Технология производства сухих дрожжей (стр. 6 из 7)
Роль сухих дрожжей в производстве алкогольных напитков
В основе производства большинства спиртных напитков, например пива, сидра, виски, джина лежит процесс ферментации (брожения) дрожжей. На рис. 5, например, приведена схема приготовления пива.
Рис. 5 Пекарские сухие дрожжи и получение биомассы
Основная цель производства пекарских дрожжей состоит в получении дрожжей, которые с высокой скоростью вырабатывают в тесте углекислый газ; однако это производство можно рассматривать и как особый процесс накопления биомассы. Поскольку пекарские дрожжи добавляют к муке в концентрации 1 % от веса муки, они составляют важный источник микробной биомассы в пище человека. В Западной Европе каждый человек потребляет с пищей около 2 г дрожжевого белка в неделю, В табл.3 приведен аминокислотный состав и содержание витаминов в пекарских дрожжах.
Хотя установлено, что на протяжении многих лет могут служить хорошей пищевой добавкой, они, тем не менее, уступают по своим питательным качествам животным белкам. Традиционное использование дрожжей в хлебопечении привело к тому, что они стали более приемлемым источником пищи, чем другие микроорганизмы. Несмотря на то, что дрожжи, по-видимому, не обладают каким либо значительным токсическим эффектом, они все же содержат сравнительно большое количество нуклеиновых кислот. Высокое содержание нуклеиновых кислот может вызвать повышение уровня мочевой кислоты в организме человека, приводящее к подагре; в связи с этим рекомендуется потреблять не более 30 г сухих дрожжей в день. Производство пекарских дрожжей включает в себя решение ряда дилемм. Хотя пекарские дрожжи должны функционировать в анаэробных условиях, производить их необходимо при хорошей аэрации, ибо только так можно добиться большего выхода дрожжевых клеток, Полученные дрожжи должны обладать высокой активностью в тесте, а, кроме того, хорошо храниться и (в случае использовании сухих дрожжей) не терять своих качеств при высушивании. К сожалению, штаммы, проявляющие наибольшую эффективность при брожении, обычно хуже хранятся и теряют свою активность при высушивании. Поэтому приходится выбирать компромиссные условия выращивания, чтобы получить пекарские дрожжи, обладающие хорошей активностью и высокой стабильностью. Дрожжи выращивают в больших сосудах при интенсивном перемешивании и аэрации; в сосуды подается питательный раствор, содержащий сахара, соли и витамины, — основой питательной среды обычно служит меласса. Питательные вещества не добавляются полностью в начале ферментации, а поступают в сосуды непрерывно или порциями через короткие интервалы времени в течение всего процесса. Если добавить сразу слишком много сахара, уровень его в среде повысится, дрожжи переключат свой метаболизм па брожение и выход дрожжевых клеток уменьшится (см. гл. 3). По завершении роста дрожжи концентрируют центрифугированием и затем фильтруют; образующийся на фильтре осадок (кек) можно превращать в брикеты прессованных дрожжей. Сухие дрожжи получают высушиванием дрожжевого кека в вальцовых сушилках, а в последнее время—на распылительных сушил к ах. Продукты, получаемые из дрожжей
Автолизаты и гидролизаты
Дрожжевые гидролизаты и автолизаты обладают способностью придавать пищевым продуктам привкус мяса (или усиливать такой вкус), поэтому они широко используются в пищевой промышленности для приготовления супов и приправ, а также для придания вкуса таким продуктам, как хрустящий картофель. Гидролизаты получают, нагревая дрожжевые клетки при 100°С в присутствии НСI до тех пор, пока большая часть белков не гидролизуется до аминокислот. Затем препарат нейтрализуют NаОН, фильтруют и концентрируют в виде густой пасты. Конечный продукт содержит большое количество соли, образовавшейся при нейтрализации кислоты. Автолиз отличается от гидролиза тем, что при автолизе разрушение клеточных компонентов - белков и нуклеиновых кислот - осуществляется под действием ферментов, синтезированных самой дрожжевой клеткой. Этот процесс может протекать в естественных условиях, но он ускоряется при нагревании до 50°С и добавлении соли. Автолиз обычно продолжается в течение одного дня: за это время не менее половины белков клетки расщепляется до аминокислот. Продукт затем фильтруют и концентрируют в густую пасту. Вероятно, вкус мяса, который характерен для дрожжевых автолизатов, обусловлен аминокислотами и небольшими пептидами, образующимися под действием протеаз в ходе автолиза; в усилении привкуса большую роль могут играть и нуклеотиды, например инозин-5’- монофосфат и гуанозив-5’-монофосфат.
4. Экологическая проблема, связанная с производством сухих дрожжей, и пути ее решения
Проблема очистки сточных вод в пищевой промышленности исключительно важна. На дрожжевых заводах основные промышленные отходы состоят из отработанного мелассового сусла и промывных вод, служащих для охлаждения и промывания готовой продукции. Вместе со сточными водами удаляется значительное количество органических веществ. В табл.№ 5 приведен состав производственных сточных вод мелассово-дрожжевых заводов.
