Реферат по дисциплине «Биотехнология в пищевой проышленности»

Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

Пермский государственный технический университет

Кафедра химии и биотехнологии

Реферат

по дисциплине «Биотехнология в пищевой проышленности»:

Особенности производства кваса (сырье, микроорганизмы). Технология производства хлебного, плодовых и ягодных квасов.

Выполнила:

студентка гр. ХТБмП-05

Шевченко И.К.
Проверила:

д.м.н. Волкова Л.В.

Пермь, 2010

Содержание

Введение.

Квасоварение - древний способ получения пьянящих напитков на основе брожения сока или зерна. На Руси использовалось не цельное зерно, а отходы хлебного хозяйства (муку слишком крупного помола, отруби, засохшие кусочки теста). В этом процессе изначально не было варки, а просто заваривание солода кипятком. В напиток добавлялись разные растения (зверобой, тмин, и конечно хмель). Традиционно квас хранили в открытых емкостях, и емкости эти не мыли, а заливали туда новые порции. Технология эта была очень чувствительна к нарушениям сроков, при раннем прерывании брожения получался "неисполненный квас", которым можно было легко отравиться. Поэтому в конце XVIII века квасоварение перешло на технологию именно варки сусла. Для получения кваса из сваренного сусла необходимо большее количество сырья, более крепкая закваска, долголетняя культура дрожжей. До 1991г. производство кваса составляло треть от всего производства безалкогольных напитков.

Характеристика кваса

Сорта кваса

• 
  хлебный;
  
• 
  фруктовый;
  
• 
  ягодный;
  

Существуют разнообразные фруктовые и ягодные сорта кваса: грушёвый, клюквенный, вишнёвый, лимонный и другие. Квасы этого рода представляют или обыкновенные хлебные квасы, сдобренные соком или вареньем из упомянутых ягод и фруктов, или же их приготовляют непосредственно из сока ягод, без прибавления хлеба или муки.

О химическом составе сортов кваса (кислых щей, фруктовых квасов и проч.) мало изучено. Известен состав белого сахарного кваса и клюквенного кваса, исследованных д-ром Коцыным (цифры означают граммы в 100 см³.)

Таблица 1

Химический состав квасов

Показатели	Белый сахарный	Клюквенный
Плотность при 15,5°C.	1,0325	1,0395
Свободной углекислоты	0,1405	0,0840
Молочной кислоты	0,2870	0,5705
Уксусной кислоты	0,0265	0,0285
Алкоголя, об. %	0,2900	0,1800
Экстракта	8,2780	10,9870
Белков	0,0510	0,2190
Золы	0,0480	0,0420
Сахара	7,3650	7,2550

Эти сорта кваса характеризуются большим удельным весом и высоким содержанием экстрактов, зависящим главным образом от значительных количеств прибавленного сахару. Содержание алкоголя в них ничтожно.

Ранее в продаже более всего были распространены следующие сорта хлебного кваса: русский квас, приготовляемый из ржаной муки и такого же солода, баварский квас — из красного ячменного солода, пшеничной муки и патоки, кислые щи — из ржаного и ячменного солода и пшеничной муки, белый сахарный квас — из ржаных сухарей, пшеничного солода и сахара.

Сейчас промышленно выпускаются также множество синтетических суррогатов кваса (т. н. «квасных напитков»). Как правило, они состоят из газировки (раствора углекислого газа), подсластителей, ароматизатора — имитатора вкуса кваса, и продаются в пластиковых бутылках.

Хлебный квас

Один из распространенных напитков, обладающий приятным ароматом ржаного свежевыпеченного хлеба и кисловато-сладким вкусом. Он содержит разнообразные продукты спиртового и молочнокислого брожения, которые придают ему освежающее действие и специфический кисловатый вкус. Питательная ценность 1 дм³ кваса составляет 1000-1170 кДж (240-280 ккал).

Сырьем для производства хлебного кваса служат ржаной солод, ржаная мука, ячменный солод, сахар и другие продукты. Основные стадии его производства включают: получение ржаного солода, приготовление квасного сусла, сбраживание квасного сусла и купажирование кваса.

Раньше квасное сусло приготовляли настойным и рациональным способами, которые сейчас применяют редко.

Настойный способ заключался в экстрагировании растворимых веществ из измельченных квасных хлебцев путем двух- или трехкратного настаивания в горячей воде. А по рациональному способу квасное сусло получали путем предварительного запаривания под избыточным давлением в течение 2 ч ржаного дробленого ферментированного солода и ржаной муки. Запаренную массу помещали в заторный чан, добавляли в нее ячменный солод и смесь осахаривали по определенному технологическому режиму. Полученное сусло отделяли от нерастворившейся зерновой массы (гущи) фильтрованием.

