Какие микробиологические процессы используют в производстве пищевых продуктов

Микробиологические процессы широко применяют в различных отраслях народного хозяйства. В их основе лежит использование в промышленности биологических систем и процессов, ими вызываемых. В основе многих производств лежат реакции обмена веществ, происходящие при росте и размножении некоторых микроорганизмов.

В настоящее время с помощью микроорганизмов производят кормовые белки, ферменты, витамины, аминокислоты и антибиотики, органические кислоты, липиды, гормоны, препараты для сельского хозяйства и т.д.

В пищевой промышленности микроорганизмы используются при получении ряда продуктов. Так, алкогольные напитки— вино, пиво, коньяк, спирт—и другие продукты получают при помощи дрожжей. В хлебопекарной промышленности используют дрожжи и бактерии, в молочной промышленности —молочнокислые бактерии и т.д.

Среди многообразия вызываемых микроорганизмами процессов одним из существенных является брожение.

Под брожением понимают превращение углеводов и некоторых других органических соединений в новые вещества под воздействием ферментов, продуцируемых микроорганизмами. Известны различные виды брожения. Обычно их называют по конечным продуктам, образующимся в процессе брожения, например спиртовое, молочнокислое, уксуснокислое и др.

Многие виды брожения— спиртовое, молочнокислое, ацетонобутиловое, уксуснокислое, лимоннокислое и другие, вызываемые различными микроорганизмами, — используют в промышленности. Например, в производстве этилового спирта, хлеба, пива применяют дрожжи; в производстве лимонной кислоты — плесневые грибы; в производстве уксусной и молочной кислот, ацетона¾ бактерии. Основная цель указанных производств превращение — субстрата (питательной среды) под действием ферментов микроорганизмов в необходимые продукты. В других производствах, например в производстве хлебопекарных дрожжей, главной задачей является накопление максимального количества культивируемых дрожжей.

Основные группы микроорганизмов, используемых в отраслях пищевой промышленности, — бактерии, дрожжевые и плесневые грибы.

Бактерии. Используют в качестве возбудителей молочнокислого, уксуснокислого, маслянокислого. ацетонобутилового брожения. Культурные молочнокислые бактерии используют при получении молочной кислоты, в хлебопечении, иногда в спиртовом производстве. Они превращают сахар в молочную кислоту.

В производстве ржаного хлеба важная роль принадлежит молочнокислым бактериям. В процессе получения ржаного хлеба участвуют истинные (гомоферментативные) и неистинные (гетероферментативные) молочнокислые бактерии. Гетероферментативные молочнокислые бактерии наряду с молочной кислотой образуют летучие кислоты (в основном уксусную), спирт и диоксид углерода. Истинные бактерии в ржаном тесте участвуют только в кислотообразовании, а неистинные наряду с кислотообразованием оказывают существенное влияние на разрыхление теста, являясь энергичными газообразователями. Молочнокислые бактерии ржаного теста существенное влияние оказывают также на вкус хлеба, так как он зависит от общего количества кислот, содержащихся в хлебе, и от их соотношения. Кроме того, молочная кислота оказывает влияние на процесс образования и структурно-механические свойства ржаного теста.

Маслянокислое брожение, вызываемое маслянокислыми бактериями, используют для производства масляной кислоты, эфиры которой применяют в качестве ароматических веществ, а для спиртового производства эти бактерии опасны, так как масляная кислота подавляет развитие, дрожжей и инактивирует a-амилазу.

К особым видам маслянокислых бактерий относятся ацетонобутиловые бактерии, превращающие крахмал и другие углеводы в ацетон, бутиловый и этиловый спирты. Эти бактерии используют в качестве возбудителей брожения в ацетонобутиловом производстве.

Уксуснокислые бактерии используют для получения уксуса (раствора уксусной кислоты), так как они способны окислять этиловый спирт в уксусную кислоту.

Следует отметить, что уксуснокислое брожение является вредным для спиртового производства. так как приводит к снижению выхода спирта, а в пивоварении ухудшает качество пива, вызывает его порчу.

Дрожжи. Широко применяются в качестве возбудителей брожения при получении спирта и пива, в виноделии, в производстве хлебного кваса, а также в хлебопечении для разрыхления теста.

Для пищевых производств имеют значение дрожжи — сахаромицеты, которые образуют споры, и несовершенные дрожжи — несахаромицеты (дрожжеподобные грибы), не образующие спор. Семейство сахаромицетов делится на несколько родов. Наиболее важное значение из этого семейства имеет род Saccharomyces (сахаромицеты). Род подразделяется на виды, а остальные отдельные разновидности вида, отличающиеся по некоторых признакам, называют расами. В каждой отрасли применяются определенные расы дрожжей.

