и бактерии размножаются значительно быстрее сахаромицетов. Если при температуре 32°С коэффициент размножения диких дрожжей в 2--3 раза больше коэффициента размножения сахаромицетов, то при 38°С-- уже в 6--8 раз больше.

Ход работы

Отвешивают на технических весах 5±0,01 г прессованных дрожжей и 160 мл 2,5%-ного раствора чистой поваренной соли-первый вариант опыта),далее в раствор добавляют 15г сахара.

Содержимое помещают в химические прозрачные стаканы размешивают до исчезновения комочков. Оставляют при температуре 18°С на 20-30минут (контрольный)

Второй вариант опыта. Готовят питательную среду аналогично контрольному варианту и оставляю в термостате при температуре 23°С на 20-30минут

Третий вариант опыта. Готовят питательную среду аналогично контрольному варианту и оставляю в термостате при температуре 28°С на 20-30минут

Четвертый вариант опыта. Готовят питательную среду аналогично контрольному варианту и оставляют в термостате при температуре 32°С на 20-30минут

Пятый вариант опыта. Готовят питательную среду аналогично контрольному варианту и оставляют в термостате при температуре 38°С на 20-30минут

По истечении времени дают оценку коэффициента размножения сахаромицетов.

Результаты записывают в тетрадь, делают выводы.

Контрольные вопросы

1. Ферментативные комплексы дрожжей

2. Охарактеризуйте коэффициент размножения сахаромицетов

3. Условия для нормальной жизнедеятельности дрожжей

Лабораторное занятие 8: Биотехнологические методы приготовления хмелевых дрожжей

Цель работы: Изучить биотехнологические методы приготовления хмелевых дрожжей

Задание: Приготовить хмелевые дрожжи и закваску

Оборудование: химическая посуда, лабораторные весы, килограмм-полтора картошки, сухие шишки хмеля, сахар, мука пшеничная

Общие положения

Прессованные дрожжи представляют собой выращенные в особых условиях дрожжевые клетки, выделенные из среды, в которой они размножались. В соответствии с ГОСТ 171 влажность их составляет до 75 %, поэтому они являются скоропортящимся продуктом и требуют хранения при температуре 0...4є С в течение не более 12 суток. Важным показателем качества дрожжей является их подъемная сила, или быстрота подъема теста, характеризующая способность дрожжей разрыхлять тесто. Хорошие дрожжи поднимают тесто за 60...65 мин.

Хмелевые дрожжи используются в отечественном хлебопечении в качестве биологического разрыхлителя при производстве хлеба из пшеничной муки, смеси пшеничной и ржаной муки, полностью приготовляемого на хмелевых дрожжах или смеси их с прессованными.

Хмелевые дрожжи являются также одним из средств предупреждения картофельной болезни хлеба

Ход работы

Приготовление хмелевых дрожжей. Три литра воды и горсть хмеля закипятить и процедить. Килограмм-полтора картошки очистить, помыть и потереть на мелкой тёрке. В хмелевой отвар всыпать стакан сахара и стакан соли. Всё соединить с тертой картошкой и всю эту массу закипятить, дать ей остыть до тёплого и заквасить старой закваской (или на первый раз дрожжами - любыми, лишь бы они действовали). Поставить в тёплое место (посуда должна быть большой, не меньше ведра). Часов через 8-10 вся эта масса начнёт очень сильно «кипеть». И это будет продолжаться сутки. Кончится «кипение» - дрожжи готовы.

Уложите их в стеклянную (желательно) посуду и храните в холодильнике. Они будут действовать до полугода. А потом лучше сварить новые, заквашивать этими, оставшимися.

Приготовление закваски 1 стакан сухих шишек хмеля заливаем 2 стаканами воды и кипятим час-полтора (до уменьшения объема жидкости вдвое). Затем процеживаем, остужаем и добавляем, перемешивая, 1 столовую ложку сахара (или меда) и муки до густоты сметаны. Накрываем посуду с закваской, но не герметично. Например, можно затянуть пищевой пленкой и в ней проделать пару дырочек для вентиляции. Ставим полученный сосуд в теплое место на 8 - 10 часов. Лучше за закваской следить, а то она легко может "убежать", если место, в котором она будет стоять, окажется достаточно теплым. Когда закваска готова, она вся в мелких пузырьках и можно делать из нее опару.

Контрольные вопросы

1.Методика приготовления хмелевых дрожжей

2. Методика приготовления закваски для хмелевых дрожжей

3.Назначение и использование хмелевых дрожжей

Лабораторное занятие 9: Биотехнологические методы приготовления ржаной закваски

Цель работы: Изучить биотехнологические методы приготовления ржаной закваски Задание: Приготовить ржаную закваску

Оборудование: химическая посуда, лабораторные весы, дрожжи, соль. лупы, ржаная закваска

Общие положения

Закваска - это тесто, оставшееся от предыдущего приготовления хлеба. Если вместо дрожжей взять кусок такой закваски и поставить на ней тесто, то хлеб получается более кислый, чем на дрожжах. Чем это объясняется? На этот вопрос можно ответить, если закваску исследовать под микроскопом. Оказывается, что кроме дрожжевых клеточек (дрожжей) в закваске имеются и другие микрорганизмы (бактерии), которые попадают в закваску из воздуха, а так же с мукой. Эти микроорганизмы в закваске, а затем и в тесте, разлагая некоторые питательные вещества муки, образуют различные кислоты, а поэтому их называют кислотообразующими бактериями. В хорошей закваске, кроме дрожжей, имеются молочнокислые бактерии, которые образуют молочную кислоту из виноградного сахара (глюкоза).