В настоящее время квасное сусло готовят в основном из концентрата квасного сусла (ККС), концентратов квасов, концентрата обогащенного квасного сусла, экстракта окрошечного кваса, которые получают на специализированных заводах из ферментированного и неферментированного ржаного солода, ячменного солода с добавлением ржаной, кукурузной, ячменной муки.

При сбраживании квасного сусла используют комбинированную культуру дрожжей и молочнокислых бактерий. Дрожжи вызывают спиртовое брожение, а бактерии — молочнокислое. Молочнокислые бактерии примерно половину сахара превращают в молочную кислоту, остальной сахар - в диоксид углерода, уксусную кислоту и этиловый спирт. Совместное действие микроорганизмов основано на их различном обмене веществ, и разных требованиях к питательной среде, а также разной скорости размножения. В результате изменения условий среды меняется ход брожения, характерный для этих микроорганизмов при их раздельном развитии. Например, в первой половине процесса брожения, где используется комбинированная культура, в результате жизнедеятельности молочнокислых бактерий накапливается молочная кислота и повышается кислотность среды, что способствует размножению дрожжей. Во второй половине процесса брожения дальнейший рост кислотности угнетает жизнедеятельность дрожжей, и они начинают погибать. Продукты автолиза этих дрожжей служат питанием для молочнокислых бактерий. В присутствии молочнокислых бактерий квасные дрожжи накапливают в сбраживаемой среде до 0,04% уксусноэтилового эфира, что способствует улучшению вкуса и аромата кваса, а также повышению стойкости кваса при хранении.

Сброженный квас купажируют (смешивают в определенных пропорциях) с необходимыми компонентами, в том числе с сахаром, тщательно перемешивают и разливают.

Технология

Классическим и самым первым источником по технологии российского квасоварения является книга «Пивоварение, квасоварение и медоварение» доктора Л.Н. Симонова, изданная в 1898 году[1]. В ней систематизируется народный опыт приготовления кваса и приводится научное обоснование.

Этапы современного производства кваса почти не отличаются от старинных. Одно из немногих отличий – то, что раньше всевозможные добавки (фрукты, пряности) добавлялись перед брожением, а сейчас - уже после него. Для приготовления кваса необходим солод – пророщенное и высушенное либо прожаренное зерно ячменя (реже - ржи), дрожжи и молочнокислые бактерии, так как в квасе идет двойное брожение: спиртовое брожение сусла и молочнокислое брожение. В процессе брожения в квасе образуется этиловый спирт (он есть и в кефире).

Солод размалывают, заливают водой и варят. Полученная смесь называется «суслом». Раньше его варили в русской печи, сейчас – в огромных емкостях (танках). Затем масса фильтруется, смешивается с закваской и ее оставляют бродить. Брожение происходит примерно двое суток, это время необходимо для того, чтобы образовались молочная и уксусная кислоты, а также углекислый газ. После завершения брожения квас остужают, чтобы удалить из него культуру дрожжей, добавляют эфирные масла или концентраты соков, если это квас с добавками, пастеризуют и разливают.

Углекислый газ и кислоты, которые вырабатываются в процессе естественного брожения, выступают как естественные консерванты и позволяют квасу храниться до полугода.

Технологическая схема приготовления кваса.

На рис. 1 представлена технологическая схема кваса, приготовляемого из концентрата квасного сусла (ККС) методом брожения.



Рис. 1 Аппаратурно-технологическая схема производства хлебного кваса из ККС

По этой схеме концентрат квасного сусла, доставляемый на завод в автоцистернах 1, перекачивают насосом 2 через мерник 4 в сборник 3. При поступлении ККС в бочках 5 их устанавливают на поддон 6, ополаскивают горячей водой, и насосом 7 перекачивают концентрат через мерник 4 в сборник 3 для хранения.

Сахар жидкий, доставляемый в автоцистернах 11, насосом 2 через теплообменник 12 и мерник 14 подают в сборники 13, оснащенный бактерицидными лампами 15.

При поступлении на завод сахара-песка, затаренного в мешки 16, их снимают с автомашины на поддоны 18 и автопогрузчиком 19 перевозят на склад. По мере надобности сахар взвешивают на весах 19, загружают норией 20 в бункер 21 и подают в сироповарочный аппарат 22, куда предварительно налита вода. Готовый сахарный сироп насосом 24 перекачивают через фильтр-ловушку 23 и теплообменник 25 в сборник 17 для хранения.

