1. SUR. DO PROD. SŁODU

Słodowanie polega na wykorzystaniu kiełkowania ziaren zbóż, najczęściej jęczmienia, w sztucznych warunkach słodowni celem wytworzenia w nich enzymów, które powodują kruchość ziarna słodu. Do prod. słodu stosuje się wybrane odmiany jęczmienia jarego, w niektórych krajach stosuje się jęczmień ozimy, a do niektórych rodzajów piwa także pszenicę. Jęczmień browarowy przeznaczony do słodowania jest trudny w uprawie. Przy zakupie jeczmienia do celow słodowniczych należy określić jego wilgotność i zdolność kiełkowania, a także ilość zanieczyszczeń. Jeżlei wilg. nie przekracza 15%, a zdolność kiełkowania nie jest mniejsza niż 95% too ziarno można przyjać do magazynu słodowni po wstępnym doczyszczeniu. Jęczmień kierowany do słodowni powienien mieć możliwie najwyższą zdolność kiełkowania (98-99%) oraz wyrównanie ziarna (celność) większe niż 90%. Jęczmień nie może być stęchły, zapleśniały, ściemniały czy porośnięty.

10. ZACIERANIE BRZECZKI PIWOWARSKIEJ-METODY Zacieranie ma na celu przeprowadzenie do roztworu składników słodu, głównie skrobi, substancji białkowych i Soli mineralnych z pomocą zawartych w słodzie enzymów. W browarach stosuje się różne metody zacierania w zależności od wyposażenia warzelni, asortymentu piwa i jakości surowców. Są 2 zasadnicze metody:

Metoda infuzyjna polega na stopniowym podnoszeniu temp zacieru. zacieranie słodu z wodą odbywa się w Jednym na­czyniu w temperaturze około 25-50°C w zależności od przyjęte­go systemu. Następnie zacier podgrzewa się do optymalnej temp działania poszczególnych enzymów: celulolitycznych, proteolitycznych i amylolitycznych, przetrzymując go w danej temp przez określony czas. Metoda ta ma zastosowanie przy zacieraniu b dobrze rozluźnionego słodu, w przygotowaniu skrobiowych surowców niesłodowych, a także w przypadku produkcji piwa górnej fermentacji. Zaletą jest łatwa automatyzacja, mniejsze zapotrzebowanie energii i krótszy czas zacierania i dlatego jest coraz szerzej stosowana.

Metoda dekokcyjna - dzięki gotowaniu części zacieru ułatwia się kleikowanie skrobi i wykorzystanie składników ekstraktywnych słodu. W zależności od ilości odebranych części do gotowania rozróżnia się trzy zasadnicze systemy zacierania dekokcyjnego: Jednowarowy, dwuwarowy i trójwarowy. Sposób jednowarowy zużywa się w nim mniej energii i trwa krócej niż pozostałe systemy. Podwyższenie temp uzyskuje się przez gotowanie i zawrócenie do kadzi części zacieru. System dwuwarowy umożliwia on dostosowanie procesu zacierania do surowców różnej jakości i do różnych rodzajów piwa, polega on na odebraniu 2 warów. Trójwarowy system zacierania- trwa długo i zużywa się w nim duże ilości energii, więc jest rzadko stosowany, stosuje się go czasem do produkcji piwa ciemnego z użyciem słodów o słabej aktywności enzymatycznej, odbiera się 3 wary.

11. PROCESY ENZYMATYCZNE ZACHODZĄCE W CZASIE ZACIERANIA BRZECZKI Najważniejsze przemiany biochem zachodzące w czasie zacierania brzeczki to:

1. rozkład skrobi- skrobia jest nierozpuszczalna w zimniej wodzie, w ciepłej pęcznieje, a przy dalszym podgrzewaniu kleikuje. W zacierze zaczynaja wówczas działać enzymy amylolityczne (alfi i beta amylaza), rozkładające cząsteczki skrobi częściowo do cukrów ulegających fermentacji tj. maltozy, maltotriozy i tetriozy, a także do dekstryn o różnej wielkości cząsteczek. Optymalne warunki działania tych enzymów to pH 5.6 oraz temp 72-74*C dla alfa-amylazy i 60-65 dla beta-amylazy.

2. Rozkład białek- powodowany przez enzymy proteolityczne, które hydrolizują część białka do peptydów, a potem do aminokwasów będących pożywką dla drożdży, mają więc wpływ na przebieg fermantacji. Optymalne warunki to pH 5.6 i temp 48-50*C

3. Rozkład hemicelulozy i subst gumowatych- działają tu enzymy cytolityczne, które powodują obniżenie lepkości zacieru i brzeczki. Optymalne warunki to pH 5.6 i temp 48-50*C

4. Rozkład związków fosforowych- odbywa się pod wpływem enzymów z grupy fitaz. Powstają wówczas fosforany i jony wodoru, zwiększjące kwasowość i buforowość zacieru. Optymalne warunki to pH 5.0 i temp 50-53*C

17 NOWOCZESNE METODY FERMENTACJI I LEŻAKOWANIA PIWA - TANKO-FERMENTORY, METODA HGB

Obecnie istnieje wiele metod prowadzenia fermentacji piwa, do najważniejszych zalicza się:

1.Metoda fermentacji z odwirowaniem drożdży Metoda ta polega na wyeliminowaniu ostatniej fazy procesu fermentacji burzliwej. Fazę wysokich krążków utrzymuje się do momentu uzyskania właściwego stopnia odfermentowania piwa i poddaje je wirowaniu w celu usunięcia nadmiaru drożdży, pozostawiając tylko drożdże niezbędne do jego odfermentowania w czasie leżakowania.

2. Metoda połciągła fermentacji brzeczki,. Brzeczkę po około 48 godz. fermentacji dzieli się na dwie części, dopełnia w kadzi świeżą brzeczką, dzieli się w następ­nym dniu zawartość jednej z kadzi na dwie połowy, dopełnia ponownie itd. Jeśli wszystko odbywa się zgodnie z metodą, to czas fermentacji głównej skraca się o połowę /około 5-7dni/. Młode piwo odwirowuje się od drożdży i poddaje kondycjonowa­niu.