Качество ржаного хлеба, особенно в отношении вкуса, зависит от качества закваски. Закваска недоброкачественная - с большим содержанием кислот и незначительным количеством дрожжевых клеточек, даст хлеб с плохим вкусом и с низкой пористостью.

Для того, чтобы приготовить хорошую закваску, нужно во время ее брожения создать соответствующие температурные условия (26 - 27 С) и вести систематический лабораторный контроль за ее состоянием.

Ход работы

Вывести закваску можно различными способами. Наиболее простым способом, без применения дрожжей, будет следующий. Берется ржаная мука и смешивается с водой (на 100 частей муки 70 частей воды). Получается тесто, температура которого не должна превышать 27 - 28 С. После некоторого времени стояния это тесто самопроизвольно подвергнется брожению (спонтанное брожение). Такое тесто несколько раз освежается мукой и водой, и в результате этого получается закваска, в которой будут присутствовать и дрожжи, и молочнокислые бактерии, внесенные с мукой и попавшие из воздуха.

Но приготовленная таким образом закваска не всегда бывает хорошей и, кроме того, требуется много времени, чтобы ее получить. Поэтому на хлебозаводах закваску выводят с применением прессованных дрожжей.

Выведение закваски с применением прессованных дрожжей, в свое время, на хлебозаводах производится через несколько опар и тест.

Примерная рецептура следующая:

Опара №1.

Мука	18 кг
Вода	26 л
Дрожжи	1 кг
Температура начальная	27 С
Кислотность конечная	3 Н
Продолжительность брожения, около	3 час

Тесто №1. Ставится на всей опаре № 1

Мука	21 кг
Кислотность конечная	3 Н
Продолжительность брожения, около	2 часа

Опара № 2. Ставится на всем 1-ом тесте

Мука	45 кг
Вода	90 л
Дрожжи	1 кг
Температура начальная	27 С
Кислотность конечная	4 Н
Продолжительность брожения, около	4 ч. 45 мин.

Тесто № 2. Ставится на всей 2-ой опаре

Мука	95 кг
Кислотность конечная	6 Н
Продолжительность брожения, около	2,5 час.

Опара № 3.

Тесто № 2	45 кг
Мука	85 кг
Вода	140 л
Температура начальная	27 С
Кислотность конечная	4 Н
Продолжительность брожения, около	3 час.

Тесто № 3. Ставится на всей 3-ей опаре

Мука	100 кг
Кислотность конечная	7 Н
Продолжительность брожения, около	2 час.

"Американка"

Тесто № 3	70 кг
Мука	185 кг
Вода	140 л
Дрожжи	1 кг
Температура начальная	27 С
Кислотность конечная	9 Н
Продолжительность брожения	3 час.

В лабораторных условиях уменьшить массу сырья

Дальнейшее ведение закваски на хлебозаводе зависит от вырабатываемого им сорта ржаного хлеба.

При выпечке столового ржаного хлеба дальнейшее ведение закваски производится по рецептуре "американки", каждый раз с прибавлением дрожжей. При выпечке кислого ржаного хлеба приготовление закваски ведется различными способами, но без прибавления дрожжей.

При выведении новой закваски на хлебозаводах надо проводить несколько "американок" прежде, чем пускать новую закваску в производство. Это необходимо для соответствующего кислотонакопления в новой закваске. Хлеб приготовленный на молодой закваске, может оказаться непропеченным, а также слегка горьким.

При замесе первых тест на новой закваске можно добавлять небольшое количество старой закваски или теста. Так как на новой закваске тесто идет быстрее обычного, необходимо это учесть при определении времени расстойки. При работе на люлечных печах и с жестким кольцевым конвейером (система инженера Марсакова) необходимо на первых порах тесто делать с несколько пониженной температурой или более крутое (второе менее желательно) с тем, чтобы тесто не перестоялось на расстойке и не получился бы брак хлеба.

Контрольные вопросы

1. Приготовление закваски без дрожжей

2. Приготовление опары

3. Приготовление теста

Лабораторное занятие 10: Влияние кислой среды на развитие дрожжевых клеток

Цель работы: Изучить влияние кислой среды на развитие дрожжевых клеток

Задание: Выявить коэффициент размножения сахаромицетов при различных температурных режима

Оборудование: химическая посуда, лабораторные весы, дрожжи, соль. лупы, сахар

Общие положения

Для нормальной жизнедеятельности дрожжей необходимы жидкая среда, содержащая питательные вещества, соответствующая реакция среды

Реакция среды, в которой находятся дрожжи, должна быть слабокислая. Щелочная среда угнетает дрожжевые клетки. При высокой щелочности дрожжи погибают. На жизнедеятельность дрожжей значительно влияет активная кислотность среды. Водородные ионы изменяют электрический заряд коллоидов плазменной оболочки клеток и в зависимости от концентрации могут увеличивать или уменьшать ее проницаемость для отдельных веществ и ионов. От величины рН зависят скорость поступления питательных веществ в клетку, активность ферментов, образование витаминов. При изменении рН среды изменяется и направление самого брожения. Если рН сдвигается в щелочную сторону, то увеличивается образование глицерина.

Дрожжи сохраняют жизнеспособность в пределах рН среды от 2 до 8. Для их выращивания оптимальным является рН 4,8--5. 'При рН ниже 4,2 дрожжи продолжают развиваться, то как развитие молочнокислых бактерий прекращается. Это свойство дрожжей используют для подавления развития бактерий в инфицированной среде, которую подкисляют до рН 3,8--4 и выдерживают определенное время.

