Биология | Сыра өндірісінің биотехнологиясы

Сыра өндірісінің биотехнологиясы.
Жоспар:
1. Солод өндіру технологиясы.
2. Сыра өндіру технологиясы.
1. Солод сыра өндірудегі негізгі шикізат болып табылады. Ол сонымен қатар крахмалды қанттандыру үшін спирт өндірісінде, наның көптеген сортын алуда нан пісіруде және т.б. қажет. Сыра қайнатуда арпадан алынған солод қолданылады.
Солод сапасының басты көрсеткіші болып ұсақталған дәнді солод ферменттерімен өңдегенде ерітіндіге айналатын құрғақ заттардың (%-пен) жалпы мөлшерін білдіретін экстракттылығы саналады. Ақуыз 9—12% шамасында болуы керек, егер ол азайса дәмі бұзылады және көбігі жансырайды, ал көбейсе ақуыз тұнбаға айналады да, сыра лайланады. Өнгіштігі 90—95% кем емес. Сыра солодының үш түрін ажыратады: МРТУ 18/199-67 талаптарына сәйкес ақшыл, жигулевский және темное.
Нанды пісіру және квасты дайындау үшін қара бидай солодын пайдаланады.
Спирт өндірісінде шикізатты қанттандыру үшін жасыл солод пен ферментті препараттарды қолданады. Спирт зауыттарында солод дәнді культуралардың тұқымдарынан – арпадан, сұлыдан, кейде ржадан дайындалады.
Сыра солодын дайындау келесі стадиялардан тұрады: арпаны тазалау және тасымалдау, дәеді сулау және өсіру, кептіру, өркендерді бөліп алу және солодтың жетілуі.
Дәнді өңдеуге дайындық туралы алдыда айтылды. Мында тазалаудан кейінгі өндіріс стадияларын қысқаша қарастырамыз.
Дәнді сулау үш түрлі әдіспен жүргізіледі: периодты ауалы-сулы, үздіксіз ағынды (ауа қаныққан суда) және ауалы суландырғыш.
Дән сулау цилиндліконусты аппараттарда шайылады. Бұл аппараттың ортаңғы бөлімінде құбырдан тұратын құрылғы орнатылған. Құбырдың астыңғы жағына сығылған ауаның өтуі үшін басқа құбыр жалғанған. Жуған кезде сығылған ауа су мен дәннің қоспасын ортаңғы құбырмен жоғары қарай алып кетеді, ол переферияға радиалды бөлінетін сегнеров дөңгелегі құбырларға бөлінеді де, аппарат ішіндегі қабырғаға шығады. Балқыманы алып тастағаннан кейін дәнді СаС12- СаО қоспасымен дезинфицирлейді.
Аппарат конусының астында сулаған кезде дән қабатына ауа баратын құбырлы барботерлер орнатылған. Суланған дәнді астыңғы конус арқылы түсіреді, ал үстінде лай суды төгуге және қалқыған жеңіл дәндер мен қоспалардың жиналуына арналған қорапшалы кесінді бар. Арпаны сулаудың ұзақтығы үш тәулік.
Ауалы суландырғыш әдіс ең алдыңғы болып саналады және оны енгізуге ұсынады. Алдымен 20 сағат аралығында дәнді форсункалармен бытыранды сумен суаруды жүргізеді. Әрбір бір сағат сайын 15 мин аралығында астыңғы жағынан вентилятор арқылы ауа сорылып отырады. Сосын жуғыш аппаратты сумен толтырады да, дәнді 8 сағат су астында ұстайды. Содан кейін суды төгеді де, ақшыл солод үшін 42—44% және 45—47% темный солод үшін ылғалдылық болғанға дейін сору арқылы суландыруды жүргізеді. Сулау ұзақтығы судың температурасына байланысты жүргізіледі: 12° С болғанда 56 сағ, ал 15° болғанда С 48 сағ.
Арпаны өсіруді ондағы ферменттердің жиналуы, суслоны дайындау кезінде крахмалды, ақыуз бен басқа да заттарды оңай алу мақсатымен дәнді жұмсарту және бұзу үшін жүргізеді. Өсіру температурасы ақшыл солод үшін 18° С және 24° С дейін темный солод үшін. Дән массасындағы тұрақты температура ауамен жүйектерді желдету арқылы сақталады. Өсу біткеннен кейін өсіруді өсінді дән ұзындығының 2/3-3/4 бөлігіне жеткенде бітіреді. Бұл уақытта эндосперм қабырғалары цитоликтикалық ферменттер әсерінен бұзылады, ал эндоспермнің өзі жұмсақ және жұқа болады. Өспеген дән құрамында тек қана крахмалды мальтозаға дейін ыдырататын β-амилаза болады, ал α-амилаза өсірген кезде пайда болады, және ол крахмал молекуласын декстриннің пайда болуымен жұмсартады. Сонымен қатар пептидтер мен аминқышқылдар пайда болуымен ақуыздарды гидролиздейтін протеиназа мен пептидазалар да жиналады.
