UNIVERSITATEA POLITEHNICA DIN BUCURETI

FACULTATEA DE INGINERIA SISTEMELOR BIOTEHNICE

Programul de studii: Ingineria Produselor AlimentarInstalaie i tehnologie de fabricare a drojdiei de panificaie

2014 CUPRINS51.CAPITOLUL I. MEMORIU JUSTIFICATIV

72.CAPITOLUL II. STUDIU DOCUMENTAR

72.1.Noiuni introductive

82.2.Biologia drojdiei de panificaie

82.2.1.Calitatea de produs

142.3.Compoziia drojdiei de panificaie

153.CAPITOLUL III. MATERII PRIME I AUXILIARE

153.1.Materii prime

183.2.Calitatea melasei

193.3.Materii auxiliare i utiliti folosite la fabricarea drojdiei de panificaie comprimate

213.4.Dezinfectani i antiseptici

223.5.Utilitile necesare la fabricarea drojdiei de panificaie comprimate

254.CAPITOLUL IV. TEHNOLOGIA DOJDIEI DE PANIFICAIE

254.1.Schema tehnologic general de obinere a drojdiei de panificaie

264.2.Descrierea procesului tehnologic

364.3.Consumurile specifice la fabricarea drojdiei comprimate de panificaie

374.4.Procese microbiologice la fabricarea drojdiei comprimate

384.5.Procese care au loc la pstrarea drojdiei comprimate

394.6.Drojdia de panificaie - produs finit

404.6.1.Proprietile organoleptice

404.6.2.Proprietile fizico-chimice

424.7.Influena microorganismelor de contaminare asupra conservabilitii drojdiei de panificaie

445.CAPITOLUL V. PROCEDEE TEHNOLOGICE DE PRODUCERE A DROJIEI DE PANIFICAIE

445.1.Procedeul clasic n plmezi diluate

445.2.Procedeul de multiplicare n plmezi concentrate

455.3.Procedee continue

455.4.Procedeul de multiplicare n mediul alcoolic Deloffre

485.6.Procedeul de producere a drojdiei de panificie n ciclu redus de multiplicare

496.CAPITOLUL VI. ALEGEREA VARIANTEI OPTME

507.CAPITOLUL VII. ETAPELE PROCESULUI TEHNOLOGIC ALES. TEHNOLOGIA DE PRODUCERE A DROJDIEI DE PANIFICAIE N CICLU REDUS DE MULTIPLICARE

517.1.Procesul tehnologic

527.1.1.Transportul melasei

527.1.2.Recepia, descrcarea, depozitarea melasei

537.1.3.Depozitarea melasei

557.1.4.Prepararea melasei

557.1.5.Sterilizarea limpezirea melasei

567.1.6.Pregatirea soluiilor de sruri minerale nutritive

567.1.7.Pregtirea culturii pure de drojdie i multiplicarea drojdiei

577.1.8.Separarea laptelui de drojdie din plmezile finale

587.1.9.Depozitarea laptelui de drojdie

587.1.10.Filtrarea drojdiei

587.1.11.Malaxarea drojdiei

597.1.12.Modelarea i ambalarea drojdiei comprimate

607.1.13.Depozitarea i livrarea drojdiei de panificaie

658.CAPITOLUL VIII. CALCUL DE BILAN

658.1.Stabilirea regimului tehnologic

658.2.Bilanul de mas

668.2.1.Bilanul de materiale pentru pregtirea melasei

668.2.1.1.Acidularea melasei

678.2.1.2.Sterilizarea si limpezirea melasei

678.2.2.Bilanul de materiale la pregtirea srurilor nutritive

678.2.2.1.Calculul cantitii de sulfat de amoniu utilizat ca surs de azot solubil

688.2.2.2.Calculul cantitii de superfosfat de calciu utilizat ca surs de fosfor

698.2.3.BILANUL DE MATERIALE LA MULTIPLICARE

708.2.3.1.BILANUL DE MATERIALE LA MULPIPLICAREA N FAZA I

738.2.3.2.BILANUL DE MATERIALE LA MULTIPLICAREA N FAZA II

778.2.3.3.BILANUL DE MATERIALE LA MULTIPLICAREA N FAZA III

798.2.4.Bilanul de materiale la separarea drojdiei de vnzare

808.2.5.Bilanul de materiale la rcirea laptelui

808.2.6.Bilanul de materiale la filtrarea laptelui

808.2.7.Bilanul de materiale la malaxare

818.2.8Bilanul de materiale la modelare i ambalare

828.2.8.Bilanul de materiale la depozitare

828.3.BILANUL TERMIC

828.3.1.Bilanul termic la pregtirea melasei

848.3.2.Bilanul termic la multiplicare n faza I

868.3.3.Bilanul termic la multiplicare in faza II

898.3.4.Bilanul termic la multiplicare n faza III

908.3.5.Bilanul termic la rcirea laptelui de drojdie rezultat n urma separrii

929.CAPITOLUL IX. DESCRIEREA UTILAJULUI PRINCIPAL.

939.1.NOT TEHNIC

949.2.DIMENSIONAREA GEOMETRIC

979.3.Norme de securitate a muncii

100Concluzii

103Bibliografie

1. CAPITOLUL IMEMORIU JUSTIFICATIVIndustria fermentativ ocup un loc important n industria alimentar i contribuie, prin procesele sale specifice la obinerea unei game largi de produse, cum ar fi: berea, alcoolul, vinul, buturile alcoolice, drojdia de panificaie, drojdia furajer, cidrul etc.

Lucrarea prezint tehnologia i utilajele din industria alimentar fermentativ pentru obinerea drojdiei de panificaie, avnd ca materie prim de baz, melasa din sfecl de zahr.

Pe lng celelalte procese (fizice, chimice, fizico-chimice) care stau la baza multor ramuri (tehnologii) din industria alimentar, n industria fermentativ, ponderea revine proceselor biochimice, caracteristice activitii microorganismelor.

Drojdia comprimat, produsul finit al acestei lucrri, se definete ca o biomas de celule din genul Saccharomyces cerevisiae - drojdie de fermentaie superioar, adaptat s produc fermentarea glucidelor din aluat, folosit ca afntor biologic la fabricarea pinii i a produselor de panificaie.

Procedeul tehnologic aplicat pentru obinerea drojdiei de panificaie de calitate este cel n ciclu redus de multiplicare.

Lucrarea este structurat n mai multe capitole.

Capitolul 2 cuprinde informaii despre materiile prime i auxiliare. Deasemenea sunt descrise si utilitile necesare n cadul procesului.

Capitolul 4 cuprinde procedeele tehnologice de producere a drojdiei de panificaie.

Capitolul 6 descrie tehnologia de producere a drojdiei de panificaie n ciclu redus de multiplicare, aceasta fiind procesul ales n cadrul proiectul.

Materialul grafic prezentat la finalul lucrrii cuprinde:

- Instalaia pentru producerea drojdiei de panificaie

- Vasul de multiplicare generaia nti

Procedeul de obinere a drojdiei de panificaie n ciclu redus de multiplicare cuprinde dou etape tehnologice principale:

obinerea biomasei monocelulare de drojdie, prin multiplicare;

recuperarea biomasei monocelulare de drojdie din plmad, splarea i concentrarea.

Prima etap a tehnologiei, respectiv multiplicarea drojdiei, se realizeaz n trei trepte, dup cum urmeaz:

treapta I si a IIa de multiplicare, prin care se obine o cantitate mare de biomas pornind de la cultura pur realizat n laborator n balon Karlsberg;

treapta a IIIa de multiplicare reprezint faza tehnologic de obinere a produsului finit, biomasa de drojdie.

Aceste trepte de multiplicare presupun parcurgerea urmtoarelor faze ale procesului tehnologic:

realizarea inoculului pentru industrie, cu urmtoarele faze:

activarea drojdiei din cultura stoc pe mediu nutritiv solid;

multiplicarea drojdiei n balonul Pasteur pe mediu nutritiv lichid;

multiplicarea drojdiei n balon Karlsberg pn la volum de 20 de litri;

multiplicarea drojdiei n trei trepte de multiplicare:

dup multiplicarea culturii pure de laborator n primele 2 trepte de multiplicare, se realizeaz o separare a drojdiei lichide din plamad folosind un separator centrifugal;

plmada epuizat n biomasa de drojdie i apele de splare aferente se trimit ca borhot de melas la staia de epurare;

biomasa de drojdie lichid, care este denumit n practic lapte de drojdie, este depozitat n vase izoterme, racit i folosit pentru cea de a treia treapt de multiplicare. Poate fi considerat inocul industrial;

de la o sarj de multiplicare a drojdiei n treptele I si II se pot inocula 4 sarje pentru cea de a treia treapt de multiplicare. Drojdia rezultat este centrifugat i spalat, apoi depozitat n alte vase izoterme, pn la prelucrarea ulterioar;

procesul este astfel conceput nct operaiile acestei faze tehnologice s se realizeze de dou ori saptamanal, smbta fiind zi programat pentru igienizarea ntregii secii de producie, iar duminica pentru pregtirea balonului Karlsberg.

prelucrarea ulterioar a laptelui de drojdie rezultat dup treapta a IIIa de multiplicare, dup splare:

din vasele izoterme laptele de drojdie este trecut la un filtru cu vid, unde drojdia se concentreaz pn la 30 31% substana uscat i este denumit drojdie presat. Apa rezultat la filtrare este direcionat spre staia de epurare.Instalaia industrial este complet automatizat i poate produce 7 tone de drojdie comprimat / 24 ore, fiind dotat cu urmtoarele utilaje conductoare:

un reactor de multiplicare a drojdiei n prima treapt cu un volum total de 10 m3;

un reactor de multiplicare a drojdiei n treptele a IIa si a IIIa cu o capacitate total de 70 m3;

dou separatoare centrifugale pentru separarea drojdiei din plmad i splarea ei, avnd o capacitate de cte 50 m3 / or fiecare;

un filtru rotativ sub vid pentru concentrarea suplimentar a drojdiei dup splarea n separatoarele centrifugale;

rezervoare tampon pentru melas, vase izoterme pentru laptele de drojdie, suflante, pompe, etc.

Produsul finit, drojdia de panificaie, se utilizeaz n urmtoarele domenii:

- n industria de panificaie,

- pentru producerea industrial de proteine, aminoacizi, vitamine, enzime, introduse n hrana animalelor,

- pentru producerea extractelor proteice.

Principala nsuire dup care se apreciaz calitatea drojdiei de panificaie o constituie puterea sau capacitatea de dospire.

Industria drojdiei de panificaie este deosebit de util, mai ales n panificaie i patiserie, dezvoltndu-se n permanen, ndeosebi sub aspectul exterior. Astfel, drojdia se prezint astzi, n comer, n mai multe forme diferite: drojdie comprimat (proaspt), drojdie uscat activ (ADY), drojdie uscat protejat (PAPY) i drojdie uscat instant.2. CAPITOLUL II.STUDIU DOCUMENTAR

2.1. Noiuni introductive

Drojdiile sunt utilizate nc din antichitatea ndeprtat, ns studiul lor pe baze tiinifice a fost realizat relativ recent i este datorat n cea mai mare parte celebrelor cercetri efectuate de Pasteur asupra fermentaiei alcoolice. Din acel moment au fost realizate nenumrate lucrri referitoare la drojdii, deoarece acestea prezint un deosebit interes pentru industrie.

Principalele probleme puse botanitilor i fiziologilor au fost urmtoarele:

care este originea drojdiilor?

care sunt tipurile de reproducie i formele de conservare a drojdiilor?

prin ce mecanism transform aceste organisme microscopice zahrul n alcool i bioxid de carbon?

Fiecare dintre aceste ntrebari a condus adesea la controverse, cu toate c unele rspunsuri nu sunt nici astzi complete. Sub denumirea de drojdie au fost cunoscute toate microorganismele care, aflate ntr-o soluie de zahr, transform zahrul n alcool etilic i bioxid de carbon. ntr-un must, drojdia produce fermentaie alcoolic. n sens botanic, prin drojdii se nteleg toate ciupercile unicelulare, cu proprieti biochimice determinate, de form oval sau sferic, care se multiplic prin nmugurire.