3. Metoda ciągłej fermentacji burzliwej i leżakowania piwa. Metoda polega na ciągłym przepływie brzeczki pozbawionej osadów go­rących i zimnych przez jedno lub kilka naczyń fermentacyjnych, w których przebiega fermentacja główna, a często również kondycjonowanie piwa. Metodę tę można realizować za pomocą wie­lu rozwiązań technologicznych, a niektóre z nich, jak np. sy­stem kaskadowy Ramsdena, system Couttsa czy system APV, są stosowane w skali technicznej. W Polsce w browarach krakow­skim i tyskim.

4.Metoda ciśnieniowa fermentacji w podwyższonej temp- prowadzona w ciśnieniowych fermentatorach cylindrycznych stojących lub leżących o dowolnych pojemnościach. Polega na stosowaniu brzeczki ochłodzonej i pozbawionej osadów gorących i zimnych oraz dobrze napowietrzonej. Fermentacja brzeczki przebiega w podwyższonej temp od 12-18*C, a także z nadciśnieniem CO2 do max wielkości 0,2 MPa. Wyższa temp i ciśnienie zwiększają straty subs goryczkowych, dlatego stosuje się zwiększone o ok. 10% dawko chmielu.

5.Metoda fermentacji i dojrzewania piwa w bioreaktorach z unieruchomionymi drobnoustrojami umożliwia prowadzenie procesu w długim przedziale czasowym bez konieczności wymiany złoża. Wadą jest zwiększona zawartość produktów ubocznych pogarszających jakość piwa. W celu ich zredukowania ogrzewa się piwo do temp 90*C i przetrzymuje w tej temp kilka min, a potem następuje dojrzewanie piwa w bioreaktorze z unieruchomionymi komórkami drożdży. System taki skraca czas fermentacji i dojrzewania piwa oraz zmniejsza ilość drożdży odpadowych
6.Metody fermentacji i leżakowania piwa w tankach cylindryczno- stożkowych( uni-tanki). Prowadzi do skrócenia czasu fermentacji głównej i leżakowania piwa W metodach tych proces fermentacji i leżakowania piwa odbywa się w jednym stojącym tanku z dnem o kształcie stożkowym. Może odbywać się też w osobnych tankach. Metody fermentacji i leżakowania piwa w tankach można podzielić na 3 grupy: zimna fermentacja- zimne dojrzewanie, zimna fermentacja- ciepłe dojrzewanie, ciepła fermentacja- zimne dojrzewanie

7 Metoda HGB Metoda polega na wytwarzaniu brzeczki ze zwiększoną zawartością ekstraktu, niż to odpowiada wytwarzanemu piwu. Po fermentacji można takie piwo rozcieńczyć wodą do wymaganej zawartości ekstraktu. Główna zaleta tej metody to korzyści ekonomiczne, wynikające z możliwości dodawania do rozcieńczenia wody nie gotowanej i nie ogrzewanej.
Dodatek zimnej wody ma miejsce przed lub po fermentacji, ale dopiero po filtracji. Możliwe jest również przefermentowanie wysoko ekstraktywnej brzeczki i dopiero wtedy jej rozcieńczenie.
Smak piwa wyprodukowanego ta metodą po rozcieńczeniu trudno odróżnić od normalnego, jeżeli ekstrakt brzeczki podstawowej nie przekracza 15% wag.

20. RODZAJE PIWA Piwa w zależności od zabarwienia dzielą się na Jasne i ciemne, w zależności natomiast od stężenia brzeczki wyjście na lekkie /do 10%/, pełne /10-15%/ oraz mocne /powyżej 15% wa­gowych ekstraktu/. Zależnie od sposobu fermentacji rozróżnia się piwo fermentacji dolnej i górnej.

Podstawowym rodzajem piwa produkowanego w Polsce Jest Jas­ne piwo pełne typu pilzneńskiego o mocy brzeczki podstawowej 11-14%. Piwa tego typu stanowią ponad 90% produkcji i ich udział stale rośnie. W Polsce oprócz tego rodzaju piwa produku­je się Jeszcze w małych ilościach piwo Jasne lekkie /9%/i moc­ne /20%/, piwa ciemne pełne /10,5 - 12,0%/ oraz piwa ciemne mocne /dubeltowe - 18%; porter 22% wagowych ekstraktu/. Są to piwa dolnej fermentacji. Jedynym rodzajem piwa fermentacji gór­nej Jest w Polsce Jasne piwo grodziskie produkowane ze słodu pszennego suszonego gazami spalinowymi. Jest to piwo nlskoalkoholowe o kwaskowaty smaku i dużym stopniu nasycenia CO2 Pije się Je również z dodatkiem soków owocowych.

W Anglii 80% ogólnej produkcji stanowi piwo fermentacji górnej. Produku­je się tam dwa podstawowe typy piwa: ciemne Porter i Stout /13-20%/ oraz piwo Jasne Ale. Wśród tych rodzajów znajduje się piwo lekkie, pełne i mocne aż do 20-procentowego /np. Jasne piwo Light Ale 10-11%, ciemniejsze MiId Ale 9-11% oraz gorzkie piwo Pale Ale 13-14%/. Odmiennym rodzajem piwa Jest brukselskie piwo Lambic. Stężenie brzeczki wynosi 13%, warzy się Je tylko w zimie i poddaje samorzutnej fermentacji, w której udział bio­rą dzikie drożdże i bakterie fermentacji mlekowej. Zawiera ono 3-4% alkoholu. W niektórych krajach produkuje się również piwo o niskiej zawartości alkoholu lub bezalkoholowe /dla kierowców/. Są to piwa lekkie o mocy około 4-5% wag. ekstraktu i 0,5 - 1_fO% wag.

