Получение продуктов брожения: спиртового, молочнокислого, пропионовокислого и ацетоно-бутилового. Получение лимонной кислоты

1. Получение продуктов брожения: спиртового,молочнокислого, пропионовокислого, и ацетоно-бутилового. Получение лимонной кислоты.

Получение продуктов брожения:
спиртового,молочнокислого,
пропионовокислого, и ацетонобутилового. Получение лимонной
кислоты. Получение органнических
кислот

2.

Процессы брожения
По своей биологической сути брожение – это анаэробный
окислительно-восстановительный процесс, в котором АТФ
синтезируется путем субстратного фосфорилирования при
использовании в качестве источника энергии органических
соединений. При брожении продукты расщепления одного
органического субстрата могут одновременно служить и
донорами, и акцепторами электронов. Сбраживаться
микроорганизмами могут углеводы, спирты, органические
кислоты, аминокислоты, пурины, пиримидины и другие
органические соединения

3.

При сбраживании органических соединений образуются
различные органические кислоты (молочная, масляная,
муравьиная, пропионовая, уксусная, янтарная), спирты
(этиловый, бутиловый, пропиловый), ацетон, СО 2, Н 2 и др.
Обычно в процессе брожения образуется несколько
продуктов. В зависимости от того, какие продукты
преобладают или являются особенно характерными,
различают спиртовое, молочнокислое, муравьинокислое,
маслянокислое, ацетонобутиловое, пропионовокислое и
другие типы брожения.

4.

Продукты спиртового брожения
Спиртовое брожение лежит в основе получения этилового
спирта, кормовых и пищевых дрожжей, пивоварения и
виноделия. Возбудителями спиртового брожения могут быть
дрожжи — сахаромицеты, некоторые мицелиальные грибы
(Aspergillus oryzae) и бактерии (Erwinia amylovora, Sarcina
ventricula, Zymomonas mobilis, Z. anaerobia).
Среди названных организмов дрожжи занимают I ведущее место,
а получение с их помощью этанола относят к разряду
наикрупнейших в мире.

5.

Дрожжи, применяемые в производстве спирта, должны обладать
высокой бродильной энергией (быстро и полно сбраживать сахара),
иметь анаэробный тип дыхания, быть устойчивыми к продуктам
своего
обмена
и
к
продуктам
обмена
посторонних
микроорганизмов, а также к изменению состава среды, переносить
большую концентрацию солей и сухих веществ, содержащихся в
сусле, при переработке мелассы полно сбраживать раффинозу. При
выделении дрожжей из зрелой бражки и использовании их в
качестве хлебопекарных они должны отвечать требованиям,
предъявляемым к хлебопекарным дрожжам по стойкости при
храпении, подъемной силе, зимазной и мальтазной активности.

6. Технология производства продуктов брожения. Производство этилового спирта  

Технология производства продуктов брожения.
Производство этилового спирта
Для производства спирта используют любое крахмалсодержащее
сырье (все виды зерновых культур, картофель). Также используют
сахаросодержащее сырье: свеклосахарную, тростниковую,
сырцовую мелассу, сахар-сырец и др.
Технология производства этилового спирта состоит из ряда
последовательных стадий: подготовка крахмалсодержащего
сырья, разваривание крахмалсодержащего сырья, осахаривание
разваренной массы, приготовление дрожжей, сбраживание
осахаренного сусла, выделение спирта из бражки и его
ректификация.

7.

Подготовка крахмалсодержащего сырья включает его очистку от примесей,
измельчение зерна на молотковых или вальцовых дробилках до частиц размером
менее 3 мм. Очистка картофеля происходит на гидравлическом транспортере, затем
его моют в картофелемоечных машинах и измельчают на молотковых дробилках или
картофелетерках.
Измельченное сырье смешивается с теплой водой в соотношении 1 : 2,5–3,5. После
перемешивания зерновой замес (или картофельная кашица) поступает в аппарат для
разваривания, цель которого заключается в разрушении клеточной структуры сырья
и растворении крахмала. Разваривание проводят в ци- линдроконических аппаратах
при нагревании острым паром под давлением не менее 0,4–0,6 МПа.
Процесс разваривания может проводиться периодическим, полунепрерывным или
непрерывным способами. Наиболее распространено непрерывное разваривание.
Измельченное сырье подогревается сначала вторичным, затем острым паром до
температуры разваривания и выдерживается при этой температуре, продвигаясь по
варочным аппаратам.

8.

После 1 ч пропаривания при 90 °С в результате открытия нижнего
клапана и резкого падения давления происходит как бы взрыв
пропаренного сырья и оно продавливается в аппарат (затиратель).
Разваренную массу охлаждают до температуры +57...61 °С (в
зависимости от вида осахаривающего материала и способа
осахаривания). Осахаривание охлажденной разваренной массы
осахаривающими
материалами
(солодовым
молоком
или
ферментными препаратами) проводят периодическим или
непрерывным способом. В результате получают продукт – сусло
спиртового производства. Оно имеет массовую долю сухого
вещества 16-18%, в том числе 13-15% сбраживаемых Сахаров. Оса
харенное сусло (затор) охлаждают до температуры +18...22 °С в
теплообменниках или с помощью вакуума.

