Technologia produktów fermentowanych:
-przemysł drożdżowy
-piwowarski
-gorzelniczy
-winiarski
-tech. produkcja octu
-tech. produkcja kiszonek i kwasu mlekowego-fermentacja mlekowa
-fermentacja cytrynowa
-fermentacja glikolowa
- fermentacja butanolowa acetonowo
Historia przemysłu fermentacyjnego:
-wynalezienie mikroskopu
-odkrycie drożdży jako istot żywych
-badania nad związkiem między procesem fermentacyjnym a obecnością drobnoustrojów, wprowadzenie pojęcia czystej kultury
-sterylizacja i dezynfekcja
Fermentacją nazywamy proces który jest prowadzony przez drobnoustroje w którym składniki podłoża dyfundują do wnętrza komórki a produkty procesu biochemicznego wydzielone są na zewnątrz.
W fermentacjach technicznych procesy enzymatyczne zachodzą w żywej komórce na drodze substratu przez drogi komórkowe i następnie wydzielenia produktów reakcji na zewnątrz komórki.
PRZEMYSŁ FERMENTACYJNY -proces przeprowadzony świadomie powodujący głębokie przemiany składników surowcowych
-przemiana cukru na :alkohol etylowy, butylowy, kwas cytrynowy i mlekowy
-przemiana alkoholu na kwas octowy
FIZJOLOGIA DROBNOUSTROJÓW
-pożywki (naturalne i sztuczne)
-woda(pożywki zawierające 10-30%suchej masy)
-powietrze(anaeroby, bezw anaeroby, bezw aeroby)
-temp. (20-30C)
-antyseptyki(mocne kwasy, zasady, alkohole)
-ph
Fermentacje alkoholowa można przeprowadzić z każdego gatunku cukru.
Bioreaktor-zachodzą w nim przemiany fermentacyjne.
Surowce szczep
Kultura technologicznie użyteczna
Podłoże Energia
sterylizacja
BIOREAKTOR BIOSYNTEZA
Natlenianie bądź stworzenie warunków beztlenowych
Powietrze
Energia zagospodarowanie
produktów
materiały i substancje pomocnicze
odpadowych
kontrola laboratoryjna
ODZIELENIE BIOMASY
IZOLACJA PRODUKTU
Otrzymanie formy handlowej produktu
Klasy produktów biotechnologicznych:
produkt: -całe komórki(drożdże piekarskie, preparaty paszowe szczepionki)
-produkty końcowe przemian katabolicznych(kw masłowy, mlekowy, butanol)
-fermentacyjne produkty spożywcze(jogurty, kefir ,piwo i wino)
-produkty syntez podstawowych, niskocząsteczkowych , wielkocząsteczkowych(aminokwasy, enzymy, lipidy, polisacharydy)
INNE BIOPROCESY PRZEMYSŁU
-biochydroliza( katalizator-enzymy) zachodzą procesy hydrolizy.
-fermentacja tradycyjna(czynnik katalityczny- drobnoustroje),powstają konkretne produkty: produkcja etanolu ,kw mlekowego,masłowego, butanol.
HYDROLIZA SKROBI-dekstryny, laktozy, L-aminokwasów, ścinanie mleka, wytwarzanie soków owocowych.
PRZEMYSŁ DROŻDŻOWY-ma za zadanie spreparować nam odpowiednie organizmy.
CELEM JEST:
-produkcja żywych w pełni zdrowych komórek drożdżowych.
-produkcja tzw drożdży inaktywowanych-preparatów drożdżowych.
Drożdże są cennym źródłem Wit z gr B i cukrów.
CECH PODSTAWOWYCH DROŻDŻY PIEKARSKICH STOSOWANYCH W BROWARNICTWIE:
-zdolność do fermentowania cukrów
-aeroby
-kształt kulisty
-tem rozmnażania 26-30C
Drożdże można zamrażać.
SACHAROMECES- jest to koktajl szczepów ,by stworzyć jeden gatunków o bardzo szerokim zastosowaniu technologicznym.