21. SUR. DO PRODUKCJI SPIRYTUSU

Ziemniaki - muszą spełniać wymagania przem. gorzelniczego (wysoka zawartość skrobi >18%). Przechowuje się je w kopcach, pryzmach sztucznie przewietrzanych i specjalnych przechowalniach, w temp. 2-4°C. Ziemniaki oddychają, co powoduje spalanie nagromadzonych w bulwach węglowodanów (C6H12O6+6O2>6CO2+6H20+2824kJ), wydzielające się ciepło, jeżeli nie jest odprowadzane, przyśpiesza dalsze spalanie cukrów. Powoduje to ubytek masy ziemniaków, zmniejsza się też ilość zawartej w nich skrobi z 18% do 14,8%.

Zboża - coraz częściej stosowane, łatwo się je magazynuje i są małe straty podczas magazynowania; powinno zawierać <15% wody, należy je chronić przed pleśnieniem, bo negatywnie wpływa na jakość spirytusu, i gryzoniami. Żyto - najczęściej stosowany do wytwarzania wódki żytniówki i starki, ze 100kg otrzymuje się 32-37dm3 spirytusu i bardzo wartościowy wywar jako paszę dla bydła. Pszenica - rzadko w Polsce wykorzystywana, częściej w gorzelniach rosyjskich i ukraińskich; ze 100kg - 38dm3 spir. Jęczmień - wykorzystuje się go, gdy jest niepełnowartościowy i nie nadaje się do żywienia zwierząt. Kukurydza - dobry surowiec gorzelniczy, bo ma dużą zawartość skrobi; ze 100kg - 40dm3 spir.

Inne surowce skrobiowe: mąka, pieczywo, susz i płatki ziemniaczane, szlamy krochmalnicze

Surowce zawierające inulinę: topinambur, cykoria.

Sur. zaw. cukier: buraki cukrowe, jabłka, śliwki, warzywa.

Melasa - prod. uboczny przem. cukrowniczego, podstawowy surowiec w gorzelniach przemysłowych, dodawana w niewielkiej ilości w gorz. rolniczych. Skład melasy buraczanej: sucha substancja, sacharoza, azot ogólny, związki mineralne. Można ją bezpiecznie przechowywać pod warunkiem, że nie jest rozcieńczona wodą, rozpoczynają się w niej wtedy niepożądane procesy fermentacyjne (fermentacja mlekowa). Gdy melasa samorzutnie zaczyna fermentować należy dodać formalinę 0,5dm3/1tonę melasy i wymieszać. Ze 100kg - 30dm3 spirytusu.

23. ZACIERANIE SUROWCÓW W GORZELNIACH ROLNICZYCH

Rozkład skrobi do cukrów fermentujących to wynik dzialania enzymow amylolitycznych, każdego o innej specyfice i wymaganiach temp i ph środowiska. Enzymy mogą pochdozic od slodu,plesni i bakterii. L-amylaza może rozkładać skrobie do dekstryn,maltotriozy,maltozy i glukozy. W zacieraniu rozklad zatrzymuje się na dekstrynach, L-amylaza dziala najlepiej w temp 70-75 st C i ph=4,7-5,4…B-amylaza to enzym cukrujący. Optimum dzialania to 40-50 st C i ph 4,8-5,3…1,6-glukozydaza rozklada L i B-amylazy dekstryny granicznej umożliwiające ich hydrolize do cukrow frmentujacych.

Brak B-amylazy rekompensuje glukoamylaza ( optymalne warunki dzialania temp 50-60 i ph=4-5
Proces scukrzania prowadzi się w kadzi zaciernej, której podstawowe wyposażenie stanowią mieszadło i wężownica miedziana. Scukrzanie w kadzi zaciernej powoduje przemianę tylko 80% skrobi w cukry. Reszta ulega powolnemu scukrzaniu w czasie fermentacji zacierów.
Zacieranie prowadzi się metodą klasyczną, z użyciem enzymów słodu lub metodą okresową przy użyciu enzymów pochodzenia mikrobiologicznego.
Klasyczna (temp 53-56st), do kadzi zaciernej wprowadza się około 20% masy mleczka slodowego, a potem przy stalym ruchu mieszadla i chlodzeniu wytłoczyć surowiec z taka Vaby temp była na stalym poziomie. Po wytloczeniu polowy parnika wprowadz do kadzi drugą porcje mleczka, a pod koniec oprznienia parnika reszte slodu. Zacier powinien mieć ph= 5,2-5,4
Metoda okresowa lub ciagla to wymieszanie rozdrobnionej masy z woda i ogrzewanie stopniowo do temp optym. Dla L-amylazy. Po upłynnieniu wstępnym stosuje się gotowanie i uplynaniie wtorne oraz schaladza do temp opty.dla enzymow scukrzjaacych.Pozostawic w spokoju. Potem schłodzić zacier dla temp optymalnej dla drozdzy,zaszczepnic zacier nimi i przepompowywyuje do kadzie fermentacyjnej

24. NOWOCZESNE METODY PAROWANIA I ZACIERANIA

Metoda okresowa lub ciagla to wymieszanie rozdrobnionej masy z woda i ogrzewanie stopniowo do temp optym. Dla L-amylazy. Po upłynnieniu wstępnym stosuje się gotowanie i uplynaniie torne oraz schaladza do temp opty.dla enzymow scukrzjaacych.Pozostawic w spokoju. Potem schłodzić zacier dla temp optymalnej dla drozdzy,zaszczepnic zacier nimi i przepompowywyuje do kadzie fermentacyjnej. Duże możliwości zastosowania ma opracowana ostatnio meto­da ciągłego parowania i zacierania z użyciem termostabilnej alfa -amylazy bakteryjnej Termamyl. Surowiec skrobiowy zaciera się z taką ilością wody, aby uzyskać roztwór o stężeniu 30% suchej masy, utrzymując temperaturę max. 60°C i nie dopuścić do kiełkowania skrobi. Zacier z kadzi zaciernej spływa do kadzi upłynniającej, do której wprowadzana jest para i preparat enzymatyczny w takich ilościach, aby utrzymać temperaturę na poziomie 85°C i odpowiednią lepkość zacieru. Cząsteczki skrobi, które nie uległy skleikowaniu w temp 85°C, zostają rozpuszczone podczas gotowania dyszowego , a ostatecznie w kadzi. W porównaniu z parowaniem tradycyjnym metoda ta pozwala na kilkakrotne zmniejszenie energii niezbędnej do parowania surowców skrobiowych.

