fabricare drojdie

7/27/2019 fabricare drojdie

1/100

FABRICAREA DROJDIEI DE PANIFICAIE

MEMORIU 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, buturilealcoolice, drojdia de panificaie, drojdia furajer, cidrul etc.

Lucrarea prezint tehnologia i utilajele din industria alimentar fermentativ pentru obinereadrojdiei de panificaie, avnd ca materie prim de baz, melasa din sfecla 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 genulSaccharomyces cerevisiae- drojdie de fermentaie superioar, adaptat s produc fermentarea glucidelordin 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 clasic,discontinuu, cu plmezi diluate, n cinci trepte de multiplicare.

Lucrarea este structurat n mai multe capitole.

Capitolul 3 cuprinde tehnologia obinerii drojdiei de panificaie din melas, cu prezentareaschemei tehnologice, a utilajelor cu caracteristicile lor i descrierea principalelor operaii.

n capitolul 4 sunt prezentate bilanurilor de materiale i termice.Capitolul 5 descrie i dimensioneaz cteva utilaje folosite la obinerea drojdiei de panificaie.Urmtoarele capitole prezint necesarul de utiliti, produsele secundare i modul lor de

valorificare, schema de control i reglare a procesului tehnologic, norme de protecia muncii i stingereaincendiilor, precum i indicatorii economici.

Materialul grafic prezentat la finalul lucrrii cuprinde:- schema tehnologic de obinere a drojdiei de panificaie,- linul de multiplicare a drojdiei generaia a- III -a,- inoculatorul mic.

Procedeul clasic n plmezi diluate, se realizeaz n linuri prevzute cu sistem de aerare i dercire, i n comparaie cu procedeul n plmezi concentrate, are dezavantajul unei productiviti maisczute cu circa 20%, ns pericolul de infecie este mai redus. Procedeul de multiplicare cu plmeziconcentrate se bazeaz pe folosirea sistemelor dinamice de aer, n timp ce procedeul cu plmezi diluate,prezentat n aceast lucrare, are la baz sisteme statice de aerare(serpentine i evi perforate 9. La acestesisteme de aerare nu se poate realiza o suprafa mare de contact ntre aer i lichid. Prin , urmare aerul nueste dispersat n bule foarte mici, situaie n care se poate dizolva n plmad mai mult oxigen. Datoritacestor inconveniente, n final, n faza a -V- a de multiplicare, nu se poate acumula mai mult de 38-42 gdrojdie cu 27% s.u. /l. consumul de ap, abur, energie electric, sruri nutritive, acizi grai, acid sulfuricetc., sunt mai ridicate dect n cazul folosirii de plmezi concentrate.

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 saucapacitatea 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, ncomer, n mai multe forme diferite: drojdie comprimat (proaspt), drojdie uscat activ (ADY),drojdie uscat protejat (PAPY) i drojdie uscat instant.

1PROIECT DE DIPLOM


2/100


CAPITOLUL 1CONSIDERAII GENERALE. VARIANTE TEHNOLOGICE DE OBINERE A DROJDIEI DEPANIFICAIE. MATERII PRIME I AUXILIARE.

1.1. Importana drojdiei de panificaieDrojdia de panificaie reprezint o biomas de celule din genul Saccharomyces cerevisiae (drojdie

de fermentaie superioar), capabile s produc fermentarea zaharurilor din aluat cu formare de alcooletilic i CO2, agentul de afnare al aluatului i alte produse secundare, cu rol n formarea pinii. Dioxidulde carbon nu este util doar pentru creterea structurii aluatului, ci i pentru formarea acidului carboniccare scade pH-ul aluatului. Acidului carbonic prin dizolvarea CO2ului n apa din aluat, contribuie maitrziu la gustul pinii.

Fermentarea reprezint faza din procesul tehnologic cu ponderea cea mai mare din timpul destinatfabricrii pinii i se produce n aluat n timpul divizrii, modelrii, dospirii bucilor de aluat modelate ichiar 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, compuicarbonilici, acizi organici, esteri.

Celulele de drojdie sunt responsabile i de proteoliza glutenului, n mod direct, datoritconinutului lor n peptid- glutation.

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

Scopul principal al tehnologiei de fabricaie a drojdiei de panificaie l reprezint obinerea uneicantiti maxime de biomas de drojdie de calitate superioar cu consum minim de medii nutritive i deutiliti. Se urmrete realizarea unor multiplicri optime a celulelor prin nmugurire, folosind culturiperiodic nnoite, cu meninerea condiiilor prescrise de dezvoltare i luarea n considerare a striifiziologice, a cantitii de drojdie cuib i a tuturor factorilor limitativi.

Industria drojdiei de panificaie din ara noastr a cunoscut o dezvoltare ampl, att prinmodernizarea fabricilor existente, mbuntirea indicilor intensivi i extensivi de utilizare a utilajelor, cti prin nfiinarea de noi capaciti de producie.

Dezvoltarea metodelor noi n panificaie, introducerea mecanizrii aluaturilor, a fermentrii ncamere cu atmosfer controlat, riscul degenerrii prin autoliz la depozitare, s-au selecionat drojdii cuun coninut sczut de proteaze. Pentru procedeele care recurg la congelarea aluatului nainte de fermentaresunt necesare drojdii cu rezisten ridicat la congelare.

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

n multe ri ale lumii, drojdiile de panificaie se consider cele mai economice i utile materiiprime pentru producerea extractelor proteice cu concentraie mare de proteine. n ultimii ani, s-a observat

tendina sporirii fabricrii drojdiei de panificaie pentru obinerea de proteine alimentare, deoareceindicatorii si organoleptici sunt apropiai de indicatorii proteinelor extractelor de carne.Din producia mondial de drojdie comprimat aproximativ 88% este folosit n industria de

panificaie, iar restul pentru obinerea de izolate proteice, vitamine (grupul B), sau enzime (invertaza,dehidrogenaza, enzime din complexul enzimatic), nct n diferite ri consumul mediu de drojdie este de1,4-2,5 kg/ locuitor i an.

1.2. Drojdiile

2PROIECT DE DIPLOM


3/100

FABRICAREA DROJDIEI DE PANIFICAIEDrojdiile sunt microorganisme unicelulare, care se nmulesc prin nmugurire, mai rar prin

sciziparitate i care formeaz ascospori. Principalele elemente structurale ale drojdiilor (fig.1.1) suntmembrana, citoplasma i nucleul (perfect delimitat i destul de mare n raport cu celula).

n condiii optime de via (n mediu cu glucide simple 2-5%, substane cu azot asimilabil, sruriminerale i factori de cretere: pH-ul 4,5-5,5, temperatura ntre 25 i 35oC, aerarea corespunztoare pentruc n prezena oxigenului are loc o asimilare eficient a nutrienilor cu recuperarea energiei poteniale aacestora) o celul de drojdie poate forma 9-42 noi celule, apoi celula moare din punct de vedere fiziologic(fig.1.2).

nmulire drojdiilor prin nmugurire are multiple aplicaii industriale pentru obinerea drojdieicomprimate, furajere, a culturilor de drojdii selecionate sau pentru extragerea din biomas a compuilorvaloroi. Fiind ageni tipici ai fermentaiei glucidelor simple n anaerobioz cu formare de alcool etilic iCO2, se mai numesc i zaharomicete.

Drojdiile fermentative sunt utilizate industrial n biotehnologii alimentare la fabricarea diferitelorproduse de fermentaie. Au o compoziie chimic valoroas (45-55% protein brut s.u.) i dup cultivare

n condiii de aerare i prelucrare SCP (single cell protein) sunt utilizate n alimentaia uman sau nfurajarea animalelor, deoarece aduc n raie, pe lng aminoacizii din proteine i vitamine cin grupul B.

Fig.1.1. Seciune longitudinal n mitocondrie. Fig.1.2. Fazele de cretere la Saccharomyces cerevisiaen microbiologia industrial, din biomasa de drodie se obin: plasmolizate autolizate folosite ca

aditivi alimentari, vitamine hidrosolubile (B1, B2, PP, egosterol), enzime, iar prin metode de ingneriegenetic s-a obinut interferonul, substan cu efect antiviral i citostatic.

Drojdiile prezint o mare nsemntate practic n industriile, dar se manifest i ca ageni dedegradare ai unor produse alimentare.

Exist i drojdii care nu fac spori. Acestea sunt cuprinse ntr-o categorie aparte: drojdii false(torule, micoderme). Frecvent, drojdiile se gsesc pe suprafaa multor fructe la epoca maturitii. Ele suntcapabile s triasc mult timp n sol, acesta constituind pentru cea mai mare parte a lor rezervor natural.

Celulele de drojdie au forma sferic, oval sau cilindric, sunt mai mari dect bacteriile, cadimensiuni, avnd 4-14 m.

1.3 Drojdia de panificaie - produs finitDrojdia 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.

3PROIECT DE DIPLOM


4/100


Cea mai popular form este drojdia comprimat (proaspt), care se comercializeaz n pachetevrac 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 lafabricarea 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.

1.3.1 Proprietile organolepticePrincipalele 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; coloarea 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.

1.3.2 Proprietile fizico-chimiceCunoaterea 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 deadugare, n vederea obinerii de randamente maxime n drojdie i pentru nelegerea proceselor care auloc n timpul pstrrii drojdiei n calup.

Compoziia drojdiei de panificaie comprimat este prezentat n tabelele 1.1, 1.2, 1.3, 1.4.Tabelul 1.1. Compoziia chimic a drojdiei de panificaie

Azot, %s.u. 8-9Protide, %s.u. 37-50Glucide, %s.u. 35-49Lipide, %s.u. 1,5-2,5Cenu, %s.u. 4,0-6,5P 2O 5 , %s.u. 2,5-3,5Ap, % 67-73

Tabelul 1.2. Coninutul n aminoacizi al proteinelor drojdiilor (% din greutatea proteinelor)Cistin, triptofan, metionin 1,2-1,5Histidin, alanin 2,6-3,5Glicocol, prolin, tirozin, arginin, izoleucin 4,1-4,8Serin, treonin, valin 5,0-5,7Alanin, leucin 6,1-6,3Lizin, asparagin 7,3-7,9Glutamin 10,8

Se apreciaz c, aproximativ 94% din substana uscat a drojdiei este alctuit din principaleleelemente: carbon, hidrogen, oxigen i azot, care sunt reprezentate de glucide (glicogen, gume,hemiceluloze), proteine, acizi nucleici, baze organice, lipide, substane minerale, vitamine i enzime.

4PROIECT DE DIPLOM


5/100


Coninutul n carbon al unei drojdii cu 27% s.u. este aproximativ 12,7% i servete ca baz pentru calcululnecesarului de glucide pentru acumularea biomasei de drojdie.

Aproximativ 70% din azotul total al drojdiei este inclus n proteine, 8-10% n baze purinice, 4% npirimidine, restul fiind format din produse solubile ca aminoacizi i nucleotide. Plecnd de la coninutul n

azot al drojdiei se stabilete necesarul de substane cu azot pentru corectarea melasei care este deficitar nazot.

Drojdia conine i cantiti importante de vitamine, n special din grupul B.

Tabelul 1.3. Coninutul de vitamine al drojdiei de panificaie (g %s.u.)Tiamin (B1) 29-100Riboflavin (B2) 30-62Piridoxina (B6) 25-100Acid nicotinic (PP) 190-585Biotina 0,5-1,8Acid pantotenic 118-198Acid p-aminobenzoic 8-95Mezoinozitol 2700-5000Acid pterioglutamic 19-35

Substanele minerale se gsesc fie n combinaii anorganice sau intr n compoziia unor substaneorganice, aflndu-se deci ca electrolii n soluie sau sunt form de complexe coloidale.