9.

Процесс сбраживания
Для сбраживания сусла дрожжи вида S. Cerevisiae размножают из чистой
культуры, хранящейся в пробирках. При этом получают засевные дрожжи.
Производственные дрожжи готовят периодическим или полунепрерывным
способом на основе за- севных дрожжей, используя пастеризованное сусло.
С момента введения производственных дрожжей (6–8% от объема сусла) в
охлажденное сусло начинается процесс брожения. Брожение проводят в закрытых
бродильных чанах в течение 2–3 суток с поддержанием температуры +25...30 °С.
Брожение проводят периодическим, циклическим или непрерывно-проточным
способами. Периодическое брожение осуществляют в одном аппарате в
небольших организациях. Циклический и непрерывно проточный способ
используют в больших организациях с использованием ряда дополнительного
оборудования (например, батареи бродильных аппаратов, соединенных
переточными трубами и др.).

10.

В период брожения дрожжи, действуя мальтозой, превращают мальтозу в
декстрозу (виноградный сахар) и действием зимазой сбраживают ее.
Дрожжи
от
бражки
отделяют
фильтрованием.
По окончании процесса брожения получают зрелую бражку с объемной
долей спирта 8–8,5%.
Бражка представляет собой многокомпонентную смесь, включающую
летучие и нелетучие соединения. Летучая фракция нагретой бражки
переходит в паровую фазу, а после конденсации превращается в жидкость.
Трудноотделимая фракция остается в перегонном кубе. В процессе
разделения бражки получают спирт-сырец (концентрация спирта 88%) с
примесями и барду. Спирт-сырец используется для получения
ректификованного спирта на ректификационных аппаратах спиртовых или
ликеро-водочных заводов.

11.

Все спирты, получаемые из зерна, картофеля и сахарной свеклы, содержат
сивушные масла. Основной компонент сивушных масел – изоамиловый
спирт. Всего при брожении образуется до 240 различных веществ, некоторые
из них очень ядовиты. По степени летучести различают четыре группы
примесей: головные, хвостовые, промежуточные и концевые. Головные
примеси имеют температуру кипения ниже температуры кипения спирта и
испаряются в первую очередь. К ним относят уксусный и масляный
альдегиды, уксусно-метиловый эфир и др. Хвостовые примеси – уксусная
кислота, фурфурол – менее летучи в сравнении со спиртом.
Промежуточные примеси более летучи при низких концентрациях спирта.
Основными их представителями являются этиловый спирт, высшие спирты
(изоамиловый, изобутиловый, пропиловый) и др. Концевые примеси
(метиловый спирт) имеют большую летучесть при высоких концентрациях
спирта.

12.

Ректификация.
Спирт из бражки извлекают ректификацией, а его очистку от
примесей осуществляют многоступенчатой ректификацией и
химическими
методами.
Спирт-ректификат
получают
непосредственно из бражки на брагоректификационных установках
непрерывного
действия
без
выделения
спирта-сырца.
Брагоректификационная установка состоит из бражной и
нескольких ректификационных колонн. Число ректификационных
колонн в установке на одну меньше, чем число компонентов
(одинаковой летучести) в смеси. В каждой колонне от исходной
смеси отделяется одна из групп составных частей исходной смеси,
которая в последующих ректификационных колоннах разделяется
на составляющие компоненты.

13.

Кроме спирта-сырца и ректификованного этилового спирта спиртовая
промышленность вырабатывает небольшое количество абсолютного спирта
(содержание воды до 0,2 объемных %). Также вырабатываются другие виды
спирта. Ароматный этиловый спирт представляет собой ректификованный
этиловый спирт крепостью 75–80 объемных %, получаемый перегонкой настоев
водно-спиртовой жидкости с эфиромасличным или плодово-ягодным
сырьем. Питьевой этиловый спирт представляет собой ректификованный
этиловый спирт, разведенный умягченной водой до крепости 95 объемных %.

14.

Получение продуктов ацетоно-бутилового
брожения
Ацетонобутиловое брожение в качестве основных конечных продуктов
трансформации углеводов получают ряд ценных веществ: бутиловый и этиловый
спирты, ацетон, изопропиловый спирт, а также уксусную и масляную кислоты.
Возбудитель этого брожения - Clostridium acetobutylicum. Ацетонобутиловые
бактерии значительно более требовательные к среде организмы, чем
маслянокислые. Они нуждаются в готовых аминокислотах и витаминах. Характер
конечного
продукта
этого
брожения
обуславливается
как
видовой
принадлежностью используемого микроорганизма, так и внешними условиями:
составом питательной среды, рН и температурой.

15.

