Микробиология дрожжевого производства

Федеральное агентство по образованию

Тульский государственный университет

Кафедра пищевые производства

Курсовая работа

Микробиология дрожжевого производства

Тула

СОДЕРЖАНИЕ

1. Сырьё и основные стадии технологического процесса

2. Дрожжи используемые для производства хлебопекарных дрожжей

3. Вредители дрожжевого производства

3.1 Микрофлора мелассы

3.2 Микрофлора воды и воздуха

3.3 Вторичные источники инфекции

4. Микробиологический контроль дрожжевого производства

5. Санитарно-гигиенический режим дрожжевого производства

Используемая литература

1. СЫРЬЁ И ОСНОВНЫЕ СТАДИИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА

Дрожжевой завод -- это биотехнологическое производство. Основная задача дрожжевого производства заключается в получении дрожжей для хлебопекарной промышленности. Содержащийся в дрожжах комплекс ферментов вызывает в тесте спиртовое брожение; выделяющийся при этом диоксид углерода поднимает и разрыхляет тесто.

Дрожжевые заводы производят прессованные и сухие дрожжи. Прессованные дрожжи -- это брикеты светло-серого или светло-желтого цвета с содержанием влаги от 73 до 75%, представляющие собой биомассу дрожжевых клеток, в 1 г которой содержится от 8 до 12 млрд. клеток. Если измельченные прессованные дрожжи высушить до остаточного содержания влаги 8--9%, то получатся сушеные дрожжи.

Сырьем в производстве хлебопекарных дрожжей являются свекловичная меласса (отход свеклосахарного производства), минеральные соли, активаторы роста, вода.

Технологический процесс дрожжевого производства состоит из нескольких стадий -- подготовка питательной среды, выращивание засевных дрожжей, выращивание товарных дрожжей, выделение, прессование и упаковывание прессованных дрожжей или сушка с последующим упаковыванием сушеных дрожжей.

Перед выращиванием дрожжей мелассу сначала разбавляют водой, а затем осветляют, в процессе чего она освобождается от большей части коллоидных частиц, которые могут обволакивать дрожжевые клетки и мешать их развитию, солей кальция, а также от посторонних микроорганизмов. Затем мелассу подкисляют, добавляют азот- и фосфорсодержащие соли, а также кукурузный экстракт или вытяжку из солодовых ростков, в которых содержится биотин, поскольку содержание всех этих веществ в мелассе недостаточно для активного размножения дрожжей.

Для приготовления засевных (маточных) дрожжей используют чистую культуру специальных рас (штаммов) хлебопекарных дрожжей, которую вначале выращивают в лабораторных условиях, начиная с пробирки, затем в полупроизводственных условиях - в отделении чистой культуры, постепенно увеличивая ее объем. В результате получают дрожжи, называемые чистой культурой (ЧК), или маточными дрожжами А. Процесс размножения чистой культуры ведут при температуре 25--30 °С, питательную среду подкисляют до рН 4,8--5,8. Питательная среда непрерывно аэрируется по воздушно-приточному способу, так как только при доступе кислорода дрожжи используют сахара мелассы не на спиртовое брожение, а на энергичное размножение и накопление значительной биомассы физиологически активных, жизнеспособных дрожжевых клеток.

Дрожжи ЧК служат засевным материалом для приготовления естественно чистой культуры (ЕЧК), или маточных дрожжей Б. Дрожжи ЕЧК используют в качестве маточных для получения товарных дрожжей.