Tabelul 1.4. Compoziia mineral a drojdiei de panificaiePotasiu 1.400Sodiu 105Calciu 85

Magneziu 220Fosfor 2.100 Valoarea energetic: 350-430 KJ / 100 g

Biomasa unui gram de drojdie comprimat conine aproximativ 10 miliarde de celule.n cursul procesului de fabricare a drojdiei de panificaie, concomitent cu multiplicarea celulelor

aparinnd culturii pure, n diferite faze ale fluxului tehnologic se pot dezvolta i alte microorganisme,care mresc gradul de contaminare a produsului finit i determin reducerea calitilor tehnologice iconservabilitatea drojdiei comprimate.

Pentru a preveni multiplicarea microorganismelor contaminate, se impune un control microbiologicriguros pe faze de producie, prin studiul gradului de igien i detectarea contaminailor ce pot proveni dinsursele prezentate n figura 1.3.

Din punct de vedere microbiologic, drojdia comprimat de bun calitate are caracteristicile dintabelul 1.5.

Tabelul 1.5. Caracteristicile microbiologice ale drojdiei comprimateStaphylococcus aureus


6/100

FABRICAREA DROJDIEI DE PANIFICAIE putere de fermentare-maxim 70 minute; umiditate maxim 70%; durabilitate la 35 0C minim 5 zile;

durabilitate la 0-4 0C- minim 10 zile;

1.3.3. Microflora strin

Biomasa de drojdie presat conine i microorganisme strine, deoarece drojdie de vnzare semultiplic n fermentatoare neermetice. Numrul de bacterii din probe comerciale de drojdie este de 10 4-109 /g drojdie i aparine bacteriilor lactice heterofermentative (genul Leuconostoc) sau celorhomofermentative (genulLactobacillus); ocazional se pot ntlni Acetobacter aerogenes. n drojdia uscatactiv pot fi ntlnite aceleai specii, dar n numr mai redus datorit uscrii. Pot fi ntlnite i bacteriisporulate (B. Subtilis), numrul maxim de spori este limitat la 200 /g drojdie uscat.

Drojdia de panificaie poate fi contaminat i cu drojdii slbatice: C. Krusei, C. mycoderma, C.Tropicalis, C. Utilis, Rhodotorula mucilaginosa etc. Sau cu fungi: Oidium lactis, Monilia, Fusarium,acetia din urm dezvoltndu-se pe suprafaa calupurilor depozitate la rece.

Fig.1.3. Surse de contaminare la producerea industrial a drojdiei de panificaie

6PROIECT DE DIPLOM

Cultura de drojdie(cuibul)

Materia prim(melasa)

Materialeauxiliare

Microbiotaaeruluii apei

Splarea idezinfectareanecorespunztoarea utilajelor iconductelor

Igiena slilor deproducie

Igienamaterialelorpentru ambalat

Igienaindividual apersonalului

DROJDIEProdus finit


7/100


8/100


Determinare puterii de fermentare: Reprezint principala caracteristic a calitii drojdiei. Sepoate determina prin mai multe metode:

Metoda STAS: Const n determinarea puterii de fermentare a drojdiei prin timpul necesar caaluatul s creasc la nlimea de cm considerai din momentul introducerii drojdiei n aluat.

Metoda bilei de aluat cunoscut i ca metoda Ostrovschi: Const n determinarea duratei deridicare a unei bile de aluat preparat n condiii standard ca urmare a creterii n volum prin degajare deCO2 prin fermentaie i reinut n masa bilei de aluat.

Se determin durata de ridicare la suprafa a bilei imersate n ap la 320 C i se apreciaz calitateadrojdiei astfel:

Tabelul 1.7. Determinarea calitii drojdiei

Determinri zymatografice : n zymotachigraful CHOPIN se determin volumul de CO2 formatprin fermentarea cu drojdie a unui aluat, la temperatura de 300 C.Volumul de CO2 se calculeaz cu relaia:

VCO2 = 15S [cm3]n care:

- 15- coeficientul aparatului.Determinarea cu ajutorul fermentografului: Aceast metod se bazeaz pe faptul c, puterea de

fermentare a unei drojdii semnific durata de timp necesar unei anumite cantiti de drojdie de a dezvolta450 ml CO2, n condiii determinate cu ajutorul fermentografului. Se pregtete un aluat din fin de grude calitate, soluie de sare( NaCl 2,5%), drojdie, la temperatura de 30 0C, care se introduce n camera

termostatat a fermentografului, la 350

C. Timpul de fermentare a drojdiei testate se citete din tabele nfuncie de volumul de CO2 nscris pe hrtia diagram a aparatului. Apoi, n timpul de fermentare secorecteaz n funcie de presiunea aerului, dac este necesar, pentru un coninut de substan uscat adrojdiei de 25%.

Determinarea acumulrii de biomas: Pentru determinarea acumulrii de biomas umede aplmezilor fermentate la nivel de laborator i industrial se poate utiliza metoda centrifugrii acestora la6000 rot. /min., timp de 10 minute.

Pentru determinarea coninutului de substan uscat al biomasei umede, o metod utilizat estemetoda gravimetric, care const n uscarea probei de analizat la 105 0C, timp de 3 ore, pn la masconstant. Procedeul gravimetric d rezultate reproductibile, dac se lucreaz n condiii rigurosstandardizate ale temperaturii aplicate, mrimea particulelor probei etc.

Studiul dinamicii de fermentaie alcoolic a maltozei: Prin studiul dinamicii de fermentaiealcoolic a maltozei de ctre tulpini aparinnd drojdiei Saccharomyces cerevisiae, mediul lichid demaltoz steril, se inoculeaz cu 2-4% suspensie de celule (cultur pur) i se monteaz ventilul defermentaie. Pentru studiul dinamicii de fermentaie vasul se cntrete la intervale de 6- 36 ore dupagitare i eliminarea CO2 rezultat prin fermentaie, pentru a calcula cantitatea de CO2 eliberat n unitate detimp, raportat la unitatea de volum a mediului.

Conform ecuaiei globale a fermentaiei alcoolice, se poate calcula cu aproximaie cantitatea dealcool etilic, cantitatea de maltoz fermentat i intensitatea fermentaiei, cu urmtoarele relaii:

C6 H 12 O6 2 C 2H5 OH +2 CO2

8PROIECT DE DIPLOM


9/100


160 246 244Formule de calcul :

A = 46/44 Qt = 1,045 Qt ,M t = 180/88 Qt = 2,045 Qt

R = M t f / M t i100unde :

A -alcool absolut, g M t - maltoz ,g Qt - dioxid de carbon, g R randament de fermentaie.

1.4. Variante tehnologice de obinere a drojdiei de panificaien industria drojdiei de panificaie se folosesc mai multe sisteme de obinere a drojdiei, care se

deosebesc prin procedeul tehnologic aplicat (discontinuu, semicontinuu, continuu), modul de folosire amateriei prime (cu plmezi diluate sau concentrate), numrul stadiilor de multiplicare, viteza de cretere,parametrii tehnologici utilizai (temperatura, pH, cantitatea de drojdie de nsmnare) .a.

Aceasta determin i obinerea de diferii indici fizico-chimici ai produsului finit, conform cutehnologia firmelor productoare.

Toate schemele tehnologice existente prevd acumularea continu de biomas. Etapele de baz aleprocesului tehnologic de fabricare a drojdiei de panificaie comprimat sunt prezentate n figura 1.4.

Pregtirea melasei

Prepararea soluiilor desubstane nutritive

Multiplicarea drojdiilor

Splarea, concentrarea i rcirealaptelui de drojdie

Filtrarea laptelui de drojdie

Modelarea i ambalarea drojdiei

DROJDIA DE PANIFICAIE

Fig.1.4. Etapele procesului tehnologic de fabricare a drojdiei de panificaie

Pe plan mondial, la baza schemelor tehnologice existente se afl aceleai metode de cultivare,firmele productoare de drojdie de panificaie, introducnd diferenele lor specifice n tehnologie sau subaspectul utilajelor folosite. Aceste diferenieri duc i la obinerea de drojdie cu indici fizico-chimicidiferii, caracteristic fiecrei firme productoare.

9PROIECT DE DIPLOM


10/100


Tabelul 1.7. Indicatorii masici i energetici ai procesului de obinere a drojdiei de panificaieutilizai de firme reprezentative n Europa

Consum produciedoz drojdie (27%)

Firme productoarePressindustria Volgelbush Andritz Pasilac

Melas (M50 ), kg 1037 1132 1250 1134Sulfat de amoniu, kg 0,135 46 70 -Ap amoniacal , kg 43,2 35 - 72,3Diamoniufosfat, kg 14,4 14,5 17 13,5Acid sulfuric, kg 34,2 10,5 10 24,1Ap tehnologic 15 18,6 - 19,3Ap de rcire 200 120 - 120Ap consum general 215 138,6 40 139,3Energie electric,kW/h

100 370 600 771

Abur, Gcal 3,4 0,45 1,0 0,87Drojdia cultivat n staia de culturi pure este multiplicat n fabric n 2-4 trepte, n funcie de

tehnologia i utilajele folosite. Randamentele obinute difer n funcie de caracteristicile materiilor prime,a culturilor de drojdie i de tehnologiile aplicate. n unele cazuri se urmrete producerea concomitent dedrojdie comprimat i de alcool etilic.

ncepnd cu treapta a III-a de multiplicare procesul are loc n recipiente de mare capacitate,denumite linuri, cu alimentare continu a plmezii de melas diluat. Aceasta nu se sterilizeaz n linuldeschis, iar doza de aer este mai ridicat pentru favorizarea nmulirii i a acumulrii de mas de drojdie,n detrimentul fermentrii alcoolice.

Astzi se utilizeaz pe plan mondial mai multe procedee de fabricare a drojdiei de panificaie.

1.4.1. Procedeul clasic n plmezi diluateFaza a III-a de multiplicare a drojdiilor se realizeaz n linuri speciale prevzute cu sistem de

aerare i de rcire , avnd o capacitate de circa 10 ori mai mare dect a vaselor folosite n faza a II-a (7-25m3).Se introduce n prealabil n lin ntreaga cantitate de ap de diluare a melasei. n prima or demultiplicare se alimenteaz 10% din cantitatea de melas completat cu soluia de sruri nutritive. Seadaug cultura de drojdie rezultnd o soluie de 2,8 0Bllg. Se aereaz cu 40 m3 aer / m3plmad i or latemperatura de 280. n ora a doua se micoreaz debitul de melas la jumtate i se dubleaz aerarea.Concentraia plmezii scade la 2,30 Bllg. n condiii asemntoare regimul continu timp de 10 ore,mrindu-se puin doza orar de melas ,iar n ora a -10 -a se reduce din nou aerarea la jumtate .Indiferentde tehnologia aplicat, la instalaiile de mare capacitate, plmada de drojdie rezultat n treapta a-treia denmulire este supus concentrrii cu separatoare centrifugale nainte de nsmnare pentru urmtoareaetap de multiplicare. Totodat, se corecteaz pH-ul i se pstreaz cuibul de drojdie astfel obinut nrecipiente rcite.

10PROIECT DE DIPLOM


11/100


Procedeul de multiplicare a drojdiei n faza a -IV-a are loc n linuri de 5-6 ori mai mari, melasa sedilueaz cu ap n proporie de 1/20 . Linurile se completeaz treptat cu melas i soluie de srurinutritive , n decursul unui regim de 13 ore de multiplicare, conform unor diagrame stabilite i care suntstrict respectate. n final laptele de drojdie are o concentraie de 3-3,8 0Bllg i un pH de 4,5-4,8 Aerarea se

realizeaz n prima i ultima or cu 50 m3 aer /m3 plmad, iar n rest cu doze duble. Randamentul ndrojdie cu 27% s.u. este de cca. 45% .Laptele de drojdie rezultat se concentreaz pentru obinerea drojdieicuib, folosind n acest scop separatoare centrifugale.