Surowcem do produkcji jest melas(produkt z przemysłu cukierniczego-uboczny)
DEKONA ?????(oczyszczanie)
SENDYMENTACJA
Fermentacja w kadziach
Zbiornikach fermentacyjnych
ODWIROWANIE
BRZECZKA(płyn który powstaje przy
odwirowaniu drożdży)
PRZEMYWANIE MLECZKA DROŻDŻOWEGO
PRASOWANIE (formowanie)
MAGAZYNOWANIE
PAKOWANIE
MELOS -sacharoza 45-53C,azot ogólny do 1,8%(trzeba azot wprowadzić, jako pożywki azotowe, jeszcze dodatkowo fosfor)
FUGI SULFIDOWE- produkt odpadowy przemysłu papierniczego, jako surowiec do produkcji drożdży.
WODA-musi odpowiadać normą wody pitnej.
POWIETRZE-musi być o odpowiedniej czystości biologicznej.
PRODUKTY POMOCNICZE-do mycia, sterylizacji całego procesu, kwas siarkowy do klarowania,
WADY KONSTRUKCYJNE APARATÓW ODPADOWYCH
WADY: mała liczba półek, niskie zastojniki,
SKUTKI: mała wydajność aparatu, niskie stężenie spirytusu.
BROWARNICTWO
PIWO lub napój niskoalkoholowy otrzymany z rocienczonego wyciągu słodowego z dodatkiem wyciągu chmielowego, fermentowany przy użyciu drożdży piekarskich. Zawartość alkoholu od 5 do 8%, 20-55 g\l. Chmiel nadaje charakterystycznej goryczki piwu.
PODZIAŁ PIWA
1.Barwa: jasne, ciemne(mocno palone)
2.Stężenie brzeczki wyjściowej:
-lekkie 10%brzeczki
-pełne 10-15%
-mocne 15%
3.Ze względu na zastosowany gatunek drożdży:
-piwa fermentacji dolnej
-piwa fermentacji górnej
SCHEMAT TECHNOLOGICZNY PRODUKCJI PIWA:
Słód-> mielenie
śruta<- dodatki niesłodowe
Woda-> zacieranie
filtracja brzeczki i wysłodzin
brzeczka słodka
Chmiel-> gotowanie -syrop lub cukier
brzeczka chmielowa
usuwanie osadów gorących
chłodzenie i napowietrzenie
Drożdże -> fermentacja-> gęstwa drożdżowa
piwo zielone
Klasyfikacja
Leżakowanie i kondycjonowanie
Rozlew
PODSTAWOWE SKŁADNIKI
-woda, słód(z jęczmienia albo pszenicy), chmiel, drożdże.
Dobrze jest dodać wode o niższym ph(ph poniżej 7zachodzą procesy fermentacyjne)Trudno jest wyregulować alkalicznośc wody pobieranej z wodociągów. Woda miejska jest chlorowana, ozonowana. Najlepsze jest własne ujęcie wody, można przy tym produkować wode mineralną.
-chmiel- wykorzystujemy kwiatostany żeńskie, chmiel( najwięcej goryczki) goryczkowy, aromatyczny( dwa rodzaje chmielu) .Skład aromatu chmielowego jest doskonale poznany i można go sztucznie syntetyzować.
Składniki pozapłodowe- preparaty enzymatyczne, skrobia, ryż , pszenica, cukier, syrop kukurydziany.
TECHNOLOGIA SŁODU.
Schemat moczenia ziarna -moczenie wodno-powietrzne60h(16h pod wodą i 44h bez wody).Tem wody 10-13C.
1.Mycie i wstępne moczenie(10h,2h mycie,6h bez wody z przewietrzeniem co 5min przez 1h)
2.Zalewanie woda na 2h, 6h bez wody.
3.Po 16h przeniesienie do nastepnej kadzi.
4.Po 24h przeniesienie do nastepnej i 6h bez wody, 2h pod woda i 24h bez wody
Zmiany w ziarnie: pęcznienie i oczkowanie aż do kiełkowania.
Schemat powstawanie enzymów w ziarnie:
Enzymy:
-endo- B- glukanaza , alfa -amylaza, proteazy, fosfatazy, b-amylaza, kwas giberelinowy i substancje giberlinopodobne.
Następnym etapem jest suszenie słodu na słód piwa jasnego, suszenie 24h, tem 75C. Słód ciemny, jest ta różnica że suszenie trwa 48h, końcowa tem powyżej 100C(do 120C) ,można oba słody mieszać żeby otrzymać piwo zgodnie z założoną recepturą.