Ход работы

Отвешивают на технических весах 5±0,01 г прессованных дрожжей и 160 мл 2,5%-ного раствора чистой поваренной соли-первый вариант опыта.

С помощью измерителя РН среды с использованием кислот и щелочи готовят растворы соответствующих концентраций

Первый вариант опыта берут 5±0,01 г прессованных дрожжей и 60 мл 2,5%-ного раствора чистой поваренной соли и 100мл 0,5 %-ного раствора сахара рН раствора 2,5

Второй вариант опыта берут 5±0,01 г прессованных дрожжей и 60 мл 2,5%-ного раствора чистой поваренной соли и 100мл 0,5 %-ного раствора сахара рН раствора 3

Третий вариант опыта берут 5±0,01 г прессованных дрожжей и 60 мл 2,5%-ного раствора чистой поваренной соли и 100мл 0,5 %-ного раствора сахара рН раствора 3,5

Четвертый вариант опыта берут 5±0,01 г прессованных дрожжей и 60 мл 2,5%-ного раствора чистой поваренной соли и 100мл 0,5 %-ного раствора сахара рН раствора 4

Пятый вариант опыта берут 5±0,01 г прессованных дрожжей и 60 мл 2,5%-ного раствора чистой поваренной соли и 100мл 0,5 %-ного раствора сахара рН раствора 4,5

Шестой вариант опыта берут 5±0,01 г прессованных дрожжей и 60 мл 2,5%-ного раствора чистой поваренной соли и 100мл 0,5 %-ного раствора сахара рН раствора 5

Содержимое помещают в химические прозрачные стаканы размешивают до исчезновения комочков. Оставляют при температуре 18°С на 20-30минут.

По истечении времени дают оценку размножения сахаромицетов в зависимости. от рН среды.

Результаты записывают в тетрадь, делают выводы.

Контрольные вопросы

1. Приготовление питательной среды для дрожжей

2. Условия необходимые для нормальной жизнедеятельности дрожжей

3. Факторы, влияющие на скорость поступления питательных веществ в дрожжевую клетку

Лабораторное занятие 11: Биотехнологические процессы квашения груш

Цель работы: Изучить биотехнологические процессы квашения груш

Задание: заквасить груши в кадке

Оборудование: кадка или эмалированная посуда, ржаная мука, соль, горчица, листья черной смородины

Квашение груш основано на процессе молочнокислого брожения. Для мочения лучшими считаются груши таких сортов: гданские, трубчевские, сахарные, бессемянные, долговетки и другие. Для квашения непригодны скороспелые с рыхлой мякотью, недостаточно кислые, рассыпчатые, ярко окрашенные с пятнами, нажимами, поврежденные вредителями плоды. Квашение груш состоит из следующих операций. Плоды после съема должны немного пролежать, чтобы имеющейся в них крахмал превратился в сахар. Затем их сортируют по сортам, удаляя при этом непригодные экземпляры. Для мочения хороши мелкие и средние плотные груши.

Ход работы

Плоды моют, укладывают в подготовленную кадку (50-100 л), эмалированную посуду - ведро или кастрюлю цветоложем книзу, перекладывая каждый ряд черносмородиновым листом. Хорошо переложить ряды груш ржаной соломой, а также покрыть ею и верхний слой. Желательно использовать чистую ржаную солому, предварительно обдав ее кипятком. Заполненную грушами кадку заливают суслом, приготовленным следующим образом: 150 г. ржаной муки (или 100 г сухого кваса, или 150 г ржаных сухарей) размешивают в 0,5 л кипяченой воды, доливают 2 л кипятка и накрывают крышкой. Когда сусло остынет, его процеживают и добавляют 2 ст. ложки соли, 1 ст. ложку сухой горчицы и доливают кипяченой остуженной водой до 10 л. Сверху накрывают полотном, на полотно укладывают подгнетный круг с гнетом. В первые 5-6 дней ежедневно проверяют уровень жидкости, следя за тем, чтобы верхний слой груш все время был в растворе. Через 8-10 дней кадку переносят в холодное помещение и хранят при температуру ре не ниже 0°С. Спустя 40 дней груши готовы к употреблению.

Контрольные вопросы

1. На чем основано квашение груш?

2. Рецепты квашения груш

3.Этапы квашения груш

Лабораторное занятие 12: Биотехнологические методы получения спирта

Цель работы: Изучить биотехнологические методы получения спирта

Общие положения

Получение алкогольных напитков при помощи различных штаммов микроорганизмов основано на спиртовом брожении, в процессе которого сбраживаемый сахар исходного субстрата (крахмала или фруктового сока) превращается в этанол и дополнительные продукты. Этанол можно использовать как промышленное сырье или топливо. Это справедливо и для других спиртов. Например, глицерин можно получить в одном из вариантов спиртового брожения, или n-бутанол. являющийся конечным продуктом ацетонобутанолового брожения.

Согласно археологическим раскопкам, виноделие началось развиваться 5000 лет назад, а уже 6000 лег назад людям было известно о процессах брожения. происходящих в экстрактах зерен хлебных злаков.

Производство сакэ, или рисовой водки похоже скорее на пивоварение, чем на виноделие, поскольку сбраживаемым углеводом является крахмал. Крахмал превращается в сбраживаемые сахара под действием Aspergillus oryzae, споры которого смешивают с размолотым и сваренным на пару рисом, и инкубируют пять-шесть дней при 35°С. Полученный продукт смешивают с распаренным рисом и засевают штаммом S. cerevisiae (мото). Брожение продолжается не менее трех недель. Приготовление сакэ - сложный и трудоемкий процесс, требующий освоения различных способов брожения (в полутвердом и затопленном состоянии) и последовательного регулирования микробных популяций: сначала плесени (Aspergillus oryzae), затем бактерий (Lactobacillus и Leuconostac spp.) и наконец дрожжей (S.cerevisiae). Концентрация спирта перед выходом в торговую сеть доводится обычно до 16 % по объему, однако к концу брожения сакэ содержит не менее 20% спирта. Устойчивость дрожжевых штаммов к таким концентрациям спирта, возможно, связана с гетерогенным характером брожения.