Выращивание товарных дрожжей осуществляют в дрожжерастильных аппаратах. Имеются различные технологические схемы (периодическая, полунепрерывная и непрерывная) для получения товарных прессованных дрожжей (дрожжи В). Главное направление в современной технологии -- выращивание дрожжей на концентрированных средах, содержащих 5--6% сахара. Это улучшает качество дрожжей и повышает производительность дрожжерастильных аппаратов. По этому методу мелассу разбавляют водой в соотношении 1 : 12, в то время как по обычной схеме конечное разбавление мелассы составляет 1 : 30. Для засева применяют более высокую исходную концентрацию маточных дрожжей (в 3--6 раз больше обычной). Чтобы обеспечить нормальное размножение дрожжей, среду аэрируют большим количеством воздуха (100--120 м3/ч воздуха на 1 м3 среды). Дрожжи размножаются в течение 14--20 ч. После выращивания дрожжей культуральную жидкость сепарируют, получают дрожжевое молоко, содержащее 500--600 г/л дрожжей, и бражку. Дрожжевое молоко поступает на промывание холодной водой для удаления остатков бражки, после чего дрожжи вновь поступают на сепарирование. Промывание и сепарирование повторяют 2--3 раза, пока клетки дрожжей не будут окончательно освобождены от бражки.

Промытые и отсепарированные дрожжи при помощи насоса подаются на фильтрпресс, где освобождаются от воды, затем в вакуум-фильтр, где они прессуются, а далее формуются в виде брусков. Их завертывают в бумагу с этикеткой завода, укладывают в ящики и направляют в холодильные камеры, где охлаждают до 4 °С.

Сушеные дрожжи получают высушиванием измельченных прессованных дрожжей теплым воздухом до остаточного содержания влаги 8--9%. Благодаря низкому содержанию влаги сушеные дрожжи, в отличие от прессованных, могут долго сохраняться. Сушеные дрожжи необходимы для хлебопечения в тех районах, где производство или доставка прессованных дрожжей в силу различных причин исключена. Качество сушеных дрожжей зависит от качества исходных прессованных дрожжей, от режимов сушки и хранения. Для ускорения сушки дрожжи вначале измельчают в специальной дрожжеформовочной машине до получения короткой тонкой вермишели или гранул.

Сушка в некоторой степени угнетает дрожжи. Поэтому применяются мягкие режимы сушки при 30--40 °С. Хорошие результаты дает сушка под вакуумом и в виброкипящем слое, когда дрожжевая крупка при сушке все время поддерживается током воздуха во взвешенном состоянии. После сушки продукцию охлаждают до 15--16 °С и упаковывают.

2. ДРОЖЖИ ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА ХЛЕБОПЕКАРНЫХ ДРОЖЖЕЙ

Для производства прессованных хлебопекарных дрожжей используют различные расы дрожжей-сахаромицетов вида Saccharomyces cerevisiae (Л-1, ЛВ-7, ЛК-14, ЛТ-17) и гибриды 608, 616, 722, 739. По характеру брожения --это верховые дрожжи; при брожении они долго не опускаются на дно и частично поднимаются на поверхность бродящей жидкости в виде пены. Эти расы имеют крупные клетки, которые быстро размножаются в мелассной питательной среде, стойкие при хранении в прессованном и сушеном виде, обладают высокой ферментативной (мальтазной и зимазной) активностью.

Рис. 1. Хлебопекарные дрожжи: а - раса Томская; б - раса ЛБД-Х1.

Мальтазная активность -- это время (в мин), необходимое для выделения 10 мл СО2 при сбраживании 10--20 мл 5%-ного раствора мальтозы при 30 °С дрожжами, взятыми в количестве 2,5% к объему среды. Мальтазная активность характеризует способность дрожжей гидролизовать мальтозу муки и зависит от присутствия в дрожжах фермента мальтазы. Мальтоза -- основной сахар теста она с большим трудом сбраживается дрожжами и более медленно, чем другие сахара, так как дрожжи содержат сравнительно мало мальтазы. Мальтазная активность дрожжей хорошего качества должна быть не более 100 мин.

Зимазная активность -- это время (в мин), необходимое для выделения 10 мл СО2 при сбраживании 10--20 мл 5%-ного раствора глюкозы при 30 °С дрожжами, взятыми в количестве 2,5% к объему среды. Зимазная активность дрожжей хорошего качества должна быть не более 60 мин.

Подъемной силой называется период времени, выраженный в минутах, в течение которого тесто, замешенное на испытуемых дрожжах, поднимается до определенного уровня в формочке.