OGÓLNY SCHEMAT PRODUKCJI SŁODU:
1.Zbiornik przyjmowania zboża.
2.Urządzenie do sortowania i czyszczenia jęczmienia.
3.Komora magazynowa.
4.Kadz do moczenia.
5.Kiełkowanie
6.Suszenie.
7.Odkiełkowanie.
8.Komora magazynowa słodu.
TECHNOLOGIA ZACIERANIA PIWA:
1)otrzymywanie brzeczki słodowej
2)fermentacja brzeczki przy użyciu drożdży
OTRZYMYWANIE BRZECZKI SŁODOWEJ
1.Śrutowanie słodu i innych dodatków.
2.Zacieranie.
3.Filtracja zacieru- otrzymywanie brzeczki słodowej
4.Gotowanie brzeczki z chmielem.
5.Chłodzenie brzeczki.
ŚRUTOWANIE SŁODU CEL:
-zmniejszenie wielkości cząsteczek
-kontrola jej wielkości(może odbywać się na mokro i na sucho)
ZACIERANIE
1)infuzyjne- bardzo powolne podgrzewanie zacieru w jednej kadzi. Procesy enzymatyczne zachodzą nieprzerwalnie.
2)dekoracyjne- tem zacieru podnosi się stopniowo przez gotowanie zacieru częściami. Część podgrzewanego zacieru przepompowuje się do kotła zaciernego w którym podlega on podgrzaniu do wrzenia. Następnie przelewa się go z powrotem do kadzi mieszając z pozostałym zacierem głównym.
3)dwuwarowe- dodanie gotujących się dodatków do głównego zacieru słodowego.
*i osiągając pożądaną tem 75-76C.Może odbywać się 1,2,3,4 krotnie
Wykres ze strony 13
A, B, C, D przerwy
B amylaza- tnie łańcuchy na pojedyncze kawałki- dekstrynizacja
A amylaza- odrywa od dekstryn pojedyncze cukry proste.
2(B):1(A) najlepsze stosunki
Gotowanie brzeczki z chmielem-czas gotowanie 90-120min , ilość dodawanego chmielu 180-550g
CEL:
-zniszczenie enzymów
-zagęszczenie brzeczki(odparowanie 7-8%wody, zmniejszenie objętości)
-wytrącenie substancji garbnikowo- białkowych.
-wytrącenie białek
EKSTRAKT- ilość brzeczki dodanej do wody przed procesem fermentacji,12-15% brzeczki w stosunki do ilości wody, piwo jasne do 5% alkoholu
FERMENTACJA I LEŻAKOWANIE PIWA
Fermentacja piwa:
1)fermentacja główna:
-wysiew drożdży12-22h
-krążki niskie 24-30h
-krążki wysokie12-24h
-okres opadanie krążków
*tem 7-10C
2)fermentacja leżakowa
*od 2C w góre
C6H12O6->2C2H3OH+ 2CO2
OGÓLNY SCHEMAT FERMENTACI ALKOHOLOWEJ
RYSUNEK ZE STRONY 15
Przerób sacharozy zachodzi na krawędzi ściany komórkowej drożdży. Jest rozkładna na glukoze i fruktoze i dopiero wtedy wchłaniana przez kom.
Produktem końcowym przerobu aminokwasów są: aldehydy, etanol, oksokwasy i alkohole fuzlowe.
Nasycone i nienasycone kwasy tłuszczowe są składnikiem aromatu piwa.
Fermentacje prowadzimy w tankofermentatorach : musi być wyposażony w układ tzw płaszcza wody który jest wykorzystywany do chłodzenia w procesie fermentacji. Musie być też wyposażony w zawory i układy odprowadzania CO2.