Этот вид брожения широко используют в промышленном производстве
ацетона и бутилового спирта из кукурузной муки или другого
крахмалистого
сырья.
Ацетон
применяют
для
производства
искусственного шелка и кожи, фотографических пленок, искусственного
цемента и др. продуктов. Бутиловый спирт используют в производстве
лаков. Газы, образующиеся при ацетонобутиловом брожении, идут на
синтез метилового спирта СН3ОН.
В качестве исходного сырья применяют крахмалистые продукты, не
подвергшиеся осахариванию, поскольку бактерии обладают активной
амилазой.
Оптимальными условиями брожения являются: концентрация затора около
6%, температура 36…37° С, рН среды 5…7. В течение многостадийного
процесса брожения образуются промежуточные вещества – уксусный
альдегид, муравьиная, масляная, уксусная кислоты, этанол, углекислый
газ, водород и др.

16.

Крахмальные заторы приготавливаются в концентрации 4…6%, что
обеспечивает получение предельной концентрации для продуцирования
бутилового спирта – 1,5%. Для ацетонобутилового производства требуется
сырье, содержащее углеводы, азот и фосфор. Таким полноценным сырьем
является обойная ржаная мука, пшеничная, ячменная и кукурузная.
Ацетон используется для получения хлороформа, искусственного шелка,
кожи и др., а также как растворитель. Бутиловый спирт применяется для
производства лаков, синтетического каучука.

17.

Получение продуктов молочнокислого
брожения
Основные биохимические процессы, протекающие при выработке
кисломолочных продуктов - это молочнокислое и спиртовое брожение
молочного сахара, протеолиз, коагуляция казеина и гелеобразование, в
результате которых формируются консистенция, вкус и запах готовых
продуктов.
По характеру брожения лактозы кисломолочные продукты принято делить на 2
группы: 1 - продукты, в основе изготовления которых лежит молочнокислое
брожение (простокваша, ацидофилин, йогурт, творог, сметана); 2 - продукты со
смешанным брожением - кефир, кумыс, курунга и др.
Протеолиз более интенсивно протекает в продуктах второй группы, по
сравнению с большинством продуктов первой группы.

18.

Технология изготовления кисломолочных продуктов состоит из
подготовки сырья, нормализации молока или сливок по жиру, тепловой
обработки, гомогенизации, охлаждения до температуры сквашивания,
процесса заквашивания, сквашивания и охлаждения до температуры не
выше
+8
°С.
Имеются два способа производства кисломолочных продуктов:
термостатный и резервуарный. При термостатном способе молоко
очищают, нормализуют, пастеризуют или стерилизуют, подвергают
гомогенизации, охлаждают до температуры заквашивания и затем
заквашивают. Заквашенное молоко (или сливки) разливают в упаковку
(бутылки, банки и др.), укупоривают и помещают в термостатные камеры
для сквашивания. Затем продукт охлаждают в хладостатной камере до +8
°С и выдерживают для созревания от 6 до 12 ч. При производстве
кисломолочных продуктов из обезжиренного молока или пахты не
производят их нормализацию и гомогенизацию.

19.

При использовании резервуарного способа заквашивание и сквашивание
молока, охлаждение и созревание продукта происходит в больших
резервуарах (танках) и в упаковку разливается уже готовый продукт. При
этом способе очищенное молоко нагревают до +72...75 °С и направляют на
пастеризацию. Затем его выдерживают 10 мин и подают в гомогенизатор, в
котором обрабатывают под давлением.
Гомогенизированное молоко охлаждают до +22 °С и направляют для
сквашивания. В зависимости от вида закваски сквашивание продолжается
от 2,5 до 7 ч. После образования сгустка и достижения требуемой
кислотности продукты немедленно охлаждают до температуры не выше +8
°С, а затем разливают в упаковку. Резервуарный способ получения
кисломолочных продуктов более экономичен, чем термостатный, качество
продукции выше.

20.

Кисломолочные продукты подразделяются по характеру брожения,
протекающего при сквашивании молока (сливок, сыворотки, пахты).
Группы кисломолочных продуктов
Различают
две
группы
кисломолочных
продуктов:
1. продукты, получаемые в результате только молочнокислого брожения
(обыкновенная
и
Мечниковская
простокваша,
варенец,
ряженка,
ацидофильное
молоко,
йогурт
и
др.);
2. продукты, получаемые при смешанном брожении – молочнокислом и
спиртовом (кефир, кумыс, ацидофильно-дрож- жевое молоко).
В первой группе бактерии расщепляют молочный сахар с образованием
молочной кислоты, под действием которой казеин молока коагулирует
(выпадает в виде хлопьев), в результате чего усвояемость, по сравнению с
молоком, значительно повышается. Продукты этой группы имеют
кисломолочный вкус, достаточно плотный и однородный сгусток без
пузырьков газа.

21.

