Технологический процесс производства дрожжей состоит из следующих основных стадий:
• прием, хранение и гомогенизация мелассы;
• приготовление питательной среды;
• выращивание маточных и товарных дрожжей;
• выделение, формовка и упаковка прессованных дрожжей;
• сушка и упаковка сушеной продукции.
Принципиальная аппаратурно-технологическая схема получения хлебопекарных дрожжей представлена на рисунке 4 (Фараджева Е.Д., Болотов Н.А. Производство хлебопекарных дрожжей. – СПб.: Изд-во «Профессия», 2002.).
Прием, хранение и гомогенизация мелассы. Меласса при хранении расслаивается, что затрудняет ее переработку. Поэтому производят гомогенизацию мелассы в емкостных аппаратах при хранении путем многократного перекачивания или перемешивания сжатым воздухом Объем резервуаров для хранения рассчитывают на 2-3-недельный запас.
Приготовление производственной питательной среды. Приготовление раствора мелассы состоит в разбавлении ее до заданной концентрации водой, антисептировании или стерилизации и осветлении. Разбавление мелассы водой проводят в зависимости от содержания в ней солей кальция: если содержание СаО менее 0,5 %, то мелассу разбавляют в соотношении 1:1; если содержание СаО составляет 0,6-1,0 %, то ее разбавляют водой в соотношениях 1:2 или 1:3, а при содержании СаО более 1,5 % разбавление увеличивают до 1:4.
В разбавленную мелассу добавляют антисептики (хлорная известь, фуразолидон, фурациллин, формалин, смесь кислот молочной и борной), выдерживают 30-40 мин. Затем рН разбавленной серной кислотой доводится до 4,5-5,5 и производится осветление мелассового раствора. В промышленности используют центробежный способ осветления на сепараторах-кларификсаторах, а кислотный и термокислотный способы.
При наличии оборудования для стерилизации мелассы производится термообработка мелассового раствора в пастеризаторепри 85-90°С и стерилизаторе при 105-125°С. Затем он охлаждается до 20°С и отправляется на повторное осветление.
Лабораторные стадии культивирования. Дрожжи выращивают в четыре стадии. Первые три стадии дрожжи растут на солодовом сусле, четвертую - на стерильном комбинированном сусле (смешивают в соотношении 1:1 стерильное солодовое сусло и мелассное сусло с концентрацией СВ 14 %, при рН 4,8-5,0).
Первая стадия -в пробирках при 26-30°С в течение 18-24 ч. Вторая стадия - в колбах на 100 см3 наливают по 50 см3 и засевают 5 см3 дрожжевой суспензии, полученной в предыдущей стадии. Выращивают дрожжи в термостате при 26-30°С в течение 18-24 ч. Третья стадия -в пастеровских колбах на 750 см3 при 26-30°С в течение 18-24 ч. Четвертая стадия -в колбах на 10 дм3 при 26-30°С в течение 18-24 ч. Дрожжи, полученные на этой стадии, являются засевными для цеха чистых культур.
Получение чистой культуры дрожжей. Дрожжи выращивают в четыре стадии. Первая стадия проводится в малом инокулятора (МИН), вторая стадия - в большом инокуляторе (БИН), третья и четвертая стадии - в аппаратах чистой культуры. Первые три стадии являются бесприточными, четвертая - воздушно-приточная.
Первая стадия (МИН). Продолжительность размножения составляет около 13-14 ч при 28-30°С с периодической аэрацией по 5-10 мин каждый час. Вторая стадия (БИН). Питательную среду при 28-30°С засевают дрожжами (передавливают) с предыдущей стадии. Аэрация культуральной среды периодическая: 5-10 мин каждый час. Продолжительность размножения составляет 10 ч. Третья стадия (ЧК-1). В аппарат ЧК-1 подают при 28-30°С все содержимое большого инокулятора. Аэрация культуральной среды постоянная 20-30 м3/ч на 1 м3 среды. Продолжительность размножения составляет 12 ч. Четвертая стадия (ЧК- II). В аппаратвносят все содержимое аппарата ЧК-I. Расход воздуха на этой стадии 30- 40 м3/ м3 * ч. Продолжительность размножения при 28-30°С составляет 12 ч.