Спирт. В отличие от пивоварения для производства спиртов из зерна не нужно кипятить сусло, поэтому, хотя брожение продолжается дольше, зато спирта производится больше. Характер последующей перегонки зависит от вида алкогольных напитков. Для многих алкогольных напитков ферментируемая жидкость помещается в перегонные кубы вместе с дрожжами; последние наряду с компонентами, экстрагированными из деревянных бочонков, в которых выдерживаются спиртные напитки, придают вкус конечному продукту.

Этиловый спирт получают двумя способами: микробиологическим и химическим. В основе первого способа лежит сбраживание сахара в спирт дрожжами семейства сахаромицетов. Второй способ предусматривает синтез спирта из этилена сернокислотной гидратацией.

Одним из лимитирующих факторов в ферментационном производстве этанола является неспособность микроорганизмов переносить высокие концентрации спирта. Остановка процесса брожения происходит при достижении относительно высокого уровня концентрации спирта.

В связи с ростом цен на нефть ферментационное производство спирта приобретает особое значение. Его использование в качестве топлива учитывает следующие технические и экономические факторы: возможность выращивать «продуцирующие спирт» растения на больших площадях, использование избыточного зерна, совершенствование платежного баланса, ухудшающегося из-за тяжелых нефтяных программ, а также технологический прогресс, в связи с созданием машин, в которых спирт выступает заменителем топлива.

Производство спирта - развитая отрасль промышленности, продолжающаяся развиваться. Ряд задач спиртовой промышленности можно решить путем усовершенствования процессов солодоращения с применением стимуляторов роста, осахаривания с использованием вакуумного осахаривания, производства ферментных препаратов, организации упрощенной технологии их получения с применением более дешевого сырья и более интенсивных методов их выращивания, а также получение концентрированных сухих ферментов с использованием мембранной технологии с ультрафильтрацией.

Процесс получения спирта из крахмалосодержащего сырья включает следующие стадии: 1) разваривание и осахаривание разваренной массы ферментными препаратами или солодами; 2) сбраживание осахаренного затора.

На этих этапах ферменты имеют очень большое значение. Применение амилолитических ферментов дает ускорение и углубление осахаривания крахмала, а применение целлюлолитическйх ферментов позволяет получить из целлюлозы сахара, тем самым увеличивая количество сбраживаемых Сахаров.

Гидролиз крахмала амилолитическими ферментами осуществляется после разрушения клеточных стенок крахмальных зерен, а это можно осуществить только при влаго-тепловой обработке крахмалосодержащего сырья, т.е. при разваривании. Чтобы ускорить процесс разваривания и придать затору более жидкую консистенцию, осуществляют предварительную обработку бактериальными культурами, такими как Bacillus diastaticus, Вас. subtilis и Вас. mesentericus. Они обладают высокой разжиживающей и декстринирующей способностью и являются источником термостабильной а-амилазы.

Известно, что многие бактериальные культуры обладают высокой целюлолитической активностью, расщепляя целлюлозу, они дают дисахарид целлобиозу и моносахарид глюкозу.

Активная целлюлаза содержится в проросшем зерне, а также в бактериях и грибах, особенно следует отметить долговые грибы, развивающиеся на древесине. Углеводы, полученные при гидролизе некрахмальных полисахаридов, полностью сбраживаются. Однако ферментативный гидролиз целлюлозосодержащих компонентов сырья применяется редко, что объясняется сложностями при переработке целлюлозы.

В технологии спиртового производства применение целлюлозосодержащих видов растительного сырья открывает перспективу расширения ассортимента сырья, пригодного для выработки этилового спирта и позволяет более полно использовать некрахмалистые полисахариды зерна, являющиеся потенциальными источниками сбраживаемых углеводов, но почти не участвующие в процессе биосинтеза спирта.

Изучение условий действия, а также термо и рН-стабильности ферментов показало, что условиям спиртовой технологии удовлетворяют такие препараты, как целлофторин ГЗХ, целлобранин ГЗХ, целлофоетидин П10Х, целлюлаза 100 Г20Х и др., способные активно и длительно действовать на целлюлозосодержащие субстраты в диапазоне температур 30-60°С и рН 4,5-6,0. Использование этих целлюлолитических ферментов в спиртовой промышленности позволяет расширить диапазон применяемого сырья и снизить потери и отходы производства, имеющие место при неполном гидролизе высокомолекулярных углеводов.

Традиционное спиртовое брожение. Этанол получают двумя путями: синтетическим из нефтехимического сырья и биологическим с помощью дрожжей Saccharomyces cerevivae. В промышленном производстве бродильные емкости с сахарным раствором при рН 4-5 засевают суспензией дрожжей. Во время фазы роста дрожжей глюкоза сбраживается с образованием этанола и С02. Через 2-3 суток брожение заканчивается и выход этанола составляет 90% теоретически достижимого количества

С6Н1206 2СН2СН2ОН + 2С02.

Глюкоза Этанол

Путем дистилляции и ректификации этанол выделяют из культуральной жидкости, а ее остаток может быть использован на корм скоту.