30. REKTYFIKACJA SPIRYTUSU SUROWEGO

Surówkę przeznaczoną do rektyfikacji rozcieńcza się wodą do stężenia około 50-60% i oczyszcza wstępnie za pomocą wodo­rotlenku sodu oraz nadmanganianu potasu. Wolne kwasy zawarte w spirytusie tworzą wtedy sole, które nie są lotne i pozostają, a estry ulegają zmydleniu, Jednocześnie tworzy się alkohol i sole kwasów. Nadmanganian potasu w środowisku alkalicznym po­woduje utlenienie niektórych związków, głównie aldehydów do kwasów, które w obecności zasady przechodzą w sole. Zasada l nadmanganian dodane w nadmiarze mogą wpływać ujem­nie na Jakość spirytusu, dlatego ich dawki ustala się labora­toryjnie, tzn. zgodnie z zawartością kwasów i estrów, a nad­manganian na podstawie próby, w której określoną ilość nadman­ganianu miareczkuje się badanym spirytusem.

Spirytus surowy może być oczyszczany za pomocą wymieniaczy jonowych. Oczyszczoną wstępnie surówkę przetłacza się przez filtr płócienny i podgrzewacz do środkowej części kolumny epiuracyjnej. Zanieczyszczenia zbierają się w górnej części kolumny i skraplane są w deflegmatorze. Nniewielka ich część przechodzi do skraplacza, z którego odbierana jest jako frakcja uboczna . Płyn spirytusowy spływa w dół i kierowany jest do kolumny rektyfikacyjnej. Kolumna ta jest ogrzewana parą wodną.zgodnie z zasadami rektyfikacji moc spirytusu na dolnych półkach Jest coraz niższa, a na górnych coraz wyższa, spirytus następnie trzeba jeszcze uwolnić od zanieczyszczeń zwanych fuzlami.

31. PRODUKCJA SPIRYTUSU BEZWODNEGO I DENATURATU

Spirytus bezwodny (etanol absolutny) to spirytus o mocy 99.7% (V/V), otrzymany ze spirytusow surowych w procesie rektyfikacji i odwadniania. Spirytus ten jest ciecza bezbarwna, przezroczysta i bez zanieczyszczen meczanicznych.

W wyniku rektyfikacji rozcieńczonych roztworow wodnych otrzymuje się alkohol etylowy o skladzie odpowiadajacym skladzie azeotropu etanol-woda(97.2% etanolu i reszta woda). Wrze w temp 78C i oddaje opary o tym samym skladzie.

Opracowano wiele metod otrzymywania spirytusu bezwodnego ze spirytusu surowego lub rektyfikatu. Są to:
- destylacja znad środków higroskopijnych ( potaż, gips, wapno ).
- destylacja azeotropowa
- destylacja pod zmniejszonym ciśnieniem ( próżniowa ).
- destylacja ekstrakcyjna
- permeacja
- sita molekularne
Najczęściej stosuje się destylację azeotropową. Do spirytusu dodaje się związek który w czasie destylacji tworzy z wodą azeotrop.( heptan, oktan, benzen), o znacznie większej lotności niż spirytus. W ten sposób woda jest usuwana ze spirytusu, a produkt odwodniony zbiera się u dołu kolumny odwadniającej.
Denaturat- jest to spirytus do celów niekonsumpcyjnych w stanie skażonym, skażenie polega na dodaniu składników zmieniające smak, zapach i zabarwienie. Należą do nich benzen, aceton, terpentyna, zasady pirydynowe, eter, jod. Do produkcji denaturatu stosuje się najgorszych gatunków spirytusu oraz wszelkiego rodzaju zlewki i wypary. Spirytus rozcieńcza się wodą dodaje się środek skażający, zabarwia fioletem krystalicznym i po wymieszaniu zostawia się na kilka dni w celu wytracenia zawiesin. Nastepnie filtruje się go i rozlewa.

32. PRODUKCJA WÓDEK CZYSTYCH I GATUNKOWYCH

Wódki czyste produkuje się ze spirytusu rektyfikowanego i wody. W zależności od gatunku spirytusu oraz rodzaju wody rozróżnia się cztery rodzaje wódek czystych czysta zwykła, czysta wyborowa, luksusowa i wyborowa specjalna. Moc wodek wynosi 40 lub 45%.

Spirytus jest mieszany z określoną ilością wody, tak aby moc wynosiła odpowiednio 40,2 lub 45,2%. Płyn ten kieruje się poprzez filtr tkaninowy do baterii filtrów węglowych, wypełnionych węglem drzewnym, najlepiej ż drewna brzozowego. Absorbuje się tam duża ilość zanieczyszczeń ujemnie wpływająca na smak i zapach wódki. Po przejściu przez filtry węglowe, a następnie żwirowe wódka spływa do zbiornika wyrównującego w którym ustala się końcową jej moc. Nastepnie rozlewa się je do butelek o roznej pojemności.

Wódki gatunkowe przygotowuje się ze spirytusu rektyfiko­wanego i wody oraz składników zapachowych i smakowych. Proces technologiczny produkcji tych wódek obejmuje:

1/ przygotowanie półproduktów /soków, nalewów, destylatów

2/ mieszanie określonych składników wódek,

3/ leżakowanie,

4/ rozlew.
Soki stosuje się do produkcji wódek i likierów owocowych. Otrzymuje się je drogą tłoczenia owoców i utrwalania przez dodatek cukru. Soki można też utrwalać przez dodanie około 20% spirytusu. Noszą one wtedy nazwę morsów. Niektóre wytwór­nie nie mają tłoczni owoców, lecz kupują gotowe słodzone lub morsowe soki z zakładów owocowo-warzywnych.

Nalewy otrzymuje się przez zalanie owoców świeżych, suszonych, ziół lub korzeni określoną ilością spirytusu o mocy 40-85%. Aby lepiej wyekstrahować substancje zapachowo-smakowe stosuje się dwukrotni zalewanie tych surowców.

