3 Микроорганизмы в бродильном производстве. Положительная и отрицательная роль.

Для получения спирта на зерновом, картофельном и сахарсодержащем сырье используются дрожжи Saccharomyces serevisiae, размножающиеся вегетативно в диплоидной фазе. На солодовом сусле в трехсуточной культуре при 28^оС они имеют круглую, овальную и вытянутую формы, располагаются после деления одиночно, парами, могут образовывать цепи и гроздья. Колонии пастообразные, кремовые, коричнево-кремовые, с ровной, гладкой, иногда пузырчатой или покрытой точками поверхностью, край целостный или лопастной, редко образуют примитивный псевдомицелий, на среде с ацетатом образуют аскоспоры.

Дрожжи сбраживают глюкозу, галактозу, сахарозу, мальтозу, на 1/3 раффинозу. В аэробных условиях используют их в качестве источника углерода и энергии. Не способны ассимилировать целлобиозу, лактозу, мелибиозу, крахмал, ксилозу и др.

Источник азота – соли аммония, аминокислоты, небольшие пептиды, реже NO₃^–, NO₂^–, некоторые виды нуждаются в одном или нескольких витаминах (биотин, тиамин).

Оптимальная температура для роста 28-30^оС, факультативные анаэробы.

Спиртовое брожение дрожжей до пирувата отличается от ЭМП-пути высших организмов тем, что вместо молочной кислоты пируват превращается в этанол за счет наличия пируватдекарбоксилазы. (Пируват—ацетальдегид—этанол)

Дрожжи Saccharomyces serevisiae делятся на расы верхового и низового брожения. Дрожжи низового брожения функционируют при 6-10^оС, вплоть до 0, в конце процесса оседают на дно, образуя плотный осадок, используются в пивоварении и виноделии. Дрожжи верхового брожения функционируют при 14-25^оС, всплывают на поверхность, образуя шапку, т.к. после почкования остаются соединенными в цепи и СО₂ при брожении поднимает их вверх.

Дрожжи делят на хлопьевидные (в конце брожения слипаются в флоккулы и либо оседают, либо всплывают, лучше создают аромат напитков) и пылевидные (находятся во взвешанном состоянии, обладают более высокой бродильной активностью, полнее сбраживают сусло, но образуют больше диацетила и высших спиртов).

В настоящее время используют чистые культуры, целенаправленно селекционированные штаммы.

В пищевой промышленности дрожи, не относящиеся к Saccharomyces, играют отрицательную роль, нарушают процесс, усваивают сахара и переводят их в посторонние соединения, вызывая порчу сырья и готового продукта.

Молочно – кислые бактерии используются для повышения кислотности затора при размножении дрожжей.

4 Основное сырье брод.Производств. Зерновые злаки, картофель, меласса, сах. Свекла, хмель как сырье в брод произ-ах.

Зерновые злаки. На спиртовых заводах перерабатывают пшеницу, рожь, кукурузу (голозерновые культуры) и просо, овес, ячмень, рис (пленчатые культуры).

Хим. состав варьируется у различных видов зерна. Содержание СВ 85-86%, крахмал – от 45% у овса до 70% у кукурузы, других сахаров (сахароза, глюкоза и др.) 2-5 %, белок 5-26 % (наибольшее содержание в пшенице, наименьшее в кукурузе и рисе). Суммарное содержание крахмала и др. сахаров характеризует крахмалистость сырья. Различают зерновые и сорные примеси зерна. Зерновые: зерна основной культуры (битые, изъеденные, деформированные, давленные, щуплые, проросшие) и другие культурные растения, относимые к примесям по стандарту. Сорные: проход через сито (размер по стандарту), минеральные, органические примеси, семена дикорастущих и культурных растений, вредные примеси (спорынья, гелиотроп опушенноплодный, триходесма седая).

Физические свойства зерновой массы: сыпучесть (способность перемещаться под собственным весом по поверхности под углом к горизонту, характеризуется углом трения, углом естественного откоса, зависит от культуры, влажности, засоренности. Самосортирование - перераспределение зерна и примесей по массе при падении с относительно большой высоты. При этом легкие примеси располагаются по периферии, крупные зерна – в центре. Скважистость – промежутки между твердыми частицами в зерновой массе, заполненные воздухом; создает возможность нормального дыхания, облегчает вентиллирование и обработку зерна отравляющими веществами для обеззараживания.

Физико – химические свойства: сорбция газов и паров, низкая тепло- и температуропроводность, тепловая массопроводность (перенос влаги из-за разницы температур).

Требования к ячменю в пивоварении. Ячмень м.б. I и II сорта. Окраска должна быть однородной, запах свойственный, без затхлости, солодового и других посторонних запахов, без потемневших кончиков, негреющееся, в здоровом состоянии. Влажность 15-15,5 %.

Качество ячменя также определяется энергией прорастания (количество проросших через 3 суток замачивания зерен) и способностью прорастания (то же, через 5 суток). Способность прорастания для I сорта 95%, для II сорта 90 %, крупность 70 % и 60 % соответственно. Не допускается ячмень, зараженный амбарными вредителями, кроме I степени (клещем). Ячмень пивоваренный нормируется по натуре (масса 1 литра зерна, г), мучнистости (стекловидный или мучнистый эндосперм), выполненности (степень налива и созревания), экстрактивности (содержание всех веществ, которые переходят в растворимое состояние под действием ферментов солода), содержанию крахмала и белка, пленчатости.

В спиртовом производстве зерно идет на разваривание и приготовление солода. Зерно должно иметь цвет и запах, свойственный нормальному. Зерно на солод нормируется по содержанию сорных и зерновых примесей, зерно на разваривание не нормируется.

Картофель. Лучший вид сырья для производства спирта, т.к. с 1 га дает в 2-3 раза больше крахмала и спирта, чем зерно, легче перерабатывается, но сезонен при хранении.

Сред. хим. состав: СВ 24 %, в т.ч. крахмал 17 %, сахар 0,8 %, азотистые вещества 2 %, жир 0,1 %, минеральные вещества 1 %. Сок имеет слабокислую реакцию. Свежий картофель должен удовлетворять требованиям: клубни целые, сухие, без заболеваний, любая форма, размер в поперечнике не менее 30 мм. Базистая крахмальность 14-15 %. Качество картофеля нормируется по содержанию мелких клубней, по наличию механический повреждений, по степени зараженности (поршой, фитофторой, ржавостью, гнилью). Не