Fig.1.5. Acumularea de biomas pe faze de multiplicare a drojdiei (g/l)

Multiplicarea drojdiei n faza a V-a este n mod uzual ultima faz de pentru obinerea drojdieide vnzare. Conform tehnologiei clasice raportul de diluare este de 1/25. Iniial se introduce n lin 40%din cantitatea de ap, fa de volumul acestuia la care se adaug 8% din cantitatea de melas i 14% din

cea de sruri nutritive. Rezult o plmada cu o concentraie de 1,1

0

Bllg la un pH de 5,3-5,4 .n final , dupun regim de multiplicare de 12 ore, rezult un lapte de drojdie cu o concentraie de 2,2-2,3 0 Bllg , oaciditate de 0,3-0,4 grade, un pH de 5,4-5,6 i o temperatur de 29-300 C. Randamentul n drojdie tip 27%s.u. poate fi de 90% .

1.4.2. Procedeul de multiplicare n plmezi concentratePrin folosirea sistemelor dinamice de aerare (se asigur o dispersare foarte fin a aerului n

mediu), s-a ajuns la nmulirea drojdiilor n plmezi mult mai concentrate dect n cadrul procedeuluiclasic, obinndu-se n final plmezi cu o concentraie n drojdie de 4-5 ori mai mare (170- 250 g drojdiecu 27% s.u. /l).

Prezint dou variante de multiplicare a drojdiilor : multiplicarea n mediu alcoolic; multiplicarea fr fermentaie alcoolic.Procedeul de multiplicare n mediul alcoolicse caracterizeaz prin faptul c n primele 4 faze drojdia

se multiplic n mediul alcoolic n linuri obinuite, iar n faza a V-a se folosesc linuri speciale cu sistemdinamic de aerare. Plmada alcoolic rezultat din faza a treia este centrifugat, plmada fr drojdie fiindtrimis la distilare, iar laptele de drojdie obinut servind pentru nsmnare n faza a patra. n faza a V-adrojdia se multiplic ntr-o plmad concentrat sub aerare intens de circa 60 m 3 aer /m3h fr formare dealcool, obinndu-se o concentraie ridicat n drojdie de 220-250 g/l. La sfritul multiplicrii drojdia esteseparat centrifugal i prelucrat n mod obinuit pn la obinerea produsului finit. Dei diluia n ultima

11PROIECT DE DIPLOM

0 20 40 60 80 100 120 140

faza I

faza II

faza III

faza IV

faza V

Fazademultiplic

Concentraia, g/l


12/100


faz este mic, de numai 1: 5, se obine un randament ridicat n drojdie de 91-93% fa de melasa tip 50%,40-41 Kg drojdie cu 27% s.u. i 20-22 l alcool absolut.

n cazulprocesului tehnologic de multiplicare a drojdiei n plmezi concentrate fr fermentaiealcoolic sistemul de aerare dinamic este folosit ncepnd cu cea de-a doua faz de multiplicare, astfel

nct nu se mai formeaz alcool. Instalaia destinat multiplicrii drojdiei prin aerare intensiv n plmeziconcentrate aparine firmei Vogelbusch.1.4.3. Procedee continue

Procedeele continue funcioneaz pe principiul fermentrii succesive ntr-o baterie de mai multelinuri, cu adaos treptat de mediu nutritiv. Cele mai cunoscute sunt procedeul Rost (Germania) i procedeulOlsen/ Sher (Anglia).

Conform procedeului Rost se folosete o baterie de ase linuri legate ntre ele prin conducteaproape de fund. Se umple primul lin i se ncepe fermentarea. Dup 2 h se efectueaz legtura cu aldoilea lin prin conducta inferioar i se umple pn la echilibrarea nivelului. Apoi se realizeaz legturacu al treilea lin i se repet operaia pn la umplerea ntregii baterii de ase linuri, ntregul proces durnd14 h.

Dup trei zile de ntrerupe parial procesul n vederea sterilizrii linurilor. Sterilizarea se face de apreveni apariia infeciilor i de a scdea puterea de fermentare a drojdiei.

Prin procedeul Olsen/Sher(1963) se utilizeaz tot ase linuri a cte 40500 l , cu pompe devehiculare a plmezii parial fermentate de la un lin la altul. Acest procedeu realizeaz o producie de 2t/h ntr-o instalaie complet automatizat.

1.4.4.Procedeul de multiplicare n mediul alcoolic (DELOFFRE)M.C.A.Deloffre a constatat c alcoolul etilic poate fi asimilat de ctre drojdiile de panificaie la fel

de bine ca i hidraii de carbon. Calitatea drojdiei obinute este ceva mai slab dect cea conformtehnologiilor tradiionale, dar costurile de melas i sruri nutritive i utiliti sunt incomparabile .

Multiplicarea drojdiei se realizeaz n dou etape: obinerea drojdiei de nsmnare n mediul alcoolic n una sau dou faze; obinerea drojdiei de vnzare o (faz).n urma acestui procedeu rezult o conservabilitate foarte bun a drojdiei cu un consum redus de

melas.

1.4.5. Alegerea variantei optime pentru secia proiectatn aceast unitate de producie s-a ales, pentru obinerea drojdiei de panificaie, procedeul clasic

cu plmezi diluate. Acest procedeu se bazeaz pe folosirea sistemelor statice de aerare, folosindserpentine i evi perforate pentru introducerea aerului n plmezi n toate cele cinci faze de multiplicare adrojdiei. La aceste sisteme de aerare nu se poate realiza o suprafa mare de contact ntre aer i lichid. Prinurmare, aerul nu este dispersat n bule foarte mici, situaie n care se poate dizolva n plmad mai mult

oxigen. Tot datorit acestui sistem de aerare, randamentele de biomas de drojdie obinute n final sunt de4-5 ori mai mici n comparaie cu procedeele care folosesc sisteme dinamice de aerare.Datorit acestor inconveniente pe care le prezint statice de aerare, n diferite faze de multiplicare

se formeaz n plmezi mai mult sau mai puin alcool, iar n final, n faza a -V-a de multiplicare, nu sepoate acumula mai mult de 38-42 g drojdie cu 27% s.u /l.

Raportul de diluare a melasei poate fi cuprins ntre 1/18 - 1/25. n faza a -IV-a, melasa sedilueaz cu ap n proporie de 1/20, iar n ultima faz , cea de- a -V-a, raportul de diluie este de1/25.

12PROIECT DE DIPLOM


13/100


n final, dup un regim de multiplicare de 12 ore, rezult un lapte de drojdie cu o concentraie de2,2,-2,3 0Bllg, o aciditate de 0,3-0,4 grade, un pH de 5,4-5,6 i o temperatur de 29-30C. Randamentul ndrojdie de tip 27% s.u. poate fi de 90 %.

1.4.6. Descrierea procesului tehnologic adoptatIndiferent de procedeul tehnologic adoptat (clasic, semicontinuu, cu plmezi diluate sau

concentrate i cu aerare dinamic), pentru obinerea unei drojdii de panificaie de calitate, se cere folosireaunor materii prime i auxiliare de bun calitate i conducerea procesului de fabricaie cu respectareaparametrilor tehnologici n diferite faze de multiplicare.

Scopul principal al tehnologiei de fabricaie a drojdiei de panificaie reprezint obinerea uneicantiti maxime de mas de drojdie de calitate superioar cu consum minim de medii nutritive i utiliti.Se urmrete realizarea unor multiplicri optime a celulelor prin nmugurire folosind culturi periodicnnoite cu meninerea condiiilor prescrise de dezvoltare i luarea n considerare a strii fiziologice, acantitii de drojdie cuib i a tuturor factorilor limitativi.

1.5. Materii prime i auxiliare1.5.1. Melasa materie prim pentru obinerea drojdiei de panificaie

Prin melas se nelege ultimul reziduu care rmne de la fabricarea zahrului, n urma cristalizriirepetate a zaharozei i din care nu se mai poate obine economic zahr prin cristalizare.

Caracteristici fizico-chimice. Din punct de vedere fizic, melasa se prezint ca un lichid vscos,avnd o culoare brun-neagr, cu miros plcut de cafea proaspt prjit i un gust dulce-amrui. Reaciamelasei este, de regul, uor alcalin.

Compoziia chimic a melasei variaz n funcie de materia prim folosit la fabricarea zahrului(sfecl sau trestie de zahr) i de procesul tehnologic aplicat n fabricile de zahr.

Tabelul 1.8. Compoziia chimic a melasei din sfecl i trestie de zahar

Compusul Proveniena melaseiSfecl de zahr Trestie de zahr

Ap , % 20-25 15-20Substan uscat, % 75-80 80-85Zahr total, % 44-52 50-55Zahr invertit, % 0,1-0,5 20-23Rafinoz, % 0,6-1,8 -Azot total, % 1,2-2,4 0,3-0,6Substane minerale, % 7,6-12,3 10-12pH 6,0-8,6 27

Melasa din sfecl de zahr are avantajul c favorizeaz obinerea unui produs de culoare maideschis, n schimb conine betain ce nu este asimilat de ctre drojdie i astfel prin deversarea apelorreziduale crete consumul biochimic de oxigen. De asemenea poate fi deficitar n biotin, vitaminnecesar creterii drojdiilor.

Melasa din trestie de zahr este bogat n biotin, n schimb biomasa de drojdie obinut are oculoare mai nchis, nct sunt necesare operaii suplimentare de splare. Pentru a asigura un mediu optimde cretere, se pot folosi melase cupajate n care se adaug fosfai, surse de azot, factori de cretere; totui,la noi n ar se prefer utilizarea melasei din sfecl de zahr la fabricarea drojdiei de panificaie, melasadin trestie de zahr fiind folosit la fabricarea alcoolului.

13PROIECT DE DIPLOM


14/100


Compoziia chimic a melasei obinut la fabricarea zahrului din sfecl de zahr este prezentatn tabelul 1.9.

Concentraia n substan uscat a melasei se exprim n practic n grade Balling (Bllg) sau Brix(Bx), care reprezint procente masice de substan uscat dizolvat.

Tabelul 1.9. Compoziia chimic i indicii de calitate ai melasei din sfecl de zahrIndicatorulde calitate

Minim Maxim Optim pentrufabricarea drojdie

StandardRomnia

Substan uscat, % 71,0 85,0 74,0 min. 75,0Zahr (polarimetric), % 40,0 54,0 46,050,0 min. 45,0Zahr invertit, % 9,1 10,0 max. 1,0 max. 1,0Rafinoz, % - 2,5 max. 1,0 -Azot total, % 0,5 2,1 min. 1,4 min. 1,4Azot aminic, % 0,1 0,5 min. 0,3 min. 0,4Cenu (fr Ca), % 5,0 12,0 max. 7,0 max. 12

Potasiu (K2O),% 2,0 5,0 min.3,5 -Calciu (CaO), % 0,1 1,5 max. 1,0 -Biotin, mg/t 30 125 200 -SO2(anhidrid sulfuric),% 0,01 0,07 max. 0,05 max. 0,08Acizi volatili, % 0,5 1,8 max. 1,2 max. 1,2Culoare, ml iod 0,1 n la100ml melas 2%

0,4 10,0 max. 2,0 -

pH 4,9 8,5 6,58,5 min. 7,0Glucidele din melasa de sfecl de zahr sunt reprezentate n cea mai mare parte din zaharoz,

alturi de care se mai gsesc cantiti mici de rafinoz i zahr invertit. Un procent mai ridicat de 1%denot contaminarea melasei cu microorganisme care produc invertirea zaharozei.

Nezahrul din melas reprezint diferena dintre substana uscat i coninutul total de zaharuri.Nezahrul anorganic este reprezentat de srurile minerale (circa 7%) im const din: potasiu (2,2-5

5 K2 O), calciu (0,4-1,1% CaO), i sulf, precum i cantiti mici de magneziu (0,1-0,1 % MgO), fosfor(0,01-0,07% P2 O5 ).

Nezahrul organic este format din urmtoarele clase de substane:- substane organice cu azot;- substane colorate / colorante;- substane pectice;- acizi volatili;- factori de cretere.