Для приготовления квасного сусла насосом 2 ККС перекачивают через мерник 4 в сборник 8, где его разбавляют горячей водой до определенной концентрации и насосом 9 через теплообменник 10 направляют в бродильнокупажный аппарат 27. Сюда же из сборника 17 подают расчетное количество сахарного сиропа, из сборника 52— воду, а из аппарата 43—комбинированную дрожжевую и молочнокислую закваску.

Чистую культуру дрожжей готовят в аппаратах 41 и 40, а чистую культуру молочнокислых бактерий – в аппаратах 46 и 45. Из этих аппаратов чистые культуры дрожжей и молочнокислых бактерий пе­рекачивают насосами 39 и 44 в аппарат 43 и далее — насосом 42 в купажнобродильный аппарат 27 на сбраживание.

Сброженное квасное сусло расхолаживают, выводят осевшие дрожжи в сборник 26, а в бродильнокупажный аппарат 27 вводят еще расчетное количество сахарного сиропа и колера. Колер готовят в аппарате 38 и выгружают в сборник 37, где смешивают с расчетным количеством воды и насосом 36 подают в аппарат 27.

Купаж кваса тщательно перемешивают и направляют на розлив в предварительно вымытые на моечной установке 29 автоцистерны 28 или в изобарические фасовочные машины 31, на которых квас разливают в бочки. Порожние бочки доставляют на предприятие автомобилями 35, снимают с них и укладывают в штабели 34, а затем направляют на осмотр и мойку на машинах 33. Чистые бочки ополас­кивают на шприцах 32 и падают на розлив.

Воду, используемую для технологических нужд, из промежуточного сборника 47 направляют в песочный фильтр 48, где она осветляется, и через сборник 49 насосом подается на керамические свечные фильтры 51 для тонкого фильтрования. Отфильтрованная вода поступает в сборник 52.

Данная схема предназначена для приготовления кваса из концентрата квасного сусла. При использовании квасных ржаных хлебцев или сухого кваса в схему дополнительно включают настойный аппарат с декантатором для снятия квасного сусла с осадка квасной гущи и сборник квасной гущи. Квасная гуща затем реализуется на корм скоту.

Приготовление смешанной закваски дрожжей и молочнокислых бактерий

Для приготовления заквасок используют дрожжи рас М, 131-К, С-2, хлебопекарные и винные дрожжи, молочнокислые бактерии рас 11 и 13. Закваску готовят непосредственно на заводе по схеме, приведенной на рис. 2.



Рис. 2. Схема разведения чистых культур дрожжей и молочнокислых бактерий

В разводке дрожжей чистой культуры для закваски должно содержаться дрожжей не менее 40 млн. клеток в 1 см³, кислотность разводки молочнокислых бактерий 6,8-7 см³ раствора гидроксила на концентрацией 1 моль/дм³ на 100 см³ среды.

Разводку готовят двумя способами: раздельным выращивание чистых культур дрожжей и молочнокислых бактерий (способ А наиболее предпочтительный) и смешанное выращивание культур микроорганизмов (способ Б).

Поддержание чистых культур, их разведение и приготовление комбинированной закваски осуществляет микробиолог лаборато­рии предприятия.

Сбраживание квасного сусла

Брожение квасного сусла проводят в бродильно-купажных или бродильных аппаратах.

Бродилъно-купажный аппарат (рис. 88) представляет собой цилиндрический сосуд 7 с коническим днищем, сферической крышкой, закрытой герметично люком 12, и опорами 2. Для регулирования температуры сусла аппарат снабжен рубашкой 6. В нижней конической части установлен дрожжеотделитель 3 с задвижкой 1. Для перемешивания сусла при брожении и купажирова­нии имеется пропеллерная мешалка 4.

Аппарат снабжен также штуцерами 8 и 13 для отвода воздуха из аппарата и рубашки, штуцерами 16 и 5 для ввода и отвода охлаждающего рассола, штуцером 9 для подачи сусла и штуцером 14 для ввода сиропа, термометром 10, маномет-17 ром 15, компенсатором 17, пробным краником 18, сливным штуцером 19 и штуцером 11 для ввода датчика автоматического определения уровня жидкости. Корпус аппарата покрыт слоем теплоизо­ляционного материала.

Аппарат выпускают вместимостью 100 и 500 дал и производительностью соответственно 150 и 700 дал/сут.

Бродильный аппарат (рис. 89) представ­ляет собой цилиндрический резервуар 1 герметически закрывающейся крышкой. Он оборудован охлаждающим змеевиком 2, декантатором 3 для съема сбро­женного сусла с дрожжевого осадка и штуцером 4 для слива промывной воды с трубой для отвода С0₂.