Studiul drojdiilor este intim legat de cel al fermentaiilor. Ideea c fermentaiile alcoolice sunt datorate unor organisme vii aparine lui Linn, dar Leuwenhoeck (1680) este cel care a descris pentru prima dat drojdiile ca fiind corpuri globulare, ovoidale sau sferice. n anul 1719, conform concepiei epocii respective, Fabroni asimileaz drojdia cu glutenul, deci cu o materie albuminoidal. n jurul anului 1825 Desmazires i puin mai trziu (1835 1837) Mitsherlich, Cagnard Latour, Schwann si Kutzing, au demonstrat c drojdiile de bere i cele de vin sunt formate din celule care se multiplic prin nmugurire. n anul 1839, Schwann descoper pentru prima dat sporii interni la drojdii. El a observat c n interiorul celulelor de drojdie se formeaz uneori noi celule care devin libere prin ruperea membranei celulare. Dar natura drojdiilor nu a fost cunoscut dect dup ce Pasteur a nceput cercetrile sale asupra fermentaiei. Pn n acest moment se tia c drojdia de bere se multiplic atunci cnd se introduce ntr-un must zaharat. Se credea c ea se formeaz spontan i se admitea c n aceast drojdie se afl o fora ocult capabil s produc fermentaia. Cu Pasteur ncepe deci prima etap din istoricul cunotinelor moderne despre drojdii. n anul 1859 Pasteur a stabilit, prin experienele sale memorabile, c fermentaia este corelat cu nsi viaa drojdiei[1].

Pe lng celelalte procese (fizice, chimice, fizico-chimice) care stau la baza multor tehnologii din industria alimentar, n industria fermentativ, ponderea revine proceselor biochimice, caracteristice activitii microorganismelor.

Drojdia de panificaie reprezint o biomas de celule din genul Saccharomyces cerevisiae, drojdie de fermentaie superioar, capabil s produc fermentarea zaharurilor din aluat cu formare de alcool etilic i CO2 , agentul de afnare al aluatului i alte produse secundare, cu rol n formarea pinii. Dioxidul de carbon nu este util doar pentru creterea structurii aluatului, ci i pentru formarea acidului carbonic, care scade pH-ul aluatului. Acidului carbonic, rezultat prin dizolvarea CO2 n apa din aluat, contribuie mai trziu la gustul pinii.

Fermentarea reprezint faza din procesul tehnologic cu ponderea cea mai mare din timpul destinat fabricrii pinii i are loc n aluat n timpul divizrii, modelrii, dospirii bucilor de aluat modelate i chiar n prima parte a procesului de coacere. n urma operaiei de fermentare, circa 95% din zaharurile fermentescibile sunt transformate n alcool etilic i CO2 , iar restul de 5% n alcooli superiori, compui carbonilici, acizi organici, esteri. Celulele de drojdie sunt responsabile i de proteoliza glutenului, n mod direct, datorit coninutului lor n peptid- glutation[2].

Principala nsuire dup care se apreciaz calitatea drojdiei de panificaie o constituie puterea sau capacitatea de dospire, care trebuie s fie de maxim 90 minute.

Scopul principal al tehnologiei de fabricaie a drojdiei de panificaie l reprezint obinerea unei cantiti maxime de biomas de drojdie de calitate superioar, cu un consum minim de materii prime, materiale auxiliare i de utiliti. Se urmrete realizarea unei multiplicri optime a celulelor prin nmugurire, folosind culturi periodic nnoite, cu meninerea condiiilor prescrise de dezvoltare i luarea n considerare a strii fiziologice, a cantitii de drojdie cuib i a tuturor factorilor limitativi ai procesului de fermentare.

n afar de utilizarea n panificaie, drojdiile sunt folosite pentru producerea pe scar industrial de proteine, aminoacizi, vitamine, hormoni, introduse n prezent n hrana animalelor.

Drojdia de panificaie este considerat una dintre cele mai economice i utile materii prime pentru producerea extractelor proteice i este o valoroas materie prim pentru fabricarea de proteine alimentare.

Din producia mondial de drojdie comprimat de panificatie, aproximativ 88% este folosit n industria de panificaie, iar restul pentru obinerea de izolate proteice, vitamine (din grupul B). Consumul mediu de drojdie de panificaie este de 1,4-2,5 kg/locuitor/an.

Pentru a putea fi livrat ntreprinderilor de panificaie i n comer, drojdia de panificaie trebuie s ndeplineasc anumite condiii de calitate, ce se refer la proprietile organoleptice, la proprietile fizico-chimice i biologice[3].2.2. Biologia drojdiei de panificaie

2.2.1. Calitatea de produs

n contextul producerii drojdiei pentru panificaie la scar industrial, este important s se asigure diferii factori de proces care influeneaz cantitatea i calitatea produsului. ntrebarea influenei a diferiilor factori se poate statua mai specific: De ce este necesar ca reactorul sa opereze n mod fed-batch i care sunt mecanismele principale care duc la acest necesitate? n primul rnd faptele observate vor fi descrise i mai departe i printr-o explicaie plauzibil dat de metabolismul celulei de drojdie. n final, sunt discutai ali factori metabolici care influeneaz, de asemenea, creterea.

Factorii de Substrat

Compoziia elementar a drojdiei de pine este dominat de carbon (48%) , oxigen (31%), azot (8%), i hidrogen (7%) (cu valorile calculate influenate de condiiile de cretere). Biomasa va consta de asemenea, din potasiu, fosfor, magneziu, calciu, sulf si oligoelemente. Pentru creterea biomasei, aceste elemente trebuie s fie disponibile drojdiei ntr-o form ce poate fi metabolizat. Pentru profitabilitatea produsului la valoare mic cu volum mare, preurile materiei prime trebuie s fie ct mai mici. Melasa este un produs secundar al produciei de zahr cu un coninut ridicat de carbon legat n zahrul rezidual. Prin urmare, ndeplinete cerinele pentru creterea drojdiei. Pe larg, conine i celelalte elemente necesare legate n sruri, vitamine, sau alte componente ale melasei. n funcie de coninutul melasei, coninutul n sruri al apei i cerinele specifice, ar fi necesar adaugarea de sruri specifice, vitamine i factori de cretere.

Pentru a asigura creterea optim a drojdiei, trebuie meninute n reactor condiii aerobe. Dac drojdia este crescut n mod anaerob, rata de cretere este redus, se consum mai mult zahr i se produce mai mult etanol.

Fenomenul unui raport de cretere mai mic la concentraii mici, exemplu limitarea substratului, poate n mod natural fi cauzat de ali componeni dect oxigenul. ns, lipsa acestora nu este urmat de producii alternante semnificative (ca etanolul n caz de limitare a oxigenului). Cu toate acestea, prezena zahrului n cantitti mari poate provoca producia de etanol. Pe cnd, n prezena oxigenului, o cretere a concentraiei de zahr este urmat de o rata de cretere mai mare, dar dincolo de un anumit punct, o cretere mai mare a concentraiei de zahr cauzeaz producia de etanol. Acest lucru este ilustrat n figura 2.1. Raportul de cretere continu s creasc dar pe seama unui consum mai mare de zahr i cu o acceleraie considerabil de mic. Acest exemplu este similar cu cel de la creterea anaerob, chiar dac sursa de oxigen ar fi suficient. Pentru a obine un randament ridicat de biomas pe zahr, este necesar s se pstreze concentraia zahrului sub punctul unde producia de etanol este iniiat. Acest punct al concentraiei de zahr se numete nivelul critic i este motivul pentru care reactorul funcioneaz n modul de alimentare n arje . Se permite o adiie succesiv de zahr, evitndu-se astfel, concentraiile iniiale ridicate de zahr ale unui proces pur.

O alt observaie trebuie avut n vedere. Dac concentraia de zahr este n mod constant mai mare dect nivelul critic n timpul unei perioade de cretere a mai multor generaii de drojdii, atunci gradul de dezvoltare, descrete. O descretere gradual a concentraiei de zahr nu cauzeaz terminarea produciei de etanol nainte ca zahrul sa fie mai mic dect nivelul critic iniial observat; nivelul critic a atins o nou valoare mai mic, ca o consecin a concentraiei ridicate prelungite a zahrului. Este important s se observe diferena n constante de timp. Efectele fluctuaiilor momentane ale concentraiei de oxigen sau de zahr aduc un rspuns n cteva minute, ceea ce reprezint o observaie analizat de mai bine de cteva generaii .n final, cnd concentraia de zahr scade sub nivelul critic, etanolul produs i zahrul adugat va fi consumat simultan de drojdie dac oxigenul este n cantiti suficiente. Acest lucru este ilustrat n figura 2.1.

Figura 2.1. Concentraiile de zahr i etanol n timpul unui proces de dozare a culturii de drojdie:F = fructoz, S = sucroz, i E = etanol. La concentraii iniiale ridicate de zahr se produce etanol, dar cnd concentraiile de zahr scad sub un anumit nivel, etanolul este consumat simultan[2].Factori Biochimici

Pentru a explica efectele cauzate de concentraiile variate de oxigen i zahr, trebuie analizat mecanismul metabolismului celulei de drojdie [4,5]. Dup o descriere a diferitelor ci, fenomenul observat va fi analizat din acest punct de vedere. Formarea biomasei din componeni n mediu necesit energie pentru desfaurarea reaciilor anabolice. Energia necesar este furnizat de degradarea unor componente, reacii catabolice. Zahrul este pe de o parte cea mai important surs att de energie ct i de carbon pentru biomas. De fapt, majoritatea constituenilor celulei ca: lipidele, poizaharidele i proteine sunt sintetizate din zahr. Aadar, numai jumatate din zahrul consumat este folosit pentru producerea de energie, pe cnd cealalt parte ia o traiectorie metabolic. Ceea ce este interesant, este faptul c modul de formare a biomasei nu funcioneaz fr reaciile simultane productoare de energie. Sau n alte cuvinte: Dac producia de energie poate fi descris astfel poate s creasc i biomasa. De aceea, n urmtorul text se pune accentul pe reaciile catabolice.

Figura 2.2 prezint un sumar al metabolismului zahrului n drojdia pentru panificaie. n melas zahrul este disponibil sub form de sucroz, care este hidrolizat n mediul de fermentaie prin inversie la formele de glucoz i fructoz. Urmeaz oxidarea prin glicoliz la piruvat. n funcie de capacitatea respiratorie a celulei i de disponibilitatea oxigenului, piruvatul urmeaz calea anaerob pentru a forma etanolul sau calea aerob prin ciclul TCA i lanul respirator. Lanul de reacii care duce la etanol lucreaz astfel: dac capacitatea respiratorie n conjuncie cu disponibilitatea oxigenului este mai mare dect necesarul pentru a consuma zahrul disponibil, atunci etanolul este resorbit de ctre celula i urmeaz calea aerob simultan.

Figura 2.2. Metabolismul zahrului n drojdia de panificaie [4]

Chiar dac fiecare dintre aceste reacii este productoare de energie, utilizarea aerob a glucozei este de departe cea favorabil pentru creterea microbian i producia de biomas deoarece randamentul energiei acestei reacii este superior celorlalte. Cu toate acestea, depinde de circumstane date de zahrul disponibil dac va putea s ia calea optim sau va trebui s urmeze calea alternativ anaerob. Dificultatea acestei probleme este dat de capacitatea respiratorie n corelaie cu disponibilitatea oxigenului, care realizeaz respiraia, dac este suficient pentru a consuma zahrul diponibil. Dac nu, respiraia intra ntr-un impas pentru metabolismul optim al zahrului i zahrul n exces va trebui s urmeze calea de suprancarcare pentru a forma etanolul. Dac oxigenul disponibil este suficient pentru a exploata capacitatea respiratorie potential, atunci poate fi metabolizat aerob o cantitate maxim de zahr. Concentraia de zahr corespunzatoare acestui zahr optim este nivelul critic.