В продуктах второй группы наряду с молочной кислотой из молочного сахара
образуются спирт, углекислый газ, летучие кислоты, также повышающие
усвояемость продукта. Продукты этой группы имеют кисломолочный вкус, но
более острый, «щиплющий», освежающий и нежный сгусток, пронизанный
мелкими пузырьками газа. Сгусток легко разбивается при встряхивании или
перемешивании, в результате чего консистенция продукта становится
сметанообразной, однородной. Поэтому такие продукты называют напитками.
К кисломолочным продуктам относятся напитки из сыворотки, но у них нет
сгустка из-за отсутствия белка – казеина. По содержанию белков и жира
кисломолочные продукты почти не отличаются от цельного молока. акже часто
кисломолочные продукты обогащаются различными пробиотическими
культурами. Самый известный пример – бифидок, который отличается от
кефира добавлением бифидобактерий.

22.

При производстве кисломолочных продуктов применяют чистые
культуры молочнокислых бактерий. В состав чистых культур входят
молочнокислый стрептококк (Str.Lactis), болгарская палочка {Bad.
Bulgaricum), ацидофильная палочка (Bad. Acidophilum), ароматобразующие
бактерии (Str. Diacetiladis) и молочные дрожжи (Torula).
Каждый продукт изготавливают с помощью определенных культур
микроорганизмов. Наибольшее употребление для производства имеют
молочнокислые стрептококки, развивающиеся при различной температуре:
мезофильные – +30...35 °С, термофильные – +42...45 °С с пределом
кислотообразования – 120...130 °Т.
Болгарская и ацидофильная палочки являются термофильными бактериями.
Болгарская палочка и неслизистые расы ацидофильной палочки – сильные
кислотообразователи.

23.

Сквашивание при производстве молочных продуктов
Для производства кефира используют кефирные грибки, микрофлора
которых состоит из сочетания молочнокислых стрептококков и палочек,
ароматобразующих бактерий, молочных дрожжей, микодермы и
уксусных бактерий. Кефирные зерна служат материнской закваской, из
которой получают все последующие закваски для производства кефира.
Закваски, используемые для значительного накопления молочной
кислоты,
готовят
с
использованием
гомоферментативных
микроорганизмов
(молочнокислые
стрептококки,
болгарская,
молочнокислая, ацидофильная и другие палочки).
При использовании гетероферментативных бактерий, образующих
молочную кислоту, а также этиловый спирт, уксусную, пропионовую и
валериановые кислоты, диацетил, ацетоин, ацетальдегид, формируется
специфический вкус и аромат продуктов.

24.

При производстве творога сквашивание происходит в результате
жизнедеятельности микроорганизмов закваски и действия внесенного
сычужного фермента (порошка из слизистой оболочки четвертого отдела
желудка – сычуга молочных телят и ягнят). После сквашивания идет
процесс отделения сыворотки от сгустка.
Качество кисломолочных продуктов сильно зависит от состава закваски.
При использовании энергичных кислотообразователей (молочнокислый
стрептококк, болгарская палочка) значительно накапливается молочная
кислота и получается плотный сгусток с интенсивным выделением
сыворотки.
При
использовании
слабых
кислотообразователей
(ароматобразующие стрептококки) получается нежный сгусток с приятным
ароматом и вкусом. Препятствуют отделению сыворотки, повышают
вязкость и эластичность продукта сливочный стрептококк и ацидофильная
палочка. Дрожжи, ароматобразующие и уксуснокислые бактерии выделяют
углекислый газ, что способствует разрушению сгустка. Увеличивает
прочность сгустка и снижает интенсивность отделения сыворотки
повышение температуры пастеризации молока.

25.

При производстве кефира, простокваши, сметаны процесс гомогенизации
молока и сливок ускоряет образование сгустка, повышает его вязкость и
пластичность, снижает выделение сыворотки. Но этот процесс
нецелесообразен при производстве творога

26.

Виды молочнокислых продуктов
Температурный режим и продолжительность скашивания зависят от
микрофлоры в составе заквасок: при использовании кефирной закваски – 8–12 ч,
термофильных бактерий – 2,5– 4 ч, мезофильных видов – 5–7 ч. Окончание
сквашивания определяют по прочности сгустка и титруемой кислотности.
Охлаждение и созревание сметаны длится 6–48 ч в зависимости от фасовки.
Простоквашу вырабатывают из коровьего пастеризованного, стерилизованного
или топленого молока путем сквашивания чистыми культурами молочнокислых
бактерий.
Варенец изготавливают из стерилизованного или топленого молока,
заквашенного чистыми культурами молочнокислых стрептококков с
добавлением или без добавления молочнокислой палочки.

27.

Ряженку вырабатывают из смеси молока и сливок, выдержанной при температуре
+95 °С в течение 2–3 ч и заквашенной чистыми культурами термофильных рас
молочнокислых стрептококков.
Йогурт производят из смеси пастеризованного цельного, обезжиренного молока с
добавлением сливок и сухого цельного или обезжиренного молока
распылительной сушки, сквашенной чистыми культурами термофильного
молочнокислого стрептококка и болгарской палочки в равных количествах.
Ацидофильное молоко получают сквашиванием молока закваской из чистых
культур ацидофильной палочки, а при изготовлении ацидофильной простокваши
применяют
еще
молочнокислый
стрептококк.
Ацидофильные
напитки вырабатывают с использованием чистой культуры ацидофильной
палочки. Но в ацидофилин вводят молочнокислый стрептококк и кефирную
закваску, а в ацидофильно-дрожжевое молоко – специально подобранные культуры
молочных дрожжей и чистые культуры ацидофильной палочки.