Ақшыл солодты өсірудің ұзақтығы 7 тәулік, ал темный солод – 9 тәулік, бірақ әдетте ферменттер бірінші 5 тәуліктің ішінде жинала бастайды, одан кейінгі уақытта ферментативті гидролиз өтеді. Солод дайын болуын эндоспермнің ұнды бөлімін саусақпен оңай сылануы бойынша көреді. Жақсы сапалы солодтың иісі балғын, қияр татиды. Режим бұзылса иісі эфирлі, ал консистенция жағылмалы; соңғысы сонымен қатар тым суланған солодта байқалады.
Солодовтар 2 типті болады: токты және пневматикалы. Пневматикалылардың механизациясы токтыларға қарағанда перспективті болып келеді. Пневматикалы солодовтарда (39-сурет) 0,6—1,0 м биіктіктегі солод қабығындағы температураны және көмірқышқыл газын жоюды ылғалды ауаның кондиционерленген щаңынан тазартылған астыда көрсетілген өсіру режиміне сай 2-3ºС температурамен астынан желдету арқылы реттейді. Солод түбірлерінің бытысуын ескерту үшін араластырғыштарды қолданады. Қорапша типті пневматикалы солодовтар негізгі түптен 1—1,8 м биіктікте орналасқан елеуішті түбі бар кірпіштен немесе темір бетоннан жасалған қабырғалары бар тіктөрбұрышты ашық қораптар қатарынан тұрады. Қораптар саны бастан аяғына дейін бір қорапта орналасатын солодты өсірудің тәулік санына сай келеді. Кондиционерленген ауа елеуішасты кеңістікке келеді де, астыдан үстіге солод қабатын суытып, дымқылдап және СО2-ні шағарып өкпектейді. Катокты арбадағы тік шнекті араластырғыш қораптың шеткі қабырғаларымен қозғалады және шнектің айналуы арқылы астыңғы солод қабатын үстіне, ал үстіңгісін астына шамамен тәулігіне 2 рет ауыстырады.
Сулағаннан кейін бірден тәлік аралығында дәнді құрғақ ауамен желдетеді, температура 14—17°С көтерілген кезде кондиционерленген ауамен желдете бастайды да, 17—21° С температураны сақтайды, ал соңында 8-ші тәулікте — 18—20° С.
Пневматикалы қорапты солодов құлыпты аппарттан түсірілген дәннің қораптың бір жақ шетінен екінші жағына күнделікті қозғалуымен ерекшеленеді және 8-ші тәулікте жасыл солодты қарама-қарсы шетінен араластырғышпен қабылдағыш бункерге түсіреді, бункерден ол тасымалдаушылар жүйесімен кептіруге орын ауыстырады.
Осылайша пневматикалы солодовта солодты түсірудың толық механизациясы жүзеге асады.
Солдты кептірудің мақсаты ылғалды кептіру және экстактивті, ароматты мен бояғыш заттардың жиналуы. Солодтың ылғалдылығы үш кезеңде 42-47-ден 2-4%-ке дейiн төмендейдi. Физиологиялық фаза iшiнде астықтың 40°С температураларында және дымқылдығы 30%-ке дейiн болғанда өсіру жалғастырылады. Ферментативті фаза 40—75° С температурада және солодтың 20—30% ылғалдылығында өтеді. Ақшыд солодты алу үшін бұл фазаның ұзақтығын солод ылғылдылығын тез арада 10% дейін жеткізу арқылы төмендетеді.
Химиялық фаза 75° С-дан жоғары кезде басталады және ақшыл солод үшін 80° С-да, темный солод үшін 105° С температурада аяқталады. Солодтың ылғалдылығы 3—5 және 1,5—2,5% сай. Бұл стадияда аминқышқылдар мен пептидтердің редуцирлеуші қанттармен өзара әрекеттесуі және олардың солодқа өзіндік дәм, түс және иіс беретін меланоидиндердің комплексті қосылыстарын түзуі жүреді.
ЛСХА-5 маркалы үзіліссіз істейтін кептіргіш тәулігіне 5т солод өндіре алады, 100 кг құрғақ солодқа 6—8,7 МДж/ч жылу және 7,8 кВт/сағ электроэнергия жұмсайды. Өркендерді бөлу кептіруден кейін бірден жүргізіледі, ал кептірілген солод ауадан ылғалдың сорбциясы процесінде тағы 4-6 апта піседі.