Harta metabolic a glicolizei zahrului pn la captul lanului reprezentat de piruvat i legatura lui att cu formarea etanolului ct i cu ciclul TCA i procesul de respiraie.[4]

Disponibilitatea oxigenului influeneaz rata de cretere. Dei cresterea anaeroba este posibil, cu ct este mai mare cantitatea de oxigen, cu att este mai mare rata de cretere, datorit randamentului ridicat n producerea de energie n condiii aerobe. Cnd disponibilitatea oxigenului este egal cu capacitatea respiratorie, oxigenul atinge valoarea maxim.

Pe de alt parte, cnd concentraia de zahr depaete nivelul critic, viteza de absorbie a zahrului continu s creasc, dar conduce la o rat de cretere sczut, din cauza randamentului scazut al metabolismului suprancrcat.

Figura 2.3. Consumul de oxigen (O2) si producia de dioxid de carbon (CO2) n comparaie cu concentraia de biomasa (X) i concentraia etanolului (E) [4]Figura 2.3. prezint un experiment al procesului de alimentare n arj divizat n trei faze: Alimentare exponeniala, alimentare constant i alimentare n declin. n timpul fazei exponeniale se produce etanol, concentraia de zahr este peste nivelul critic. Acest imagine se schimb n faza constant; concentraia de zahr este sub nivelul critic i etanolul este consumat. Att factorul de absorbie al oxigenului ct i concentraia biomasei cresc liniar n fazele exponenial i constant, ceea ce nseamn un consum specific al oxigenului constant. Acest valoare constant trebuie, de asemenea, s fie valoarea maxim (capacitatea respiratorie este exploatat la maxim), altfel, producia de etanol nu are loc; respiraia reprezint un impas pentru producia de energie optim.

Ceea ce rmane de explicat este observaia atingerii unui nivel critic sczut dup o concentraie a zahrului prelungit n exces. Acest lucru nu se datoreaz catabolismului drojdiei, dar mai curnd datorit sintezei enzimelor catabolice. Aceast concentraie ridicat a zahrului reprim formarea enzimelor respiratoare la nivelul genei; drojdia de pine este expus reprimrii catabolice. Cu toate acestea, datorit constantei de timp ridicat relativ a procesului, nu este acceptabil s influeneze o producie industrial acolo unde efortul este depus pentru evitarea concentraiei n exces a zahrului i cele mai rapide rspunsuri catabolice vor domina oricum.

Dup cum s-a prezentat i mai sus, cunoaterea metabolismului energetic este suficient pentru a prezice creterea biomasei. Noiunile prezentate ale cilor catabolice n procesarea drojdiei de pine ar putea fi suficiente. Acest lucru va fi prezentat n detaliu mai jos.

Factori fizico-chimici.

Temperatura de operare a fermentrii drojdiei de pine este 30C . Acesta este rezultatul unui compromis ntre temperatura la care se obine randamentul cel mai mare al biomasei din zahr (28.5 C ) i cea la care se obine rata de cretere cea mai mare (32 C). Profilul pHului la fermentaie este cauzat, de asemenea, de un compromis. Datorit faptului c drojdia de pine crete mai repede dect bacteriile la valori mici ale pH-ului, este avantajos s se opereze la pH mic pentru a evita contaminarea, n special la concentraii mici ale biomasei stadiilor de pregtire. Cu toate acestea s-a constatat c rata de cretere atinge un maxim la valori ale pH ului ntre 4 si 5.5. Din acest motiv, pH-ul de compromis are o valoare n jur de 4 pentru majoritatea proceselor cu o cretere la 5.5 spre sfrit. Valoarea ridicat este datorat cerinelor de calitate; la valori mici ale pH-ului pigmenii sunt mai uor absorbii de ctre drojdie i concentraia amoniacului care coloreaz drojdia este mai ridicat. Pentru a obine un produs dispers colorat pH-ul este ridicat, preferabil prin adaugare de amoniac. Acest lucru rezult i prin oprirea altoirii i acumulrii intracelular carbohidrailor.

Calitatea poate fi definit n mai multe moduri. Dar n producia drojdiei de pine n principal dou proprieti pot s apar: stabilitatea produsului i caracteristicile de coacere. Pentru ambele proprieti pot exista influene considerabile, dar n manual vor fi considerate numai dimensiunile de calitate n timpul procesului bioreactorului.

Stabilitatea produsului.

n ceea ce privete stabilitatea drojdiei creterea celular n condiii aerobe este din fericire cea mai stabil. Aceasta corespunde uor, ntruct consideraiile cantitative vin n suportul creterii aerobe. Condiiile aerobe duc la un coninut sczut n proteine i coninut ridicat n carbohidrai care mresc stabilitatea. Acest este un motiv pentru oprirea alimentrii cu amoniac i melas nainte de terminarea procesului. Astfel, se permite drojdiei s asimileze i s acumuleze substratul nefolosit, n particular, carbohidraii care sunt folosii ca surs de energie n timpul stocrii.

Caracteristici de coacere.

Pentru bune caracteristici de coacere trebuie s existe un produs omogen care formeaz aluatul. Astfel omogenitatea este un alt motiv pentru oprirea alimentrii cu melas. Permite maturarea drojdiei, numrul de celule altoite este redus aducnd toate celulele ntr-un stadiu fiziologic similar.

Creterea aluatului se datoreaz produciei de dioxid de carbon, realizat de enzimele (proteine) din drojdie. Acest lucru se opune cerinelor de stabilitate. n procesul drojdiei de pine trebuie s existe o balan ntre concentraia ridicat a proteinelor i concentraia ridicat a carbohidrailor. n final, mai exist un motiv pentru asigurarea condiiilor aerobe n reactor; transferul frecvent ntre condiiile aerobe i anaerobe influeneaz activitatea enzimatic a drojdiei i, din acest motiv, performanele de cretere sunt reduse.

2.3. Compoziia drojdiei de panificaie

Drojdia de pine este produs n condiii aerobe pe un mediu bazat pe melas, sruri de amoniu, fosfai, sruri adiionale, vitamine i antispumant. Aceste vitamine specifice i sruri adiionale trebuie s fie incluse n mediu depind n general de un numr de factori:

a. linia de proces (n principal influennd cerina de vitamine)

b. calitatea melasei (sruri i vitamine care influeneaz)

c. calitatea apei ( influennd cerinele de sruri)

Pentru producia comercial, cu toate acestea, majoritatea acestor componeni sunt aprovizionai de ctre melasa i apa de proces.

Producia de drojdie de pine poate fi descris de urmtoarea ecuaie global [6]:

200 g......10.4g.....102.4......100g.....145.2g...77.2g

Pe baza analizelor elementare a drojdiei uscate, este posibil s se calculeze compoziia cantitativ i calitativ a unui mediu cultivat pentru producia de drojdie de pine. Tabelul 2.1 arata o compoziie tipic a drojdiei uscate. Totui, compoziia poate fi diferit i este influenat de mediile chimicale i fizice folosite pentru controlul calitii n timpul produciei [3].

Tabelul 2.1. Principalele elemente prezente ntr-un Kg de drojdie uscat pentru panificaie

ElementCompoziia medie

Carbon480g

Oxigen310g

Azot80g

Hidrogen70g

Potasiu20g

Fosfor15g

Magneziu3g

Calciu2g

Sulf2g

Rest18g

Total1000g

Oligoelemente : Zn, Fe, Cu, Na, Mn, Mo

3. CAPITOLUL IIIMATERII PRIME I AUXILIARE3.1. Materii prime

MelasaPrincipala materie prim pentru obinerea drojdiei de panificaie este melasa.

Melasa este produsul secundar al fabricrii zahrului, care rezult de la centrifugarea ultimei trepte de cristalizare i din care, prin cristalizare simpla nu se mai poate obine economic zahr.

Melasa conine n stare concentrat nezahrul care a fost ndeprtat la purificarea zemei de difuzie, precum i cel adugat n timpul procesului tehnologic, mpreun cu acea cantitate de zaharoz care mai rmne n soluie. Din punctul de vedere al tehnologiei fabricrii zahrului, nezahrul reprerzint orice substan care nu este zaharoz. Zahrul invertit i rafinoza sunt considerate tot nezahr.

Melasa este caracterizat de un raport de puritate Q reprezentat prin cantitatea de zaharoz coninut n substana uscat i care are o valoare de circa 60, ceea ce nseamn ca la o substana uscat de 80 83 %, coninutul n zaharoz este de 45 48 %.

Melasa din trestie sau sfecl reprezint substratul pentru producia de drojdie. Sucroza coninut n melas este hidrolizat extracelular i transportat n celulele de drojdie sub form de glucoz i fructoz. Compoziia melasei va varia n funcie de tehnologia de rafinare a zahrului i de condiiile din agricultur ntr-o ar i ntre diferii ani funcie de condiiile climatice. Aceste variaii ale calitii constituie o problem n producia de drojdie de pine cu o calitate constant. Concentraia ingredientelor majore din melas este prezentat n Tabelul 2.2.Tabelul 3.1. Compoziia tipic a melasei [6]ElementConcentraia (%)

Apa17 25

Sucroza30 40

Glucoza4 9

Fructoza5 12

Alte substane reducatoare1 5

Ali carbohidrai2 5

Compui cu azot2 6

Acizi fr azot2 8

Ceara, sterol, fosfolipide0.1 1

Nezahrul din melas se poate clasifica n funcie de efectul pe care l are n urmtoarele grupe:

nezahr care nu influenteaz solubilitatea zaharozei (de ex. fructoza);

nezahr care scade solubilitatea zaharozei (de ex. zahrul invertit, rafinoza, sulfatul de magneziu);

nezahr care crete solubilitatea zaharozei (de ex. K2CO3 si HCOO-);

nezahr care la concentraii mici crete solubilitatea zaharozei, iar la concentraii mari o scade.

Nezahrul care crete solubilitatea zaharozei este melasigen pozitiv, iar cel care o scade este negativ. Experimental s-a constatat ca srurile de Ca+2 sunt melasigen negative, n timp ce srurile de Na+ i K+ sunt pozitive. Deci, conform teoriei fizice i chimice a formrii melasei, aceasta se formeaz prin efectul complex al substanelor melasigene (de ex. colorani) aprute din materia prim i care nu au fost ndeprtate n cursul operaiilor de purificare, respectiv au aprut pe parcursul procesului tehnologic. Deci atunci cnd n cenua melasei se afl ioni de Ca+2 puritatea acesteia scade, iar ionii de Na+ i K+ mpiedic cristalizarea zaharozei, mrind puritatea melasei.

O alt definiie a melasei este aceea de soluie apoas de nezahr i zaharoz, depinznd de condiiile centrifugrii, respectiv post cristalizrii din amestecul de rcire. Zaharoza imprim melasei o vscozitate ridicat care este marit pn la 44 Poise la o substan uscat de 82 %, n funcie de continuul de nezahr.