Дрожжевую суспензию из аппарата ЧК-II направляют в сепаратор, где осуществляют промывку и сгущение дрожжей. Дрожжевой концентрат собирают в сборнике и по мере необходимости используют для приготовления дрожжей ЕЧК.
Приготовление дрожжей ЕЧК. Полученные дрожжи ЧК в виде дрожжевого концентрата являются засевным материалом для выращивания дрожжей естественно-чистой культуры. Дрожжи выращивают в две стадии в аппаратах ЧК-I общей вместимостью 7,5-8,5 м3 и аппаратах ЧК- II общей вместимостью 50 м3. Дрожжи на первой стадии выращивают по бесприточному способу, на второй стадии - по воздушно-приточному способу. Расход воздуха на этой стадии составляет 40-50 м3/ м3 * ч. Во время выращивания поддерживают температуру 30°С и рН 4,5. Продолжительность стадии ЕЧК-1 – 10 часов; ЕЧК-II – 12 часов.
Выделение и хранение засевных дрожжей. По окончании процесса дрожжи ЧК и ЕЧК выделяют из культуральной среды, промывают холодной водой и сгущают на сепараторах, получая дрожжевое молоко, содержащее 300-600 г на 1 дм3 дрожжей в пересчете на прессованные дрожжи. Засевные дрожжи выделяют с использованием каскада из двух соединенных последовательно сепараторов. На первой ступени отделяется культуральная среда, а на второй ступени происходит промывка и сгущение дрожжей. Промытые и сгущенные дрожжи передают в сборник дрожжевого молока. Дальнейшее выделение дрожжей проводят на вакуум-фильтрах или фильтр-прессах. Промывку дрожжей следует проводить холодной водой (2-4 °С). При этом температура дрожжей снижается до 6-8 °С.
Засевные дрожжи хранят либо в прессованном виде, либо в виде дрожжевого молока, а также в высушенном состоянии при температуре 2-4 °С. В последнее время способ хранения засевных дрожжей в виде дрожжевого молока нашел широкое применение в промышленности, так как позволяет сохранить ценные для маточных дрожжей свойства - генеративную активность и чистоту культуры. Генеративная активность засевных дрожжей, сохраняемых в прессованном виде, стабильна лишь в течение 10 сут, а при дальнейшем хранении она ухудшается.
Для сохранения качества засевных дрожжей предложено использовать консервирующие вещества: биомицин (5 г/м3), однозамещенный фосфорнокислый калий (8-20 кг/м3), бромат калия (10 г/м3) или хлорид натрия (8,5 кг/м3). Консерванты способствуют также сохранению микробиологической чистоты культуры. Дрожжи, хранившиеся с добавлением биомицина или сорбиновой кислоты, через 30 суток представляют собой ЧК без примеси посторонней микрофлоры.
Получение товарных дрожжей. Товарные дрожжи выращивают в две или одну стадии, в зависимости от принятой технологической схемы. В двухстадийной схеме первую стадию называют генерацией «Б», или стадией засевных дрожжей товарной стадии, вторую — генерацией «В», или товарной стадией.
При двухстадийной схеме засевные дрожжи товарной стадии (аппарат «Б») выращивают в дрожжерастильном аппарате общей емкостью 30 м3, используя 20- или 12-часовые периоды размножения дрожжей. Режим выращивания дрожжей в аппарате «Б» — воздушно-приточный. Расход воздуха на этой стадии — 80 м3/ч на 1 м3 среды. Затем притоком каждый час в аппарат поступает мелассовое сусло и минеральное питание. За 11 ч роста накапливается 1100 кг дрожжей при температуре 30 °С и рН 4,5.
