Технология производства сухих дрожжей

СОДЕРЖАНИЕ

Введение
РАЗДЕЛ 1 Промышленное применение дрожжей и перспективы развития дрожжевого производства
Состав и классификация дрожжей
1.2 Применение  сухих дрожжей в промышленности
1.3 Общие сведения о дрожжевой промышленности в Украине
РАЗДЕЛ 2 Технология производства сухих дрожжей
2.1 Этапы производства
2.2 Технологическая  схема сухого дрожжевого производства
2.3 Основные  способы выращивания дрожжей
2.4 Технологический  режим
2.5 Материальный баланс
2.6 Подбор и  расчет оборудования
РАДЗЕЛ 3 Экологические аспекты производства
3.1 Количественные и качественные характеристики сточных вод и методы их очистки
3.2 Выбросы в  атмосферу, мероприятия по их очистке
3.3 Расчет циклон для очистки воздуха от дрожжевой пыли
Заключение
Библиография

ВВЕДЕНИЕ

 

 

Дрожжевые организмы  являются одноклеточными грибами. Они распространены по всему Земному шару — встречаются в почве, воде, в различных пищевых продуктах, на поверхности фруктов, ягод, в нектаре цветков, в соках, сочащихся из деревьев. В 1680 г. Антоний Ван Левенгук, рассматривая «осадок» дрожжей, образующийся во время сбраживания, через свое увеличительное стекло, обнаружил, что он состоит в основном из типичных овальных клеток. Однако прошло еще более 150 лет, когда Луи Пастер (1857) доказал, что дрожжи - это живые организмы, непосредственно ответственные за алкогольное брожение, открыв, таким образом, дорогу современным научным исследованиям дрожжей. Промышленное применение дрожжей в традиционных отраслях мало изменилось с течением веков. Дрожжи все еще играют главную роль в следующих производствах:

- в хлебопекарной промышленности;

- в производстве спирта, алкогольных напитков и пива.

В последующие годы к  этим старинным отраслям применения дрожжей были добавлены другие.

 Дрожжи используются:

- как ингредиенты продуктов питания или кормов либо в натуральном виде, либо чаще после автолиза в виде дрожжевых экстрактов;

- как продуценты витаминов (особенно комплекса В, аминокислот и др.) для фармацевтических целей, а также в виде белково-витаминного концентрата;

- для получения нуклеиновых кислот, ферментов и других веществ. Продукция, получаемая во всех перечисленных производствах, ее качество и количество зависят, от полноценности используемого сырья и степени совершенства технологического процесса, от их ферментативных и других свойств.

В сухих дрожжах при  низкой влажности дрожжевая клетка находится в ‘спящем” состоянии  и может сохраняться длительное время. Такие дрожжи известны как  “сухие активные дрожжи” и представляют собой сферические гранулы около 1 мм в диаметре. Для их получения дрожжевая масса высушивается до влажности 7-8%. Сухие дрожжи представляют собой гранулы различного диаметра, внешний слой которых состоит из дрожжевых клеток в “спящем” состоянии и является защитным от влияния окружающей среды. Поэтому для восстановления активности дрожжей их необходимо растворить в воде.

Технология производства дрожжей заключается в использовании  специального метода быстрой сушки  с меньшим повреждением клеточной  мембраны и консервации дрожжей вакуумом, конечная влажность продукта составляет не более 5%. Быстродействующие дрожжи были специально созданы для удобного использования.

Цель курсовой работы: Анализ технологии производства сухих дрожжей.

Исходя из поставленной цели курсовой работы , были выделенны следующие задачи :

1. Охарактеризовать область промышленного применения сухих дрожжей.
2. Описать технологию и этапы производства.
3. Рассмотреть экологические аспекты производства.

 

 

РАЗДЕЛ 1 Промышленное применение дрожжей и перспективы развития дрожжевого производства

 

 

1. Состав и классификация дрожжей

 

 

Дрожжевая клетка, как  клетки большинства микроорганизмов, состоит из оболочки, протоплазмы, ядра, вакуоли, клеточных структур- рибосом, митохондрий, запасных включений - гликогена и волютина (см. рис. 1.1).