Destylaty otrzymuje się w ten sposób, że porcję surowca ładuje się do kotła aparatu odpędowego, zalewa spirytusem o mocy 40-50% i destyluje. Najlepszy produkt otrzymuje się zwykle na początku destylacji, Zestawianie wódek odbywa się w mieszalnikach. W skład wielu wódek gatunkowych wchodzą tzw. spirytusy owocowe np. wiśniowy, śliwkowy.
Z półproduktów oraz spirytusu rektyfikowanego i wody zestawia się określone gatunki wódek, o opracowanej recepturze, a po dokładnym wymieszaniu gotowy zestaw kieruje się do leżakowni gdzie wódka przebywa w drewnianych kadziach od kilku tygodni do kilku miesięcy. Wódka nabiera w tym czasie właściwego smaku i zapachu.

34. PODSTAWY TEORETYCZNE PRODUKCJI DROŻDŻY PIEKARSKICH

Jako drożdże piekarskie stosuje się wybrane rasy z Saccharomyces cerevisiae o dużej zdolności fermentowania cukrów zatem i zdolności spulchniania ciasta. W czasie hodowli drożdży piekarskich na roztworach cukrowych zachodzą powiązane procesy fermentacji alkoholo­wej i procesy przyrostu biomasy komórkowej drożdży. W warunkach beztlenowych cukry ulegają fermentacji, Powstający w cyklu EMP w obecności tlenu kwas pirogronowy ulega dalszym przemianom, poprzez cykl kwasów trójkarboksylowych do aminokwasów. Gdy brakuje tlenu dominuje przemiana cukru na alkohol (EMP) przy nieznacznym przyroście biomasy W razie niewystarczającej ilości tlenu w środowisku zachodzą, w różnej mierze procesy tworzenia etanolu i przyrostu biomasy. W warunkach tlenowych natomiast prawie cała ilość cukru zostaje zużyta na wytworzenie biomasy i minimalnej ilości alkoholu.

Zależności te zostaly określone przez Pasteura tzw. efekt Pasteura: narastanie masy kom zalezy od szybkości przebiegow procesu metabolizmu (przemiany materii) i dysymilacji (rozkładu).

Aby uzyskać większą ilość energii do wzrostu należy zapewnić odpowiednią ilość tlenu . aby hodowla była optymalnie prowadzona należy dobrze napowietrzać przy tym utrzymywać utrzymywać niskie stężenie cukru w brzeczce.

35 PRODUKCJA DROŻDŻY PIEKARSKICH METODĄ KLASYCZNĄ
Metoda klasyczna polega na dopływie do kadzi fermentacyjnej brzeczki melasowej oraz soli azotowych i fosforanowych w ilościach zależnych od szybkości ich zużywania

w każdym okresie fermentacji przy ciągłym intensywnym napowietrzaniu brzeczki. Ciągły dopływ pożywek i coraz intensywniejsze napowietrzanie ograniczają do minimum fermentację alkoholową. Jest to metoda okresowa polegająca na stopniowym rozmnażaniu drożdży w kolejnych stadiach hodowli, od czystej kultury aż do otrzymania drożdży handlowych. W każdym stadium stosuje się odpowiednie warunki i odpowiedni czas hodowli.

36. PRODUKCJA DRŻDŻY PIEKARSKICH W BRZECZKACH MELASOWYCH O WYŻSZYM STĘŻENIU

Hodowla drozdzy w brzeczkach melasowych w początkowych stadiach jest zblizona do hodowli klasycznej z ta roznica ze stosuje się wieksza gęstość brzeczki, bogatsza pożywkę oraz intensywniejsze napowietrzenie. Nizsza jest tez zawartość alkoholu w brzeczce w poszczególnych stadiach

Poczawszy od II generacji stosuje się automatyczne dozowanie pożywki melasowej na podstawie ciągłego pomiaru stężenia etanolu w gazach pofermentacyjnych. Do kadzi wprowadza się niezbędne ilości brzeczki oraz soli azotowych i fosforowych. Potrzebne ilości soli potasowych i magnezowych dodaje się w całości na początku hodowli i uruchamia napowietrzanie.

Po dodaniu mleczka drożdżowego II generacji uruchamia się pompe dozujaca pożywki, stopniowo zwieksza się napowietrzanie recznie po czym wprowadza automatyczne dozowanie melasy. Do regulacji stosuje się najczęściej agregat analizatory typu Autoxymax bądź tez alografu, który porownuje temp wrzenia kondensatu zawierającego składniki lotne z tym samym kondensatem po oddestylowaniu z niego składników lotnych.

Hodowla drożdży w brzeczkach melasowych o wyższym stężeniu ma wiele zalet, przede wszystkim większą produktywność mniejsze zużycie powietrza oraz energii elektrycznej, a także mniejsze zużycie wody i tym samym zmniejszenie ilości uciążliwych ścieków.

37. PRODUKCJA DROZDŻY PIEKARSKICH METODA PÓŁCIAGŁĄ I SKOJARZONĄ
Hodowla drożdży metoda półciągłą prowadzona jest w czterech kadziach (pojemność 100m3). Rozmnażanie drożdży i przygotowanie pożywek przebiega w propagatorach oraz kadziach fermentacyjnych. Otrzymane drożdże II generacji oddziela i kieruje do prasy filtracyjnej. Do jednej kadzi (1) dodaje się około 800kg drozdzy prasowanych II generacji, odpowiednia ilość wody i rozpoczyna dodawanie pożywek ze zbiornikow. Po 4 godzinach połowę fermentującej brzeczki przepuszcza się do innej kadzi (2), a w poprzedzającej kadzi (1) prowadzi się dalej hodowlę przez 8 godzin i kieruje brzeczke na wirowki. W kadzi (2) rowadzi się natomiast początkowo fermentacje przez 4 godziny po czym przepuszcza się polowe do nastepnej kadzi (3) a w kadzi (2) prowadzi się proces przez nmastepne 8 godz i kieruje brzeczke na wirowki, jak w kadzi (1). Proces prowadzenie hodowli w kolejnych dwoch kadziach (3i 4) jest zbliżony do opisanego ale proces w jednej z tych kadzi jest prowadzony do konca bez oddzielania czesci brzeczki po 4 godz hodowli. W miare przedłużania cyklu jakość drozdzy się obniza do cyklu czterokadziowego. W tej metodzie dozowanie pożywek przebiega odmiennie w poszczególnych kadziach.
Metoda skojarzona jest przeprowadzana w warunkach słabego napowietrzania brzeczki o wyższym stezeniu melasy, co powoduje intensywna fermentacje alkoholowa przy jednoczesnym wzroście drozdzy.