Дрожжи товарной стадии (аппарат В) получают в дрожжерастильных аппаратах общей вместимостью 100 м3 по технологической схеме с 20- или 12-часовым периодом размножения дрожжей и с 12- и 4-часовыми периодами отбора дрожжевых клеток. Расход воздуха на этой стадии 100 м3/ч на 1 м3 культуральной среды. Дрожжи выращивают в два этапа: первый — накопительный, второй - отборочный. На первом этапе дрожжи выращивают по воздушно-приточному способу, а на втором - по воздушно-проточному способу. Накопительный период продолжается 7 ч. С восьмого часа начинают отбор культуральной среды - по 11 м3/ч. Расход воздуха в отборочном аппарате снижают до 40-50 м3/ч на 1 м3 среды. На 20-й час выращивания прекращают подачу питательных веществ и осуществляют дозревают дрожжей. Дозревание соответствует стационарной фазе развития дрожжей. Во время дозревания биомасса увеличивается на 5-10 %, при этом количество почкующихся клеток понижается до 1-2 %.
При использовании одностадийного способа дрожжи выращивают воздушно-проточным способом при высокой концентрации питательных веществ, высокой удельной скорости роста дрожжей, температуре 31-33 °С и интенсивной аэрации культуральной среды (8-12 м3 на 1 кг прирастающей биомассы).
Выделение, формовка, упаковка, транспортировка и хранение дрожжей. По окончании процесса дозревания, дрожжевую суспензию направляют на сепарирование. С помощью сепараторов дрожжи выделяют из культуральной среды, промывают холодной водой, сгущают на сепараторах и получают дрожжевое молоко, содержащее 450-700 г в 1 дм3 дрожжей. Наибольшее распространение получил трехступенчатый режим сепарирования дрожжей.
На первой ступени сепарирования 75-80 % культуральной среды (обездрожженой бражки) отделяются от дрожжей, а 25-20 % непромытых дрожжей направляются в сборник дрожжей для промывки хлорной водой с температурой 1-2 °С. Дрожжевое молоко на второй ступени сепарирования отделяют от хлорной воды, частично промывают и направляют в сборник для окончательной промывки. В сепараторах третьей ступенипроисходит сгущение дрожжей до концентрации 450-700 г/дм3. С целью сокращения потерь при сепарировании промывные воды с третьей ступени сепарирования направляют в сборник дрожжей после первой ступени сепарирования. Общая продолжительность процесса сепарирования не должна превышать 2 ч. Во время сепарирования необходимо поддерживать температуру дрожжей: после первой ступени - 22-25 °С, после второй - 11-15 °С, а после третьей - 6-8 °С.
Окончательное выделение дрожжей производят на вакуум-фильтрах или на фильтр-прессах. Вакуум-фильтры находят широкое применение в дрожжевой промышленности вследствие высокой производительности последних, а также хороших экономических показателей. С целью сокращения потерь дрожжей при прессовании жидкость, отсасываемую вакуум-насосом, подают на первую ступень сепарирования. Дрожжи с вакуум-фильтра сбрасываются в бункер-смеситель, где выравнивается консистенция дрожжей. Отпрессованные дрожжи фасуют в потребительскую тару по 50, 100 и 1000 г.
После фасовки и упаковки дрожжи передают в холодильную камеру, в которой их хранят при температуре 1-4 °С. В формовочно-упаковочном отделении запрещается хранить дрожжи более 3 ч. Товарные дрожжи можно хранить в виде дрожжевого молока при температуре 2-8 °С.
При производстве сушеных дрожжей остаточная влажность не должна превышать 8% (высший сорт) или 10% (первый сорт). Важным условием сушки является поддержание температуры дрожжевой массы не выше 30оС. Для интенсификации процесса сушки дрожжи измельчают в формовочных машинах или на гидравлических прессах и подают на сушильные установки в виде гранул или вермишели диаметром около 1 мм. Для сушки дрожжей применяют сушилки шахтного типа, аппараты с виброкипящим слоем продукта, ваккуум-сушилки, сублимационные сушильные установки. Сушеные дрожжи фасуют в жестяные банки массой нетто 100-2000 г, пакеты из комбинированного материала массой нетто 10-2000 г, мешки с полиэтиленовыми вкладышами массой нетто 10-25 кг, картонные ящики, выстланные пергаментом, массой нетто 10-20 кг. Сушеные дрожжи хранят при температуре не выше 15оС.