Substane organice cu azot cuprind: betanin, colin, proteine i produsele lor de hidroliz,

inclusiv aminoacizi liberi.innd cont de coninutul de zaharuri asimilabile din melas, coninutul acesteia n azot este

insuficient pentru dezvoltarea / multiplicarea drojdiei i deci, trebuie fcut o suplimentare a melasei cuazot asimilabil sub form de amoniac, sruri de amoniu, uree.

Substane colorate / colorante provin din modificarea zaharurilor n procesul de obinere amelasei i sunt reprezentate de melanoide, substane de caramelizare i substane de degradare alcalin azaharurilor. Melanoidele i caramelul se pot adsorbi la suprafaa celulelor de drojdie, ceea ce mpiedicmetabolismul acesteia i n final contribuie i la o culoare nchis a produsului finit.

Tabelul 1.10. Coninutul n substane colorate i colorante

14PROIECT DE DIPLOM


15/100


Substane colorate i colorante MelasSfecl de zahr Trestie de zahr

Prouse de descompunere a

zaharozei pe cale alcalin

63,1-81,3 63,3-68

Melanoid 4-18,3 13,8-18Caramel 9,5-17,3 18,2-18,7

Acizii volatili din melas (0,5-1,8 %) sunt reprezentai de acidul acetic, formic, butiric, cel maiadesea sub form de sruri toxice fa de drojdie la nivel de 0,1-0,2%.

Vitaminele din melas sunt reprezentate, n principal, din biotin, acid pantotenic i inozitol.Plmezile din melas sunt deficitare n biotin i deci este necesar operaia de suplimentare.

De asemenea, melasa trebuie suplimentat cu o surs de fosfor asimilabil (fosfat de amoniu sau ali fosfaialcalini).

Coninutul de microelemente al melasei este suficient pentru dezvoltarea drojdie (Fe, Cu, Mn,

Mo), cu excepia Zn care trebuie uneori suplimentat.Substanele cu aciune inhibitoare sunt reprezentate de acizii volatili, SO2, azotai, pesticide. SO2devine inhibitor pentru drojdii la concentraii de peste 800 pri per milion (0,008%), iar azotiii la 0,001-0.004%.

Factorii care influeneaz calitatea melasei pentru drojdia de panificaie sunt: climatici,agrotehnici, maturitatea sfeclei la recoltare, condiiile de depozitare ale sfeclei, tehnologia aplicat lafabricarea zahrului, durata campaniei de fabricarea a zahrului, condiiile de transport i depozitare amelasei.

Indicii fizico- chimici ai melaseiReferitor la aceti indici se fac urmtoarele precizri:Melasele normale trebuie s aib un pH de 7,1-8,5; capacitatea de tamponare a melasei se

datoreaz acizilor organici i srurilor acestuia. Melasa cu o activitate tampon slab are i o aciune slabde reglare a reaciei plmezilor. Dup capacitatea tampon (ml H 2SO4 1n pentru aducerea pH-ului a 100 gmelas la valoarea de 4,5), melasele pot fi :

normale (CT 40) medii (CT= 30-40) slabe (CT 30).

Capacitatea de spumare a melasei se datoreaz saponinelor, proteinelor solubile, proteinelor i altorcoloizi. Cantitatea de saponine, care dau stabilitate spumei, este n funcie de gradul de maturare al sfeclei.

Microflora melasei este reprezentat de bacterii, drojdii i mucegaiuri. Melasele pot fi:foarte bune cu pn la 2000 germeni/g

bune cu 2000-10000 germeni/g

melase defecte cu peste 10000 germeni /g.drojdiile sunt reprezentate de Debaryomices rosei iRhodotorula rubira i pot provoca fermentarea melasei depozitate, atunci cnd substana uscat a acesteiaeste mai mic de 75-80%.

Industrial se prefer numai utilizarea melasei din sfecl, care este mai puin contaminat comparativcu melasa din trestie de zahr.

Melasa poate s conin i substane cu efect inhibitor asupra activitii fiziologice a drojdiilor,formate n procesul de obinere a melasei. Dintre acestea fac parte :

imidodisulfonatul de K, care n cantiti mai mari de 5% inhib activitatea drojdiilor; nitriii inhib multiplicarea drojdiilor n cantiti mai mari de 0,02%; acid acetic, acid butiric, n concentraii mai mari de 0,1-1%, inhib multiplicarea drojdiilor.

15PROIECT DE DIPLOM


16/100


n mod curent, decadal, se realizeaz analiza fizico- chimic i microbiologic la melasa existentn stoc i care urmeaz a fi utilizat n producie. Analizele microbiologice constau n :

determinarea numrului total de bacterii aerobe, mezofile pe medii de bulion carne gelozat,termostatare 48 ore la 35 0C, n UFC /g melas.

determinarea numrului de drojdii i mucegaiuri, medii de must de mal agar cu pH= 3,5,termostatare 3 zile la 25 0C, n UFC /g melas;

test calitativ de eviden a bacteriilor din genul Leuconostoc; determinarea numrului de bacterii osmofile; examen microscopic al coloniilor caracteristice n scopul identificrii.

1.5.2. Materii auxiliare utilizate n procesul tehnologicAdugare acestor substane este necesar pentru echilibrarea n substane nutritive a plmezilor

de melas i pentru corectarea unor indici fizico-chimici

1.5.2.1. Substane nutritive

Sulfatul de amoniu, (NH4)2SO4, se utilizeaz ca surs de azot asimilabil. Este o pulbere alb-glbuie, cristalin, solubil n ap, care se prepar industrial prin tratarea acidului sulfuric cu amoniacgazos. Coninutul de azot variaz ntre 2021%.

Amoniacul se comercializeaz sub form de soluie de amoniac de sintez dizolvat n ap, cu oconcentraie minim de 25%. Se utilizeaz ca surs de azot i pentru corectarea pH-ului. Amoniacul seadaug, de regul, sub form de ap amoniacal obinut prin diluarea amoniacului cu ap n raport de1:5.

Fosfatul diamoniacal tehnic (ngrmntul complex), se utilizeaz ca surs de fosfor i azotasimilabil i pentru reglarea pH-uli. Este solubil n ap i insolubil n alcool etilic.

Acidul ortofosforic (H3PO4) se utilizeaz ca surs de fosfor i pentru reglarea pH-uluiplmezilor. n industria drojdiei de panificaie se utilizeaz H 3PO4 tehnic, care s conin minimum 73%

H3PO4 i maximum 0,0001% As.Clorura de potasiu (KCl) se folosete pentru corectarea plmezilor de melas n potasiu. Trebuie

s conin minimum 5760% KCl pur.Sulfatul de magneziu (MgSO4 7H2O), se utilizeaz ca surs de magneziu la multiplicarea

drojdiei. Produsul pulbere trebuie s conin 16,3% MgO i s nu conin arsen mai mult de 0,0005%.Superfosfatul de calciu este o surs de fosfor ce conine 1618% P2O5 i maximum 0,006% As.Clorura de magneziu (Mg Cl2 7H2O), se utilizeaz ca surs de magneziu.Acidul sulfuric se utilizeaz pentru corectarea pH-ului.

1.5.2.2. Factori de creterePentru multiplicare, drojdiile sunt dependente de prezena n mediul de cultur a unor substane

numite factori de cretere.Biotina intervine n multe din reaciile metabolismului glucidelor i azotului, n biosintezaproteic i n sinteza acizilor grai.Celula de drojdie nu este capabil s sintetizeze biotina, dar prezena ei n mediu este necondiionatlegat de o producie rentabil. Cerina drojdiei pentru biotin scade parial la prezena n mediu aaminoacizilor dicarboxilicio. Eficacitatea se mrete n condiiile de aerare intens.

Acidul pantotenic influeneaz metabolismul drojdiilor att n condiii aerobe ct i anaerobe . elparticip n transferul gruprii acyl, ca component al coenzimei A, n metabolismul glucidelor i al

16PROIECT DE DIPLOM


17/100


acizilor grai. Vitamina B3 este unul din cei mai importani stimulatori ai creterii i activitiifermentative a drojdiilor . ea se gsete n melas n cantiti suficiente .

Inozitolul stimuleaz creterea drojdiilor, deficitul de inozitol producnd o slbire ametabolismului glucozat att n condiii aerobe ct i anaerobe.

Tiamina catalizeaz decarboxilarea acizilor -cetonici, are un rol fundamental n metabolismulaerob al glucidelor. Tiamina este termostabil rezistnd la sterilizarea mediului.

Piridoxina particip la decarboxilarea, dezaminarea i transaminarea aminoacizilor absorbii, iaracidul paraaminobenzoic la fixarea polipeptidelor.

Riboflavina este sintetizat de ctre toate drojdiile i este termostabil.

1.5.2.3. Produse biostimulatoareExtractul de porumb. Se utilizeaz ca surs de vitamine, n special biotina, i aminoacizi. Este

obinut prin concentrarea apelor de nmuiere ale porumbului i obinerea de amidon. Extractul de porumbfolosit la fabricarea drojdiei de panificaie cu un consum de 60 kg /t melas, poate crete productivitateacu 46%, n schimb prezint inconvenientul c este un produs deficitar i este folosit preponderent n

industria antibioticelor. Se constat de asemenea c proteinele din extract pot lega biotina ntr-o forminaccesibil pentru celula de drojdie.

Radicele de mal. Se utilizeaz ca surs de vitamina B, aminoacizi i enzime. Se utilizeaz caextract apos cu 4-5% s.u.

Autolizatul de drojdie. Se utilizeaz ca surs de vitamine , aminoacizi i minerale. Serecomand un adaos de autolizat obinut din 50-60g drojdie presat / 1t melas, n care caz randamentulcrete cu 5-6%.

Destiobiotina este un produs cristalizat, solubil n soluii apoase de NaHCO3 sau de alcool, caretrebuie s conin peste 97% produs pur. Se adaug n proporie de 0,4 /t melas, n care caz randamentuln biomas crete cu 12-13% , dac adaosul este asociat cu un adaos de 2-2,5% KCl fa de melas.

1.5.2.4. Alte materii auxiliareAp tehnologic se utilizeaz pentru diluarea melasei i a acidului sulfuric, dizolvarea

substanelor nutritive i splarea biomasei de drojdie. Se recomand s se foloseasc ap cu duritatemoderat (4-6 0) sau ap moale (1,5- 3 0). Consumul de ap este de 120-180 m3 /t de drojdie presat.

Substane antiseptice i dezinfectanteSubstane antiseptice se folosesc pentru combaterea microorganismelor de contaminare n

cursul fermentaiei plmezilor, n doze bine stabilite, la care s nu fie influenat negativ activitateafermentativ a drojdiilor. Dintre antiseptici, cei mai des utilizai sunt : acidul sulfuric, formalina ipentaclorfenolatul de Na.

Substane dezinfectante cele mai des utilizate pentru combaterea microflorei de contaminare lafabricarea drojdie sunt: formalina, clorura de var, laptele de var, soda caustic i soda calcinat.

1.6. Tipuri de drojdii utilizate la producerea de biomas de drojdie de panificaie

Se utilizeaz tulpini de drojdie aparinnd speciei Sacch. cerevlsiae. Criteriile de apreciere pentruaceste tulpini sunt urmtoarele:

- randamentul n biomas;- viteza de multiplicare;- stabilitatea produsului finit la depozitare;- osmotolerana;- comportarea la uscare;

17PROIECT DE DIPLOM


18/100


- viteza de producere de CO2 la fermentarea aluatului;- capacitatea invertazic i maltazic.Tulpinile care satisfac n mare msur cerinele menionate se obin prin hibridizare.