*fermentacja proces egzotermiczny
CZAS LEŻAKOWANIA:
-piwo mocne- do 6m-cy
-jasne lekkie 28dni
-pełne 42-60dni
-ciemne 42dni
DOJŻEWANIE PIWA:
Fermentacja wtórna leżakowanie
-niska tem, mała ilość drożdży -piwo schładza się do 8C i do zbiornika wtórnego przed zakończeniem
fermentacji głównej
KLAROWANIE
-osadzanie cząstek stałych z wykorzystaniem sił grawitacyjnych
ODWIROWANIE
Szybsze oczyszczanie piwa z cząstek stałych
FILTRACJA
-filtry głębokościowe-ziemia okrzemkowa
-filtry orkuszowe-filtry proszkowe
Stosujemy kiedy piwo jest klarowne i zachodzi potrzeba usunięcia części mieszanych
-filtry z wkładem
-membrany filtracyjne
STABILIZACJA BIOLOGICZNA NA ZIMNO
ROZLEW
PASTERYZACJA
DYSTRYBUCJA
WINO to napój wynaleziony w czasach starożytnych, jest starszy od kawy i herbaty. Jest wymysłem Europy, Australii, Ameryki-produkcja bardzo dobrego wina. W Polsce winiarstwo zaczyna być bardzo popularne .
WINO- napój otrzymywany przez fermentacje alkoholową winogron albo moszczu gronowego(wian gronowe) lub owocow.Takie określenie stosowane jest w Polsce natomiast w UE kraje winiarskie pozwalają na stosowanie nazwy wino tylko w celu określenia wina gronowego.
PODZIAL WIN:
1)w zależności od barwy: białe, czerwone , różowe
*aby otrzymać czerwone należy fermentować razem ze skórką.
2)zawartość alkoholu:
-lekkie(wytrawne)9-11%obj alk
-średnio mocne(półwytrawne) 11-14%obj alk
-mocne 14-18%obj alk
-wzmocnione(alkoholizowane) o mocy powyżej 18%obj alk
3)zawartości cukru(cukry redukujące po inwersji g\l)
-wina gronowe
-wina owocowe
-wytrawne 10-15
-półwytrawne 15-30
-deserowe słodkie 30-60
-bardzo słodkie powyżej 100
4)sposobu konsumpcji
-stołowe spożywane podczas jedzenia(wytrawne i półsłodkie, deserowe:mocne i słodkie)
-likierowe:mocne ,bardzo słodkie,o dużej zawartości ekstraktu tz wina ciężkie.
SUROWIEC DO PRODUKCJI WINA:
1)winogrona, inne owoce(porzeczki, agrest, malina, truskawki, śliwki)
2)drożdże
3)cukier
4)miód pszczeli-stosowany do produkcji miodów pitnych, napojów winopochodnych i winopodobnych.
5)karmel- produkt rozkładu sacharozy w podwyższonej tem 110-190C, w wyniku ogrzewania otrzymuje się bezpostaciową ciemnobrunatną nase , stosuje się do barwienia niektórych rodzajów win
6)woda do rozcienszania kwaśnych moszczów
7)kwasy spożywcze do zakwaszenia , gdy kwasowość moszczu jest zbyt niska
8)alkohol etylowy- stosowany do zwiekszenia mocy win owocowych
9)dwutlenek siarki stosowany do konserwowania moszczów oraz używany w zabiegach pielęgnacyjnych win i dezynfekcji zbiornikow i pomieszczeń.
*wino siarkowane jest zdecydowanie słabsze
DROZDZE WINIARSKIE :drożdże, bakterie fermentacji mlekowej, bakterie octowe.
W pierwszy etapie fermentacji dominują drożdże tak zwane dzikie .Główny etap fermentacji alkoholowej zdominowany jest przez drożdże sacharomyces, które mają silne właściwości fermentacyjne. Charakteryzują się one dużą produkcja etanolu.