Культурные дрожжи относятся к семейству сахаромицетов S.сегеvisiae. Температурный оптимум для размножения дрожжей находятся в пределах 25…30°С, а минимальная температура около 2…3 °С. При 40 °С рост прекращается и дрожжи отмирают, но низкие температуры дрожжи переносят хорошо, хотя размножение их приостанавливается.

Различают дрожжи верхового и низового брожения. В каждой из этих групп имеется несколько отдельных рас.

Дрожжи верхового брожения в стадии интенсивного брожения выделяются на поверхности сбраживаемой среды в виде довольно толстого слоя пены и остаются в таком состоянии до окончания брожения. Затем они оседают, но не дают плотного осадка. Эти дрожжи относятся к пылевидным дрожжам и не склеиваются друг с другом в отличие от хлопьевидных дрожжей низового брожения, оболочки которых являются клейкими, что приводит к слипанию и быстрому осаждению клеток.

Из культурных дрожжей к дрожжам низового брожения относятся большинство винных и пивных дрожжей, а к дрожжам верхового брожения — спиртовые, хлебопекарные и некоторые расы пивных дрожжей. Первоначально были известны только дрожжи верхового брожения, так как брожение различных соков происходило при обычной температуре. Желая получить напитки, насыщенные СО2, стали вести брожение при низкой температуре. Под влиянием изменившихся внешних условий получились дрожжи низового брожения, нашедшие широкое распространение в промышленности.

В спиртовом производстве применяют верховые дрожжи вида S. сегеvisiae, которые обладают наибольшей энергией брожения, образуют максимум спирта и сбраживают моно- и дисахариды, а также часть декстринов.

В хлебопекарных дрожжах ценят быстро размножающиеся расы, обладающие хорошей подъемной силой и стойкостью при хранении. Подъемная сила определяется как особенностями рас дрожжей, так и способом ведения производства.

В пивоварении используют дрожжи низового брожения, приспособленные к сравнительно низким температурам. Пивные дрожжи должны быть микробиологически чистыми, а также обладать способностью к хлопьеобразованию, быстро оседать на дно бродильного аппарата и давать прозрачный напиток с определенными вкусом и ароматом.

В виноделии ценятся дрожжи, быстро размножающиеся, обладающие свойством подавлять другие виды дрожжей и микроорганизмы и придавать вину соответствующий букет. Дрожжи, применяемые в виноделии, относятся к виду S. vini, энергично сбраживают глюкозу, фруктозу, сахарозу и мальтозу. Большая часть винных дрожжей относится к дрожжам низового брожения. В виноделии почти все производственные культуры дрожжей выделены из молодых вин в различных местностях.

Зигомицеты. Ранее зигомицеты называли плесневыми грибами. Они играют большую роль в качестве продуцентов ферментов. Грибы рода Аspergillus продуцируют амилолитические, протеолитические, пектолитические и другие ферменты, которые используют в спиртовой промышленности вместо солода для осахаривания крахмала, в пивоваренной — при частичной замене солода несоложеным зерном и т. д.

В производстве лимонной кислоты А. niger является возбудителем лимоннокислого брожения, превращая сахар в лимонную кислоту.

Однако в ряде случаев плесневые грибы вызывают порчу пищевых продуктов.

Микроорганизмы в пищевой промышленности играют двоякую роль. С одной стороны, это культурные микроорганизмы, которые специально выращивают для нужд данного производства, используя особенности их биохимической деятельности и других свойств. С другой стороны в пищевые производства попадает инфекция, т. е. посторонние (дикие) микроорганизмы. Дикие микроорганизмы распространены в природе (на ягодах, плодах, в воздухе, воде, почве и т.д.) и из окружающей среды попадают в производство.

Это либо неопасные для здоровья человека сапрофиты, являющиеся, однако, вредителями производства, в результате их жизнедеятельности нарушается технологический процесс, возрастают потери сырья, снижаются выход и качество готовой продукции, либо патогенные микроорганизмы, которые могут нанести вред здоровью человека и явиться причиной тяжелых инфекционных заболеваний.

Источники инфекции могут быть как внешними (воздух, вода, сырье), так и внутризаводскими. К внутризаводским относятся воздух производственных помещений, технологическое оборудование, тара, в которых задерживаются остатки производственных жидкостей, являющихся питательной средой для микроорганизмов, а также руки, одежда и обувь обслуживающего персонала.

Для соблюдения правильного санитарно-гигиенического режима на пищевых предприятиях эффективным способом уничтожения и подавления развития посторонних микроорганизмов является дезинфекция.

На каждом предприятии проводят профилактические меры борьбы. Своевременно удаляют отходы производства, соблюдают чистоту во всех отделениях предприятия внутри аппаратов, оборудования и трубопроводов. Наряду с профилактическими мерами применяют и активные, меры борьбы с инфекцией, которые по характеру действующего средства делятся на физические и химические.