3. ВРЕДИТЕЛИ ДРОЖЖЕВОГО ПРОИЗВОДСТВА

Источниками попадания посторонней микрофлоры в производство дрожжей являются сырье, минеральные соли, ростовые вещества (кукурузный экстракт, солодовые ростки), засевные дрожжи, вода, воздух, технологическое оборудование. Развиваясь совместно с дрожжами, посторонние микроорганизмы неблагоприятно влияют на технологический процесс, снижают выход и качество готовой продукции.

3.1 МИКРОФЛОРА МЕЛАССЫ

Микроорганизмы могут попадать в мелассу из свеклы, из аппаратуры, воды и воздуха в процессе сахароварения. В густой мелассе с высоким содержанием сахаров (около 50%) при общем количестве сухих веществ 76--80% микроорганизмы не размножаются, а при длительном хранении в соответствующих условиях в закрытых хранилищах, количество их уменьшается вследствие отмирания менее осмоустойчивых форм. При переработке мелассы, сильно обсемененной посторонними микроорганизмами, в дрожжерастильные аппараты попадают микроорганизмы-вредители, которые, размножаясь вместе с основной культурой дрожжей, будут угнетать ее рост и нарушать нормальное течение технологического процесса. При этом снижается выход готовой продукции и её качество. Посторонние микроорганизмы, оставшиеся в готовой продукции, снижают подъёмную силу дрожжей и стойкость их при хранении.

Из большого количества разнообразных микроорганизмов, которые могут содержаться в мелассе, наиболее опасными для производства являются микроорганизмы, быстро размножающиеся в условиях дрожжевого производства. Наиболее часто в мелассе обнаруживают следующие группы микроорганизмов: спорообразующие палочки, кислотообразующие бактерии, кокковую микрофлору, дрожжевые грибки некоторых родов, плесневые грибки и актиномицеты.

Группа спорообразующих бактерий. Особенно часто встречаются следующие виды микроорганизмов: Вас. subtilis (сенная палочка), Вас. mesentericus (картофельная палочка), Вас. mesentericus globigii, Вас. mesentericus flavus, Вас. megatherium.

По своей морфологии и биохимическим свойствам виды Bas. subtilis, Вас. mesentericus и их разновидности globigii и flavus очень близки между собой. Это довольно крупные палочки различной длины, от 1,5 до 4 мкм, и размерами в поперечнике от 0,5 до 0,8 мкм, подвижные, образующие центральную спору. У видов Вас. subtilis споры несколько раздутые в виде бочонка, а у Вас. mesentericus остаются в форме палочки.

Характер роста микроорганизмов на питательных агаровых средах у Вас. mesentericus и Вас. subtilis зависит от состава среды: на солодовом сусле с мелом или без мела колонии сухие, морщинистые, беловатые, иногда сероватые с коричневым оттенком. На дрожжевой воде с сахарозой колонии микроорганизмов слизистые, беловатые иногда со слабо-желтым оттенком.

Вас. mesentericus var. globigii на всех сахаристых средах образует светло-желтые или белые выпуклые, слизистые колонии с пузырьками газа, так как при росте на сахаристых средах этот вид образует некоторое количество спирта и углекислоты, а также ацетон. Вас. mesentericus flavus на этих же средах образует выпуклые, слизистые колонии желтого цвета. Вас. megatherium -- крупная палочка. Длина ее от 4 до 5 мкм, ширина от 1 до 2 мкм. Она подвижная, с центрально расположенными спорами.

Перечисленные выше виды бактерий способны хорошо размножаться и в осветленной мелассе в приточных чанах и вместе с дрожжами в дрожжерастильных аппаратах. Эти микроорганизмы наносят значительный ущерб производству, так как в процессе своей жизнедеятельности они не только используют сахар и другие питательные вещества среды, предназначенные для питания основной культуры дрожжей, но восстанавливают содержащиеся в мелассе нитраты (соли азотной кислоты) в нитриты (соли азотистой кислоты).

Рис. 2. Группа спорообразующих палочек: а - Вас. mesentericus globigii; б - Вас. mesentericus; в - Вас. subtilis; г - Вас. megatherium.