При выращивании в анаэробных условиях дрожжи превращают глюкозу в пируват посредством метаболического пути Эмбдена-Мейергофа-Паренса (ЭМП). Однако накапливающийся пируват не может принять участие в цикле трикарбоновых кислот (ЦТК), и образующийся при гликолизе НАДН2 не окисляется цитохромной системой. В этих условиях пируват декарбоксилируется другим ферментом до ацетальдегида, который восстанавливается в этанол с помощью НАД * Н2, накапливающегося в ходе гликолиза. Таким образом, НАД регенерируется и может быть повторно использован, что способствует дальнейшему протеканию гликолиза. В ходе превращения глюкозы в этанол путем брожения образуются молекулы АТФ.

Спиртовое брожение происходит и в аэробных условиях. Подавление аэробного дыхания при высокой скорости ее усвоения называется катаболической репрессией, которая влияет не только на образование энергии, но и на уровень интермедиангов из ЦТК. В клетках, растущих в условиях брожения, подавлены и ЦТК, и глиоксилатный цикл. При этом необходимые для биосинтеза кислоты цикла ТКК образуются в результате карбоксилирования пирувата. Образование митохондрий оказывается подавленным, снижается уровень ряда митохондриальных ферментов, в том числе цитохромов и некоторых ферментов ЦТК.

Микробиологическим путем получают этиловый ректификованный спирт, который предназначается для пищевых и медицинских целей. Для этого используют разнообразное растительное сырье: зерна злаковых культур, картофель, свеклу и мелассу. Из непищевого сырья - гидролизатов древесины, соломы, хлопковой шелухи и сульфитных щелоков (отходов сульфитцеллюлозного производства) вырабатывают гидролизный и сульфитный спирты.

Переработка зерна и картофеля осуществляется по однотипной технологии и включает следующие технологические стадии: получение и подготовку осахаривающих материалов; подготовку зерна и картофеля к развариванию; разваривание сырья, осахаривание крахмалсодержащего сырья; культивирование дрожжей; сбраживание сусла; извлечение спирта из бражки, его укрепление и очистку от примесей.

В качестве возбудителей спиртового брожения используют культурные дрожжи, которые должны обладать высокой бродильной активностью, иметь и сохранять анаэробный тип обмена, обладать стойкостью к продуктам обмена, посторонним микроорганизмам и к изменениям состава питательного субстрата. При переработке зерна и картофеля применяют пылевидные дрожжи расы XII, при переработки мелассы - осмофильные дрожжи рас В10, В, Вх, М5, а также гибридные дрожжи Г-67, Г-73, Г-75, Г-1 12, У-563 и др..

В начале производственного сезона дрожжи получают из чистой культуры. Далее их культивируют по методу естественно-чистой культуры. Дрожжи размножают в дрожжевых аппаратах, оборудованных мешалкой и змеевиком, на сусле концентрацией 17... 18 мас.%. Сусло вначале пастеризуют при 70°С в течение 20 мин, а затем охлаждают до 50°С и подкисляют серной кислотой до рН 3,6. В подкисленное и охлажденное до 25°С сусло засевают 10% засевных дрожжей. Накопление дрожжей при температуре 25...28 С ведут до тех пор, пока концентрация сусла не снизится на 1/3 от первоначальной.

Для размножения дрожжей экономически выгодно использовать часть бродящей массы, взятой из бродильного аппарата через 16... 18 часов после начала брожения. В такой среде еще мало спирта и много питательных веществ. Отъемы бражки подкисляют и оставляют для размножения дрожжей при 28 С. На стадии дрожжегенерирования сбраживается около 30% сахара, содержащегося в сырье. Когда в 1 мл бродящей среды накопится 120 млн. дрожжевых клеток, а содержание сухих веществ сусла снизится до 16... 17% и в сусле накопится 2,5- 3,5 об.% спирта, начинают переток бродящей массы из дрожжегенераторов в первый аппарат бродильной батареи.

При сбраживании сахара диффундируют в дрожжевую клетку, где вовлекаются в цепь ферментативных процессов, конечным результатом которых является образование спирта и диоксида углерода, выбрасываемой дрожжевой клеткой в окружающую среду как продукт ее метаболизма. Ферментативные процессы осуществляются последовательно при участии различных ферментов. Кроме спирта и диоксида углерода при брожении образуются вторичные и побочные продукты. Ко вторичным продуктам относят все вещества, которые образуются в результате сбраживания сахара дрожжами: глицерин, уксусный альдегид, пи- ровиноградную кислоту и др. Побочные продукты образуются не из сахара, а из других веществ, содержащихся в сбраживаемом субстрате. Наиболее важными побочными продуктами являются высшие спирты (сивушное масло), которые образуются главным образом при размножении дрожжей и являются продуктами взаимодействия различных аминокислот и пировиноградной кислоты.

Брожение осуществляется в ферментерах емкостью 50...100 м. Съем спирта с 1 м3 дрожжебродильной аппаратуры составляет всего лишь 2 дал/сут. В зрелых дрожжах содержится 2...3 об.% спирта и 90...100 млн дрожжевых клеток в I мл среды. Длительность брожения при температуре бродящей массы 26...30°С составляет 56...60 часов. С целью предупреждения развития инфекции систематически через каждые 2 суток проводят профилактическую стерилизацию бродильных аппаратов от головного к последнему. Зрелая бражка содержит спирта 8...10 об.%, несброженных Сахаров 0,25...0,4 г/мл и нерастворенного крахмала 0,2 г/100 мл, кислотность зрелой бражки 0,5...0,6°.