Pot fi menionai diferii inhibitori ai proceselor de biosintez (fabricarea drojdiei de panificaie, a alcoolului etilic, a acidului citric) prezeni n melas, aa cum sunt :

substanele coloidale, se afl n melas n proporie de 0,2 0,45 %, provin din materia prim prelucrat i nu se ndeprteaz n totalitate n procesul de purificare al zemii de difuzie;

nitriii se gsesc rareori ntr-o cantitate toxic (0,05 %) n melasa proaspat fabricat, ns poate avea loc formarea nitriilor n timpul depozitrii sau prelucrrii melasei prin oxidarea nitriilor (acetia gsindu-se n melas n proporie de 0,03 0,34 %);

bioxidul de sulf este o component toxic a melasei care provine de la sulfitarea zemei de difuzie purificate. Cantitatea de bioxid de sulf care se afl n melas este de 0,01 0,2 %;

acidul formic este de asemenea un produs cu aciune toxic asupra drojdiei i apare n melas ca un produs de oxidare a formolului (utilizat ca dezinfectant n fabricile de zahr). ntr-o cantitate de peste 0,1 % acidul formic devine toxic pentru drojdie;

dintre acizii volatili, acidul butiric are aciune toxic asupra drojdiei. nmugurirea drojdiei este redus deja la un coninut de acid butiric n melas de 0,005 % i inhibat complet la 0,1 %;

substanele colorante au aciune inhibant asupra drojdiei, prezena acetora datorndu-se pe de o parte produselor de descompunere a zaharozei, aa numitul caramel, iar pe de alta parte melanoidinelor, substane care iau natere ca urmare a reaciilor Maillard dintre zaharurile simple i aminoacizi. Substanele melanoidinice avnd o greutate molecular mare dau soluii coloidale. n acest fel, indicaia coloraiei melasei poate preciza ntr-o oarecare masur cantitatea de coloizi coninut. ntr-o proporie de 4 7 % aceste substane determin spumarea melasei i depunndu-se pe celula de drojdie mpiedic dezvoltarea normal a acestora prin efectul de mansonare pe care l produc;

substanele solide aflate n suspensie n melas (0,3 0,5 %) sunt de asemenea toxice pentru celula de drojdie, deoarece ele ader la suprafaa acestora datorit atraciei sarcinilor electrice diferite. Drojdia astfel atacat are o culoare i un aspect neplcut, se preseaz greu i se altereaz repede. ndeprtarea acestor substane din melas se poate realiza prin modificarea valorilor de pH, concentraie, temperatur, decantare, fie prin centrifugare cu ajutorul unor separatoare centrifugale verticale cu diuze.

Azotul

Azotul este un element important pentru celulele de drojdie, este folosit n diferite compoziii n mediul celular al drojdiei. Melasa din sfecl conine numai 0.5 % azot disponibil biologic pentru drojdii, n special sub form de aminoacizi, pe cnd melasa din trestie nu conine azot asimilabil. n ambele cazuri, sursa de azot trebuie adugat n mediu sub form de amoniu, sruri de amoniu, uree, etc.

Minerale eseniale.

Pe lng azot, potasiu, fosfor, magneziu, calciu i sulf sunt adugate i sruri minerale. Melasa conine numai o fracie mic din elementele eseniale necesare pentru producia de drojdie de pine. Melasa din trestie i sfecl difer n coninutul mineral.

Oxigen

Oxigenul este un alt substrat important pentru producia de drojdie. Oxigenul consumat este n jur de 1 gram oxigen per gram drojdie produs ( Yo/x= 1) sau n jur de 60 milimoli oxigen per gram de drojdie. O fermentaie tipic a drojdiei are o productivitate volumetric de 2.5 - 3 kg m-3 h-1/. Pentru a susine acest productivitate este necesar o rat de transfer a oxigenului de 2.5 - 3 kg m-3 h-1.

Consumul de substrat determin rata de cretere din timpul fazei incipiente a produciei. Cu toate acestea, capacitatea de transfer a oxigenului va determina productivitatea aplicabil cnd biomasa atinge 25 kg m-3 la o rat de cretere de 0.2 h-1. Vitezele de cretere care depesc 0.2 h-1 n general duc la producie de etanol cu un randament redus Y x/s. Acest lucru arat, cu toate acestea, importana unui design adecvat al fermentatorului i implicarea prin strategii de control de proces pentru a nvinge limitarea oxigenului.

Vitamine i oligoelemente.

Anumite vitamine au un efect pozitiv n cretere atunci cnd sunt adugate n mediul de cretere. Biotina, pantotenatul, tiamina i inositolul ar putea fi cerute pentru buna propagare a drojdiei de pine. Cerina de vitamine ar putea, desigur, s se schimbe cu parametrii de schimbare a culturii; folosind uree ca surs de azot conduce la cerine ridicate de biotina. Melasa din trestie i sfecl difer substanial n coninutul de vitamine, melasa din trestie coninnd mai multa biotin, pantotenat i tiamin.

Informaii din literatura de specialitate despre necesitatea adiiei oligoelementelor este ambigu. Interpretrile cantitative i calitative sunt dificile. Cu, Zn, Fe, Mo si Mn, adugate n mediul de cultur pot crete randamentele i perfomanele de fermentaie[6].

3.2. Calitatea melasei

Pentru fabricarea drojdiei de panificaie, calitatea melasei are o importana deosebit. Compoziia melasei poate varia de la un an la altul, fiind n funcie de:

soiul de sfecl de zahr;

solul de cultur a sfeclei de zahr;

ngrmintele adugate;

tehnologia de fabricare a zahrului.

n compoziia melasei, n afar de zahrul fermentescibil, trebuie s intre o anumit cantitate de substane minerale, aminoacizi i substane de cretere.

De asemenea, melasele nu trebuie s conina inhibitori care pot frna procesul de dezvoltare al drojdiei.

Coninutul n factori de cretere are un rol hotrtor n ceea ce privete calitatea melaselor. Pentru dezvoltarea drojdiilor sunt necesari urmtorii factori de cretere:

biotina;

acidul poantotenic;

inozitolul.

Tabelul 3.2. Indicatorii de calitate ai melasei destinate fabricrii drojdiei de panificaie[8]IndicatorulU.M.Valoarea

substana uscat

polarizaia

coninutul de zahr total

coninutul de zahr direct reductor

azotul total

azotul asimilabil

cenua

oxid de calciu

nitrii

pH

coloizi

corpuri strine

caramel

numr total de germeni

drojdii i mucegaiuri

bacterii sporulate termofile

Leuconostoc% min.

% min.

% min.

% max.

% min.

% min.

% max.

% max.

lips

-

% max.

lips

% max.

max./ g

max./ g

max./ 10 g

absent / 25 g78

46

50

1

1,4

0,4

12

0,6

lips

6,5 7,5

9

lips

1,0

350.000

20.000

10.000

Absent

Recepia melasei trebuie fcuta de ctre comisia de recepie, din punct de vedere calitativ i cantitativ, pe baz de buletine de analiza, iar depozitarea melasei recepionate se face pe loturi de melas provenite de la acelai furnizor, n rezervoare cu serpentin de nclzire, dotate cu posibilitti de recirculare - omogenizare a melasei.

3.3. Materii auxiliare i utiliti folosite la fabricarea drojdiei de panificaie comprimate

Materii auxiliare

Principalele materii auxiliare folosite la fabricarea drojdiei comprimate din melasa sunt:

srurile nutritive cu azot i fosfor;

acidul sulfuric;

substanele dezinfectante i antiseptice;

n unele cazuri este necesar s se foloseasc i alte sruri nutritive ca de exemplu: sulfatul de magneziu, sulfatul de zinc, sulfatul de mangan, sulfatul feros i chiar clorura de potasiu

substanele antispumante (acizii grai).

Srurile nutritive

La descrierea compoziiei chimice a melasei s-a artat c aceasta este lipsit de fosfor i conine un procent redus de azot asimilabil.

Fosforul i azotul sunt elemente necesare pentru dezvoltarea celulelor de dojdii care n procesul de multiplicare a celulelor.

Srurile nutritive frecvent folosite la fabricarea drojdiei comprimate din melas sunt sulfatul de amoniu sau ureea ca surs de azot, i superfosfatul de calciu sau diamoniu fosfat ca surs de fosfor. Pentru asigurarea ambelor elemente se mai poate folosi fosfatul de amoniu.

Sulfatul de amoniu [(NH4)2SO4] este o pulbere alb glbuie cristalin, solubil n ap, care se prepar industrial prin tratarea acidului sulfuric cu amoniac gazos.

Coninutul n azot este de 20 21 %. Sulfatul de amoniu se livreaz n saci de polietilen sau de hrtie.

La fabrici se depoziteaz n ncperi curate i lipsite de umezeal.

Ureea (H2N CO NH2) este o sare cristalin incolor, uor solubil n ap, cu un coninut de cca. 46 % azot, raportat la substana uscat.

Se livreaz i se depoziteaz n aceleai condiii ca i sulfatul de amoniu.

Superfosfatul de calciu [Ca(H2PO4)2 + CaSO4 . 2 H2O)] se prezint sub forma unei pulberi de culoare gri.

Superfosfatul de calciu alimentar se obine prin tratarea finei de oase cu acid sulfuric. Se fabric n dou calitai:

calitatea I conine 18 % pentoxid de forfor (P2O5);

calitatea a II a conine 16 17 % pentoxid de fosfor.

Umiditatea maxim admis la ambele calitti este de 15%. Un indicator de calitate important este coninutul de arsen, care nu trebuie s depeasc 0,0006 %. Arsenul este un element foarte nociv pentru drojdii.

Superfosfatul de calciu se livreaz n vrac i se depoziteaz n magazii lipsite de umezeal.

Acidul sulfuric - se utilizeaz pentru neutralizarea melaselor i acidularea acestora, pn la un pH optim activitii drojdiilor.

La fabricarea drojdiei comprimate din melas se folosete numai acid sulfuric de contact, care nu trebuie sa depeascp 0,001 % arsen.

Acidul sulfuric (H2SO4) este un lichid vscos, incolor sau slab colorat, avnd o concentraie de 96 98 %. Se dizolv n ap n orice proporie, degajnd foarte mult cldur.

Din cauza energiei dintre acidul sulfuric i ap, nu trebuie turnat niciodata ap n acid sulfuric. Pentru diluare, ntotdeauna se toarn acid sulfuric n ap, cte puin, amestecnd continuu.

Acidul sulfuric concentrat se transport n cisterne metalice. Acesta nu atac fierul, deoarece la suprafaa metalului se formeaz un strat subire de sulfat de fier protector, insolubil n acid sulfuric concentrat. Sulfatul de fier este solubilizat nsa de acidul sulfuric diluat i astfel stratul protector dispare i fierul este corodat.

Din aceast cauz acidul sulfuric nu se dizolv n vase din fier, cele mai corespunztoare fiind vasele din material antiacid.

Aa cum am menionat i mai sus, pentru asigurarea necesarului de azot i fosfor n vederea multiplicrii drojdiei este absolut necesar s se adauge sruri minerale nutritive pe baz de azot i fosfor.

Ca surs de azot se folosesc: sulfatul de amoniu, ngrsmntul complex i apa amoniacal, iar ca surs de fosfor ngrsmntul complex, diamoniul fosfat sau acidul fosforic.

La fabricarea drojdiei de panificaie se folosete ngrmntul complex N.P.K 16.40.0, care trebuie s corespund din punct de vedere calitativ NID 4635-70. Condiiile tehnice de calitate conform NID sunt:

azot total 16 %;

pentoxid de fosfor solubil n ap 42 %;

oxid de potasiu 0%;

granulaie:

peste 4 mm 5 % maxim;

ntre 1 4 mm 90 % minimum;

umiditate 1 % max.

ngrmntul complex se livreaz n saci de polietilen cu un coninut de 50 kg, sau n vrac, cu acordul beneficiarului, n vehicule acoperite.

Pentru evitarea aglomerrii, se depoziteaz n ncperi lipsite de umezeal. n ncperile n care se depoziteaz ngrmntul complex se interzice folosirea focului deschis, precum i fumatul.

Depozitul de ngrmnt complex va fi prevzut cu hidrant pentru stingerea eventualelor incendii.

Acizii grai - la fabricarea drojdiei de panificaie se folosesc acizi grai pentru combaterea fenomenului de spumare. Acetia, conform STAS 15 67, trebuie s ndeplineasc urmtoarele condiii de calitate:

aspect masa lichida limpede la 60 oC;

culoare brun;

impuriti insolubile n eter etilic max. 0,1 %;

apa i materii volatile max. 1 %;

materii grase min. 98 %;

indice de aciditate min. 179 mg KOH / g;

indice de saponificare min. 185;

substane nesaponificabile: max. 1 %.

