Tehnologija Alkohola i Kvasca 5
-
Upload
bojan-vrekic -
Category
Documents
-
view
347 -
download
5
Transcript of Tehnologija Alkohola i Kvasca 5
Proizvodnja pekarskog kvasca
Što je pekarski kvasac ?Pod pojmom pekarski kvasac podrazumijeva se aktivna kvaščeva biomasa koja se koristi za dizanje tijesta u pekarstvu. Kvasac u tijestu alkoholnom fermentacijom šećera iz brašna proizvodi alkohol i ugljični dioksid (CO2 plin ), koji diže tijesto.
Povijest proizvodnje
• Prvi zapisi u Egiptu i Bibliji: Sredstvo za dizanje tijestaKasnije se je za pekarske svrhe koristio suvišni kvasac iz proizvodnje piva i vina.
• Počeci proizvodnje: Dutch-proces 1780. godine kada su nizozemski proizvođači alkohola izdvojeni kvasac počeli koristiti za pekarstvo.Kasnije je u Njemačkoj proizveden kvaščev kolač prešanjem alkoholnog otpadnog kvasca.
• Počeci suvremene proizvodnje: 1880. u Austriji u tzv. «Bečkom procesu « i 1886. u Velikoj Britaniji započinje aerobni uzgoj kvaščeve biomase. Početkom 20. stoljeća uvodi se gotovo istovremeno u Danskoj i Njemačkoj šaržni postupak s pritokom supstrata (Zulauf), koji se koristi i danas.
• Proizvodnja suhog aktivnog kvasca: Tijekom II. svj. rata
Proizvodni proces
Vrste i sojevi kvasaca u proizvodnji
• Sojevi kvasca Saccharomyces cerevisiae-višeg ploiditeta: dominantni triploidi jer su genetički stabilni a imaju zadovoljavajuća.fiziološka i tehnološka svojstva.-osmotolerantni: podnose više koncentracije šećera u tijestu (10-25 %).
-kriorezistentni: otporni na zamrzavanje• Ostali kvasci: Torulospora delbrueckii
Saccharomyces uvarum
Principi aerobnog uzgoja kvaščeve biomase
• Brzina rasta-maksimalna: µ=0.6 h-1
-optimalna u proizvodnji: µ=0.1-0.2 h-1
Pri većim brzinama rasta koncentracija supstrata u komini je relativno visoka i omogućuje da dio šećera konvertira u etanol (dugotrajni Crabtree efekt). Dakle, specifična brzina rasta je ključni kontrolni parametar u industrijskoj proizvodnji pekarskog kvasca.
Utjecaj brzine razrijeđenja na metabolizam kvaščevih stanica
Yx/s, prinos suhe kvaščeve biomase u g na 100g supstrata; QO2, brzina respiracije u mol/g s.tv. kvasca u satu; RQ, respiracijski kvocijent
0
5
10
15
20
25
0 0,05 0,1 0,15 0,2 0,25 0,3 0,35 0,4
D (h-1)
q O
2,
q C
O2 (
mm
ol*
g-1
*h-1
)
0
1
2
3
4
5
6
RQ
qO2
qCO2
RQ
Principi rasta
0
5
10
15
20
25
0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5
D (h-1)
q (
eta
no
l) (
mm
ol*
g-1
*h-1
)
0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
Y x
/s (
g*g
-1)
Etanol
Y X/S
0
10
20
30
40
50
60
0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5
D (h-1)p
rote
in (
%)
Aerobnost procesa
• Koeficijent iskorištenja supstrata se povećava sa aerobnošću procesa.
- u anaerobnim uvjetima koeficijet Yx/s iznosi svega 0,075 ili 7,5 kg s.tv. prirasta kvasca na 100 kg šećera.
- u striktno aerobnim uvjetima koeficijent iskorištenja supstrata iznosi 0,50-0,54 ili 50-54 kg kvasca s.tv. po 100 kg šećera.