Новые тенденции в производстве этанола. Перед проведением ферментации сырье (сахарный тростник, маниок, сахарная свекла, кукуруза, пшеница, картофель) должно пройти подготовку, в результате которой получают чистый, прозрачный стерильный сахаросодержащий раствор. Далее процесс ферментации осуществляется непрерывно в ферментерах большого объема до 1000 м3). К новым способам и приемам по сравнению с классическим получением пива и вина относятся: использование новых штаммов микроорганизмов, например флокулирующих, крахмало- и пентозопотребляющих дрожжей и бактерии Zymomonas mobilis. Эти бактерии были выведены в начале XX века из пальмового вина и мексиканского напитка. Это палочки, которые значительно меньше дрожжевых клеток, способны расти на питательных средах с высокой концентрацией глюкозы и параллельно образовывать этанол. Они растут в 2 раза быстрее, чем дрожжи, скорость образования этанола в 6-7 раз больше, что предположительно объясняется лучшим транспортом питательных веществ к маленьким бактериальным клеткам, чем к большим дрожжевым. Выход этанола на 5% выше, чем у дрожжей, так как эти бактерии тратят меньше сахара для строительства клеточного материала. Бактерии Z. mobilis не нуждаются в кислороде для роста, что значительно облегчает ведение процесса образования этанола, а также можно осуществлять как периодическое, так и непрерывное получение этанола.

Новая технология на стадии сбраживания состоит в применении фиксированных микроорганизмов, а также реакторов петлевого типа в непрерывно действующем производстве проведении процесса в аэробных условиях и введении колонн энергетически оптимизированной дистилляции и абсолютизирования через теплообмен и ступенчатое давление в колоннах.

Контрольные вопросы

1. Новые тенденции в производстве этанола

2. Расы пылевидных дрожжей

3.Технологические стадии переработки зерна в спирт.

Лабораторное занятие 13: Биотехнология получения сока с применением ферментов

Цель работы: Изучить биотехнологические методы получения сока с использованием ферментов

Задание: Провести осветление сливового сока с использованием пектолитического фермента (П1 Ох и ПОх)

Оборудование: химическая посуда, лабораторные весы, электрическая соковыжималка

Общие положения

В плодоводческих хозяйствах значительную часть урожая составляет нестандартная продукция - плоды с ушибами, вмятинами, надколами, сильно загрязненная. Внедрение современных способов переработки может дать готовую продукцию высокого качества. Организация переработки сырья в районах его сбора позволяет использовать дополнительные сырьевые ресурсы в результате снижения потерь при транспортировке.

В числе современных технологий переработки плодовой продукции с целью получения соков - применение различных ферментных препаратов, повышающих сокоотдачу перерабатываемого сырья. Обработка ферментными препаратами основана на воздействии пектолитических ферментов на пектиновые вещества, цементирующие отдельные клетки растительной ткани между собой и входящие в состав внешних оболочек клеток. При этом повреждаются белковые мембраны, снижается вязкость сока, облегчается и ускоряется процесс прессования и увеличивается выход продукта (на 5-20%). Наиболее перспективно применение ферментов, действующих на клеточные структуры, удерживающие жидкости. Для производства плодово-ягодных соков особенно важны гидролитические ферменты, к которым можно отнести пектиназы. Пектолитические ферменты используются в консервной промышленности для обработки мезги и соков плодов с высоким содержанием пектина. С этой целью употребляются препараты промышленного производства из Aspergillus foetidus (пектофоетидин) и A. awamory (пектоаваморин). Ферментные препараты имеют вид зернистого порошка светло-коричневого или темно-коричневого цвета, представляют собой очищенную и высушенную культуральную жидкость, полученную в результате выращивания гриба-продуцента пектиназ.

Эти ферменты способствуют увеличению выхода сока за счет мацерирования клеточных стенок и гидролиза пектина. Применение ферментов позволяет повысить выход виноградного сока на 3,5-6,0%, а из таких труднодобываемых плодов, как слива, алыча, абрикосы, персики - на 25-30%. Ферментные препараты пектиназ (П1 Ох и ПОх) применяются в количестве 0,01-0,1% к массе перерабатываемого сырья.

Технологическая схема практически не претерпевает изменений. Добавляется этап инкубирования мезги с определенным значением кислотности в присутствии ферментного препарата. При температуре 40-45°С и рН среды 4,5 время обработки составляет 1,5-3 часа.

Соки, обработанные пектолитическими ферментами, быстрее осветляются, лучше фильтруются и легче подвергаются концентрированию, так как пектиновые вещества гидролизованы и не образуют при вакуум-упаривании коллоидов, мешающих приготовлению сиропов.

Основным ограничением для использования пектолитических ферментов при получении соков из плодов и вин является накопление в растворе в результате действия пектинэстераз-метилового спирта. Его содержание может достигнуть критических величин, если объект содержит значительное количество пектина, например, при обработке яблочных и персиковых выжимок. Однако это несущественно, если такие соки производятся для переработки на вино.

Ход работы

Отжать сок из плодов сливы с помощью соковыжималки

1. Контрольный вариант.

Сливовый сок 500 мл наливают в химический стакан, пектолитический фермент не добавляют.

2. Вариант. Сливовый сок наливают в химический стакан, добавляют пектолитический препарат (П1 Ох и ПОх) добавляют в виде суспензии в количестве 0,01 % к массе сока из расчета стандартной активности препарата 9 ед/г по пектиназе. Для получения суспензии препарат заливают объемом сока в соотношении 1: 10, нагретого до 40-- 45 °С, и настаивают 1 ч для активирования ферментов. Полученную суспензию вносят в сок и выдерживают 1-2 ч при 40--45 °С.