CAPITOLUL 2FACTORI CARE INFLUENEAZ PROCESUL DE OBINERE A DROJDIEI DEPANIFICAIE

Un aspect important n creterea vitezei de multiplicare a celulelor de drojdie este determinareacondiiilor optime de cultivare. S-au stabilit dependene cinetice mono- i muli factoriale, care s descrieinfluena concentraiei componentelor de baz din mediul nutritiv, temperatura, pH-ul, mediului decultur, intensitatea amestecrii i concentraia componentelor neutilizabile ale melasei, asupra vitezei demultiplicare a drojdiilor. Numeroase cercetri urmresc posibilitatea mririi randamentelor de obinere a drojdiei de

panificaie, att sub influena factorilor fizici ct i chimici. Studiul acestor factori conduc la necesitateapromovrii de noi metode de cultivare care au drept scop mrirea activitii fermentative i prelungireatermenului de pstrare.

Procesul de obinere a drojdiei de panificaie se caracterizeaz prin interdependene complexe ntrefactori intrinseci (compoziia mediului de cultivare, viteza de alimentare cu substrat, pH-ul i rH-ulmediului, .a.) i factori extrinseci (temperatura, coeficientul de respiraie, viteza de aerare, vitezaspecific de cretere, .a.). Toi aceti factori alctuiesc un tot unitar ce concur la creterea imetabolismul activ al celulelor n procesul de cultivare optim al drojdiei de panificaie.

2.1. Influena factorilor intrinseciEfectul presiunii osmotice

Drojdiile se dezvolt n condiii bune, cnd mediul n care se afl are o presiune osmotic ct maiapropiat de aceea din interiorul celulei (izotonie). Schimbrile brute i importante ale presiunii osmoticea mediului pot provoca dereglarea funciilor compensatoare de adaptare ale membranei citoplasmatice ichiar lezri ale peretelui celular, ce pot duce la moartea fiziologic a celulei. n medii cu presiuneosmotic ridicat, bogate n glucide sau sruri(medii hipertonice), celulele sunt silite s realizeze ninteriorul lor o contrapresiune osmotic echivalent, lsnd s treac n mediu o proporie corespunztoarede ap.

Cnd celulele se gsesc n medii cu presiune osmotic inferioar celei a coninutului vacuolelor, nap de exemplu, din aceeai necesitate a realizrii unei contrapresiuni osmotice echivalente, acceptptrunderea de ap din mediul extern. Drept urmare, turgescena celulelor crete pn cnd presiuneaintracelular depete rezistena peretelui, care plesnete. Fenomenul de turgescen duce astfel la

distrugerea celulelor. Prin deshidratarea drojdiilor, n celule se mrete concentraia n substane i cretepresiunea osmotic, ce exercit influen asupra proceselor biochimice ale celulei i la un anumit nivelncepe ocul osmotic.

Ph-ul mediuluiDrojdiile se dezvolt n limite largi de pH, pentru c au capacitatea s se adapteze la unele

modificri ale mediului de cultivare. Astfel, dac pH-ul mediului este mai acid dect valoarea optimpentru cretere, n celul devin active enzimele decarboxilaze, cnd pH-ul este mai bazic, dect valoareaoptim, devin active dezaminazele. n aceste condiii, produsele rezultante din aminoacizi sub aciuneacatalitic a acestor sisteme enzimatice tind s realizeze neutralizarea i reprezint sisteme tampon al

18PROIECT DE DIPLOM


19/100


efectului nociv al pH-ului. Dup epuizarea stocului de aminoacizi, aciunea pH-ului duce la moarteacelulelor, ca rezultat al unui dezechilibru, prin modificarea schimburilor osmotice ntre celul i mediu.

Efectul pH-ului mediului nutritiv asupra multiplicrii drojdiilor este cunoscut de mult timp ivalorificat n practic. Aciunea sa asupra celulelor de Saccharomyces cerevisiae a fost studiat de muli

cercettori. La un pH = 7,5 intensitatea de respiraie i randamentul de cretere este cu 60100 % maimare dect la pH = 4 n diverse medii nutritive cu glucoz la 300C. Cu scderea pH-ului n mediul nutritivse stimuleaz ptrunderea protonilor n celule. La un pH = 3,5 i cantiti suficiente de sruri de potasiun mediu nutritiv, crete pH-ul intracelular, ajungnd la valorile de 7,5. Variaia pH-ului intracelular are oimportan deosebit la reglarea glicolizei i a respiraiei celulelor de drojdie.

Valoarea optim a pH-ului la cultivarea drojdiei Saccharomyces cerevisiae oscileaz ntre 4,55,8,dei drojdiile sunt mult mai active ntr-un mediu care are o valoare a pH-ului de 77,5. Celulele de drojdiin acest domeniu se gsesc n stare fiziologic bun i se nmulesc rapid. De nivelul de pH n timpulcultivrii drojdiilor, depinde randamentul i calitatea produselor finite. n practic, dezvoltarea drojdiilorse realizeaz n mediu acid, concentraia mai mare n hidrogen fiind un mijloc de combatere amicroorganismelor de contaminare.

Domeniul de pH n care drojdia se poate multiplica este influenat de compoziia mediului i deconinutul n alcool al acestuia. ntr-un mediu de fermentare cu 4,5 % alcool, drojdiile pot s acionezepn la pH = 1,8. La un coninut de 5,56 % alcool, valoarea minim a pH-ului suportat de drojdii este de2,3, iar la un coninut de 8,512,5 % alcool, limita inferioar a pH-ului la care drojdia poate aciona estede 3,5, ritmul de cretere la acest pH fiind ncetinit. n afar de aceasta, n intervalul de pH 33,5 se aflpunctul izoelectric al unor substane colorante din melas, care sunt absorbite de ctre celulele de drojdie

Schimbarea regimului de pH exercit aciune asupra activitii enzimelor, asupra ptrunderiisubstanelor nutritive n celula de drojdie i se intensific respiraia. Brusc se frneaz schimbul deaminoacizi n celula de drojdie, scade cantitatea de biomas rezultat, se nrutete calitatea drojdiei.Valorile extreme de pH (medii puternic acide sau puternic alcaline) provoac denaturarea ireversibil aenzimelor.

Sunt date care arat c mrirea pH-ului provoac creterea activitii enzimelor, care particip laformarea poliglucidelor, solubile n acizi. Sinteza maxim a trehalozei s-a observat la cultivarea drojdieiSaccharomyces cerevisiae n mediul cu pH 4,55,0.

La fabricarea drojdiei de panificaie se scade pH-ul la valori de cca.4, n primele faze demultiplicare (faza I i a II-a), urmrindu-se o acumulare de biomas celular activ. n continuare, pemsura progresrii numrului de faze de multiplicare, pH-ul crete pn la valoarea de 5,5.

Coninutul n azot al componentelor nutritive contribuie la normalizarea pH-ului mediului. Dinsulfatul de amoniu, drojdia asimileaz NH3 i elibereaz n mediu acid sulfuric. Adaosul de apamoniacal neutralizeaz acidul sulfuric, compenseaz pH-ul, i, n acelai timp, furnizeaz drojdieinecesarul de azot.

Corectarea pH-ului n industria drojdiei de panificaie cu ajutorul acidului lactic este mai

favorabil celulelor de drojdie. Mai puin favorabil acioneaz acidul fosforic i acidul clorhidric, iaracidul sulfuric este pe ultimul loc. La acidifierea cu acid lactic s-a obinut o drojdie cu putere de creterede 10 minute, biomasa 32 g/ dm-3 i o activitate maltazic de 304 U.A.

RH-ul mediuluiDrojdiile prezint diferite grade de sensibilitate la potenialul de oxidoreducere. Dintre substanele

care ajut la meninerea unui potenial de oxidoreducere redus, sunt acidul ascorbic, glucidele reductoarei substane ce conin grupele - SH. Fiecare sistem biologic are n compoziia sa, att substane oxidantect i reductoare, nct valoarea potenialului de oxidoreducere, este n funcie de raportul ntre ele i mai

19PROIECT DE DIPLOM


20/100


depinde de tensiunea de oxigen i de valoarea pH. La modificri ale rH-ului se pot produce modificri nmetabolismul celular, sau n cazul unor valori limit, este oprit creterea.

2.2. Influena factorilor extrinseci

TemperaturaTemperatura este, din punct de vedere al procesului de biosintez desfurat la scar industrial,

unul dintre parametrii fizici cei mai importani, implicat profund, prin efectele sale, n optimizareaprocesului. Variaiile temperaturii au efect asupra randamentului de transformare a substratului nprodusul dorit, asupra cerinelor nutritive ale drojdiei, compoziiei biomasei obinute i vitezei de cretere.

n lumea microbian, drojdiile se multiplic la temperaturi variate n limite foarte largi.Drojdia Saccharomyces cerevisiae aparine grupului mezofil, temperatura optim oscileaz ntre 26

0C i 360 C.Deplasarea cu cteva grade n jurul temperaturii optime de cretere influeneaz nu numai

randamentul n biomasa obinut i viteza de cretere, dar i compoziia biochimic a celulei de drojdie.

Datele din literatur publicate arat c variaiile de temperatur afecteaz multe procese metabolice dincelul, precum i compoziia biomasei n proteine i lipide, coninutul n ARN al celulei (Hunter i Rose,1972). Raportul dintre coninutul n ARN al drojdiilor i viteza lor de cretere se mrete la scdereatemperaturii.

Temperatura procesului de cultivare condiioneaz coninutul n lipide din compoziiamembranelor celulare. Astfel, membrana drojdiilor psihrofile conine n cantiti mai mari acizi graipolinesaturai, cele termofile, acizi grai mononesaturai, iar cele mezofile acizi mono- i polinesaturai.

Celulele de drojdie pot suporta temperaturi foarte sczute, pn aproape de zero absolut. Elesupravieuiesc mai uor la rece ntr-un mediu uscat, dect ntr-unul umed. S-a observat c prin scdereatemperaturii sub limita inferioar de 00 C se constat o reducere a vitezei de metabolism. Astfel, prinscderea cu 100 C sub temperatura minim are loc o scdere cu 50% a vitezei de metabolizare a

substanelor nutritive. Aceast scdere de activitate se explic prin faptul c, prin scderea temperaturiiare loc o pliere a lanurilor proteice i mascarea centrilor activi ai enzimelor nct acestea nu mai faclegtura cu substratul i nu mai ndeplinesc funcia de biocatalizatori. La temperaturi sczute, se producpierderi de ap intracelular, drojdiile trec n stare latent de via, cnd metabolismul se desfoar foartelent i pot rmne viabile timp ndelungat. Prin congelare, drojdiile se pot pstra timp nelimitat, deoarececantitatea de ap liber n exteriorul i interiorul celulei se reduce, trecnd n stare solid i numai o partermnnd disponibil pentru a fi folosit de celule, nct activitatea celulei este oprit. Campbell adescoperit c o congelare a drojdiei Saccharomyces cerevisiae suspendat n ap la -300C sau -500C adistrus 4894 % din celule. Dezgherile i ngherile repetate au provocat moartea celulelor de drojdie.

Scderea temperaturii de cultivare de la 300C la 150C contribuie la mrirea coninutului de lipide,la 300C el este de 12 %, iar la 150C este de 14,5 %. La Saccharomyces cerevisiae, prin scderea

temperaturii de cretere mai jos de optim, se mrete cantitatea de proteine i acizi ribonucleici, iarcantitatea total de glucide ale celulei scade, n principal, prin scderea coninutului de trehaloz.S-a constatat c drojdia obinut la temperaturi sczute (29 30 0C) este mai bogata n azot i

fosfor i mai rezistent la pstrare. La temperaturi ridicate se nrutete brusc calitatea produciei, ca oconsecin a faptului c poate avea loc, ocazional, multiplicarea drojdiilor strine i a microbioteibacteriene. Microorganismele contaminante consum substratul, destinat pentru drojdie, ceea ce conducela scderea randamentului.