La ora actual fabricile de drojdie de panificaie utilizeaz ageni de antispumare livrai de firme specializate n procese fermenative.

Acizii grai folosii pentru combaterea spumei trebuie s aib un coninut de substan activ de 95 98,5 %[9].

3.4. Dezinfectani i antiseptici

Pentru combaterea microorganismelor infectante, la fabricarea drojdiei comprimate din melas, se folosesc substane dezinfectante i antiseptice.

Substanele dezinfectante sunt folosite n scopul distrugerii agenilor patogeni, iar cele antiseptice, n doze mici, mpiedic dezvoltarea i activitatea microorganismelor.

Nu exist o delimitare precis ntre dezinfectani i antiseptici. O serie de substane chimice folosite ca dezinfectante pot fi antiseptice cnd sunt folosite n doze care omoar microorganismele. Aceste doze sunt nsa suportabile de ctre drojdii.

Substanele dezinfectante - este cunoscut o gam larg de dezinfectani. Dup compoziia chimic, substanele cu aciune dezinfectant sunt :

acizi;

baze;

sruri

compui cu clor;

aldehidele.

n industria drojdiei comprimate, principalele substane dezinfectante folosite sunt urmtoarele:

Baze ca hidroxidul de sodiu (soda caustic) i hidroxidul de calciu (laptele de var). Aceste soluii se folosesc pentru dezinfectarea conductelor tehnologice.

Sruri - cel mai frecvent este folosit carbonatul de sodiu, denumit i sod calcinat care se prezint sub form unei pulberi albe, uor solubile n ap. Pentru dezinfectare se prepar o soluie 5%. Soluia de sod calcinat este utilizat pentru dezinfectarea utilajelor i a conductelor tehnologice.

Compui cu clor din aceast grup cel mai des folosit este clorura de var, care este o pulbere alb cu miros de clor. Pentru dezinfectare se prepar o soluie cu concentraia de 1 3 %. Aciunea dezinfectant a clorurii de var se datoreaz clorului care se degaj.

Compuii de amoniu cuaternari au capacitatea de a ptrunde n cele mai mici fisuri ale utilajului conductelor i pompelor, n care distrug microorganismele. Aceti dezinfectani nu sunt otrvitori, nu produc arsuri i nu corodeaz utilajele. Se utilizeaz sub form de soluii cu concentraia de 0,1 %.

Aldehida formic - este dezinfectantul de baz n fabricile de industrie alimentar i implicit n fabricile de industrie fermentativ. Este cunoscut i sub denumirea de formalin. Se prezint sub forma unui lichid incolor cu miros foarte ineptor.

Formalina se livreaza de obicei la o concentraie de 37 %, la care corespunde un coninut de 40 g aldehida formic la 100 ml soluie.

Pentru dezinfectarea utilajelor i conductelor tehnologice se prepar soluii diluate (3 10 %).

Aciunea nociv a formalinei const n aceea c se combin direct cu proteina din protoplasma celulelor de microorganisme, paraliznd astfel funciile celulei, deci i a drojdiilor.

Antiseptici - la fabricarea drojdiei comprimate antisepticii sunt adugai n plmezile de melas pentru combaterea infeciilor. Antisepticii utilizai sunt:

acidul sulfuric;

formalina;

pentaclorfenolatul de sodiu.

Pentaclorfenolatul de sodiu este un antiseptic deosebit de eficient, fiind folosit n exclusivitate la prelucrarea melasei. Este folosit la sterilizarea melaselor n cantitate de maximum 90 g/tona de melas[10].3.5. Utilitile necesare la fabricarea drojdiei de panificaie comprimate

ApaUna din condiiile cele mai importante pentru buna funcionare a procesului tehnologic o constituie asigurarea fabricii cu necesarul de ap.

Apa industrial este de dou feluri:

ap tehnologic;

ap de rcire.

Apa tehnologic particip direct la realizarea produsului finit, avnd de fapt rol de materie auxiliar.

Se folosete la diluarea melaselor, pentru formarea plmezilor, a mediilor pentru prepararea cuibului de drojdie, precum i la splarea utilajelor i a conductelor tehnologice.

Condiia principal pe care trebuie s o ndeplineasc apa tehnologic este puritatea bacteriologic. Din acest punct de vedere, apa tehnologic trebuie s aiba calitile apei potabile, adic s nu conin germeni patogeni.

Apa industrial poate fi procurat din trei surse:

apa de suprafaa, provenit din fluvii, ruri, izvoare sau lacuri;

apa freatic i de pu;

apa de conduct din sistemul de alimentare.

Cel mai mare pericol de infecie n fabricile de drojdie l prezint apele de suprafaa. Uneori, i apele de pu pot fi infectate prin scurgeri directe de la suprafaa, sau prin infiltraii de lichide cu mare ncrcare microbian.

Chiar n cazul folosirii numai a apei potabile, aceasta poate constitui o surs periculoas de infecie. Asemenea situaii se ntlnesc la fabricile de drojdie care folosesc rezervoare colectoare de ap potabil deschise. n aceste rezervoare ptrund cu uurin praful i alte impuriti, care infecteaz apa. Infecia se transmite apoi prin apa n plmezi.

Aceleai urmri le poate avea i neglijarea splrii i dezinfectrii periodice a rezervoarelor de colectare i distribuie a apei potabile din fabrici.

Apa de rcire are ponderea cea mai mare din consumul de ap industrial la fabricarea biomasei. Nu are contact cu produsul i de aceea nu este necesar s ndeplineasc condiiile de calitate ale apei potabile.

n schimb, apa de rcire trebuie s aib temperatura i duritatea ct mai sczute.

Aceti doi factori contribuie n mare msur la utilizarea eficient a apei de rcire.

Cu ct o ap este mai puin dur i are o temperatur mai scazut, cu att i consumul este mai redus. n cazul apelor cu duritate mare se depune un strat cu duritate calcaroas n interiorul tevilor i serpentinelor de rcire, care mpiedic schimbul de caldur.

n aceste condiii, se mrete att durata de rcire, ct i consumul de ap. Din aceast cauz, la fabricile care dispun de ap de rcire cu duritate mare, este necesar fie o dedurizare a apei, fie mpiedicarea depunerii pietrei calcaroase.

Pentru mpiedicarea depunerilor de piatr de pe pereii serpentinelor i evilor este uneori suficient s se adauge 5 g polifosfati/1 mc ap de rcire.

Consumul de ap industrial este variabil de la fabric la fabric, depinznd de urmtoarele:

temperatura i duritatea apei;

starea instalaiilor de rcire;

procesul tehnologic;

calitatea materiei prime prelucrate.

AerulAerul este folosit ca surs de oxigen pentru stimularea activitii drojdiilor la fabricarea biomasei din melas.

Aerul este furnizat de un compresor.

Aerul care se introduce n mediile de fermentare sau de multiplicare a drojdiilor trebuie s conin ct mai puine microorganisme patogene.

Pentru aceasta, prizele de aer trebuie s fie montate la o nlime de circa 6 m fa de nivelul solului, iar aerul nainte de a fi introdus n mediu de multiplicare a drojdiei de cultur va fi trecut prin nite filtre speciale.

Energia electric i aburul

n general fabricile de drojdie sunt alimentate cu energie electric din sistemul naional.

Pentru alimentarea motoarelor electrice se ntrebuineaz curentul electric la tensiunea de 380 V, iar pentru iluminat la tensiunea de 220 v si 24 V.

Aburul este produs n centrala termic proprie i se utilizeaz la urmtoarele operaii:

sterilizarea utilajelor metalice;

sterilizarea conductelor;

sterilizarea melasei.

Pentru folosirea raional a aburului este necesar ca la fiecare consumator s fie montat cte un debitmetru. De asemenea, pentru reducerea consumului de abur, toate conductele i aparatele care utilizeaz abur trebuie s fie izolate termic. [11]4. CAPITOLUL IVTEHNOLOGIA DROJDIEI DE PANIFICAIE4.1. Schema tehnologic general de obinere a drojdiei de panificaie

Operaiile tehnologice la producerea drojdiei de panificaie comprimate pot fi grupate astfel:

pregtirea melasei de alimentare i pregtirea soluiilor nutritive;

multiplicarea celulelor de drojdie n generaii succesive;

separarea biomasei de drojdie n plmad, modelarea i obinerea drojdiei de panificaie presate.

Toate tehnologiile existente de producere a drojdiei de panificaie, aplicate la ora actual, prevd acumularea continu de biomas. Schema tehnologic general de obinere a drojdiei de panificaie este urmatoarea:

Figura 4.1Schema tehnologic general de obinere a drojdiei de panificaie

4.2. Descrierea procesului tehnologic

Principalele operaii tehnologice la fabricarea drojdiei de panificaie comprimate sunt urmtoarele:

recepia, descrcarea, depozitarea melasei;

recepia, descrcarea, depozitarea materialelor auxiliare;

prepararea melasei;

sterilizarea limpezirea melasei;

prepararea soluiilor de sruri minerale;

prepararea culturii pure de drojdie;

inocularea i multiplicarea drojdiei obinerea propriu-zis a biomasei din drojdie;

separarea concentrarea suspensiei de drojdie;

filtrarea presarea malaxarea drojdiei;

ambalare; depozitare la rece.n cele ce urmeaz prezentm n mod detaliat operaiile tehnologice menionate mai sus.

A) Transportul melasei

Transportul melasei la instalaia pilot se realizeaz de ctre specialitii sau coordonatorii de proiect.

B) Recepia melasei

Melasa este recepionat din punct de vedere cantitativ i calitativ.

Melasa din sfecla de zahr conine 44-53% zaharuri dintre care:

zaharoz pn la 51%;

zahr invert 1 %;

rafinoz 1%.

Principalele analize care se efectueaz la recepia melasei sunt urmtoarele :

caracteristici senzoriale - aspect, miros, consisten, culoare;

pH;

coninut de substan uscat;

densitate;

coninut de zaharoz;

aciditate volatil;

cenua;

coninut de azot asimilabil;

coninut de zahr invertit;

coninut de coloizi;

coninut de calciu;

coninut de nitrii;

coninut de bioxid de sulf;

Analiza bacteriologic i coninutul de azot total sunt analize care se efectueaz periodic sau ori de cte ori apar probleme, precum i la schimbarea furnizorului de melas.

n mod obinuit, din raionamente de economie a timpului, la recepia melasei se efectueaz analizele minime obligatorii, pe baza crora se poate aprecia n linii generale calitatea melasei, i anume:

coninutul de substan uscat (denumit grad Balling);

coninut de zahr total;

pH ul;

densitatea.

C) Depozitarea melasei n cadrul nostru concret, n instalaia pilot depozitarea melasei se face n rezervoare metalice. Deoarece nu avem posibilitatea stabilirii cantittii de melas prin cntrire, am recurs la msurarea volumetrric, stabilind apoi prin calcul cantitatea de melas. Cunoaterea cantitilor de melas care la un moment dat se gsesc n gestiunea staiei pilot este obligatorie pentru gospodrirea corespunztoare a melasei.

n timpul depozitrii, n masa de melas pot s apar fenomene de degradare, datorit unor procese chimice i biochimice.

Intensitatea cu care se produc aceste procese depinde, pe de o parte de gradul de infectare microbian i de compoziia chimic a melasei, iar, pe de alt parte, de condiiile de depozitare.

n cazul depozitrii ndelungate a melasei, datorit proceselor biochimice care au loc, apar urmtoarele fenomene:

scderea concentraiei melasei i a cantitii de zahr;

creterea aciditii i a cantitii de zahr invertit.

Sunt considerate melase defecte melasele care au urmtoarele caracteristici:

substana uscat ( grade Brix) sub 74 %;

coninut crescut de acizi volatili (peste 1,2 %);

coninut mare de zahr invert (peste 1 %);

pH mai mic de 7;

ncrctura microbiologic ridicat.