Нитриты чрезвычайно - ядовиты. Содержание их в среде даже в количестве 0,0005.% задерживает нормальное почкование дрожжевых клеток. При содержании в среде нитритов 0,004% накопление дрожжей снижается на 40--50%. Концентрация нитритов в количестве 0,02% почти полностью подавляет рост и размножение дрожжевых клеток и даже вызывает их частичную гибель.

Чтобы не допустить размножения нитритообразующих бактерий в приточной мелассе, применяют способ горячего осветления, подкисление среды серной кислотой до рН 3,5 -- 4,0, а также быстрое использование осветленной мелассы. Но, если, несмотря на принятые меры, нитриты в дрожжерастильных аппаратах все же образуются (покраснение среды при смешивании с реактивом Грисса), это является косвенным показателем недостаточности аэрации, как только растущие дрожжи используют весь растворенный кислород бактерии вынуждены для получения необходимой энергии восстанавливать нитраты мелассы в нитриты. При обнаружении такого явления количество воздуха, подаваемого в аппарат, немедленно увеличивают. При этом нитритообразующие микроорганизмы перейдут на дыхательный обмен, т. е. начнут усваивать растворенный кислород воздуха и восстановление нитратов в нитриты прекратится.

Неспороносные гнилостные бактерии представлены многими представителями рода Pseudomonas, а также кишечной палочкой, протеем, микрококками. Все они снижают выход дрожжей и их качество, вызывают разложение белков дрожжей, что приводит к быстрой порче прессованных дрожжей (разжижению) и появлению неприятно пахнущих продуктов гниения (сероводорода, индола, скатола и др.).

Группа молочнокислых бактерий. В эту группу входят микроорганизмы, относящиеся к гетероферментативным молочнокислым бактериям, которые при сбраживании сахаров разлагают их с образованием молочной кислоты и ряда других продуктов: летучих кислот, этилового спирта. Чаще всего встречается широко распространенный в природе вид Leuconostoc mesenterioides. Этот микроорганизм попадает в мелассу из свёклы, иногда размножается в процессе сахарного производства и переходит в мелассу. Чаще его обнаруживают в виде диплококков или коротких цепочек -- стрептоформ. Они неподвижны, окрашиваются по Граму положительно, как и все молочнокислые бактерии. Спор не образуют, но легко образуют капсулу.

Особенно большая капсула образуется при росте культуры на среде с сахарозой. Благодаря этому свойству микроорганизм устойчив к нагреванию, может выдержать даже непродолжительное кипячение или нагревание до 90°С.

В жидких средах, содержащих сахарозу, Leuconostoc mesenterioides образует декстрин и вызывает ослизнение среды, особенно интенсивное при слабо кислой или нейтральной реакции среды при рН 5,5--7,0; в подкисленной среде рН 5,0 и ниже размножения бактерий и ослизнения среды почти не наблюдается.

На среде с сахарозой эти бактерии образуют характерные слизистые, почти прозрачные, выпуклые, гладкие, довольно крупные колонии диаметром 2--4мм, а на сусло-агаpe с мелом -- мелкие, полупрозрачные, слегка опалесцирующие, гладкие с зоной просветления вокруг. Этот микроорганизм обычно вызывает закисание мелассы при хранении её в хранилищах. Размножение бактерий усиливается только в тех случаях, когда меласса почему либо разбавляется водой. Haпpимеp, при попадании атмосферных осадков происходит местное разбавление верхнего слоя мелассы, но этого бывает иногда достаточно, чтобы с течением времени инфицировалась вся хранящаяся меласса.

Существенным различием между этими двумя микроорганизмами является свойство Leuconostoc agglutinans прилипать к дрожжевым клеткам и склеивать их в комки, быстро оседающие на дно, т. е. вызывать агглютинацию дрожжей в дрожжерастильных аппаратах. Это явление чрезвычайно нежелательное, так как нарушается правильное питание дрожжевых клеток и замедляется их почкование, в результате снижается выход дрожжей, затрудняется их промывка и прессование, ухудшается товарный вид дрожжей. Однако подъемная сила дрожжей и стойкость их при хранении не изменяются.