3. Вариант. Сливовый сок наливают в химический стакан, добавляют пектолитический препарат (П1 Ох и ПОх) добавляют в виде суспензии в количестве 0,02 % к массе сока. Готовят раствор аналогично второму варианту.

4. Вариант. Сливовый сок наливают в химический стакан, добавляют пектолитический препарат (П1 Ох и ПОх) добавляют в виде суспензии в количестве 0,03 % к массе сока. Готовят раствор аналогично второму варианту.

Образцы сока по вариантам опыта сравнить по степени осветления.

Сделать выводы

Контрольные вопросы

1. Назначение ферментного пектолитического препарата

2. Технологическая схема применения ферментных препаратов

3. Охарактеризуйте препарат пектофоетидин

Лабораторное занятие 14: Управление покоем и прорастанием клубней картофеля с помощью фиторегуляторов

Цель работы: Изучить биотехнологические методы управления покоем и прорастанием клубней картофеля с помощью фиторегуляторов

Задание: Приготовить растворы гиббереллина и 2-ХЭФК, замочить клубни в растворах, провести учет проросших глазков, определить оптимальные концентрации препаратов для стимулирования состояния покоя и прорастания клубней.

Оборудование: химическая посуда, лабораторные весы, клубни картофеля; ПС, 2-ХЭФК или препараты на ее основе, этиловый спирт, посуда для приготовления растворов и замачивания клубней, термостат, бумажные пакеты.

Общие положения

В ряде южных районов возможно выращивание двух урожаев картофеля в год, однако на практике это часто не реализуется. Основной причиной является недостаток посадочного материала, так как клубни, полученные в прошлом году, трудно сохранить до второго срока посадки, а клубни первого урожая не способны к прорастанию из-за того, что находятся в состоянии глубокого покоя. Для прерывания покоя можно использовать обработку гиббереллином, резко повышая содержание фитогормонов - стимуляторов прорастания. При хранении потери картофеля во многом обусловлены преждевременным выходом клубней из состояния покоя, связанным со снижением уровня ингибитора прорастания - фитогормона абсцизовой кислоты. Обработка клубней перед закладкой на хранение этиленпродуцентами способствует увеличению биосинтеза абсцизовой кислоты, и, следовательно, продлевается покой и улучшается сохранность клубней.

Ход работы

Готовят растворы гиббереллина и 2-ХЭФК (концентрацию указывает преподаватель). Замачивают клубни в этих растворах на 10-20 мин, после чего обсушивают фильтровальной бумагой и запаковывают в пакеты, вложив в каждый этикетку с указанием варианта обработки, помещают в термостат при температуре 26-29°С.

Через 7 и 14 суток проводят учет проросших глазков. По этим данным определяют оптимальные концентрации препаратов для стимулирования состояния покоя и прорастания клубней.

Контрольные вопросы

1. Методика приготовления растворов гиббереллина и 2-ХЭФК

2. Методика управление покоем и прорастанием клубней картофеля с помощью фиторегуляторов

3. Характеристика гиббереллина и 2-ХЭФК

Лабораторное занятие 15: Способы приготовления винных заквасок

Цель работы: Изучить биотехнологические процессы получения винных заквасок

Задание: Приготовить винные закваски

Оборудование: химическая посуда, лабораторные весы, клубни картофеля; ПС, 2-ХЭФК или препараты на ее основе, этиловый спирт, посуда для приготовления растворов и замачивания клубней, термостат, бумажные пакеты.

Общие положения

Закваска - продукт скоропортящийся. При комнатной температуре она сохраняет свои качества не более 10 дней. Затем она скисает, и тогда пользоваться ею уже нельзя. В противном случае сусло будет инфицировано, а вино получится низкого качества. Для нормальной жизнедеятельности дрожжей необходим спирт. Однако если его содержание в бродящем вине превышает 15-16 %, то большинство микроорганизмов гибнет. Это является причиной того, что в домашних условиях получить вино крепостью более 15-16 % об. невозможно. Крепкое десертное вино, отвечающее всем требованиям, получается только в результате сбраживания сока на винных дрожжах чистой культуры. Однако приготовить такие дрожжи можно только в специальных условиях в лаборатории. В домашних условиях, как правило, используют так называемые дикие дрожжи, которые находятся на поверхности ягод. Они позволяют накопить около 14-15 % спирта. Начинать приготовление вина следует с приготовления винных дрожжей. Существует несколько способов получения таких дрожжей. Здесь приводятся несколько из них.

биотехнология активизация дрожжи закваска

Ход работы

1. Для приготовления диких дрожжей примерно за 10 дней до начала изготовления вина надо собрать спелые ягоды малины, белой смородины и клубники. 2 стакана этой смеси следует поместить в бутылку, залить 1 стаканом воды и добавить 100 г сахара. Не рекомендуется собирать ягоды для закваски после сильного дождя. Вода смывает с их поверхности дрожжи, поэтому закваска долго не бродит, а сусло, как правило, начинает плесневеть.

Все хорошо взболтать, закупорить пробкой из ваты и поставить в темное место при температуре 22-24 °С. Через 3-4 дня перебродивший сок надо процедить через марлю. Полученный сок - это и будут дикие дрожжи, которые в дальнейшем используются в качестве закваски.

2. Дикая закваска- 2 стакана немытых ягод малины и земляники - помещают в бутылку, добавляя стакан воды и 150 г сахара. Перед этим ягоды обязательно нужно размять. Бутылка закрывается ватным тампоном и ставится в темное место. Через 4 дня содержимое бутылки процеживается через марлю. Срок хранения ограничен 10 днями.