Таблица № 5 Состав производственных сточных вод
Количество их от 1 т дрожжей соответствует количеству бытовых сточных вод, получаемых от 4227 питателей.
Исследованиями установлено, что основным источником загрязнения сточных вод являются дрожжевая бражка и спиртовая барда. Биологическая потребность в кислороде (БПК5) дрожжевой бражка равна 4600—5200 мгО2/, спиртовой барды — около 6000, т. е. в два-три раза больше, чем для общезаводского стока, для которого БПК5 составляет 1400 -— 1800 мгО2/л (табл.6)
Таблица №6
Поэтому сточные воды дрожжевого производства перед спуском следует обрабатывать в целях очистки от органических веществ и снижения их окисляемости. Перед спуском в канализацию сложные соединения сточных вод, состоящие из углерода, водорода и азота должны быть окислены до простых соединений. Для очистки сточных производственных вод применяли различные способы. Попытка обезвредить их химическими методами — обработкой известковым молоком, хлорной известью, хлорным железом, сернокислым закисным железом, сернокислым аммонием, глиноземом — не увенчалась успехом: в лучшем случае БПК5 снижался лишь на 24-63%, тогда как по санитарным нормам предельно допустимая величина его для сточных вод — 500 мг/л. Экономически наиболее эффективен метод очистки сточных вод активным осадком.
5. Перспективы развития дрожжевого производства
Во многих странах мира промышленность производит большие количества сухих дрожжей, применяемых либо как ингредиенты продуктов питания, либо для улучшения качества корма сельскохозяйственных животных. Дрожжи содержат 50% белков, значительное количество витаминов, особенно группы В, и имеют комплекс различных ферментов. В белке дрожжей обнаружены почти все аминокислоты, в том числе и такие незаменимые, как лизин, метионин и триптофан. Сухие дрожжи и дрожжевой экстракт добавляют к пищевым продуктам для улучшения их вкуса и питательной ценности. Дрожжевой экстракт—это продукт автолиза дрожжей, богатый аминокислотами. Ценным его качеством является то, что по вкусу он похож на мясо, что объясняется наличием веществ, образующихся в результате реакции определенных аминокислот с сахаром. Производство сухих кормовых дрожжей в настоящее время возрастает, особенно в восточноевропейских странах. Считается, что в мировом масштабе производится примерно 250 000 т сухих кормовых дрожжей, в основном из жидкого сульфитного щелока и древесных гидролизатов и в меньшей степени из мелассы и сыворотки. В Японии из кормовых дрожжей сначала выделяют рибонуклеиновую кислоту, которая используется в качестве источника ароматических вкусовых веществ, добавляемых в пищу. Оставшийся остаток употребляется как корм с высоким содержанием белка. В настоящее время народонаселение мира составляет примерно 3,5 млрд. Предполагается, что в последующие годы население мира значительно увеличится. Нельзя быть уверенным, что вся сельскохозяйственная продукция вместе с добычей рыбы смогут обеспечить соответствующий прирост продуктов питания. В будущем потребность в продуктах питания еще больше увеличится. Проблема в основном будет заключаться в нехватке белка. Производство белка в форме сухих дрожжей уже не является большой технической проблемой. По литературным данным (Нооег1iеЫе, 2000), дрожжевая установка с 10 дрожжерастительными чанами общей производительностью в 5000 м2 может дать 100000 т сухих дрожжей в год — эквивалент выхода белка с 90000 га плодородной пахотной земли, засеянной соевыми бобами.[17] Серьезной проблемой, которая не решена еще, является приемлемость дрожжей в качестве пищи. Люди принимают пищу не только из-за ее питательной ценности. Продукты питания должны иметь соответствующие вкус, структуру, цвет. Для того чтобы решить эту проблему, необходимо тесное сотрудничество между учеными и производственниками, обеспечивающими производство дрожжей, и технологами, работающими в области продуктов питания. Некоторые положительные факты в этом направлении уже имеются. Хорошо приготовленные дрожжевые автолизаты уже широко применяются в некоторых странах в качестве ингредиентов сухих супов и других готовых продуктов питания, в качестве заменителей мясного экстракта. Основное внимание, однако, должно быть направлено на превращение дрожжей в продукт питания с таким вкусом и структурой, чтобы он мог заменить животные белки. Определенную роль в этом должны сыграть ученые, в частности и генетики-селекционеры, задача которых будет заключаться в выведении штаммов дрожжей с заранее заданными свойствами. Этими свойствами могут быть такие, как количественное соотношение различных аминокислот, витаминов, ферментов углеводов, что отвечало бы требованиям, предъявляемым к продукта питания. В заключение можно высказать предположение, что дрожжи в будущем смогут обеспечить людей недостающим в их питании белком. С незапамятных времен дрожжи сопутствуют человеку, выполняют важную роль в его питании. Не может быть сомнений в том, что прошлое и настоящее дрожжей в жизни человечества очень велико, а в дальнейшем будет еще более важным и значительным.[18]