W metodzie tej hodowle I i II generacji sa to właściwie fermentacje alkoholowe, prowadzone w kadziach barboterowych w gestych brzeczkach z malym napowietrzaniem. Koncowe stezenie alkoholu wynosi 28-29dm3/100kg melasy, a wydajność drozdzy 14-17%.

Hodowla III generacji jest prowadzina w warunkach niedopuszczajacych do tworzenia alkoholu, przy intensywnym napowietrzaniu.

Metoda ta wymaga doboru odpowiedniego doboru szczepu drozdzy, ustalenia optymalnych warunkow prowadzenia hodowli oraz dostosowania separacji drozdzy do wirowania brzeczki zawierającej alkohol, aby maksymalnie obniżyć jego straty.

38 OTRZYMYWANIE DROŻDŻY PRASOWANYCH I SUSZONYCH

Drożdże piekarskie prasuje się obecnie za pomocą bębnowych filtrów obrotowych o działaniu ciągłym. Po skończonej fermentacji brzeczka drożdżowa jest kierowana do filtra, w którym mleczko jest oddzielane, aż do nadania drożdżom postaci plastycznej, niezbędnej do ich formowania. Uzyskana masa drożdżowa dalej jest chłodzona na wymiennikach płytowych i przesyłana do zbiorników mleczka drożdżowego.. Odwodnione drożdże są formowane i pakowane w kost­ki najczęściej 0,5 kg na automatycznych pakowarkach. Drożdże formowane przecho­wuje się w chłodni w tempe­raturze 2-4°C.
Drożdże piekarskie pra­sowane dobrej jakości po­winny wykazywać trwałość termostatową w 35°C powy­żej 200 godzin oraz łączny czas podnoszenia ciasta nie powinien przekraczać 110 min.
Przedłużenie trwałości drożdży piekarskich uzyskuje się przez ich odpowiednie wysuszenie. W zależności od stosowanej technologii suszenia uzyskuje się różną jakość drożdży suszonych. Siła pędna drożdży przeznaczonych do suszenia powinna wynosić max 50 min. Suszenie drożdży powinno być prowadzone w trzech stadiach:
- intensywne odparowanie wody zewnątrzkomórkowej do zawartości 50-55%
- odparowanie resztek wody zewnątrzkomórkowej i części wody wewnątrzkomórkowej do ok. 16%
- odparowanie nie związanej chemicznie wody wewnątrzkomórkowej z 16 do 7-8%.
Suszenie drożdży piekarskich prowadzi się w suszarkach różnego typu ( tunelowych, bębnowych, fluidyzacyjnych ). W zależności od rodzaju suszarki drożdże prasowane rozdrabnia się na makaroniki lub kuleczki, a następnie wprowadza do suszarki.
Drożdże przebywają w suszarni ni około 5 godzin. Następnie za pomocą przenośników przechodzą one do pakowni, gdzie pakuje się je w worki lub torebki z wkładką zabezpieczającą przed wilgocią.

47 METODY FERMENTACJI KWASU CYTRYNOWEGO
Fermentację cytrynową prowadzi się metodą powierzchnią na podłożu płynnym lub stałym lub metodą wgłębną. Podłoża fermentacyjne do produkcji kwasu cytrynowego muszą zawierać składniki niezbędne do wzrostu pleśni Aspergillus niger i tworzenia przez nie kwasu cytrynowego, a przede wszystkim źródła węgla, azotu i fosforu oraz mikroelementów Wykorzystuje się raczej różne surowce zawierające wymienione cukry obok innych składników, często nieprzydatnych, a niekiedy nawet szkodliwych. Do takich podstawowych, tradycyjnie stosowanych do produkcji kwasu cytrynowego, surowców należą melasa buraczana i trzcinowa. Jako źródła azotu mogą być stosowane zarówno substancje organiczne /aminokwasy, jak i nieorganiczne /sole amonowe i azotany/.
-metoda powierzchniowa na podlozach plynnych

Podstawowym urzadzeniuem tej fermentacji sa komory fermentacyjne w których znajduja się stelaże z tacami. Komory te wyposażone sa w specjalne urzadzenia wentylacyjne, które utrzymuja nieznaczne nadciosnienie w komorze a także dostarczaja tlen i usuwaja dwutlenek wegla z komory.

W metodzie powierzchniowej rozwój pleśni i tworzenie kwasu cytrynowego odbywa się w płaskich tacach umieszczonych na wielokondygnacyjnych stelażach w odpowiednich komorach. Podłoże sterylizuje się w temperaturze około 110-120°C przez około 0,5-1 godziny i przetłacza do komory fermentacyjnej. Brzeczkę po sterylizacji chłodzi się do temperatury fermentacji, tzn. 30-32°C i przy ciągłym mieszaniu oraz napowietrzaniu wprowadza inoko­lum pleśni Aspergillus niger. Pod koniec okresu fermentacji /8-10 dni/ szybkość tworzenia kwasu maleje wskutek wy­czerpania się cukru w brzeczce Ze względu na szybkie zużywa­nie tlenu przez grzybnię konieczne jest ciągłe mieszanie i napowietrzanie roztworu. Po skończonej fermentacji przerywa się nadmuch powietrza i spuszcza roztwór z tac fermentacyjnych do zbiornika surowego kwasu. W celu wypłukania resztek kwasu cytrynowego wprowadza się także pod grzybnię gorącą wodę i po upływie godzina spuszcza się wodę a rozdrobnioną grzybnię kieruje się do zbiornika, w którym następuje oddzielenie grzybni od roztworu. Roztwór kwasu cytrynowego kierowany jest do działu chemicznego , a komora fermentacyjna jest myta, sterylizowana i chłodzona.