 

 

Рисунок 1.1 - Строение дрожжевой клетки

1-оболчка; 2-ядро; 3-митохондрии;4-рибосомы; 5-гликоген; 6- волютин; 7-протоплазма;8-вакуоль

 

Химический состав дрожжей  непостоянен: он зависит от физиологического состояния дрожжевой клетки, расы дрожжей, состава питательной среды. Относительная плотность (уд.вес) хлебопекарных дрожжей составляет 1,100. Теплоемкость сухих дрожжей - 0,664, теплотворная способность 1 кг сушеных дрожжей составляет 4520 калл. Дрожжевые клетки в среднем содержат 67% воды и 3З% сухого вещества.

Элементарный  состав дрожжей с содержанием 55 % белков включает 46% углерода, 6,9% водорода, 9,1% азота, 30% кислорода в 80% неорганических веществ, в основном калия и фосфора. Азотсодержащие вещества дрожжей представляют собой белковые вещества (63,8%), нуклеиновые вещества (26,1 %), амиды и пептоны (10,1 %). Белки состоят из аминокислот, число которых достигает 24. Соотношение аминокислот в разных белках различно. Около 64% общего азота дрожжей входит в состав белков.

По современной системе классификации дрожжи делятся на две группы: споровые и бесспоровые. В основу такого деления положены их физиологические признаки и способы размножения. Бесспоровые дрожжи — эта группа объединяет дрожжевые грибки, способные к образованию спор при неблагоприятных условиях. К этой группе относятся дрожжи рода сахаромицес, используемые в процессе производства хлебопекарных дрожжей. Они активно сбраживают сахара при отсутствии кислорода. Размножаются при температуре 28—ЗО °С. Бесспоровые дрожжи — эта группа объединяет дрожжевые грибы, неспособные к образованию спор. К этой группе относятся дрожжи родов кандида и торула, используемые в производстве кормовых дрожжей. Эти дрожжи слабо сбраживают сахара без кислорода, а при наличии его активно размножаются. Обе группы дрожжей включают ряд видов. Хлебопекарные дрожжи принадлежат к виду сахаромицес церевизее. Кормовые дрожжи принадлежат к видам кандида тропикалес и торулопсис утилис. Вид - это основная единица в систематике. Но в производстве имеются еще более мелкие единицы деления организмов - расы. Представители разных рас различаются своими производственными особенностями. Так, среди дрожжей сахаромицетов вида церевизе имеются организмы, отличающиеся один от другого своими производственными особенностями: слабо сбраживающие сахара и сильно сбраживающие, быстро размножающиеся и медленно и т. д. Таким образом, в каждом бродильном производстве употребляются свои дрожжи, свои расы дрожжей.

2. Применение сухих дрожжей в промышленности

 

 

Сухие дрожжи применяются в хлебопекарном деле, виноделии, пивоварении и производстве квасов и т.п. напитков, промышленном производстве спирта, а также в медицине и науке (в биохимических исследованиях). Кроме того, существуют также специальные кормовые и пищевые дрожжи. 

В различных частях земного шара вырабатывают огромное множество спиртных напитков. В основе производства большинства из них лежит сбраживание сахаров дрожжами.

При сбраживании сахаров  образуется почти столько же углекислого  газа, сколько и спирта: С₆Н₁₂О₆= 2С₂О₅Н + 2СО₂