Obinerea drojdiei de panificaie la temperaturi mai ridicate de 300 C se face cu acumulare ncelula de drojdie a trehalozei. Acumularea maxim de trehaloz n celule s-a obinut prin cultivarea

20PROIECT DE DIPLOM


21/100


drojdiei la temperaturi de 400C. Creterea n continuare a temperaturii nu numai c a oprit considerabilmultiplicarea drojdiei, dar a provocat i scderea cantitii de trehaloz n celule. Mrirea cantitii detrehaloz n celule la temperaturi ridicate de cretere este nsoit de scderea glicogenului.

Viteza de acumulare a alcoolului, de asemenea, crete cu mrirea temperaturii, atinge un maxim la

400 C, dup aceea scade brusc la creterea mai departe a temperaturii.Creterea temperaturii de cultivare duce la reducerea randamentului n drojdie ca rezultat al scderii numiditate i ca o consecin, mrirea consumului de substane nutritive la fermentare. Prin ridicareatemperaturii de cretere se nrutete aprovizionarea celulei cu acizi, se mrete excreia aminoacizilorliberi n lichidul cultural i de asemenea crete necesitatea drojdiilor n vitamine. Acest fapt poate provocamodificarea coeficientului economic.

n domeniul de temperatur supraoptimal, creterea este concurat de moartea microorganismelor.Moartea celulelor de drojdie la temperaturi supramaximale se datoreaz denaturrii termice a proteinelori enzimelor celulare, nct activitatea de metabolism este oprit i se produce moartea fiziologic acelulei fr s aib loc distrugerea fizic.Liza drojdiilor este o funcie puternic dependent de temperatur, fiind caracterizat prin valori ale

energiei de activare de 7090 kcal / mol.

UmiditateaApa este important pentru celula de drojdie nu numai pentru c este principalul constituent din

punct de vedere cantitativ, ea reprezentnd circa 80% din greutatea celulei vii, ci i pentru c ndeplineteurmtoarele funcii:- ca reactant chimic prezent n celul, apa particip la reaciile de hidroliz;- acioneaz ca solvent pentru metaboliii intracelulari;-rol mecanic important n meninerea formei i dimensiunilor celulei impuse de presiunea hidrostaticcare ia natere n interiorul celulei;- ndeplinete o funcie structural n hidratarea proteinelor i a altor componente celulare.

De exemplu, de gradul de hidratare a mitocondriilor depinde intensitatea proceselor de fosforilareoxidativ care au loc n aceste organite. Apa particip direct la formarea citoplasmei celulare, de a creistare depinde funcia sa fiziologic. Formeaz legturi de H2 i particip la structura unor compuimacromoleculari. Unele reacii chimice, biochimice, enzimatice i n special microbiologice sunt strnscorelate cu umiditatea substratului. n condiiile n care umiditatea scade, se reduce viteza de metabolism,enzimele trec n stare inactiv i celulele de drojdie se menin viabile n stare de anabioz.

Drojdiile pot folosi numai apa liber, nelegat de componenii chimici ai mediului i nu pot folosiapa legat chimic sau fizic. Drojdiile necesit, pentru o dezvoltare normal, o cantitate de ap liber cares asigure un transfer corespunztor al substanelor nutritive n celul. Marea majoritate a drojdiilor nu pots se dezvolte n medii cu indice de activitate al apei (a w) inferior valorii 0,90, dar exist i drojdiiosmotolerante care rezist la presiuni osmotice mai ridicate corespunztoare unui aw = 0,60.

Concentraia n oxigen i influena asupra bioenergeticii levurieneDrojdiile de panificaie sunt facultativ anaerobe, ele sunt capabile de activitate vital n condiii

anaerobe i aerobe.Viteza de respiraie se msoar n cantitatea de oxigen absorbit de substana uscat a drojdiei, i

notat, Q0 iar viteza de fermentare reprezint cantitatea de dioxid de carbon degajat la 1g substanuscat drojdie ntr-o or. n condiii aerobe, aceast valoare s-a notat VCOQ 2 , iar n anaerobioz (n

atmosfer de azot) - NCOQ 2 . n condiii aerobe se produce efectul Pasteur care s-a notat PE, realizndu-se

21PROIECT DE DIPLOM


22/100


blocarea fermentrii n favoarea respiraiei. Gradul de blocare depinde, ntr-o msur considerabil, decaracteristicile culturii i se exprim prin egalitatea:

PE= NCO

V

CO

N

CO

Q

QQ

2

22

X 100

Drojdiile, n funcie de condiiile de cultivare, aerobe sau anaerobe, pot suferi modificrimorfologice ale celulei. n condiii de anaerobioz celulele nu sunt capabile s sintetizeze tipul decitocromi -a1, a3,b, c1, se dezechilibreaz transportul electronilor n lanul respirator i scade activitateaenzimelor respiratorii. n condiii de cretere n anaerobioz, n celule nu se produce sinteza acizilor grainesaturai i a ergosterolului.

Pentru funcionarea normal a lanului respirator i desfurarea activitii enzimelor respiratoriimitocondriale e necesar prezena n mitocondrii a unei cantiti definite de lipide, care s conin acizigrai nesaturai.

Alternana condiiilor anaerobe de cultivare cu cele aerobe la Saccharomyces cerevisiae duce la

formarea tuturor componentelor celulare, activarea enzimelor respiratorii i biosinteza mitocondriilor.n ultimii ani s-au obinut date despre faptul c, pe lng oxigen, asupra creterii drojdiilorinflueneaz i ceilali componeni ai amestecului gazos. La nlocuirea treptat a azotului din aer cu CO2(concentraia n oxigen rmnnd constant), se reduce cantitativ biomasa rezultat i coninutul n azot albiomasei se mrete. Dac n experiena de control (pentru aerare s-a ntrebuinat aer), biomasa de drojdierezultat a fost de 0,502 g/ 1 g zahr consumat i coninutul n azot total n biomas a fost de 8,8 % la s.u.,atunci prin nlocuirea a 20 % azot din aer cu CO2, datele corespondente obinute au fost 0,472 g/ 1 g zahrconsumat i 9,55 % azot total.

Aerarea i agitarea mediuluin procesul de biosintez, aerarea urmrete asigurarea continu a celulei cu oxigen, eliminarea

dioxidului de carbon format care are efect inhibitor asupra procesului de multiplicare, transportul rapid lacelule a substanelor nutritive adugate i meninerea celulelor n stare de suspensie.Asigurarea necesitii drojdiilor cu oxigenul din aer reprezint o etap de consum energetic mare n

cadrul procesului tehnologic care se reflect n final asupra avantajelor economice n producia de drojdie.S-a stabilit c, o cauz important a scderii de randament este insuficienta aerare a mediului de cultur.La fabricarea drojdiei, consumul de aer este prevzut ca o norm de producie de consum, la volumulmediului cultural i este de 50100 m3/1m3 plmad.

Problema principal este asigurarea continu a celulei de drojdie cu oxigen dizolvat n lichid. S-aluat n considerare, c la 1 kg de melas cu un coninut n zahr de 50 % sunt necesari aproximativ 19 m 3

aer. Randamentul maxim n drojdie s-a obinut, cnd pentru fiecare gram de zahr folosit a corespuns 1,6g (i mai mult) oxigen. La reducerea cantitii de oxigen drojdia obinut scade proporional.

Alimentarea cu aer n vasul de cultivare trebuie s se realizeze n concordan cu alimentarea cuzahr i se urmrete viteza de multiplicare a drojdiei. Perturbarea regimului de aerare brusc, schimbmersul procesului de dezvoltare al drojdiei, n direcia metabolismului anaerob, cu formare de alcool iali produi secundari. Producerea de biomas scade brusc. n prezena oxigenului n exces ritmulmultiplicrii celulelor ncepe s scad, iar randamentul se reduce prin mrirea consumului de zahr iformare de CO2.

Rolul oxigenului este difereniat n funcie de procedeele de multiplicare a drojdiilor. Dac prinmetoda static, la cultivarea drojdiilor fr aerare artificial sau cu o slab aerare, drojdia obinut aconstituit 1012 % din greutatea materiilor prime consumate i durata multiplicrii drojdiilor a fost deaproximativ 20 h sau chiar mai mult, atunci prin metoda cu aerare-agitare, n mediu diluat, drojdia

22PROIECT DE DIPLOM


23/100


obinut a ajuns la 165 % calculat la greutatea zahrului sau pn la 100 % la greutatea melasei i ciclulcomplet de multiplicare a drojdiei a durat 811 h. Consumul de aer a fost de 100 m 3/ h la 1 m3 plmad,iar cantitatea de oxigen utilizat de 69 % din cantitatea total. Consumul de oxigen la 1 g drojdie pentrucelulele tinere a fost de 80100 mg/ h, pentru cele mai n vrst 4060 mg /h. Necesitatea mrit a

celulelor tinere n oxigen este determinat de formarea substanelor fr azot din celulele de drojdie.S-a stabilit c pentru fiecare concentraie de plmad exist un optim al aerului adugat. Surplusul

de oxigen din mediu nu mrete cantitatea de biomas obinut, ns intensific procesele de oxidare,mrete potenialul de oxidoreducere.

La adugarea n mediul sintetic de reductori (0,02% acid tioglicolic sau 0,1% Na 2S2O3) semrete viteza de multiplicare. n consecin, pentru o aerare oarecare, este necesar att prezenaoxigenului ct i prezena substanelor reductoare, care scad potenialul oxidoredutor al mediului. Esteevident c, acest lucru este n legtur cu activitatea enzimelor. Se tie c, de exemplu, reductorii (Na 2Si alii) mresc activitatea coenzimei A. Celulele de drojdie, crescute n condiii aerobe, spre deosebire decele crescute anaerob, nu numai c sunt mai puin bogate n glicogen, metacromatine i compui azotai,dar au, de asemenea, mas mai redus. Dac 1 miliard de celule crescute n condiii anaerobe, cntresc

7090 mg, n condiii de aerobioz cntresc 20 sau 25 mg, cel mult 50 mg. n consecin, celulelemeninute n condiii de fermentare au masa de 23 ori mai mare dect celulele n condiii de respiraie.

Cantitatea insuficient de aer pentru nmulire, conduce la mrirea numrului de celule mici npartea a doua a procesului de cultivare.

La cultivare pe agitator rotativ creterea vitezei de aerare poate fi mrit prin agitare.Unele cercetri recente recomand recircularea aerului la fabricarea drojdiei de panificaie,

deoarece crete randamentul printr-o mai bun folosire a substanelor nutritive ale mediului i d ointensificare a proceselor de multiplicare a celulelor de drojdie. n afar de aceasta, recircularea aeruluimbuntete un indice foarte important pentru activitatea drojdiei, activitatea maltazic. Eficienarecirculrii aerului s-a exprimat prin creterea procentului de celule nmugurite, numrate la un interval dedou ore pentru fiecare generaie .

O importan deosebit o reprezint calitatea aerului, care poate fi o surs de contaminare n fazelede multiplicare a drojdiilor. De aceea este necesar operaia de filtrare/sterilizare a aerului nainte deutilizarea lui n procesul tehnologic.

CAPITOLUL 3

23PROIECT DE DIPLOM


24/100


TEHNOLOGIA DROJDIEI DE PANIFICAIETehnologia de obinere a drojdiei de panificaie este artat n figura 3.1. Operaiile tehnologice

pot fi grupate n:- pregtirea melasei n vederea cultivrii drojdiei;

- multiplicarea drojdiilor n cele cinci faze;- separarea drojdiilor din mediul de cultur;- filtrarea presarea drojdiei;- modelarea i ambalarea drojdiei de panificaie produs finit.

3.1. Pregtirea melasei n vederea multiplicrii drojdieiMelasa introdus n fabricaie este depozitat n rezervoare de 500-5000 m3, cu posibilitate de

omogenizare cu ajutorul cu ajutorul aerului comprimat cu presiune de 0,4 MPa, cu un debit de 180 m 3/h.Aerarea se face de 1-2 ori /24 ore, durata unei aerri fiind de 1,5-2 h. Omogenizarea mpiedic i formareadepozitului de zahr cristalizat n rezervor.