-metoda powierzchniowa na podlozu stalym

Zaleta tej metody jest zastosowanie tanich produktow ubocznych, a nawet odpadowych przetwórstwa rolno-spozywczego, takie jak: miazga ziemniaczana, otreby zbozowe oraz niskie zuzycie energii elektrycznej.

Surowce po nawilżeniu woda traktuje się goraca para żeby uzyskacsterylnma paste skrobiowa, która umieszcza się na odp tacach i szczepi za pomoca rozpylonych nad podlozem zarodnikow oplesni Aspergillus niger. Amylazy powoduja hydrolize skrobii. Powstale cukry ulegaja stopniowej przemianie do kwasu cytrynowego.

-metoda wgłębna

W metodzie wgłębnej stosuje się fermentory z mieszadłami i systemem napowietrzającym, a rozwój grzybni i tworzenie kwasu cytrynowego zachodzi w całej masie roztworu. Przygotowanie urządzeń do fermentacji polega na dokładnym wymyciu i sterylizacji fermentorów propagacyjnych i produkcyjnych oraz wszystkich urządzeń towarzyszących. Po sterylizacji chłodzi się roztwór do temp 32 -34 C i wprowadza inokulum pleśni Aspergillus niger . po zaszczepieniu roztwór musi być bez przerwy mieszany i napowietrzany, aby zapewnić dostęp tlenu do rozwijających się komórek grzybni. Faza intensywnego wzrostu grzybni trwa 2-3 doby, do wyczerpania się źródeł azotu w pożywce. W następnych godzinach zachodzi intensywne tworzenie kwasu cytrynowego, które maleje dopiero w ostatniej dobie procesu na skutek obniżenia stężenia cukru w brzeczce. Po zakończeniu fermentacji roztwór w fermentorze ogrzewa się do temperatury 60-70°C i kieruje na obrotowo lub taśmowe filtry próżniowe w celu oddzielenia grzybni. Surowy kwas cytrynowy kieruje się następnie do działu chemicznego, w którym odbywa się jego czyszczenie i krystalizacja

48 OCZYSZCZANIE I KRYSTALIZACJA KWASU CYTYNOWEGO
Roztwór pofermentacyjny zawiera obok grzybni i kwasu cytrynowego także inne substancje wchodzące w skład surowca. Roztwór ten poddaje się więc obróbce w celu wydzielenia z niego kwasu cytrynowego.

Obecnie stosuje się metodę klasyczną, polegającą na wytrąceniu niskorozpuszczalnej soli cytrynianu wapnia z późniejszym jego rozszczepieniem za pomocą stężonego kwasu siarkowego. Metoda ta obejmuje szereg operacji i procesów, z których pierwszą jest filtracja grzybni, prowadzona w różnych filtrach, np. ramowych czy bębnowych filtrach obrotowych. W celu oddzielenia kwasu szczawiowego zadaje się roztwór wodorotlenkiem wapnia, i filtruje wytrącony osad szczawianu wapnia.

C₂H₂O₄ + Ca(OH)₂ = CaC₂H₄ + 2H₂O

Przesącz zawierający kwas cytrynowy kieruje się do neutralizatora i podgrzewa.. Otrzymany cytrynian, po oddzieleniu filtratu i dokładnym przemyciu, idzie następnie do reaktora, w którym miesza się go z odpowiednią ilością wody i zadaje stężonym kwasem siarkowym. W operacji cytrynian wapnia rozkłada się na kwas cytrynowy i nierozpuszczalny siarczan wapnia /gips/.

Ca₃(C₆H₅O₇)₂ + 3H₂SO₄ = 2C₆H₈O₇ + 3CaSO₄

Po zakończeniu rozszczepiania gips oddziela się na bębnowych filtrach , a roztwór kwasu cytrynowego poddaje się dekantacji. Zagęszczony roztwór kieruje się do krystalizatorów. Są to zbiorniki w kształcie walca wyposażone w mieszadła i płaszcz chłodzący. Gips /siarczan wapnia/ powstający w wyniku rozkładu cytrynianu wapnia kwasem siarkowym, nie ma, jak dotychczas, zastosowania i stanowi uciążliwy odpad, wywożony na hałdy.

50 FERMENTACJA KWASU MLEKOWEGO
Kwas mlekowy otrzymuje się drogą fermentacji mlekowej surowców węglowodanowych i azotowych, zmieszanych z odpowiednia ilością wody, za pomocą bakterii fermentacji mlekowej. Otrzymany w wyniku fermentacji - przy ciągłym lub okresowym mieszaniu - kwas mlekowy neutralizowany jest znajdującą się w zawiesinie kredą, w celu utrzymania właściwego pH, gdyż zbytnie zakwaszenie środowiska powoduje zahamowanie fermentacji.
kwas mlekowy reagując z weglanem wapnia tworzy mleczan wapnia. Stosuje się również regulacje pH zacieru przez automatyczne zobojętnianie środowiska wodorotlenkiem wapniowym lub amonowym w sposób ciągły. Umozliwia to utrzymanie pH na poziomie optymalnym dla danego szczepu.