Вначале в бродилъно-купажный или брокупажный аппарат подают квасное сусло и 1/4 сахара (в виде сахарного сиропа) его общего количества, предусмотренного рецептурой. Содержание сухих веществ в сусле для небного кваса должно быть не менее 2,5%, а для окрошечного кваса - 1,6%. После этого в сусло носят комбинированную закваску из чистых культур дрожжей и молочнокислых бактерий (2-4% к объему сусла) или разводку, полученную из высушенных, технически чистых культур (0,8% дрожжи и 0,06% молочнокислые бактерии к объему сусла). Брожение проводят при температуре 25-28° С до понижения содержания сухих веществ в сусле на 1% масс, и достижения кислотности не ниже 2 см³ раствора щелочи концентрацией 1 моль/дм³ на 100 см³ кваса. В процессе брожения регулируют температуру, не допуская ее повышения.

Для более полного осахаривания углеводов и, вследствие этого, для ускорения брожения, после ввода сахарного сиропа, добавляют еще молотый ячменный солод (5 г на 1 дм³ сусла). Солод должен иметь низкую продолжительность осахаривания — не более 10 мин.

Для повышения стойкости сброженное сусло (квас) по окончании брожения тщательно отделяют от дрожжей, для чего его охлаждают в бродильно-купажном аппарате до 5—7°С. При этом дрожжи плотным слоем осаждаются в дрожжеотделитель, а квас осторожно, не затрагивая дрожжевого осадка, перекачивают в купажный аппарат или купажируют непосредственно в бродильно-купажном аппарате.

В бродильном аппарате купажировать квас не разрешается.

При брожении квасного сусла часть питательных веществ расходуется на рост дрожжевых клеток и молочнокислых бактерий, а основная масса под действием ферментов преобразуется в новые продукты: сахара, этиловый спирт, органические кислоты, в том числе молочную кислоту, диоксид углерода и др. Пониженная температура сусла способствует растворению С0₂ и насыщению им кваса.

При работе с недостаточном накоплением в квасе молочной кислоты в готовое сусло, еще до внесения в него сахара, допускается вводить 4% (по объему) комбинированной закваски или разводки высушенных культур (0,5% дрожжей и 1,5% молочнокислых бактерий) и вставлять продукт на 6 ч для накопления молочной кислоты при 30-32 С. Затем вносят 1/4 сахара от рецептуры (в виде сахарного сиропа) и проводят брожение при 30-32°С до снижения содержания СВ на 1% масс. При недостаточном накоплении алкоголя в предыдущих циклах брожения с использованием этого сырья дрожжи в сусло вносят на сколько часов раньше, чем молочнокислые бактерии. Брожение проводят при 28-30°С до понижения содержания СВ на 1% масс.

При производстве хлебного кваса, кроме бродильно-купажных и бродильных аппаратов, используют цилиндро-контеские бродильные аппараты ЦКБА (рис. 90). ЦКБА - это более совершенный аппарат, представляющий собой цилиндрический сосуд 1 со сферической крышкой снабженный рубашками: 2 на цилин­дрической и 4 на конической частях корпуса для охлаждения бродящего сусла и кваса. В нижней части аппарата смонтированы дрожжеотделитель и горизонтально расположенная мешалка. Аппарат имеет трубопровод 3 для удаления диоксида углерода и подачи моющего раствора и камеру 5 для ввода комбинированной закваски и вывода готового кваса. Аппарат устанавливается на кольцевых опорах 6.

Аппараты выпускаются с рабочей вместимостью 9,4 и 25 м³. Готовый разведенный концентрации квасного сусла, имеющий температуру 26-З0С, перекачивают подготовленный ЦКБА при открытом газовом вентиле 3. С целью ускорения брожения, подмоложенные хлебопекарные дрожжи или комбинированную дрожжевую и молочнокислую закваску задают во вторую порцию разведенного концентрата квасного сусла также при температуре 26—30°С. Для предотвращения пенообразования и упро­щения эксплуатации заполнение ЦКБА квасным суслом производят снизу. Затем при перемешивании центробежным насосом «на себя» в ЦКБА вносят 25% предусмотренного рецептурой сахара в виде с фильтрованного сиропа концентрацией сухих веществ 60-65%.

После тщательного перемешивания отбирают пробу для определения перед началом брожения физико-химических показателе сусла - массовой доли сухих веществ, температуры — и закрывают воздушный вентиль. Давление в ЦКБА при брожении регулируют шпунтаппаратом, оно не должно превышать 0,065 МПа.

С целью сокращения сроков занятости и увеличения оборачиемости ЦКБА рекомендуется сусло готовить в отдельно стоящих сборниках, где его тщательно перемешивают и доводят до требуе­мой плотности.