SZCZEPY DROŻDŻY WINIARSKICH PRZEZNACZONE DO PROODUKCJI POWINNY CHARAKTERYZOWAĆ SIĘ:
-krótkim okresem adaptacji do środowiska moszczu i szybkim zafermentowaniem
-intensywną fermentacja o prawidłowym przebiegu z pełnym wykorzystaniem sacharydów znajdujących się w moszczu
-produkcją etanolu do określonego poziomu
-szeroki zakres tem w prowadzeniu fermentacji
-wytwarzaniem produktów ubocznych decydujących o właściwym smaku i aromacie wina
-mała wrażliwość na niskie ph środowiska fermentacyjnego i wysokie stężenie kw organicznych
- zdolność do szybkiego osadzania się po zakończeniu fermentacji co umożliwia szybkie klarowanie wina
-znikoma zdolność do tworzenia piany co umożliwia filtracje
TECHNOLOGIA WYTWARZANIA WINA:
1)wstępna obróbka surowca i otrzymanie moszczu
2)przygotowanie matki drożdżowej
3)przygotowanie nastawu
4)fermentacja moszczu i ściąganie wina z nad osadu
5)leżakowanie i zabiegi pielęgnacyjne(klarowanie, filtracja, kupażowanie)
6)utrwalenie(siarkowanie albo pasteryzacja) i rozlewanie wian
WSTĘPNA OBRÓBKA I OTRZYMANIE MOSZCZU
-przebieranie
-mycie owoców
-oraz ewentualnie enzymatyczną obróbkę miazgi
-moszcz-wyciśnięty niesklarowany sok
PRZYGOTOWANIE NASTAWU I FERMENTACJA:
Polega na wymieszaniu niezbędnych składników i wprowadzeniu mieszaniny do zbiornika fermentacyjnego.
FAZY:
-zafermentowanie czyli okres intensywnego rozmnażania drożdży trwający 2-3dni,silne zmętnienie nastawu
-fermentację główną(burzliwą) przetworzenie cukru na alkohol i CO2,na dnie tworzy się warstwa osadu z umierających drożdży i zawieszonych części owoców
-dofermentowanie(fermentacja cicha) do 7-9% objętości alkoholu, proces trwa 5-6 tygodni , wydziela się bardzo mało CO2
-pod koniec procesu płyn staje się klarowny
KUPAŻOWANIE: mieszanie różnych win wzajemnie uzupełniających się cechach w celu poprawy jego barwy, smaku i zapachu>
UTRWALANIE I ROZLEW: wino przenaczone do rozlewu wymaga zwykle pasteryzacji przepływowej w tem 90-95C, oraz filtracji końcowe z użyciem filtrów płytowych.
LEŻAKOWANIE: po zakończeniu fermentacji burzliwej i ściągnięciu młodego wina znad osadu oraz wstępnej filtracji jest ono kierowane do leżakowania ,które polega na pozostawiania wina w spokoju.
WADY WIAN:
-brak klarowności
-czernieni wina
-brunatnienie wina
-zbyt mała moc wina(wino powinno mieć moc co najmniej 9%,jeśli wydaje się że jest ono słabsze jest wadliwe, oznacza to że fermentacja nie przebiegła do końc)
-zetknięcie wina z powietrzem
-nadmiar żelaza i garbników w moszczu przy jednoczesnym niskim stężeniu kwasów
-skład chemiczny użytych owoców, złośliwe drobnoustroje oraz zbyt długo utrzymywany osad drożdży
CHOROBY WIN:
-tworzenie się kożucha przy dostępie powietrza ,następuje rozwój drożdży utleniających etanol do kwasu octowego i estru etylooctowego
-posmak mysi
-zapach siarkowodoru (niektóre drożdże biorą udział w przemianach siarki, co stanowi źródło ostrego, nieprzyjemnego smaku.
-zapach pleśni, wywołanych obecnością pleśni Penicillium
-śluzowatość wina (wian słodkie o niskiej kwasowości, jest wynikiem rozwoju bakterii)
PROCES DESTYLACJI ,PRODUKCJA ALKOHOLU
GORZELNIE:
1)Typu rolniczego (produkcja spirytusu z płodów rolnych: ziemniaki, buraki, zboże)
2)Typu przemysłowego(płody rolnicze+ melasa , ługów posulfitowych, hydrolizatów drewna)
*opiera się na fermentacji alkoholowej i hydrolizie enzymatycznej
PODSTAWOWE SUROWCE DLA GORZELNI: ziemniaki, melas, woda ,drożdże, ługi posulfitowe.
OGÓLNY SCHEMAT WYTWARZANIA SPIRYTUSU:
Mycie i czyszczenie surowców okopowych
Przechowywanie innych surowców Słodowanie ziarna
Parowanie surowców
Zacieranie
Fermentacja
Destylacja (otrzymanie alkoholu niskoprocentowego
surowego z odfermentowanego zacieru)
Rektyfikacja
Magazyn
ZASADA DESTYLACJI RÓZNICZKOWEJ(prostej)
Przerysowac rysunek ze strony 27