28.

Кумыс готовят из молока кобылиц (натуральный), а также из коровьего молока с
помощью закваски, состоящей из культур болгарской палочки и молочных
дрожжей. По времени созревания он бывает слабый (1 сутки), средний (2 суток),
крепкий (3 суток).
Сметана – кисломолочный продукт, вырабатываемый из нормализованных по
массовой доле жира пастеризованных сливок с добавлением или без добавления
сухого молока, белка соевого изолированного или стабилизатора консистенции.
Ее получают путем сквашивания смеси закваской, приготовленной на культурах
молочнокислых бактерий.
Торты творожные получают из творога, допрессованного до массовой доли
влаги 30 - 36%, с добавлением сливочного масла, вкусовых и ароматических
веществ.

29.

Получение продуктов пропионовокислого
брожения
Возбудителем пропионовокислого брожения являются пропионовокислые
бактерии Propionibacterium, которые превращают глюкозу или молочную
кислоту в пропионовую и уксусную кислоты.
Пропионовокислое брожение углеводов и молочной кислоты играет важную
роль в процессе созревания твердых сыров с высокой температурой второго
нагревани.

30.

Следует отметить, что пропионовокислому брожению могут
подвергаться не только молочная кислота, но и ее соли. Это брожение
имеет важное значение в созревании сыров. Молочная кислота (вернее,
ее кальциевая соль), образующаяся в результате жизнедеятельности
молочнокислых бактерий, под влиянием пропионовокислых бактерий
превращается в пропионовую кислоту, уксусную кислоту и углекислый
газ. Выделение углекислоты приводит к образованию глазков в сыре,
придающих ему характерный ноздреватый рисунок. Пропионовая и
уксусная кислоты способствуют образованию специфического сырного
вкуса и запаха.
Пропионовокислые бактерии используются также для получения
витамина B12.

31.

Получение продуктов пропионовокислого
брожения
Сыры – концентрированный пищевой продукт, получаемый в результате
свертывания
молока
и
обработки
образующегося
сгустка.
Процесс производства сыров состоит из следующих стадий и технологических
операций: приемка и сортировка молока, созревание молока и его подготовка к
свертыванию, получение и обработка сгустка и сырного зерна, самопрессование
и прессование сыра, посол сыра, его созревание, окончательная отделка.

32.

Созревание молока заключается в выдержке его при температуре + 10...12 °С в
течение 12-14 ч с добавлением или без добавления закваски молочнокислых
бактерий. Во время созревания изменяются состав и свойства молока, которые
положительно влияют на свертывание молока, активнее развивается
микрофлора закваски, что обеспечивает нормальную обработку сгустка. При
этом ускоряется выделение сыворотки из зерна и энергичнее нарастает
кислотность, ускоряются процессы выработки и созревания сыра.
Предельная кислотность молока после созревания не должна превышать 20 °Т.
Процесс подготовки молока к свертыванию состоит из следующих операций:
нормализация, пастеризация молока, внесение добавок и подготовка сычужного
фермента. Пастеризация молока осуществляется при температуре +63...65 °С в
течение 20 мин. Пастеризация при более высокой температуре (+72... 75 °С)
снижает качество продукта (свернувшийся альбумин неблагоприятно
воздействует на консистенцию сыра). Высокую пастеризацию (+85 °С и выше)
применяют только при производстве мягких сыров.

33.

Для свертывания молока в сыроделии применяют молокосвертывающие
ферменты животного происхождения и ферментные препараты на их основе.
Препарат вносят в молоко в виде раствора, для их равномерного
распределения по всему объему содержимое тщательно перемешивают в
течение 6–7 мин, а затем оставляют в покое до образования сгустка.
Продолжительность свертывания молока устанавливают в зависимости от
вида сыра, при выработке твердых сыров – 30–35 мин, для сыров пониженной
жирности - 35-40 мин, для мягких сыров 50-90 мин.
Свертывание молока проводят при температуре +28... 36 °С. При пониженной
способности молока к свертыванию температуру повышают в допустимых для
каждого
вида
сыра
пределах.
Готовность сгустка определяют по его плотности и прочности на излом.

34.

Стадии произодства сыров
Цель обработки сгустка заключается в удалении сыворотки с растворенными в
ней составными частями молока путем вымешивания. В процессе вымешивания
выделяется сыворотка, уменьшается объем зерна (оно становится округлым). В
конце вымешивания зерно характеризуется упругостью, достаточной прочностью
и
потерей
первоначальной
клейкости.
На
продолжительность вымешивания влияет температура, при которой
вымешивают зерно. Она определяется температурой свертывания молока в
зависимости от вида выпускаемого сыра. После вымешивания зерна проводят его
тепловую обработку, т.е. второе нагревание для ускорения обезвоживания. Чем
выше температура второго нагревания, тем лучше обсыхает сырное зерно, после
предварительного удаления от 20 до 30% сыворотки. Теплоносителем при втором
нагревании используют пар или горячую воду.
При нагревании сырного зерна и сыворотки повышается клейкость, легко
образуются комки. Поэтому в процессе второго нагревания сырную массу
постоянно перемешивают, не допуская образования комков, которые
обсушиваются значительно медленнее, чем зерно.