Microorganismele din melas sunt n general bacterii, mucegaiuri i drojdii slbatice. Cele mai duntoare sunt bacteriile care produc formarea de acizi, nitrii, precum i bacteriile proteolitice i aglutinante, care produc aglutinarea celulelor de drojdie n timpul procesului de fermentare.

Depozitarea melaselor defecte, mai ales a celor cu coninut ridicat de zahr invertit (peste 15 %), aa cum sunt melasele din trestie de zahr, poate avea uneori urmri foarte grave. Este cunoscut fenomenul de fermentare spumoas, care se declaneaz n cazul melaselor defecte, atunci cnd temperatura lor se ridic peste 40oC. La aceast temperatur, reaciile biochimice se desfoar energic, cu dezvoltarea unei cantiti mari de cldur (reacie exoterm), nct melasa se carbonizeaz, transformndu-se ntr-o mas neagr solid. Aceast temperatur poate s apar i n cazul melaselor normale, atunci cnd sunt nclzite excesiv, peste temperaturi de 60oC.

Avnd n vedere cele mai sus menionate, pentru prevenirea pierderilor anormale pe parcursul depozitrii melasei, se impune respectarea urmtoarelor condiii:

n rezervorul de depozitare trebuie s se introduc numai melasa corespunztoare din punct de vedere calitativ;

melasa trebuie sa fie depozitat n rezervoare nchise, curate i dezinfectate;

trebuie s se evite diluarea melasei cu ap provenit din precipitaii (ploi, zapad), deoarece la o concentraie scazut (sub 70oBx) ncep fenomene de fermentaie;

n timpul lunilor cu temperatur ridicat trebuie s se urmreasc cu deosebit grij nclzirea melasei, astfel c temperatura n masa acesteia s nu depaeasc 40C;

laboratorul trebuie s efectueze sptamanal controlul temperaturii, controlul chimic i al spumrii, iar lunar controlul microbiologic al melasei.

D) Pregtirea melasei pentru introducerea n fabricaie

Pregtirea melasei este practic prima faz propriu-zis n procesul tehnologic de fabricare a drojdiei de panificaie din melasa. n aceast faz se realizeaz urmtoarele operaii tehnologice:

diluarea melasei;

neutralizarea acidifierea melaseidiluate;

limpezirea melasei.

D1) Diluarea melasei

Melasa ca atare este foarte vascoas i are un coninut ridicat de zahr. n aceste condiii, drojdiile nu pot transforma zahrul n biomas. Explicaia const n faptul c, pe de o parte, ele nu pot aciona ntr-un mediu cu concentraie mare de zahr, iar pe de alt parte, din cauza vcozitii mari, melasa nu are mobilitate (nu curge).

Pentru a realiza concentraia optim de zahr i mobilitatea corespunztoare a plmezilor, melasa se dilueaz. Diluarea se face cu ap potabil, pn la concentraia recomandat de tehnologie.

D2) Neutralizarea i acidularea melasei diluate

n marea lor majoritate, melasele au reacie alcalin. Prin neutralizarea i acidularea melaselor cu acid sulfuric se realizeaz urmtoarele:

acidul sulfuric n exces contribuie la limpezirea melasei determinnd depunerea suspensiilor fine;

se asigur pH ul optim activitii drojdiilor;

acidul sulfuric are rol de antiseptic, doza convenabil drojdiilor fiind nociv pentru alte microorganisme;

acidul sulfuric descompune nitriii i sulfiii, care sunt inhibitori pentru drojdii.

Consumul de acid sulfuric pentru acidularea melasei variaz n funcie de gradul de alcalinitate al melasei i este ntre 2 7 litri acid sulfuric concentrat pentru o ton de melas.

D3) Limpezirea melasei

Scopul operaiei este distrugerea termic a microorganismelor infectante i ndeprtarea coloizilor precipitai, precum i a impuritilor mecanice. Prin precipitare, se ndeprteaz i o serie de substane colorante. Suspensiile fine se depun pe membrana celulei de drojdie, mpiedicnd parial schimbul de substane care are loc ntre celul i mediul n care aceasta se afl. Coloizii provoac spumarea melaselor n timpul fermentrii.

Prin agitare i barbotare de aer n melasa fierbinte, se elimin acizii volatili prezeni n melas sau formai prin aciunea acidului sulfuric asupra unor substane din melas.

Limpezirea melasei se poate face prin mai multe metode. La alegerea metodei trebuie s se in seama de economicitatea procedeului ales, avnd totodat n vedere i utilajul ce se folosete pentru aceasta.

La limpezire se urmrete n special ndeprtarea substanelor solide i a substanelor n suspensie, coloizi, substane colorante, acizi volatili, oxizi de azot, sulfii. n al doilea rnd se folosete sterilizarea melasei care poate fi total (procedee mai scumpe) sau parial prin diminuarea microflorei existente n melas (bacterii, mucegaiuri, drojdii slbatice).

Nu se poate elabora o regul general pentru limpezirea melasei, deoarece procedeul de limpezire este n funcie de calitatea acesteia.

Pentru limpezirea melasei exist diferite procedee i anume:

limperzirea acid la cald;

limpezirea acid la rece;

limpezirea combinat neutr i apoi acid la cald;

limpezirea cu ajutorul filtrului pres;

limpezirea prin fermentaie lactic;

limpezirea cu ajutorul separatoarelor centrifugale;

procedee speciale pentru melasele defecte.

Principalele i cele mai la ndemn metode de limpezire a melasei, care de altfel au fost experimentate i la nivel pilot, sunt urmtoarele:

limpezirea prin sedimentare n mediu acid la rece;

limpezirea prin sedimentare n mediu acid la cald.

Metoda de limpezire n mediu acid la rece se aplic melaselor fr defecte i const n diluarea i acidularea melasei, fr nclzire. Dup aceste operaii melasa este lsat n repaus 8 12 ore pentru sedimentare, tot fr nclzire.

Metoda de limpezire n mediu acid la cald clasic n urmtoarele:

dupa acidulare cu acid sulfuric pn la pH 4,5 4,8, melasa se nclzete pn la 90oC;

melasa este diluat cu ap de conduct la 30 32oBllg;

n continuare temperatura se menine la aceast valoare (90oC), timp de 20 de minute;

n aceste condiii, ionii de hidrogen (H+), introdui n melas odat cu acidul sulfuric, avnd sarcina electric pozitiv, neutralizeaz sarcina negativ a suspensiilor din melas, care astfel floculeaz i se depun;

sub aciunea ionilor de hidrogen ai acidului sulfuric, zaharoza este parial invertit, ceea ce contribuie la dezvoltarea mai accentuat a drojdiei, care gsete n mediu glucoza i fructoza direct fermentescibile;

acizii volatili vtmatori drojdiei, dintre care cel mai toxic este acidul butiric, sunt ndeprtai din melasele infectate prin fierbere;

n cazul melaselor infectate, bacteriile sunt distruse prin aciunea combinat a ionilor de hidrogen ai acidului sulfuric i a cldurii introduse odat cu aburul;

operaia de limpezire dureaz 8 12 ore, timp necesar pentru depunerea suspensiilor i coloizilor;

dup limpezire, se recomand ca soluia de melas s fie trecut prin sifonare n alte vase de dozare.

Din considerentele menionate am ales pentru varianta tehnologic care va fi abordat n continuare: procedeul de limpezire a melasei folosind procedeul acid la cald cu utilizarea separatorului centrifugal.

Programul de limpezire sterilizare aplicat n cadrul tehnologiei pilot este urmtorul:

Melasa diluat cu ap potabil la cca. 40 % substana uscat, cu pH 4,5 i nclzit la 80C este supus operaiei de sterilizare n acelai vas n care s-a fcut diluarea i corecia de pH. Vasul trebuia prevzut cu serpentin sau manta de nclzire i sistem de agitare.

Melasa, sub agitare continu, se nclzete la 90-95C i se menine la aceast temperatur timp de 30 de minute. Cu 15 minute nainte de terminarea sterilizrii, n melasa diluat i parial sterilizat se barboteaz aer. Dup terminarea sterilizrii, melasa se las n repaus 2 3 ore pentru depunerea coloizilor precipitai.

Melasa limpezit este aspirat prin tuul de evacuare amplasat la fundul vasului i dup trecerea prin separatorul centrifugal, pentru limpezirea suplimentar, se depoziteaz n vasele intermediare, din care se dozeaz n procesul tehnologic.

Vasul intermediar pentru melas trebuie s fie prevzut cu serpentin sau manta de rcire pentru a asigura temperatura cu care se dozeaz melasa n procesul tehnologic (28 30 oC).

Pregtirea soluiilor de sruri minerale nutritive

Scopul acestei operaii este de a pregti sub form de soluie asimilabil de ctre drojdie a srurilor de azot i fosfor.

Pentru activitatea normal a drojdiilor, n timpul fermentaiei este necesar s se adauge n melasa limpezit soluii de sruri nutritive.

Deoarece melasa este deficitar n fosfor, iar cantitatea de azot pe care o conine este insuficient, azotul i fosforul se adaug prin introducerea n melasa a soluiilor de sruri minerale ce conin aceste macroelemente. Din aceast categorie putem meniona superfosfatul de calciu i sulfatul de amoniu.

Necesarul de superfosfat de calciu este de 0,8 % raportat la greutatea melasei, iar cel de sulfat de amoniu de circa 0,4 %.

Pentru obinerea randamentelor normale de biomas, la faza de multiplicare a drojdiei se adaug sruri minerale nutritive care compenseaz lipsa de azot i fosfor din melas.

Srurile minerale care se pot utiliza la obinerea biomasei din drojdie sunt urmtoarele:

sulfat de amoniu: 20 21 % azot;

uree : 46 % azot;

apa amoniacal: 25 % azot;

diamoniu fosfat: 16 % azot + 48 % P2O5;

superfosfat de calciu.

n mod normal se folosete sulfatul de amoniu i diamoniu fosfat, iar n lipsa acestora se poate folosi ureea, apa amoniacal i superfosfatul de calciu.

Srurile se dizolv separat pentru evitarea apariiei unor precipitate n vasele de dizolvare sau depozitare pn la dozarea n procesul tehnologic.

Dozarea cantitii de sruri se face n aa manier nct s se obin o soluie cu concentraia de 8 % sulfat de amoniu i 8 % diamoniu fosfat.

Solubilizarea srurilor se face la temperatura de 80oC, timp de 30 de minute sub agitare continu. Apoi dup 4 ore timp de decantare i limpezire soluiile se transvazeaz n vasele tampon de unde sunt dozate n procesul tehnologic.

Deoarece n cadrul tehnologiei elaborate am utilizat drept sruri minerale nutritive superfosfatul i sulfatul de amoniu, prezentm n mod concret pregtirea acestor soluii:

Pregtirea extractului de superfosfat se face prin dizolvarea a 5 kg superfosfat n 50 litri de ap, cu nclzire la 75 80 oC timp de 10 minute, dup care se las n repaus timp de 24 de ore. Dup sedimentare se preia extractul prin decantare i se trimite n vasele de alimentare (dozare n procesul tehnologic).

Soluia de sulfat de amoniu se pregtete prin dizolvarea a 2 kg sulfat de amoniu n 20 litri ap, care apoi se nclzete la 75 80oC. Dup 4 ore de sedimentare decantare, lichidul limpede poate fi trimis n vasele de alimentare (dozare n procesul tehnologic).E) Pregtirea culturii pure de drojdie

Cultura pura de drojdieCriteriile de apreciere pentru tulpinile de drojdie de panificaie (Saccharomyces cerevisiae) utilizate drept cultur pur la nivel industrial sunt urmatoarele:

randamentul n biomasa;

viteza de multiplicare;

stabilitatea produsului finit la depozitare;

osmotolerana;

comportarea la uscare;

viteza de producere de bioxid de carbon la fermentarea aluatului;

capacitatea invertazic si maltazic.

Figura 4.2 Imagini ale drojdiilor de panificaie, obinute cu ajutorul microscopului electronic

Drojdia de panificaie aparine speciei Saccharomyces cerevisiae, conform clasificrii lui Hansen, din anul 1904, i reprezint exclusiv o drojdie de cultur.