Микроорганизмы Leuconostoc agglutinans встречаются в мелассе очень редко и в небольшом количестве, но, прилипая к дрожжевым клеткам, размножаются в хранящихся засевных дрожжах, задерживаются в изгибах трубопроводов, размножаются там на остатках питательной среды и на разлагающихся дрожжевых клетках. Капсула увеличивает их устойчивость к дезинфектантам и к высокой температуре при пропаривании трубопроводов.

Кокковая микрофлора. Это микроорганизмы -- представители родов Micrococcus, Tetracoccus, Sarcina. Они попадают в мелассу так же из свеклы, в процессе сахарного производства, из воздуха и воды и являются в значительной мере случайной микрофлорой, но постоянно присутствующей в мелассе. Морфология: мелкие кокки род Micrococcus, педиококки или тетра-кокки -- род Tetracoccus, пакеты по восемь, шестнадцать и более клеток -- род Sarcina. Размеры их в поперечнике от 1,2 до 2,5 мкм. Эти микроорганизмы неподвижные, грамположительные. Колонии их на агаровых средах гладкие, блестящие, с ровным краем или складчатые (у Sarcina), цвет-- от белого до желтого и желто-оранжевого. В хранящейся мелассе размножаются медленно и в больших количествах обнаруживаются редко.

Дрожжевые грибки. Рода Saccharomyces, Torulopsis, Candida. Они попадают в мелассу случайно, из воды, воздуха или аппаратуры и в зависимости от рода грибков могут причинить различным вред. В густой мелассе дрожжевые грибки, как и все микроорганизмы, не размножаются, однако некоторые из них сохраняются в жизнеспособном состоянии и при разбавлении мелассы водой (атмосферными осадками или паром при сливе) начинают размножаться и сбраживать сахар мелассы, превращая его в спирт и углекислоту.

Дрожжевые грибки, особенно из родов Torulopsis и Candida, попадая вместе с мелассой в дрожжерастильные аппараты, при благоприятных для них условиях аэрации и притока питательных веществ могут быстро размножаться. Скорость роста и почкования этих дрожжей в несколько раз больше, чем основной культуры пекарских дрожжей, вследствие чего может появиться опасность снижения качества готовой продукции. Поэтому мелассу, содержащую дрожжевые грибки нельзя использовать для приготовления чистой культуры маточных и засевных дрожжей.

Рис. 3. Несовершенные дрожжи: а -- род Candida; б -- род Torulopsis

Морфология: форма клеток дрожжевых грибков очень разнообразная -- круглая, овальная, продолговатая, в виде колбасок, иногда мицелиевидная. Размеры также различные: длина их от 4 до 10 мкм, ширина от 3 до 7 мкм.

На агаровых сахарных средах (сусло-агар с мелом и агаризованная дрожжевая вода с сахарозой) образуют довольно крупные колонии белого или розового цвета, слегка выпуклые, с гладкой или морщинистой поверхностью или реже плоские, матовые, при росте внутри среды колонии чечевицеобразные или треугольные, иногда разрывающие агар. В жидких сахаристых средах -- солодовом сусле или дрожжевой воде с сахарозой некоторые виды дрожжей бродят сильно, другие -- слабее, третьи -- совсем не бродят.

3.2 МИКРОФЛОРА ВОДЫ И ВОЗДУХА

Дрожжевое производство характеризуется большим расходом воды. Вода используется для разбавления мелассы, для промывания дрожжей после их отделения от питательной среды, для мойки аппаратуры, регулирования температуры в дрожжерастильных аппаратах. Вода, сильно обсемененная микроорганизмами, может стать серьезным источником инфекции на заводе, поэтому к воде в производстве дрожжей предъявляют те же требования, что и к питьевой. Она должна соответствовать действующему ГОСТу.

Для того чтобы обеспечить энергичное размножение и накопление биомассы хлебопекарных дрожжей, необходимо огромное количество воздуха -- от 10 до 80 тыс. м3/ч (в зависимости от мощности завода). В атмосферном воздухе находится значительное количество микроорганизмов и он может стать дополнительным источником проникновения в производство посторонней микрофлоры. Поэтому воздух подвергается фильтрованию.

Страницы: 1, 2