3. Дикая закваска 150 г изюма или свежего немытого винограда (400 г)

помещают в бутылку емкостью 0,7 - 0,8 л, заливают водой (3/4 бутылки) и засыпают 50 - 60 г сахара. Через 4 - 5 дней дрожжи готовы. Этот способ наиболее приспособлен для больших городов. Срок хранения дрожжей до 3 месяцев в холодильнике.

Контрольные вопросы

1. Назначение винной закваски

2. Биотехнологические процессы приготовления винных заквасок

3. Сроки хранения винных заквасок

Лабораторное занятие 16: Биотехнологические процессы консервирования огурцов с применением молочной сыворотки

Цель работы: Изучить биотехнологические методы консервирования огурцов с использованием молочной сыворотки

Задание: Законсервировать огурцы с применением молочной сыворотки

Оборудование: химическая посуда, лабораторные весы, молочная сыворотка, стеклянные банки, зонтики укропа, кусочки корня хрена и листья черной смородины

Общие положения

В молочной сыворотке много витаминов, минералов, белка и всего 0,2% жира. На 94% сыворотка состоит из воды. Остальные 6% - жизненно важные субстанции: лактоза, содержание которой в сухом веществе - более 70%, оптимальные по аминокислотному составу белки, полный набор витаминов группы В, кальций и магний, пробиотические бактерии.

Молочная сыворотка очищает кожу, дает легкий лифтинг. Исходя из состава сыворотки, она должна обладать защитным и регенерирующим воздействием на кожу. Помимо этого, она является ингредиентом, безопасность которого проверена столетиями.

Ход работы

Огурцы хорошо вымыть, плотно уложить в подготовленные стеклянные трехлитровые банки вперемешку с зонтиками укропа, кусочками корня хрена и листьями черной смородины, вишни и дуба. Под самую крышку положить лист хрена. После этого залить свежей молочной сывороткой и закатать. Хранить в погребе. Огурцы получаются малосольные. Для приготовления рассола следует взять 1,5 л свежей молочной сыворотки (именно столько надо на трехлитровую байку) и 3 ч. л. с верхом соли.

Контрольные вопросы

1. Характеристика молочной сыворотки

2. Типы брожения при консервировании огурцов с применением молочной сыворотки

3. Рецепт консервирования огурцов с применением молочной

Лабораторное занятие 17: Биотехнология кисломолочных напитков

Цель работы: Изучить биотехнологические методы приготовления кисломолочных напитков

Задание: Приготовить сметану

Оборудование: химическая посуда, лабораторные весы, бюретка, электрическая плитка, сливки

Общие положения

Основной процесс, определяющий консистенцию всех кисломолочных напитков, -- гелеобразование. Сгустки этих продуктов различные: в одних случаях сгусток плотный (колющийся), в других -- ровный и нежный (сметанообразный) или хлопьевидный и т. д. При формировании структуры сгустков продуктов в основном образуются необратимо разрушающиеся связи, тиксотропно-обратимых связей в них мало, поэтому столь важно вести технологический процесс при таких режимах, которые бы обеспечивали минимальное отделение от сгустка сыворотки. В первую очередь это относится к режимам пастеризации, гомогенизации и сквашивания молока.В образовании структуры продукта участвуют молочный жир и белки. Главную роль играет жир, который в результате отвердевания и кристаллизации повышает прочность структуры и вязкость сметаны. Дополнительно структуру стабилизируют образующиеся во время охлаждения жировые скопления. Казеин и сывороточные белки, находящиеся в плазме сметаны и на оболочках жировых шариков, благодаря своей способности связывать влагу также улучшают консистенцию продукта. Таким образом, при производстве сметаны протекают не только процессы брожения молочного сахара и коагуляции казеина, зависящие от режимов пастеризации, гомогенизации и сквашивания сливок, но и процессы формирования и упрочнения структуры жировой фазы, определяемые режимами гомогенизации и скоростью охлаждения продукта.

Ход работы

При выработке сметаны для получения нужной вязкости продукта и уменьшения степени выделения сыворотки сливки следует пастеризовать при высоких температурах (85--95°С с выдержкой в течение 15--20 с и более). Данный режим пастеризации способствует также образованию сульфгидридных групп, придающих сметане специфический привкус (привкус пастеризации), и гарантирует полное разрушение липазы, которая может вызвать пороки вкуса сметаны при хранении. Гомогенизация сливок при производстве сметаны способствует повышению вязкости и пластичности готового продукта, а также ускоряет образование сгустка. В результате гомогенизации увеличивается дисперсность жира с одновременной адсорбцией на поверхности жировых шариков плазменных белков, затрудняющих синерезис сгустка. С повышением давления гомогенизации (до 10 МПа) вязкость сметаны увеличивается. Однако при гомогенизации сливок 30--40%-ной жирности может не хватать оболочечного вещества для образования новых оболочек жировых шариков, что приводит к увеличению количества свободного жира и образованию скоплений жировых шариков (даже наблюдается слияние отдельных шариков с увеличением их диаметра). Чтобы избежать образования в сливках жировых скоплений, следует применять двухступенчатую гомогенизацию (при низком давлении на второй ступени частично разбиваются образовавшиеся агрегаты жировых шариков и белков). При выработке сметаны различных видов окончание процесса сквашивания сливок (который доится 6--16 ч при температуре 26--30°С) определяют по нарастанию кислотности до 55--70°Т. Дальнейшее повышение кислотности (до рН ниже изоэлектрической точки казеина) может привести к перезарядке белка, вследствие чего структура сгустка.

...