35.

Процесс нагревания проводят в две стадии: на первой стадии температура
повышается до +39 °С, на второй стадии (в конце обработки) температуру
повышают до величины, установленной для каждого вида сыра.
Вымешивание зерна после второго нагревания называется обсушкой.
Продолжительность обсушки увеличивается, если требуется выделить больше
влаги из сырной массы, и зависит от кислотности. С повышением кислотности
процесс обсушки ускоряется. По мере вымешивания из зерна удаляется
излишняя сыворотка, зерно обсыхает, сжимается, приобретает округлую форму.
Важным моментом в технологии сыра является правильное установление
окончания обсушки зерна. Достаточно обсушенное зерно при сжатии
склеивается, при легком встряхивании комок рассыпается, а при растирании
между ладонями зерна разъединяются. Зерно готово к формованию, т.е.
получению плотной массы.
Главным фактором формования является температура, поэтому, чтобы сырная
масса не охлаждалась, формовать ее надо быстро, а в помещении поддерживать
температуру + 18...20 °С.

36.

Прессование и посол сыров
Формование и подпрессовывание производится в сыродельных ваннах и продолжается
30–40 мин. Цель самопрессования и прессования сыра заключается в удалении
излишков сыворотки и в максимально допустимом для каждого вида сыра уплотнении
сырной массы.
Самопрессование осуществляется под действием массы сыра, а прессование – под
действием внешнего давления. Предварительное самопрессование, а затем прессование
с постепенным увеличением давления способствуют более полному обезвоживанию
сыра. Прессование сыра происходит в специальных формах, его начинают с
минимальных нагрузок, а затем их постепенно повышают до максимального значения.
Различные виды сыров вырабатывают в форме шара, прямоугольного бруска, цилиндра,
усеченного конуса и др. Продолжительность прессования различна для отдельных
видов сыра. Важным условием, влияющим на процесс прессования сыра, является
поддержание температуры сырной массы. Наиболее благоприятная температура воздуха
в помещении – +18... 20 °С. Отпрессованный сыр должен иметь ровную, гладкую
поверхность без морщин, пор и трещин. В процессе прессования производится первая
маркировка сыра.

37.

Процесс созревания сыра зависит от внешних условий: температуры,
относительной влажности воздуха в камере созревания. Температура в камере
во время созревания должна быть не ниже +12... 15 °С, к концу созревания
понижается до +10 °С, относительная влажность воздуха вначале – 88–94%, а
затем снижается до 80%.
Для равномерной осадки сыры периодически в зависимости от состояния сыров
и условий созревания переворачивают через 7–15 суток. По мере появления
плесени или слизи сыры моют, обсушивают и возвращают на дозревание.
Созревание сыра – сложный биохимический процесс, протекающий при
участии сычужного фермента, ферментов молока, молочнокислых и
пропионовых бактерий. Происходят энзиматические изменения в белках, жире,
аминокислотах; формируется аромат, внешний вид, консистенция сыра.
Пропионовокислые бактерии размножаются в сыре в значительном количестве
в период выдерживания его в бродильном подвале, рост их продолжается в
течение всего периода созревания. В результате пропионовокислого брожения
образуются специфический вкус и запах, а также характерный рисунок
«Швейцарского» сыра».

38.

Пропионовокислые бактерии также применяют в хлебопечении. Их наряду с
молочнокислыми бактериями и дрожжами вводят в некоторые закваски для
теста с целью образования в процессе ферментации, помимо молочной и
уксусной кислот, еще и пропионовой. При внесении в тесто такой закваски
хлеб содержит 0,1% уксусной, 0,2% молочной, 0,1% пропионовой кислоты (по
отношению к весу муки). Такого количества пропионовой кислоты достаточно
для проявления фунгицидного действия, без заметного влияния на вкус и
аромат выпекаемого хлеба.
Использование пропионовокислых бактерий нашло себя, хотя и незначительно,
в кисломолочном производстве. С целью обогащения витамином В12 в кефир и
другие молочнокислые продукты вносили пропионовокислые бактерии,
повышая, таким образом, питательные свойства и лечебную ценность этих
продуктов. Готовый продукт имеет однородную сметанообразную гомогенную
консистенцию молочно-белого цвета, кисломолочный освежающий, слегка
острый вкус. Количество клеток пропионовокислых бактерий в 1 см3 10
единиц, молочнокислых стрептококков 107.

39.