К физическим методам обеззараживания относятся различные способы стерилизации, основанные на губительном действии высоких температур на микроорганизмы: кварцевое и ультрафиолетовое облучение, ультразвук, действие высоких температур (обжигание, прокаливание, кипячение, ошпаривание посуды, тары и оборудования, обработка острым паром).

К химическим средствам обеззараживания относится большое количество различных дезинфицирующих веществ, обладающих антимикробным действием. Такие вещества называют антисептиками. В качестве антисептиков, применяют хлорную известь, формалин, антифомин (смесь растворов хлорной извести, гидроксида натрия и кабоната натрия), диоксид серы, серную кислоту, сульфанол и др.

Некоторые из этих антисептиков добавляют в небольших количествах в продукты, предназначенные для технологического процесса, другие используют для мойки аппаратуры и трубопроводов. Наряду с антисептиками для дезинфекции в некоторых случаях применяют антибиотики, в частности лактоцид. Часто для борьбы с вредными микроорганизмами сочетают стерилизацию и дезинфекцию.

Основное и дополнительное сырье пищевой и

перерабатывающей промышленности

Производство пищевых продуктов связано с использованием различных видов сырья. В зависимости от перерабатываемого сырья отрасли пищевой промышленности делятся на две группы:

– отрасли, занятые первичной переработкой сырья: мукомольно-крупяная , первичное виноделие, спиртовая, крахмало-паточная, сахарная и др.;

– отрасли, занятые вторичной переработкой сырья: хлебопекарная, макаронная, кондитерская, дрожжевая и др.

Предприятия первой группы используют природное сырье-продукцию сельского хозяйства (зерно, семена, картофель, свеклу, молоко и др.), для предприятий второй группы сырьем является продукция предприятий первой группы (мука, крахмал, патока, сахар, растительные масла).

Широкий ассортимент продуктов, вырабатываемых пищевой промышленностью, обусловливает использование огромного разнообразия сырья, различающегося по составу и свойствам. Целесообразно поэтому сырье разделить на отдельные группы по наиболее существенным признакам.

Существует несколько систем классификации сырья. Так, по происхождению сырье подразделяется на биологическое (растительное и животное) и минеральное. Биологическое, в свою очередь, делят на живое и биологически активное.

Живое сырье представляет собой объекты, способные к проявлению физиологических процессов – картофель, свекла, зерно. В биологически активном сырье способны протекать ферментативные процессы (молоко, мука, солод, фруктово-ягодное пюре). Из минерального сырья в пищевой промышленности используется поваренная соль.

По консистенции сырье классифицируют на сухое – зерно, мука, сахар, крахмал, сочное – картофель, плоды, ягоды, овощи, сахарная свекла, жидкое – вода, патока, растительное масло, молоко.

Сырье классифицируют и по преобладанию в нем какого-либо химического вещества. По этому принципу различают углеводсодержащее сырье (зерно злаков, картофель, плоды), жиросодержащее (семена масличных культур, жировая ткань мяса) и белковое (семена бобовых, мышечная ткань мяса).

В зависимости от объемов переработки в каждой отрасли сырье делят на основное и дополнительное. Так, в хлебопекарном производстве основным сырьем являются мука, дрожжи, соль, вода, дополнительным – сахар, жировые, молочные продукты.

Свойства сырья

Свойство продукции – это ее объективная особенность, которая может проявляться при ее создании, эксплуатации или потреблении.

Многообразие свойств сырья обусловлено его разнообразным химическим составом и структурой, кроме того свойства зависят от внешних факторов – температуры, давления, технологии получения. Свойства играют важную роль в характеристике качества сырья, обусловливают условия его перевозки и хранения, способы переработки.

Физические свойства

Форма и размер играют большую роль при оценке качества сырья. У плодов и овощей форма характеризует их ботанический вид и сорт. Размер нормируется для овощей, орехов и др.

Масса. При оценке качества используют показатель – масса единицы продукции. В некоторых случаях определяется масса 100 шт. (для орехов) или масса 1000 зерен (для зерна).

Плотностью называют массу данного вещества в единице объема. Плотность зависит от химического состава, концентрации сухих веществ, а также от температуры и давления. Плотность определяют при оценке качества молока и другого жидкого сырья, по плотности картофеля судят о содержании в нем крахмала.

Для сыпучего сырья (зерно, мука, картофель, свекла и др.) определяют объемную или насыпную массу, т.е. массу продукта в единице занимаемого им объема при свободной (с пустотами) укладке. Насыпная масса зависит от размера, формы, плотности и других факторов. Она учитывается при расчетах вместимости тары и хранилищ, выборе условий перевозки и хранения.

Date: 2016-07-22; view: 1144; Нарушение авторских прав