Alegerea acestei specii este determinat de capacitatea de a fermenta rapid glucoza, fructoza i zaharoza i, dup o faza de adaptare, maltoza, principalul diglucid format n aluat sub aciunea amilazelor din finuri. O alt calitate este aceea de a avea timpul de generaie cel mai scurt, comparativ cu celelalte specii ale genului, egal cu 2-2,2 ore, la temperatura de 30C, ncat randamentul n biomas este ridicat. Astfel, n condiii optime de cultivare, prin parcurgerea stadiilor de multiplicare, din 0,2 kg de drojdie ( substana uscat) utilizat ca inocul starter, n final se pot obine aproximativ 100.000 kg de drojdie, proces n care sunt implicate 24 generaii de drojdii ( Robinson R.K. sa, 1999).

Dezvoltarea culturii pure de drojdie n laborator se realizeaz pe urmtoarele medii de cultur:

must de mal agar: acesta conine must de mal nehameiat, cu o concentraie de 8% substan uscat, la care se adaug agar 2% (2 g agar la 100 ml must de mal). Dup solubilizarea agarului n mustul de mal, mediul de cultur se dozeaz n eprubete (cte 10 ml n fiecare eprubet) i se sterilizeaz n curent de vapori, de dou ori consecutiv cte 30 de minute;

nainte de utilizare, mediul de cultur sterilizat n eprubete se fluidific i se nclin (pentru obinerea unei suprafee ct mai mari de multiplicare a drojdiei);

iniial din cultura stoc se nsmneaz cu o ans 2 3 eprubete cu mediu nclinat coninand mediul nutritiv format din must de mal agar. Eprubetele se termostateaz timp de 48 de ore la 30oC 0,1oC;

mediul nutritiv din melas este folosit pentru multiplicarea drojdiei n balonul Pasteur. Pentru dezvoltarea culturii de drojdie n aceast faz se folosete un balon Pasteur cu capacitate total de 1 litru, mediul de cultur n cantitate de 500 ml avnd urmtoarea compoziie:

melas - 500 g;

sulfat de amoniu (sol. 3 %) - 6 ml;

diamoniu fosfat (sol. 8 %) - 42 ml;

ap potabil - pn la 2.600 ml;

pH fixat la 4,5 cu acid sulfuric (soluie 10 %).

Cantitatea de melas variaz n funcie de coninutul de substan uscat, astfel nct mediul de cultur final s aib un coninut de substan uscat de 15% (15 grade Balling).

Dup omogenizare, din mediul de cultur astfel format se introduc n balonul Pasteur 500 ml. Balonul se astup apoi cu un dop de vat, se obtureaz tubul lateral cu furtun de cauciuc i cu o baghet de sticl, se sterilizeaz de 2-3 ori consecutiv n curent de vapori timp de cte 30 de minute.

Se alege eprubeta cu mediul nclinat n care cultura de drojdie are aspectul cel mai frumos i se inoculeaz cu o ans balonul Pasteur, care se termostateaz apoi timp de 24 de ore la 30oC 0,1 oC, cu agitate de 2 3 ori pe zi.

Mediul de cultur pentru balonul Karlsberg (20 de litri volum util) are urmtoarea compoziie:

melas - 4.000 g;

sulfat de amoniu (sol. 3 %) - 60 ml;

diamoniu fosfat (sol. 8 %) - 420 ml;

ap potabil - pn la 20 de litri;

pH fixat la 4,5 cu acid sulfuric (solutie 10 %).

i n acest caz cantitatea de melas variaz n funcie de coninutul de substana uscat, astfel ncat mediul de cultur s aib n final 15 % substan uscat.

Se omogenizeaz mediul preparat, se nchide balonul cu un dop de vat i cu un tub de cauciuc prevzut cu o baghet de sticl i apoi se sterilizeaz n curent de vapori timp de cte 30 de minute, n dou zile consecutive.

Balonul Karsberg se nsmneaz cu coninutul balonului Pasteur i dup o termostatare timp de 24 de ore la 30oC 0,1oC, acesta poate fi nsmnat n vasul pentru prima faz de multiplicare a drojdiei.

Pentru inocularea balonului Karlsberg cu coninutul balonului Pasteur i apoi a vasului pentru multiplicarea drojdiei n prim faz se folosesc tuburile laterale ale celor dou baloane (prevzute cu furtun de cauciuc i baghet de sticl), protejate pentru sterilitate microbiologic cu o flacara produs de vata mbibat cu alcool sanitar.

F) Multiplicarea drojdiei

Formarea biomasei de drojdii poate fi influenat de factori precum sunt:

constituenii mediului (precursori, inductori, represori, inhibitori);

viteza de dezvoltare a microorganismului;

morfologia microorganismului;

concentraie n oxigen sau CO2 din mediu;

temperatura n mediu;

pH-ul;

viteza de asimilare a substratului;

formarea de subproduse de fermentare n mediu.

Scopul fermentrii este obinerea de mas celular de drojdie, respectiv biomas de drojdie de panificaie. Multiplicarea drojdiei se realizeaz n trei etape succesive, drojdia rezultat dintr-o etap de multiplicare constituind inoculul pentru faza urmtoare.

Dezvoltarea succesiv (progresiv) a drojdiei n mai multe etape este necesar din mai multe considerente:

drojdia de cultur pur de laborator trebuie s se acomodeze treptat condiiilor de multiplicare la scar industrial;

se pot asigura condiiile necesare de combatere a microorganismelor de infecie;

se poate dirija cu mai mult siguran procesul tehnologic, n sensul obinerii unei drojdii viguroase, avnd o capacitate ridicat de fermentare.

ntr-o multiplicare industrial, alimentarea exponenial a plmezii cu materie prim nu poate fi continuat. Pe o durat total de multiplicare de 18 ore se pot realiza urmtoarele faze:

faza I perioada de acomodare 4 ore;

faza a II-a perioada de nmulire exponenial 6 ore;

faza a III-a perioada de sfarit a procesului.

Periodicitatea multiplicare nmugurire

Procesul de obinere a drojdiei de panificaie se poate realiza uneori cu ajutorul unei culturi de drojdie matur, care conine un numr redus de celule nmugurite. Prin aceasta se asigur o sincronizare uniform a dezvoltrii drojdiei, celulele nmugurind n acelai timp. Separarea celulelor de drojdie mam se realizeaz n acest caz n acelai timp.

La sfritul procesului de nmugurire a celulelor de drojdie se remarc o cretere a consumului de oxigen, cantitatea de bioxid de carbon degajat crete, coeficientul de respiraie fiind mai ridicat. n acest moment se produce i alcool etilic, cantitatea de azot asimilat fiind crescut, n timp ce greutatea materialului solid din celule scade.

Trebuie menionat c spre sfarsitul perioadei de nmugurire, care dureaz cca. 2 ore, aceste variabile revin la valorile lor anterioare procesului, rezultatele obinute fiind realizate n condiii de cultur continu i o dezvoltare sincron a drojdiei.

Una din condiiile principale pentru dezvoltarea i multiplicarea drojdiei este aerarea mediului nutritiv. Aerul reprezint sursa de oxigen necesar desfurrii proceselor vitale ale celulei i contribuie la stimularea multiplicrii drojdiei, deoarece antreneaz din mediu dioxidul de carbon i alte produse volatile. Prin aerarea mediului se produce i agitarea mediului de cultur.

n aceste condiii, celula de drojdie este n permanen n contact cu substanele nutritive din mediu: zaharuri, aminoacizi, elemente anorganice (fosfor, potasiu, magneziu), precum i cu oxigenul din aer.

Alimentarea cu materie prim i sruri minerale nutritive se face pe baza unui program de lucru bine stabilit, cu ajutorul unor debitmetre.

La sfaritul perioadei de multiplicare, drojdia se trece la separatoarele centrifugale i la filtrare.

G) Separarea laptelui de drojdie din plmezile finale

Aceast operaie se realizeaz pentru a concentra ntr-un volum redus o cantitate ct mai mare de celule de drojdie, precum i pentru a scoate celulele de drojdie din plamad n care se afl substane duntoare nsuirilor calitative ale biomasei.

Numrul trecerilor prin separatorul centrifugal depinde de o serie de factori, aa cum sunt capacitatea de producie i numrul de trepte de separare.

n cazul concret am folosit trei trepte de separare, avnd urmtoarele scopuri:

n trepta I se realizeaz separarea drojdiei din plmada final;

n trepta a II-a se realizeaz prima splare a drojdiei;

n treapta a III-a se realizeaz a doua splare a drojdiei.

n treapta de separare, drojdia se separ din plmad sub form de lapte de drojdie cu un coninut de 150 200 g drojdie/litru. Plmada fr drojdie este evacuat. Laptele de drojdie este colectat ntr-un rezervor tampon, unde este amestecat cu ap (2 4 volume / volum lapte de drojdie), pentru diluare i splare.

n treapta a doua de splare, concentrarea laptelui de drojdie ajunge pn la 350 400 g/litru, laptele de drojdie rezultat fiind colectat ntr-un rezervor special. Pentru asigurarea calitaii, laptele de drojdie este rcit la 4 6oC cu un schimbtor de cldur, prin folosirea de ap rcit.

H) Depozitarea laptelui de drojdie

Depozitarea laptelui de drojdie se realizeaz n rezervoarele prevzute cu colectoare cu manta de rcire i agitatoare, asigurnd meninerea temperaturii laptelui de drojdie la 4 6C, n scopul conservrii nsuirilor calitative.

La aceste temperaturi procesele vitale ale celulelor de drojdie sunt ncetinite i activitatea microorganismelor de infecie este frnat.

I) Filtrarea drojdiei

Laptele de drojdie obinut este supus operaiilor prin care drojdia se concentreaz n substana uscat. Acestea sunt urmtoarele:

filtrarea;

presarea.

Laptele de drojdie nu poate fi utilizat ca atare din urmtoarele considerente:

este expus la infectare cu microorganisme strine, care i reduc conservabilitatea;

apar probleme la transport, depozitare, utilizare i conservare.

Din vasul izoterm de colectare a laptelui de drojdie, acesta este pompat la filtrare. Drojdia se reine pe filtru de pnz sau plas din inox, iar lichidul se elimin sub form de steril.

Datorita vidului creat, drojdia se prinde ca o pelicul pe suprafaa de filtrare, stratul de drojdie format fiind desprins cu un rzuitor. n continuare, drojdia este preluat de un transportor cu band, care trimite drojdia la operaia de malaxare. Prin utilizarea acestui transportor se reduce umiditatea aderent la celulele de drojdie.

Drojdia rezultat va avea un coninut de substana uscat de 30 35 %.

J) Malaxarea drojdiei

Pentru ambalare, biomasa de drojdie trebuie s prezinte o consisten adecvat. Aceasta se obine prin omogenizare ntr-un malaxor de construcie special, prin adaos de ap, dac este necesar, umiditatea drojdiei corectndu-se la valoari de 30 32 %.

Malaxorul este un recipient metalic, n interior prevzut cu brae metalice, care frmnt ncrctura de drojdie comprimat de panificaie. Durata malaxrii este de 20 25 de minute[12].

4.3. Consumurile specifice la fabricarea drojdiei comprimate de panificaie

Consumurile specifice la fabricarea drojdiei de panificaie depind de o serie de factori, aa cum sunt:

calitatea melasei prelucrate;

utilajele folosite;

tehnologia aplicat;

calitile tulpinii de drojdie multiplicate.