Получение лимонной кислоты
Биохимический способ производства лимонной кислоты заключается в
сбраживании сахара в лимонную кислоту плесневыми грибами Aspergillus niger
штаммов ЭУ-119, № 288/9 и др. Основным сырьем для получения лимонной
кислоты служит меласса.
Решающим фактором в данном способе производства являются подходящий
штамм гриба, правильное соотношение различных составных частей
питательной среды (сахара и минеральных солей), величина рН, нормальная
аэрация культуры, температура и достаточная влажность.

40.

Факторы, влияющие на лимоннокислое брожение. Первостепенное значение
имеет состав питательной среды. Для активного синтеза лимонной кислоты в
питательной среде кроме сахара должно быть 0,07% азота, 0,016 - 0,021% Р2Оз,
калий, магний, цинк к другие элементы в небольших количествах. Доказано,
что количество азота, калия, магния, серы и железа в мелассных растворах
достаточно велико. Поэтому, при использовании в качестве основного сырья
мелассы, дополнительное введение в среду названных элементов излишне.
Важнейшим элементом питания является фосфор, который вводится в
питательную среду в виде дегидроортофосфата калия (КН2РО4).
К среде всегда добавляют сульфат цинка, стимулирующий образование мицелия
v биосинтез лимонной кислоты.

41.

Важную роль для лимоннокислого брожения играет поддержание
необходимой величины рН сбраживаемого раствора. Для роста и
формирования кислотообразующего мицелия, питательный раствор
подкисляют соляной кислотой до рН 3-4. В ходе брожения, вследствие
непрерывного образования лимонной кислоты, рН бродильного раствора снижается до 2,4. Таким образом, питательный раствор имеет оптимальное
значение рН только в период роста гриба. Аэрация сбраживаемой среды также
имеет важное значение, так как все мицелиальные грибы - типичные
аэрофилы. Плесневые грибы потребляют во время своего развития большое
количество кислорода.

42.

Оптимальная
температура
обусловливается
как
свойствами
микроорганизма, так и стадией производственного цикла. Так, наиболее
благоприятная температура для штамма 6/5 гриба Asp. niger, применяемого
в качестве возбудителя брожения на наших заводах, находится в пределах
31-37ºС: при температуре 34-37ºС ускоряется рост гриба, быстрее нарастает
живая масса активного к кислотообразованию мицелия, а при 31-32°С
наиболее интенсивно протекает кислотообразование. При более низких
температурах нарастание живой массы мицелия затормаживается, а процесс
образования лимонной кислоты замедляется повышенным накоплением
глюконовой кислоты. При более высоких температурах происходит быстрое
нарастание
живой
массы
мицелия,
но
угнетается
процесс
кислотообразования.

43.

Нейтрализация кислоты (получение цитрата кальция). Сброженные
растворы представляют собой смесь лимонной, глюконовой и щавелевой
кислот, несброженного сахара и минеральных примесей. Лимонную кислоту
из раствора выделяют путем связывания ее катионами кальция с
образованием слаборастворимой соли - цитрата кальция.
Нейтрализацию осуществляют в нейтрализаторах, где раствор нагревают до
кипения, после чего нейтрализуют известковым (или меловым) молоком.
Полноту нейтрализации определяют с помощью индикатора или
потенциометра, и, в зависимости от кислотности раствора, нейтрализация
считается законченной при рН 6,8-7,5.
При нейтрализации сброженного раствора образуются кальциевые соли
лимонной, глюконовой и щавелевой кислот:

44.

Получение органических кислот
Органические кислоты широко используют в пищевой и фармацевтической
промышленности. Более 50 органических кислот могут быть получены на
основе микробиологического синтеза. Биотехнологические методы их
получения к настоящему времени детально разработаны. Более того, принято
считать,
что
органические
кислоты,
полученные
в
результате
микробиологического синтеза, для использования предпочтительнее в
сравнение с синтетическими кислотами. Это производства лимонной,
молочной, уксусуной, итаконовой, пропионовой и глюконовой органических
кислот.

45.

Технология получения уксусной кислоты.
Уксус — это продукт, содержащий не менее 4% (вес/объем) уксусной
кислоты; его получают с помощью двухстадийного процесса.
Вначале осуществляется спиртовое брожение, в ходе которого сахар-сырье
превращается в спирт при участии Sacharomyces cereviseae. Сырьем может
быть любой продукт, который сбраживается с образованием спирта.
После завершения этого этапа дрожжам дают осесть и собирают
надосадочную жидкость. Содержание спирта доводят до 10-13%. Если в
ходе брожения для подавления роста бактерий добавляют сернистый газ,
то перед дальнейшими операциями его удаляют. Следующая стадия
получения уксусной кислоты состоит в конверсии этанола в уксусную
кислоту при участии бактерий штаммов Acetobacter и Gluconobacter.
Реакцию образования уксусной кислоты катализирует окислительный
фермент алкогольоксидаза.

46.