Ақшыл солодтың жасалуы ылғалдылығы 3% 100 кг-нан 78—79 кг және темный 1,5—2% ылғалдылығында 74—76 кг. Тазалау және іріктеу кезіндегі қалдықтар 10—12%.
2. Сыра – көмірқышқыл газымен қаныққан, жағымды құлмақ ащы дәмі мен иісі бар алкоголі аз ішімдік. Сыра – құнарлы сусын, оның құрамында көмірсулар, ақуыздар, витаминдер және органикалық қышқылдар бар; ақшыл сыраның энергетикалық қабілеттілігі 1700—2200 кДж/кг, темный — 3400 кДж/кг.
Сыра өндіру келесі кезеңдерден тұрады: құлмақтанған сусло дайындау, ашу, ашыту, ақшылдату, құю, пестерлеу, бөтелкелерді өңдеу және сыраны сақтау.
Сыра суслосын дайындау қайнату бөлімінде жүзеге асады (40-сурет). Қайнату процессі солодтың құрғақ экстрактілі заттарының толық шығарылуы және еруі үшін, крахмал, ақуыз, жасынықтың және өнімнің басқа құраушы бөліктерінің ферментативті гидролизі үшін жағымды жағдай жасалуы үшін жүргізіледі. Ортаның белгіленген қышқылдығы қажет (рН 5,2—5,6), ал оның сумен сілтісізденуі кезінде мут қышқылын және т.б. қолданады.
Сусло дайындау солодты жылтырату мен бөлшектеуден, солод пен солодталмаған материалды өшіруден, суслоны пісіру мен қанттандырудан, хмелмен қайната отырып суслоны фильтрлеуден, хмелді бытыраны бөліп алудан тұрады. Солодты өркендердің бөлінуі жүргізілетін СП-54 тегістеу машинасында тегістейді, сосын солодты 30%-ке дейін ылғалдандыру үшін құлыпты аппаратқа салады, кейін қабықшаның минимальды бұзылуы үшін 4-6вальцты ұнтақтағышқа жібереді. Өнімдер келесі құрамда болады (%): лузга 12—20, ірі крупка 20—35, ұсақ крупка 25—50, ұн 15—20. Астықтұқымдастарды өшіру қайнату әдісімен жүзеге асады, себебі қазір солодпен қоса солодталмаған материалдар да қолданылады. Қайнату әдісі мәні мынада: іркілістің температурасын көтеру үшін оның бөлігін (қайнатпаны) басқа аппаратқа қайнату үшін бөліп алады; сосын қайнатпаны іркілістің қайнамаған бөлігімен араластырады.




Қайнатпаның мөлшеріне байланысты бір-, екі- және үшқайнатпалы өшірудің әдістерін ажыратады. Өшіру ұзақтығы қайнатпа санының артуымен (3,5 сағ; 4—5 сағ; 6—6,5 сағ, бу шығымы да көбейеді) артады. Жигулевское, Московское и Ле¬нинградское сыраларын бұдан тиімдірек екі қайнатымды әдіспен дайындайды.
Өшіру кезінде аппаратқа су құяды: температурасы 45° С дейін 1 кг өнімге 3,0—4,0 л, істеп тұрған араластырғышқа солод, арап және ферментативті препаратты салады, араластырғанан кейін іркілістің рН-н анықтайды және егер қажет болса шамамен себінді массасынан 0,09% сүт қышқылын қосады. 40°С температурада ішіндегісін шамамен 15 мин ұстайды, сосын минутына 1°С жылдамдықпен 52°С дейін ысытады да, 20-30 мин ақуызды пауза жасайды. Температураны 63°С дейін дәл сол жылдамдықпен қайта көтереді де, тағы 20-30 мин ұстайды. Сосын дәл сол жылдамдықпен температураны тағы 72°С дейін көтереді де, 40 мин толық қанттанғанға дейін ұстайды. Тұнған сұйық бөлімді кергіш құбыр арқылы басқа аппаратқа ағызады, ал қою бөлігін 30 мин ішінде қайнағанға дейін ысытады, тағы қайнатады, 30 мин ішінде басқа аппаратқа ауыстырып құяды, алдында құйылып алынған сұйық бөлікпен араластырады және 76°С температурада 15-20 мин аралығында барлық іркілісті қанттандырады.