Брожение проводят при температуре 26—30°С до снижения массоой доли сухих веществ в сусле на 1 г в 100 г сброженного сусла и достижения кислотности не ниже 2 см³ раствора гидроксида натрия концентрацией 1 моль/дм³, расходуемого на титрование 100 см³ сусла. В процессе брожения необходимо контролировать температуру квас­ного сусла, не допуская ее повышения.

Брожение ведут при периодическом перемешивании центробеж­ным насосом (через каждые 2 ч) в течение 30 мин.

Польза кваса

Обладает приятным освежающим вкусом, полезен для пищеварения, улучшает обмен веществ, благотворно влияет на сердечно-сосудистую систему.[3] [4] [5] Квас обладает отличными вкусовыми качествами; он утоляет жажду благодаря содержащимся в нём кислотам — молочной и отчасти уксусной; обладает высокой энергетической ценностью, а благодаря углекислоте, способствует более лёгкому перевариванию, всасыванию пищи и повышает аппетит[3]. Также он содержит витамины, свободные аминокислоты, сахара и микроэлементы. В квасе содержится много витаминов B1 и E, что объясняет его полезные свойства[3]. В квасе также содержатся ценные ферменты (от лат. fermentum — «закваска»)[3].

Содержание алкоголя в дрожжевом (на дрожжевом хлебе) сорте кваса: от 0,7 % об. до 2,6 %об [6]. Квас не рекомендуют использовать при циррозе печени, гастрите и гипертонии.[7]

Квас, как продукт кисломолочного брожения, по действию на организм во многом подобен таким продуктам, как кефир, простокваша, ацидофилин, кумыс. Он регулирует деятельность желудочно-кишечного тракта и сердечно-сосудистой системы, улучшает обмен веществ, препятствует развитию болезнетворных микроорганизмов, поднимает тонус[3]. Квас может использоваться даже как пища — в голодные годы он спасал людей от истощения[3][8].

За счет использования пророщенного зерна, в квасе повышенное содержание витамина B.

Народной медицине известны способы лечения лихорадки, простуды, заболеваний кишечника, с помощью кваса. Он также использовался как мочегонное и слабительное.

Заключение.

При приготовлении фруктовых квасов для придания им более красивого яркого цвета нередко практикуется подкраска анилиновыми красками, что может вредно отозваться на здоровье потребителей. Из ненормальных примесей в квасе могут встречаться минеральные кислоты и соли тяжёлых металлов, попадающие во фруктовый квас вместе с сиропами. Может встретиться в квасе и свинец, если для мытья бутылок употребляют свинцовую дробь. Относительно содержания в квасе низших организмов работал д-р Успенский и пришёл к следующим выводам:

1. 
   Несмотря на то, что обыкновенно практикуемые способы приготовления и хранения кваса представляют широкую возможность его загрязнения во всех отношениях, в том числе и бактериологическом, тем не менее, квас содержит, рядом с огромным количеством дрожжевых грибков, лишь весьма незначительное количество бактерий.
   
2. 
   Число видов бактерий, встречающихся в квасе, крайне ограничено и, во всяком случае, должно считаться единицами. Бактерии эти по сути сапрофиты — обычные обитатели воздуха и воды.
   
3. 
   Незначительность бактериологической флоры кваса зависит всецело от его кислотности.
   
4. 
   Квас не только не представляет сколько-нибудь благоприятной среды для роста бактерий брюшного тифа, азиатской и европейской холеры, а также Риббертовской бациллы, но даже убивает их довольно быстро. Бактерии сибирской язвы не сохраняют в квасе жизнеспособность, поэтому нет оснований опасаться за то, что квас, подобно молоку и воде, может служить распространителем заражения инфекционными болезнями. [Так в издании 1895 г.]
   

Органолептические и физико-химические показатели кваса и напитков из хлебного сырья должны соответствовать требованиям действующих Государственных отраслевых стандартов (ГОСТ), отраслевых стандартов (ОСТ) или технических условий (ТУ).

Список литературы

1. 
   Похлебкин В.В. История водки.
   
2. 
   Симонов Л.Н., ред. Пивоварение (заводское и домашнее) квасоварение и медоварение.
   
3. 
   Таблица составов квасов российского рынка//Метро Новосибирск, №29
   
4. 
   Ермолаева Г.А., Колчева Р.А., "Технология и оборудование производства пива и безалкогольных напитков". Москва, Академия, 2000 г. Серия "Профессиональное образование".
   
5. 
   М. М. Благовещенская, Н. О. Воронина. Автоматика и автоматизация пищевых производств