Dup depozitare, melasa estetransportatn secia de fabricaie cu ajutorul pompelor rotative sau

cu roi dinate i apoi cntrit.Cntrirea melaseise face n cntare automate prevzute cu buncre de 0,5-10 t. i este necesar

pentru a se stabili consumul specific realizat, randamentele n drojdie i diluiile necesare;n vederea transformrii melasei ntr-un mediu favorabil multiplicrii drojdiei sunt necesare

urmtoarele operaii de corectare a melasei: diluarea melasei; acidularea melasei cu acid sulfuric; limpezirea i sterilizarea melasei.

Diluarea melaseiOperaia de diluare a melasei este necesar pentru:

- creterea fluiditii (micorarea vscozitii),- creterea capacitii de omogenizare- creterea eficienii de ndeprtare a particulelor aflate n suspensie.

Diluarea se poate realiza n mod continuu sau discontinuu. Diluarea discontinu se face ntr-unrezervor prevzut cu conduct de abur i agitator, precum i cu diferite racorduri (pentru melas, appentru diluare, acid, soluie de sruri, evacuare melas). Raportul de diluare poate fi 1:1; 1:2; 1:2,5; i 1:3,n funcie de compoziia fizico-chimic a melasei, n special coninutul de calciu care influeneaz negativmultiplicarea celulelor de drojdie.

Diluarea melasei la fabricarea drojdiei de panificai se realizeaz n dou etape:- diluarea iniial pn la 60 Bllg n cazul creterii fluiditii, care s permit curgerea liber a

melasei prin conducte i s uureze sedimentarea impuritilor mecanice aflate n suspensie n cursul

operaiei de limpezire;- diluarea finala pana la concentratia corespunzatoare fazei respective de multiplicare a drojdiei.

Acidularea melaseiDup diluarea melasei se face o acidularea, de regul cu H2SO4 pn la pH =4,4-4,5. H2SO4

adugat contribuie la limpezirea melasei i n acelai timp pune n libertate acizii organici din srurile lor.Prin aciditatea pe care o creaz n plmezi, H 2SO4 protejeaz drojdiile n cursul multiplicrii fa decontaminrile cu microorganisme strine, astfel nct nu este necesar s se lucreze n condiii absolut pure.

24PROIECT DE DIPLOM


25/100


Recepie Multiplicare

n laborator

Depozitare Multiplicaren faza I

Cntrire Multiplicare

n faza a II a

Diluare

Acidulare

Sterilizare

Limpezire

Multiplicare nfaza aIII a

Multiplicare n

faza a IV a Separare maia

Multiplicare n Purificare cu H2SO4faza a V-a

Separare i splare

Ambalare

Rcire

Filtrare presare Granulare

Malaxare Uscare

25PROIECT DE DIPLOM

Drojdiecultur pur

Substanenutritive

MELAS

Lapte de drojdie

Aertehnologic


26/100


Modelare i AmbalareAmbalare

Depozitare

Fig.3.1. Shema tehnologic de obinere a drojdiei de panificaieAcidularea plmezilor (cu H2SO4 diluat 1: 1 pn la 1:3) se face difereniat n funcie de faza de

multiplicare a drojdiei. Astfel, n primele trei faze de multiplicare a drojdiei, aciditatea este mult mairidicat dect n ultimele dou faze, pentru a se evita apariia contaminrilor.

Prin corectarea pH-ului plmezii de la pH =7-8 la pH =4,4-4,5 prin adaos de H2SO4 diluat cu ap nraport 1:1.se realizeaz i coagularea coloizilor, descompunerea azotiilor i sulfiilor din melas,duntori drojdiei.

Acidularea plmezilor de melas din diferite faze de multiplicare se poate realiza i cu ali acizi,cum ar fi H 3PO4, acid lactic.Pe lng adaosul de H2SO4 pentru acidulare, este necesar i adaosul de substane nutritive n soluiisterilizate, pentru ca melasa s nu devin surs de infecie cu microflora strin a plmezilor.

Limpezirea i sterilizarea melaseiOperaia de limpezire este absolut necesar pentru:

- ndeprtrii suspensiilor i substanelor coloidale care sunt duntoare pentru dezvoltarea drojdiilor icare conduc la nchiderea culorii drojdiei;- pentru realizarea unui contact intim ntre mediul de cultur i drojdie;- uurarea splrii biomasei de drojdie separat din plmezi.

Pentru limpezirea melasei se folosesc n practic mai multe procedee:procedeul prin sedimentare;procedeul prin centrifugare;procedeul prin filtrare;

Limpezirea prin sedimentare se poate realiza la rece sau la cald prin adaos de acid sulfuric ibarbotare de aer comprimat. Aceast metod prezint dezavantajul unei prinproductiviti mai sczute ia unor spaii de dimensiuni mari pentru limpezire.

Limpezirea filtrare se face cu ajutorul filtrelor Schenk, cu kiselgur, n urma cruia se obinrandamente ridicate n biomas i un produs de culoare mai deschis.

Limpezirea prin centrifugare procedeu utilizat n aceast unitate, este cel mai eficient, fiind unproces complet automatizat.

Pentru acest scop se folosesc separatoare centrifugale i schimbtoare cu plci, realizndu-se opurificare de pn la 95%.Limpezirea se face pe melasa diluat cu ap n raport 1:1sau 1:2.Dac melasa este puternic

infectat i are un coninut ridicat de CaO (0,6-1%) diluarea se face n raport de 1:2-1:3 i chiar 1:4pentru melasa cu 1,5% CaO. Melasa limpezit este corectat la pH=4,5-5,0 cu H2SO4. Pentru limpezire sefolosesc separatoare centrifugale cu talere sau cu camere inelare. n cazul separatoarelor talere,productivitatea este n funcie de presiunea de alimentare cu melas. La centrifugarea melasei diluate sendeprteaz totodat i microorganismele.

26PROIECT DE DIPLOM

DROJDIE USCATDROJDIE COMPRIMAT


27/100


Tabelul 3.1. Variaia cantitii de suspensie ndeprtate n funcie de gradul de diluare al melaseiRaportul dediluare almelasei

Coninutul de s.u.al melasei diluate,%

Cantitatea de nmolseparatKg/ t melas iniial

Cantitatea de melas ce poatefi limpezit fr oprireaseparatorului, t

1:1 37 0,7-1,0 15-161:1,7 27 1,1-1,3 12-141:2,9 22 1,2-1,4 10-12

Cele mai frecvent utilizate sunt separatoarele Alfa-Laval i Westfalia. Instalaia utilizat n aceastfabric este cea a firmei Alfa-Laval, fig 3.2.

Fig.3.2. Schem ce prezint limpezirea i sterilizarea melasei: A- melas concentrat; B- ap cald; C- melas diluat la 50%; D - nmol;E- melas limpezit; F-vapori din vasul de expansiune; G-ap pentru rcire; H- abur viu; / - melas prencizit; K- melas steril la 140C; L-

melas steril i limpezit la 20C; 1-rezervor de alimentare; 2-pomp de amestec; 3-rezervor ap cald; 4-rezervor melas diluat la 50%; 5-pomp; 6-separator centrifugal; 7-rezervor melas limpezit; 8-pomp; 9-schimbtor de cldur; 10-pomp cu debit variabil; 11-cap de

sterilizare pentru nclzirea melasei la 140C; 12-recipient de expansiune, sub vid, n care melasa se rcete la 85C; 13-pomp ccentrifugal;14-schimbtor de cldur cu plci pentru rcirea melasei la 20C.

Separatoarele Alfa-Laval i pasteurizatoarele cu plci din linia Alfa-Laval au caracteristicileprevzute de tabelele 3.2 i 3.3.Tabelul 3.2. Caracteristicile tehnice ale separatoarelor pentru limpezirea melasei, ale firmei Alfa-

LavalProductivitatekg/h

Presiunea melasei, kPa Puterea necesar, kWIntrare Ieire

P X 213 F- 0010 0,02 0,53 8,8-11,515 0,04 0,44 11-1320 0,08 0,36 14-15

27PROIECT DE DIPLOM


28/100


P X 213 G- 0010 0,02 0,59 8,1-9,915 0,05 0,56 10,1-11,220 0,08 0,42 12,1-12,7

Instalaia Alvotherm a firmei Alfa Laval urmrete asigurarea sterilizrii melasei la 120 C prinnclzire indirect cu abur, meninerea la aceast temperatur timp de 4-5 secunde i recuperarea n mareparte a energiei termice consumate. Fluxul tehnologic este urmtorul: dintrun rezervor de alimantare 1,melasa brut A, este diluat i prenclzit la circa 55C cu ajutorul unei pompe de amestec 2. Apa caldB este adus din rezervorul 3, temperatura fiind meninut constant, prin intermediul unui injector deabur.

Tabelul 3.3. Caracteristicile tehnice ale pasteurizatorului cu plci pentru melas

Productivitate kg/h 6 10 15Numr de zone 3 5 6Numr de plci 107 188 194Suprafaa de transferde cldur a plcii ,m2

0,2 0,2 0,4

Dimensiuni degabarit , m

3,4 x 4,0 x 2,5 4,15 x 3,95 x2,5 5,3 x3,55 x2,5

Mas, kg 1560 3850 3710

Melasa diluat la circa 50 0 Bllg este introdus n separatorul centrifugal 6 cu ajutorul pompei 5, iar

dup limpezire, melasa curat E este debitat sub presiune n recipientul 7. nmolul este eliminat prin D.Melasa curat i parial aerat este adus cu pompa 8 n schimbtorul cu plci 9, n caretemperatura este mrit n dou trepte, pn la 85C. n prima treapt are loc o nclzire cu recuperare decldur, iar n a doua cu abur de joas presiune. O pomp 10 cu debit variabil trimite melasa prenclzitn capul de sterilizare 11, n care are loc ridicarea rapid a temperaturii pn la 140C, prin injecie cuabur proaspt. Pentru prevenirea fierberii se menine n capul de sterilizare o suprapresiune de 3 bar. naceast conduct, prevzut la capt cu un disc de laminare, se menine temperatura i presiunea timp de 4secunde. Apoi melasa steril K ajunge ntr-un recipient de expansiune 12 i se rcete uor sub vid pnla o temperatur de 85C.

Vaporii degajai F condenseaz n dou trepte n schimbtorul cu plci i prin rcire cu ap G.Melasa este aspirat din recipientul de expansiune cu o pomp centrifug 13, prevzut cu o

etanare dubl a axului splat cu abur, pentru prevenirea apariiei de infecii. Melasa steril K trece apoiprintr-un alt schimbtor de cldur cu plci, n care este rcit cu ap la 20C.

Randamentul termic al schimbtoarelor de cldur este de circa 99%, iar coeficientul total detransmisie a cldurii prin plci, de aproape 2000 Kcal /m2hC.

Adaosul de sruri nutritiveDrojdiile au nevoie pentru cretere, multiplicare i meninerea activitilor biologice de prezena n

mediul de cultivare a substanelor nutritive care s conin pe de o parte elemente chimice necesare pentru

28PROIECT DE DIPLOM


29/100


sinteza constituienilor celulari, pentru activitatea enzimelor i sistemelor de transport i pe de alt parte sle furnizeze substanele necesare pentru producerea de energie biologic util.