Tabelul 4.3. Limitele ntre care pot varia aceste consumuri sunt urmtoarele [13]Nr. crt.SpecificaiaUMValoarea

1Melasa (tip 50 % zaharoz)t / t biomas1,10 1,40

2P2O5kg / t biomas7,40 8,50

3Azot kg / t biomas11,6 12,8

4H2SO4litri / t biomas8,50 10,6

5Ulei antispumantkg / t biomas2,5 12

6Abur (5 bar)kg / t biomas220 430

7Apamc / t biomas100 180

8Aermc / t biomas6500 8500

9Energie electricKwh / t biomas185 255

4.4. Procese microbiologice la fabricarea drojdiei comprimate

O influen important asupra multiplicrii drojdiilor o au nitriii, rezultai n urma reducerii nitrailor din melas sub aciunea bacteriilor care i pot folosi n procesul de respiraie, ca acceptor de hidrogen. Nitriii modific morfologia celulelor, ntrzie respiraia, inhib nmulirea i activitatea fermentativ a celulelor de drojdie. Cea mai mare sensibilitate a fost semnalat n faza logaritmic de multiplicare a drojdiilor.

Dac concentraia nitriilor n mediu se micoreaz de la 0,0037 la 0,001% n cursul nmulirii drojdiilor, randamentul drojdiei se mbuntete cu 8-10%, iar de la concentraii de 0,009 la 0,002% cu 17-21%.

Melasa din sfecl nu trebuie s conin inhibitori pentru drojdii i trebuie completat cu factorii de cretere (tiamin, acid pantotenic, inozitol, biotin) n care aceasta este deficitar.

n cazul melaselor provenite din sfecl imatur sau care n timpul nsilozrii a fost contaminat cu microorganisme, cantitatea de biotin este sub doza optim pentru nmulirea drojdiei (29g/100g melas), se adaug extractul de porumb cu un coninut ridicat de biotin (60-200g/100g extract.)

Pentru a crea condiii de multiplicare, dup inocularea mediului sterilizat, se asigur condiii de aerare, care stimuleaz activitatea de biosintez a drojdiei i reducerea timpului de generaie. n condiii anaerobe (microaerofile), drojdia crete mai lent dect n condiii aerobe, raportat la 100 kg zahr utilizat, randamentul teoretic n biomas (substana uscat), n anaerobioz este de 7,5 kg pe cnd n aerobioz este de 54 kg drojdie.

Calitatea drojdiei depinde de procesul tehnologic care trebuie s se desfoare n condiii stricte de igiena pentru a evita contaminarea plmezilor, care ofer condiii optime i pentru dezvoltarea altor tipuri de microorganisme.

n general, gradul de contaminare a drojdiei n cursul fabricaiei este condiionat de urmtorii factori:

cultura starter contaminat;

melasa;

materiile auxiliare;

microbiota aerului;

dezinfecia insuficient a instalaiei, conductelor;

igiena seciei;

igiena ambalajului;

igiena individual.

n cursul procesului de fabricare a drojdiei, n paralel cu multiplicarea drojdiilor de cultur, n diferite stadii de multiplicare (plmezi) se pot dezvolta i alte microorganisme contaminante ale drojdiei Saccharomyces cerevisiae, care mresc gradul de contaminare a drojdiei finite i determin o scdere a calitilor biotehnologice i a conservabilitii drojdiei comprimate.

Ocazional, poate s se produc contaminarea plmezilor cu drojdii slbatice (atipice), Candida mycoderma. Contaminarea const n nmulirea mai rapid a acestor medii de cultur, se observ o spumare a plmezilor i n mediu se simte mirosul de acetat de etil. Aceste drojdii au efect negativ asupra produsului finit, deoarece au activitate fermentativ mic, iar prezena lor n calupul de drojdie influeneaz durata de pstrare, prin aceea c intra n autoliz mai rapid i astfel ofer bacteriilor de contaminare un substrat favorabil dezvoltrii.

Bacteriile se pot nmuli n toate stadiile de multiplicare ale drojdiei. Multe specii ca: Bacillus subtilis, Bacillus megatherium, Bacillus cereus pot proveni din melasa n care pot s formeze nitrii.

Creterea bacteriilor poate avea loc mai frecvent n plmada a 5-a, la pH>6, unde au condiii optime de dezvoltare. Contaminarea poate avea loc cu bacterii ale genului Micrococcus: M. lutheus, M.candidus, din genul Bacillus, genul Flavobacterium, genul Proteus. Sunt bacterii de putrefacie i prin activitatea lor produc nitrii care inhib nmulirea drojdiei. Prin contaminarea calupurilor, reduc timpul de pstrare a drojdiei.

Contaminarea plmezii se poate face i cu mucegaiuri, dar acestea au viteza de nmulire mai redus dect a drojdiilor i efectul lor nu este sesizabil n cursul procesului de fabricaie. Sporii care s-au separat odat cu drojdia pot germina n timpul pstrrii i produc mucegairea exterioar sau interioar a drojdiei comprimate[14].

4.5. Procese care au loc la pstrarea drojdiei comprimate

Dup separarea celulelor de drojdie din mediul nutritiv epuizat n substane nutritive, ele trec ntr-o stare de repaus, n care nu mai are loc creterea i multiplicarea, stare n care se gsesc n calupul de drojdie.

n aceste condiii, activitatea fermentativ a celulelor descrete n timp, cu o vitez care este dependent de starea lor metabolic i de condiiile mediului ambiant. Pierderea treptat a activitii se poate datora reducerii activitii enzimatice a celulelor viabile, pierderii viabilitii altor celule (datorit absenei substanelor nutritive) sau lizei celulelor datorat enzimelor proteolitice proprii, prin fenomenul de autoliz. Liza se mai poate datora enzimelor elaborate de ctre microorganismele de contaminare.

Durata vieii drojdiilor separate de mediul nutritiv depinde de glucidele din rezerva de trehaloz si de glicogen. Mai important este rezerva de trehaloz, ntruct glicogenul se folosete n mai mic msur n respiraia endogen. S-a stabilit c n momentul morii celulei de drojdie, trehaloza s-a consumat n proporie de 85-90%, iar glicogenul doar 30-40%, n comparaie cu coninutul lor iniial n celul.

Cantitatea glucidelor de rezerv n drojdie, imediat dup cultivare oscileaz n limite largi: trehaloza de la 20-150 mg/g drojdie uscat, iar glicogenul de la 30-100mg/g drojdie uscat.

Este cunoscut c drojdiile cultivate n diferite condiii (aerobe sau anaerobe) se difereniaz dup coninutul de glucide de rezerv. Astfel, drojdiile cultivate n aerobioz sunt mai bogate n trehaloz, iar n condiii anaerobe predomin glicogenul. De aceea, gradul de aerare este important pentru acumularea de trehaloz i deci la creterea viabilitii. Acumularea trehalozei are loc n fiecare stadiu de multiplicare i depinde de cantitatea de trehaloz n drojdiile care s-au folosit pentru nsmnare. Celulele nenmugurite au un coninut mai mare de trehaloz. Existena n stadiul final a 25-30% celule nmugurite micoreaz cantitatea de trehaloz n aceste drojdii de 2 ori. Pentru obinerea unei drojdii comprimate cu un coninut superior de trehaloz n celule, este necesar ca n stadiul final numrul de celule nmugurite s fie de aprox. 7%. La un coninut de trehaloz de 10-12% faa de s.u. i de proteine de 32-34% din s.u., durabilitatea drojdiei (rezistent la 35C) este de 100-120 ore.Temperatura are un rol foarte important n prelungirea strii de viabilitate a celulelor. Astfel, drojdia supravieuiete perioade mai lungi dac temperatura de pstrare este apropiat de temperatura de ngheare a apei.

Tabelul 4.4.. Influena temperaturii asupra duratei de conservare a drojdiei comprimate [13]Temperatura de conservare (C)013,322,2

Durata de pstrare a calitaii drojdiei (zile)60-90147

Acest proces se explica prin faptul c la temperaturi >10C, prin metabolismul glucidelor de rezerv se produce concomitent o cantitate de caldur, dar i creterea etapizat a temperaturii favorizante pentru activitatea enzimelor endogene.

Conservabilitatea drojdiei presate este dependent de intensitatea de desfaurare a proceselor de proteoliz, care ncep s se produc dupa trecerea celulelor n stare de anabioz. Drojdia ncepe s se autolizeze, dup ce sunt consumai toi compuii de rezerv ai celulei. Proteoliza iniial conduce la modificri fizico-chimice ale compuilor celulari, apar produse de hidroliz a protidelor cu caracter reductor ce determin modificri de pH i Eh (la drojdia n curs de autoliz, prin reaciile de oxido-reducere care au loc, iau natere prin transportul de electroni, un curent electric al crui potenial poate fi msurat).

Se apreciaz astfel, cu ct drojdia este mai bogat n enzime oxido-reductoare i n glutation sub form oxidat, cu att activitatea enzimelor proteolitice ale drojdiei este mai scazut i drojdia are o durabilitate mai mare. Apariia produilor cu caracter reductor, a glutationului-forma redus, determin o activare a endoproteazelor drojdiei i o intensificare a autolizei.

Ca rezultat al autolizei, calupul de drojdie se nmoaie, devine fluid, activitatea fermentativ scade foarte mult n urma hidrolizei enzimatice a proteinelor; un asfel de calup este foarte uor alterabil, reprezentnd n aceast form un excelent mediu nutritiv pentru microorganisme.

n cazul pstrrii drojdiei presate de bun calitate (necontaminate) n condiii corespunztoare de depozitare, autoliza are loc foarte lent, n decurs de 1-3 luni. n schimb, dac pstrarea acesteia are loc la temperatura de 35C, durabilitatea este de numai 150 ore. [15]4.6. Drojdia de panificaie - produs finit

Drojdia de panificaie se prezint astzi, n comer, n diverse forme: drojdie comprimat (proaspt), drojdie uscat activ (ADY), drojdie uscat protejat (PAPY) i drojdie uscat instant.

Cea mai popular form este drojdia comprimat (proaspt), care se comercializeaz n pachete vrac ca drojdie sfrmat i ca drojdie pentru prjituri ambalat n hrtie ceruit.

n industria de panificaie drojdia este utilizat drept afntor biologic i potenator de arom la fabricarea pinii. Pentru a putea fi livrat ntreprinderilor de panificaie i n comer, drojdia de panificaie trebuie s ndeplineasc anumite condiii de calitate, ce se refer la :

proprietile organoleptice;

proprietile fizico-chimice i biologice.

4.6.1. Proprietile organoleptice

Principalele proprietile organoleptice pe care trebuie s le ndeplineasc drojdia de panificaie sunt urmtoarele:

aspectul - drojdia trebuie s se prezinte ca o mas solid cu suprafa neted;

consistena drojdia n calupuri trebuie s fia dens, s se rup uor, s nu fie lipicioas sau vscoas;

culoarea trebuie s fie cenuiu-deschis, cu nuan glbuie uniform n mas;

gustul trebuie s fie corespunztor drojdiei proaspete. Nu se admite gustul rnced sau amar.

mirosul trebuie s fie caracteristic drojdiei. Nu se admite miros de mucegai sau alte mirosuri strine.

4.6.2. Proprietile fizico-chimice

Cunoaterea compoziiei chimice a drojdiei de panificaie este important pentru stabilirea cantitilor de substane nutritive necesare pentru multiplicarea drojdiei n diferite faze ct i modul lor de adugare, n vederea obinerii de randamente maxime n drojdie i pentru nelegerea proceselor care au loc n timpul pstrrii drojdiei n calup.

Compoziia drojdiei de panificaie comprimat este prezentat n tabelele 4.5, 4.6, 4.6, 4.7.

Se apreciaz c, aproximativ 94% din substana uscat a drojdiei este alctuit din principalele elemente: carbon, hidrogen, oxigen i azot, care sunt reprezentate de glucide (glicogen, gume, hemiceluloze), proteine, acizi nucleici, baze organice, lipide, substane minerale, vitamine i enzime. Coninutul n carbon al unei drojdii cu 27% s.u. este aproximativ 12,7% i servete ca baz pentru calculul necesarului de glucide pentru acumularea biomasei de drojdie.Aproximativ 70% din azotul total al drojdiei este inclus n proteine. 8-10% n baze purinice, 4% n pi