Именно углекислый газ, вырабатываемый дрожжами, представляет собой продукт, имеющий важное значение для хлебопекарной промышленности. Тесто поднимается благодаря углекислому газу, который выделяют дрожжи, внесенные в тесто при его замешивании. Хотя в спиртовом производстве углекислый газ представляет собой побочный продукт, на ряде крупных винокуренных заводов его улавливают, нагнетают под давлением в баллоны и продают в виде жидкого углекислого газа. Один из потребителей такого углекислого газа — промышленность, производящая напитки: углекислый газ используется здесь для получения шипучих напитков. В ходе каждого процесса ферментации количество дрожжей увеличивается по сравнению с первоначально внесенным в культуру не менее чем в три раза. Излишек дрожжей от пивоварения и производства спирта традиционно использовался в качестве пекарских дрожжей. «Отработанные» дрожжи используются также в производстве кормов для животных. Большая часть дрожжей винокуренного производства в процессе перегонки разрушается и приобретает вид густой коричневой жидкости, называемой бардой. Барда находит применение в производстве кормов для животных, а в высушенном виде служит источником питательных веществ и других промышленных микробиологических процессах. Рост дрожжей в анаэробных условиях приводит к образованию большого количества этанола, но выход дрожжевых клеток на единицу затраченного субстрата при этом невысок. Сейчас промышленный спирт получают из нефти, однако в прошлом его вырабатывали микробиологическим путем. В настоящее время таким способом приходится получать только тот спирт, который применяется в пищевой промышленности и медицине. Кроме алкогольных напитков сюда относится спирт, предназначенный для лекарственных нужд, и спирт, используемый как исходное вещество в производстве уксуса.

В основе производства большинства  спиртных напитков, например пива, сидра, виски, джина лежит процесс ферментации (брожения) дрожжей.

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 Украине каждый человек потребляет с пищей около 2 г дрожжевого белка в неделю, В табл.1.2 приведен аминокислотный состав и содержание витаминов в пекарских дрожжах.

 

 

Таблица 1.2 – Аминокислотный состав и содержание витаминов в  пекарских дрожжах

 

Традиционное  использование дрожжей в хлебопечении привело к тому, что они стали более приемлемым источником пищи, чем другие микроорганизмы.

 

3. Общие сведения о дрожжевой промышленности в Украине

 

 

В Украине всего  несколько компаний занимается производством сухих дрожжей, по сути, монополизировав рынок, 90% украинского рынка дрожжей контролируют всего три компании. Причем внутренним сбытом эти предприятия не ограничиваются, они экспортируют свою продукцию, успешно конкурируя с производителями из ближнего зарубежья.

 

 

Рисунок 1.2 –  Соотношение производства дрожжей  по областям Украины 2005-2011 год

 

В 1990-х в стране функционировало полтора десятка дрожжевых заводов. Но из-за изношенного оборудования и устаревших технологий много продукции эти предприятия производить не могли. К тому же качество дрожжей зачастую оставляло желать лучшего. С 2000 г. структура украинского дрожжевого рынка начала меняться. Чтобы выдержать конкуренцию на рынке, заводы вынуждены были искать способы модернизации оборудования и автоматизации производства. Первым реконструкцию начал львовский завод «Энзим», примеру которого позже последовали предприятия из Кривого Рога, Харькова и Одессы. В итоге эти производители и разделили между собой рынок.

Крупнейшим  производителем дрожжей в Украине  еще с начала ХХ в. является ЧАО  «Энзим». Компания обеспечивает более 50% объема украинского рынка дрожжей. По итогам 10 мес. 2011 г., предприятие лидирует как по объемам производства (36,8 тыс. т), так и по экспорту (9,6 тыс.т на сумму 47,6 тыс. грн). Компания отделяет себя от конкурентов уникальностью произведенного продукта: «Энзим» – единственное предприятие в Украине и одно из немногих в Европе, которое выпускает именно сухие дрожжи. Рынками сбыта для отечественных сухих дрожжей стали Польша, Чехия, Болгария, Нидерланды, Россия, Словакия и Молдова. По общим итогам 10 мес. 2011 г. и по сравнению с 2010 г., компания несколько увеличила экспорт – от 8,5 тыс. до 8,7 тыс. т. в натуральном выражении (с 40,5 тыс. до 43,5 тыс. грн.). Это говорит о высокой конкурентоспособности украинского пекарского сырья на зарубежных рынках.

И сейчас, по мнению специалистов, несмотря на то, что производителей в стране немного, дрожжевая отрасль уже перенасыщена — дабы удовлетворить потребность украинцев в дрожжах, вполне достаточно двух заводов. По данным информационно-аналитического агентства «Союз-Информ», потребление дрожжей в Украине в 2011 г. сократилось на 7% по сравнению с 2010 г