Брожение происходит в аэробных условиях с потреблением больших
количеств кислорода и выделением тепла. Процесс идет в режиме
непрерывного культивирования продуцента.
Максимальная удельная активность непрерывной культуры Acetobacter aceti
(количество микрограммов субстрата, подвергшегося окислению 1мкг
биомассы за 1 мин) достигается к 20-м суткам культивирования при
концентрации спирта 7 % и составляет 3,0 ед./мг.
На постферментационной стадии раствор уксуса фильтруют, освобождая от
окрашенных и взвешенных частиц, и далее подвергают пастеризации. Для
повышения концентрации исходные растворы вымораживают до 20–30 %.
Дальнейшее концентрирование до получения ледяной уксусной кислоты
(98.0–99.8 %), проводят методом перегонки.

47.

Технология получения молочной кислоты.
Молочная кислота– органическая одноосновная кислота, образуемая в
результате анаэробного превращения углеводов молочнокислыми бактериями.
Использующиеся микроорганизмы: Lactobacillus delbrueckii, L. leichmannii,
L.bulgaricus.
Второй путь, гетероферментный, включает распад глюкозы до
пировиноградной кислоты и восстановление последней до молочной кислоты:
Для
промышленного
получения
молочной
кислоты
используют
гомоферментные молочнокислые бактерии.
Молочнокислое брожение протекает в анаэробных условиях, однако
лактобациллы относятся к факультативным анаэробам, поэтому при
ферментации воздух полностью не удаляют из ферментеров.
У гомоферментных молочнокислых бактерий только 3 % субстрата
превращается в клеточный материал, а остальной трансформируется в
молочную кислоту. Выход продукта от субстрата достигает 90%.

48.

На стадии получения готового продукта культуральную среду нагревают до
80–90 , затем нейтрализуют гашеной известью до слабощелочной реакции.
После отстаивания в течение 3–5 ч взвешенные частицы декантируют. После
этого раствор лактата кальция подают на фильтр-пресс. Фильтрат упаривают
до концентрации 27–30 %, охлаждают до 25–30 и подвергают
кристаллизации. Промытый лактат кальция отделяют центрифугированием и
подвергают расщеплению серной кислотой при 60–70 . Сырую молочную
кислоту 18–20 % концентрации упаривают в несколько этапов в вакуумвыпарных аппаратах до 70 % концентрации. Отфильтрованную кислоту после
фильтр-пресса подают на розлив с внесением небольших количеств мела, при
этом около 10 % кислоты превращается в кристаллический лактат, который
связывает молочную кислоту.

49.

Получение пропионовой кислоты.
Пропионовая кислота (СН3СН2СООН) синтезируется грамположительными
пропионовокислыми бактериями (Propionibacterium), используется в химикофармацевтической промышленности, при получении косметических средств, в
качестве фунгицида для сохранения зерна.
Среди промышленных штаммов-продуцентов – бактерии Pr. Arabinosum, Pr.
shermanii, Pr. rubrum и др. В качестве субстрата брожения бактерии используют
различные сахара (лактозу, глюкозу, мальтозу, сахарозу, органические кислоты –
яблочную и молочную). Получают пропионовую кислоту в глубиной аэробной
культуре на средах, содержащих (%): сахара 2, органический азот 0.4 (источник
– дрожжевой экстракт), соли молочной кислоты. Процесс реализуется за 12
суток при 30° и рН 6.8–7.2; при этом свыше 70 % сахаров трансформируется в
органические кислоты, на образование углекислоты расходуется менее 20 %
углеродного субстрата.

50.

Получение глюконовой кислоты
Глюконовая кислота – одноосновная пентокислота, получаемая при
ферментативном окислении глюкозы с участием глюкозооксидазы. Глюконовая
кислота имеет много областей применения. Комплексообразователь с металлами
– глюконат натрия, применяют при производстве моющих средств; кальций-,
железо- и калийные соли глюконовой кислоты широко используют в медицине и
пищевой промышленности.
Продуценты глюконовой кислоты – грибы (Penicillium, Aspergillus).
Ферментацию в промышленных масштабах осуществляют поверхностым и
глубинным способами; используют среды с высоким (до 30–35 %) содержанием
глюкозы, в составе сред – сульфат магния, фосфат калия, источник азота, а также
углекислый кальций. Процесс завершается при остаточной концентрации сахара
около 1 %. Готовый продукт – кристаллические соли – глюконаты.

51.

Получение фумаровой кислоты
Фумаровая кислота – транс-изомер этилен-дикарбоновой кислоты:
Используется при производстве синтетических смол, красок, лаков.
Магниевые и натриевые соли фумаровой кислоты используют в медицине.
Фумаровая кислота – метаболит цикла трикарбоновых кислот и присутствует
во всех живых клетках, однако редко экскретируется в среду. Продуцентом
данной кислоты являются различные грибы (Penicillium, Aspergillus, Rhizopus),
последние наиболее активны. Среды для получения фумаровой кислоты
содержат глюкозу в концентрации 5–10 %, лимитирующий фактор – азот, цинк.
Ферментация реализуется в условиях интенсивной аэрации поверхностным
или глубинным способом. При этом в ходе ферментации проводят
нейтрализацию среды углекислым кальцием или раствором щелочи.
Максимальный выход кислоты – 58 % от потребленной глюкозы.