Szybkość fermentacji zależy od ilości bakterii i od szybkości ich rozmnażania. Przebieg fermentacji powinien być kontrolowany i codziennie należy oznaczać zawartość cukru i kwasu mlekowego w zacierze. Proces uznaje się za zakończony jeżeli stężenie cukru spadnie poniżej 0.5 %.
Po zakończeniu fermentacji należy uzyskany kwas mlekowy oczyścić i zagęścić do pożądanego stężenia. Proces technologiczny produkcji kwasu mlekowego składa się z dwu zasadniczych faz :

a) fermentacji mlekowej

b) oczyszczania i zagęszczania kwasu mlekowego. Przy fermentacji mlekowej szczególną uwagę należy zwrócić na dobór szczepu bakterii i pożywki dla tych bakterii.
52 METODY OTRZYMYWANIA ENZYMÓW POCHODZENIA MIKROBIOLOGICZNEGO
Enzymy są to substancje białkowe wykazujące charakterystyczne właściwości specyficznych katalizatorów. Regulują one nie tylko przemiany chemiczne w organizmach żywych, lecz można je także wykorzystywać w wielu różnych dziedzinach gospodarki, prawie we wszystkich gałęziach przemysłu spożywczego.
Preparaty enzymatyczne pochodzenia mikrobiologicznego otrzymuje się z pleśni, bakterii, promieniowców i drożdży. Najczęściej stosuje się pleśnie, chociaż coraz większe ilości enzymów otrzymuje się ostatnio za pomocą bakterii. Spośród pleśni najczęściej wykorzystuje się rodzaje: Aspergillus i Penicllium. Sposoby hodowli drobnoustrojów wytwarzających enzymy zależą od rodzaju stosowanego szczepu i jego cech mikrobiologicznych. Ponieważ w większości są to pleśnie i promieniowce hoduje się je obecnie dwiema metodami:

- powierzchniową na pożywkach stałych lub płynnych - metoda ta jest obecnie najbardziej rozpowszechnioną. Jako podłoża stosuje się tu najczęściej otręby pszenne oraz mąkę sojową lub wysłodki buraczane, W celu zwiększenia porowatości podłoża można również doda­wać wycierki ziemniaczanej, łusek słonecznika itd. Podłoże powinno zawierać optymalną ilość składników odżywczych, skrobi i wody . Oczywiście, w hodowli różnych drobnoustrojów i otrzymywaniu preparatów enzmatycznych różnych typów skład podłoża i warunki procesu będą| się odpowiednio zmieniać. Przygotowane podłoże poddaje się sterylizacji, a następnie chłodzi i po siewa czystą kulturą odpowiednich drobnoustrojów. Czas hodowli wynosi ok. 48 h i prowadzony jest aż do momentu przerośnięcia podłoża grzybnią.
- wgłębną, okresową lub ciągłą na pożywkach płynnych - została ona opracowana i wdrożona w skali przemysłowej do otrzymywania antybiotyków. Ma wiele zalet w porównaniu z metodą powierzchnią dlatego też jest coraz częściej stosowana do hodowli drobnoustrojów wytwarzających enzymy. W metodzie tej stosuje się fermentatory wyposażone w urządzenia do energicznego mieszania i do wprowadzania sterylnego powietrza. Fermentor napełnia się zazwyczaj pożywką, dodaje do niej niezbędne składniki odżywcze oraz doprowadza do odpowiedniego pH. Pożywkę sterylizuje się parą w fermentorze, który tym samym spełnia rolę autoklawu. Po schłodzeniu do właściwej temperatury dodaje się ze specjalnego aparatu hodowlanego inokulum, tj. materiału posiewowego odpowiednich drobnoustrojów. Spośród stosowanych metod hodowli drobnoustrojów najdoskonalsza jest metoda ciągła. W procesie tym wprowadza się do fermentatora pożywkę i inokulum w sposób ciągły z ustaloną prędkością. Wzrost komórek /wytwarzanie enzymów/ następuje przez cały czas w miarę przepływu pożywki przez aparat hodowlany, otrzymywany produkt jest również w sposób ciągły odbierany. Ilość komórek wewnątrz naczynia utrzymuje się na stałym poziomie czyli zachodzi równowaga między szybkością rozcieńczania hodowli świeżą pożywką a szybkością ich rozmnażania. Dzięki temu w procesie ciągłym możliwe jest utrzymanie w fermentorze takich warunków hodowli, które zapobiegają degeneracji drobnoustrojów i pozwala na utrzymanie kultury w stanie aktywnym.

53 WYDZIELANIE I OCZYSZCZANIE PREPARATÓW ENZYMATYCZNYCH Z PODŁOŻA
Enzymy jako substancje białkowe występują w komórkach w złożonych układach biologicznych obok węglowodanów, tłuszczów j kwasów nukleinowych, innych białek i soli mineralnych.

W celu wydzielenia enzymow material hodowlany poddaje się następującej obróbce:

1)wyodrębnienie enzymow z podlowa przerośniętego grzybnia albo z biomasy albo z plynu pohodowlanego

2)stabilizacja, standaryzacja i sterylizacja oraz konfekcjonowanie gotowego produktu

Pierwszym etapem preparatywnego wydzielania endoenzymów jest wydobycie ich z komórek, co wymaga dokładnego rozdrobnienia surowca enzymatycznego oraz zniszczenia błony komórkowej. Dokonuje się tego przez:
- zastosowanie urządzeń do mielenia i homogenizowania
- rozcieranie z piaskiem kwarcowym, tłuczonym szkłem lub ziemią okrzemkową,
- kilkakrotne zamrażanie i rozmrażanie,
- traktowanie rozpuszczalnikami organicznymi

-stosowanie enzymow niszczących blony komorkowe,
- działanie falami dźwiękowymi wysokiej częstotliwości lub ultradźwiękami,
- stosowanie autolizy komórek,
- działanie enzymami niszczącymi błony komórkowe.
Po zniszczeniu struktury komórek przeprowadza się najczęściej ekstrakcję enzymu wodą, roztworami buforowymi, roztwora­mi obojętnymi, rozpuszczalnikami organicznymi

W następnym etapie oczyszczania są oddzielane białka i inne substancje zanieczyszczające enzym, głównie przez zmianę pH środowiska i frakcjonowaną denaturację termiczną. Zanieczyszczenia białkowe usuwa się specyficznymi metodami, ale tylko wtedy, gdy uprzednio stwierdzono, że znajdują się w mieszaninie białek w postaci wypadkowych składników. Najbardziej rozpowszechnionymi metodami takiego oczyszczania są:
- frakcjonowanie rozpuszczalnikami organicznymi albo solami obojętnymi;
- metody adsorpcyjne,
- chromatografia jonowymienna,
- krystalizacja białek enzymów

---