• Brzina rasta je veća u aerobnim uvjetima- Brzina rasta ne smije biti veća od µ=0.25, jer dolazi do Crabtree efekta,t.j stvaranja alkohola i u striktno aerobnim uvjetima. Zašto?
• Potreba kisikaPrema Matelesu (vidi BI) za 1kg prirasta kvasca s.tv. treba 1kg O2
Koncentracija otopljenog kisika tijekom uzgoja pekarskog kvasca u bioreaktoru
0
10
20
30
40
50
60
70
80
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18
vrijeme (sati)
oto
plj
en
i kis
ik (
%),
X (
g/L
)
otopljeni
kisik
X
Hranjivi supstrat• Melasa šečerne repe, kojoj se može dodati melasa
šećerne trske do 25 % (radi biotina).Izvor ugljika0,585 C12H22O11 + 0,61 NH3 + 3,205 O2 →C3,72H6,11O1,95N0,61 + 4,29 H2O + 3,3 CO2
Iz jednadžbe proizlazi da se iz 200 g saharoze proizvede100 g suhe tvari kvasca
Alternativni supstrati: bistri kukuruzni hidrolizat; sirutka(rijetko)
• Hranjive soli: diamonijev fosfat, diamonijev sulfat, magnezijev sulfat, zink sulfat, te Cu, Fe kao sulfati ili kloridi. Izvor dodatnog dušika, fosfora i ostalih elemenata
• Tvari rasta: biotin, pantotenska kiselina, B1,B2,B6
Uvjeti okoline
• Temperatura: 25-35 oC, optimalna 30-32 oC,pri kraju procesa se može podići na 35oC
• pH: 4-7, optimalni za rast 4.5-5.0, na kraju procesa u zadnjoj generaciji uzgoja se pusti da poraste na 6.0-7.0
• Koncentracija kvaščevih stanicaAko se zadovolje optimalni uvjeti rasta kao što su aeracija,
miješanje, brzina rasta, temperatura, pH i koncentracija supstrata, kvaščeve stanice se dobro razmnožavaju u širokom području njihove koncentracije. Međutim, treba naglasiti da se kvasac brže razmnožava kada je koncentracija stanica u mikrobnoj kulturi (komini) manja. Danas se u proizvodnim pogonima postiže prinos na kraju procesa od 50-70 g s.tv./L kvaščeve biomase dobre kvalitete.
• Odvođenje topline: za 1 g s.tv. proizvedene kvaščeve biomase oslobodi se 3,9 – 4,4 kcal (16,3 - 18,5 kJ).
Periodičnost rasta i pupanje
0
10
20
30
40
50
60
70
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18
vrijeme (sati)
% p
up
ova
PROIZVODNJA U POGONU
• Priprema podloge
• Procesi i faze (generacije) uzgoja
• Uzgoj u pojedinim generacijama
• Izdvajanje kvaščeve biomase
• Oblikovanje i pakiranje
• Proizvodnja suhog aktivnog kvasca
• Čuvanje i transport proizvoda
Priprema melasne podloge
Slika 7. Kontinuirana priprema melase u proizvodnji pekarskog kvasca 1.Pužne pumpe; 2.vaga; 3.pužne pumpe; 4.međuspremnik; 5.melanžer
6.separator za bistrenje; 7.međuposuda; 8 pločasti sterilizator; 9 cijevni sterilizator;10.ekspanziona posuda; 11.Grijač vode; 12 rezervoar za
sterilnu melasu.
Priprema otopine soli
Priprema inokuluma u laboratoriju
Karakteristike uzgoja u pogonuTehnološki procesi se razlikuju po:
- broju generacija: 4-5, najnovija tehnologija 3
- vremenu trajanja pojedine generacija
- načinu vođenja uzgoja u procesima
- sistemu za aeraciju i aerobnosti procesa
- vođenju uzgoja u zadnjoj generaciji