Tipuri de nutriie :-Nutriia hidrocarbonat. Principala surs de energie i de carbon pentru drojdii este reprezentat de

glucide. Concentraiile ridicate de glucide mpiedic nmulirea drojdiilor din genul Saccharomyces.Astfel, la concentraii de peste 20% apar fenomene de plasmoliz datorit presiunii osmotice prea ridicaten mediu. Asimilarea glucidelor depinde de concentraie, temperatur, pH. Cantitatea de celule prezente nmediu, precum i de ali factori.-Nutriia azotat are un rol important n metabolismul drojdiilor, azotul fiind element major dincompoziia proteinelor, enzimelor. Pentru Saccharomyces cerevisiae, srurile anorganice de amoniuservesc ca surs bun de azot, asigurnd creterea normal a celulei i biosinteza tuturor compuilorazotai. Drojdiile nu pot asimila nitriii, iar nitriii au efect toxic, oprind dezvoltarea drojdiilor, ntrziindrespiraia, inhibnd multiplicarea i activitatea drojdiilor.-Nutriia mineral este un proces fiziologic prin care microorganismele preiau din mediu substaneleminerale care intr n construcia compuilor celulari: P, S, K, Mg, Ca, Li, B, F, Al, Cu, Zn.

Soluiile se prepar dup cum urmeaz:-Soluia de sulfat de amoniu i fosfat diamoniacal se prepar la concentraie de 10% sau 20%, n vasespeciale cilindrice sau paralelipipedice, prevzute cu agitatoare i barbotoare de abur precum i o hot deaspiraie a vaporilor de ap degajai;-Soluia de clorur de K se folosete la concentraii de 10% i 20%, dup sterilizarea i rcire, soluiarespectiv poate fi adugat direct in inoculatoarele pentru drojdie.-Extractul de porumb se prepar prin diluare 1:1 1:2 cu ap dup care se nclzete la fierbere, apoi sercete, se dozeaz n fermentatoare n proporie de 60kg/t melas concentrat.

3.2. Multiplicarea drojdiilorScopul principal tehnologiei de fabricare a drojdiei de panificaie reprezint obinerea unei cantiti

maxime de drojdie de calitate superioar (putere de cretere, capacitate de fermentare, durabilitate, etc.)cu consum minim de medii nutritive i de utiliti. Se urmrete realizarea unor multiplicri optime acelulelor prin nmugurire, folosind culturi periodic nnoite (dup aproximativ 20 de reproduceri).

Multiplicarea celulelor de drojdie se efectueaz n dou etape: n laborator i apoi n fabric.

Multiplicarea drojdiei n laboratorSe pleac de la o cultur pur de drojdie obinut de la un institut specializat sau chiar n laboratorul

fabricii prin metoda izolrii n picturi sau n plci. Cultura de drojdie de baz se pstreaz pe must demal cu agar la ntuneric i la temperaturi sczuta de 2-5 C lundu-se toate msurile de a o feri decontaminare cu microorganisme strine .

Multiplicarea culturii de drojdie n laborator are loc n patru faze, folosindu-se ca mediu de cultur

must de mal.Multiplicarea se realizeaz mai nti n eprubet, n paharul conic Erlenmayer, n balonul Pasteur i

n final n recipientul metalic de tip Carlsberg, procesul decurgnd practic n condiii anaerobe, fr aerareartificial.

Culturile de laborator se prepar din cultura stoc pstrat n eprubet pe mediu de cultur solid. Dincultura stoc se nsmneaz, cu o ans, 1-5 mg biomas pur pe un mediu natural (must de mal agar) sausintetic (geloz i extract de drojdie) ntro eprubet care se termostateaz 24 ore la 30C, timp n care sedezvolt o biomas de 300-400 mg, cu care se nsmneaz succesiv dou vase cu 50 ml i respectiv 250ml mediu de cultur steril care poate fi must de mal sau mediu semisintetic. Incubarea fiecrei culturi se

29PROIECT DE DIPLOM


30/100


face la 27 30C, 24 ore. Cultura din balonul de 50 ml se trece n condiii aseptice n balonul de 250 ml,iar dup alte 24 de ore de incubare, cultura din balonul de 250 ml se trece integral ntr-un vas Carlsbergde 5-6 l, coninnd must de mal sau mediu sintetic. Aceast cultur se termostateaz la 26-29C la 24 orei se servete la obinerea culturii starter de producie.

Obinerea culturii de laborator se face n urmtoarele condiii:- oxigenul din mediu de cultur s se afle n cantitate foarte redus;- zaharurile s se afle ntr-o concentraie care s reprime metabolismul respirator.

n aceste condiii cultura starter are nsuiri fermentative bine definite.A doua grup de operaii se refer la:-obinerea culturii starter de producie. n aceast etap trebuie obinut din cultura de laborator

(500 mg) o cantitate de biomas de drojdie care s asigure necesarul nsmnrii plmezii pentru primageneraie la scar industrial i s realizeze acomodarea drojdiei la mediul de cultur din melas i laaerare puternic, intens. Cultura de producie se obine n 2-4 stadii denumite generaii. Pentru cultivarese folosesc vase denumite inoculatoare sau generatoare de drojdie n care se gsete mediul de cultursterilizat la temperatura de 95...100C, cu meninerea 30 min i rcit la 30C.

Mediul de cultur din inoculator se nsmneaz cu cultura de laborator i se termostateaz la28...30C, timp de 20-24 ore cu aerare uoar. La sfritul perioadei de multiplicare, plmada de drojdiedin inoculator se trece n alt inoculator (generaia a II-a) mai mare, care conine mediu de cultur sterilizati rcit. Trecerea n inoculatorul de generaia a-II-a se face cu aer comprimat sterilizat. Condiiile decultivare pentru cele dou generatoare sunt prezentate n tabelul 3.4

Tabelul 3.4. Parametrii procesului tehnologic la obinerea culturii de generaia I-a i a II-aParametrul U.M. Generaia I Generaia a

II-aCapacitatea util a fermentatorului l 150 1160

Cantitatea de melas pentru o arj kg 30 200Sulfat de amoniu g/l plmad 2-2,5 8Antispumant ml/hl plmad 100 100Concentraia iniiala a plmezii Bllg 12 10

pH-ul iniial al plmezii pH 4,5-4,8 4,5-4,8Durata de multiplicare h 20-24 10-12Temperatur C 28-30 28-30Randamentul n drojdie cu 27% s.u. % 8-10 20-24

Concentraia final a plmezii Blig 4-4,5 3,6-3,8

Concentraia n alcool a plmezii % 4,0 2,5-3,0pH-ul final al plmezii pH 4,7-4,8 4,7-4,8

- multiplicarea drojdiei n condiii industriale i obinerea plmezii cu drojdia de vnzare, n fermentatoarenchise dar neermetice, pe medii de cultur din melas i sruri sterilizate, alimentate incremental, cu aerare intens cu aer steril ireglarea pH-ului i a temperaturii. Condiiile trebuie s asigure asimilarea prin respiraie a zaharurilor i acumularea intens debiomas (cu excepia procedeelor speciale: Deloffre, multiplicarea n plmezi concentrate).

In secia de fabricaie, de obicei, multiplicarea are loc n trei stadii denumite impropriu i generaii (III, IV i V), dintre caregeneraiile III i IV produc drojdia de nsmnare pentru ultimul stadiu al procesului de multiplicare - generaia a V-a, aceasta fiindgeneraia de obinere a drojdiei de vnzare.

30PROIECT DE DIPLOM


31/100


Multiplicarea n generaia a III-a este caracterizat de urmtoarele condiii: formarea unuimediu iniial din 1/3 din melasa utilizat pe generaie, 5% sulfat de amoniu, 7,5% superfosfat decalciu i ap pentru a obine o concentraie a mediului de 6,2-6,5Bllg. Se aduce pH-ul mediului cuH2SO4 la 4,2-4,5 (1,3-1,4 de aciditate) i temperatura la 28...30C i se nsmneaz cu plmad din

generaia a II-a. Multiplicarea dureaz 9 ore i n primele 5 ore de multiplicare se aduce, n porii orare,ntreaga cantitate de melas i sruri nutritive. n timpul multiplicrii se face aerare cu 45-50 m 3 aer/m3plmad i or. Dup 9 ore de multiplicare, plmada cu drojdie are 3,5-4 Bllg, aciditatea de 1,8-2,2, alcool etilic 2,5-3% i unrandament n biomas de 30% fa de melas. Plmada este utilizat integral ca inocul pentru generaia a IV-a.

Multiplicarea n generaia a IV-a i obinerea drojdiei de cuib se fac dup tehnologia clasic n plmezi mai diluate i cu oaerare mai intens ca n generaia a III-a. Multiplicarea dureaz 12 ore. n lin se aduce circa 15% din melasa prelucrat pe generaie,33% din necesarul de sruri i ap pentru a da, dup nsmnarea cu drojdie, plmad cu concentraia de 2,2Bllg i aciditatea de0,7. Dup prima or de multiplicare se ncepe alimentarea incremental cu melas de alimentare i soluii de sruri, dup un programredat n tabelul 3.5.

Tabelul 3.5. Parametrii procesului tehnologic clasic de multiplicare a drojdiei n treapta a IV-aOra Temperatura,

CConcentraia,

BllgAciditatea Doza de

melas, %Doza de srurinutritive, %

0 26 2 0,7 1 27 1.8 0,7 2,72 3,12

2 27 2 0,8 3,89 4,17

4 28 2,4 0,9 5,70 6,25

5 29 2,7 0,9 7,28 8,35

6 29 2,9 0,9 9,45 9,40

7 30 3,1 0,9 11,70 10,40

8 30 3,3 0,9 13,62 11,50

9 30 3,5 0,9 15,84 5,21

10 30 3,70,9 7,28 3,12

11 30 3,8 0,9 2,72 -12 30 3,8 0,9 - -13 30 3.8 0.9 - -

Plmada obinut cu un randament efectiv, pe generaie, de circa 45% este supus separriicentrifugale, n dou trepte, cu splare intermediar cu ap (raport 1:1 ap: lapte de drojdie). Se obinelapte de drojdie cu 400 g/l drojdie cu 27% s.u., care se rcete i se depoziteaz la +4C pn lansmnarea n fermentatorul pentru generaia a V-a.

Multiplicarea n generaia a V-a i obinerea plmezii cu drojdie de vnzare au loc astfel:

multiplicarea se conduce n condiii care s asigure multiplicarea cu un randament maxim a drojdiei (100-105 kg drojdie cu 27% s.u. din 100 kg melas tip 50). n fermentator se aduce laptele de drojdie, sedilueaz cu ap la concentraia de 10-12BHg i se aciduleaz cu H2SO4 pentru purificare, meninndu-sedrojdia ia pH de 4,2-4,5, timp de 30-45 min, apoi se aduce circa 13% din melasa prelucrat, 17% din necesarulde sruri. Plmada are o concentraie iniial de 1,1Bllg i o aciditate de 0,3 (pH = 5,2-5,4). Dup o or demultiplicare se ncepe alimentarea incremental cu melas de alimentare i soluii de sruri, dup un programprezentat n tabelul 16.26. n timpul multiplicrii, care dureaz 12-13 ore, se face aerarea cu 100 m 3 aer/m3

plmad i or, cu excepia primei i ultimei ore de multiplicare, cnd se aereaz cu 50 m 3 aer/m3 plmad ior.

Inoculatoarele pentru generaia I i a II-a au o construcie asemntoare, dar volumele sunt diferite(1:10). Schia de principiu a inoculatoarului mic (0,2 m3) este prezentat n fig.3.3.

31PROIECT DE DIPLOM


32/100


Tabelul 3.6. Parametrii procesului tehnologic pentru producerea drojdiei de vnzareOra

Temperatura, C

Concentraia,

Bllg

Aciditatea Doza de

melas, %

Doza de sruri

nutritive, %1 2 3 4 5 6

0 26 1.1 0,3 - -1 27 0.9 0.3 3.85 6.02 27 1.0 0.3 3.85 6.01 2 3 4 5 6

3 28 1.1 0,3 5,14 7,20

4 29 1,3 0,35 7,70 8,60

5 29 1.4 0,35 10,25 10,00

6 30 1,6 0,45 12,82 12,00

Documents

fabricare drojdie