Қанттанған іркілісті фильтрацияға құйып алып, 76—78°С температурада өзінің бытырасы арқылы фильтрлейді. Алдымен бірінші суслоны бөліп алады, ал сосын ыстық сумен бытырадан одан қалған экстрактыны шайады. Суслоны фильтр-пресс арқылы фильтрлеу процессті тездетеді және экстракт шығымын 1%-ке өсіруге жол береді. Бытыраны булы эжектормен немесе сулы насоспен алып тастайды.
Фильтрациядан кейін суслоны суслоқайнатқыш қазанда қайнатады, құлмақты қайнатудың алдында сыраның сортына байланысты қосады. Қайнау ұзақтығы 1,5—2 сағат. Сосын суслоның көлемі өлшенеді, және ол құлмақ таңдаушы аппаратқа беріледі.
Схемада (40 сурет қарау) төрттүтікшелі қайнату агрегаты көрсетілген. Бұл агрегаттар 3т шикізатқа саналған және тәулігіне 4 қайнатуды қамтамасыз етеді. Фильтр-аппаратты фильтр-пресспен ауыстырса қайнату тәулігіне 5-ке дейін өседі. Алтытүтікшелі агрегатқа 2 бытыралы қазан, 2 фильтр аппарат және 2 суслоқайнатқыш аппарат кіреді. 3т шикізат жүктеу кезінде олар тәулігіне 6 қайнату жүргізу мүмкін, одан көп жүктеуде – 5 қайнату.
Суслоқайнатқыш қазаннан құлмақты сусло өзі ағып құлмақ бытырасын елеуіштен бөлуге құлмақтаңдаушы аппаратқа түседі де, ол жуылады, және жуатын су филтрленген сусломен бірге ақшылдануы және сууы үшін насоспен айдап шығарылады.
Суслоның ақшылдануымен сыраға дөрекі ащы дәм беретін, қайнатқан кездегі айналған ақуыздардың жойылуына қол жеткізеді. Ақшылдану процессі тұндыру немесе сепарирлеумен жүзеге асады (41 сурет қарау). Ақшылданғаннан кейін сусло 5—6°С температураға дейін суландырғыш жылуалмастырғышта және пластинкалы жылуалмастырғышта суытылады да, егу дрожжыларымен тұқымдандырылады.
Сыра суслосын ашыту процессі екі бөлек бөлмеде екі стадияда және әр түрлі шарттар мен режимдерде жүзеге асады. Бірінші стадия – бастысы ашыту (40-сурет қарау) – ашытатын бөлімде жүргізіледі және сусло мен дрожжылардан жасыл сыра алумен аяқталады. Екінші стадия – ашыту алды – лагерь төледе жүзеге асады, дрожжыдан босатылған жасыл сыра СО2 –мен қанығады, піседі жіне дайын сусынға айналады.
Ақшылданған суслоны 6—9°С температурада төмен ашу сыра дрожыларымен ашытады да, 1—2°С температурада ашытуды бітіреді. Ашытудың аяғында дрожжы түбке қонады және сыраны ақшылдандырады. Қонған дрожжыларды егінді ретінде 10-15 рет қайта қолданады.
Ашытатын аппараттар ашық және жабық типті, тіктөртбұрышты және цилиндрлі, тік және көлденең, жылу бөліну үшін 1о С температураға дейін суытылған суды өткізетін жылантүтігі бар болаттан және алюминийден болуы мүмкін. Танк сыйымдылығын суслоның 1-2 қайнатылуына мөлшерлейді.
Басты ашытуды 100 л-ге 0,5 л немесе сусло көлемінен 0,5% көлемінде салқындатылған сусломен және егінді дрожжылармен танкты толтырумен бастайды. 11 —13% концентрациялы суслоның басты ашытылуының ұзақтығы 7—9 тәулікті құрайды, ал одан жоғары концентрация үшін — 9—10 тәулік. Ашыту динамикасын экстактының шығыны бойынша бақылайды, басты ашытудың аяғы 100 мл-ге 1,0г деңгейінде жасыл сыраның редуцирлеуші заттарының қалдық мөлшерімен сипатталады. Жас сыраны сепарирлейді, суытады, көлемін өлшейді және лагерлі танкке жібереді. Танк түбінде қалған дрожжы қабатын вакуум-аппарат пен насос көмегімен сүзіп алады немесе дрожжы бөліміне жібереді. Ашытатын бөлімдегі сыраның жоғалуы суық суслоның көлемінің 2% мөлшеріне тең.
Дрожжылардың таза культурасын біріншіден завод зертханаларында, сосын арнаулы аппараттарда көбейтеді. Грейнердің бұндай аппараты көп қолданылады. Ол сусло стерилизаторынан, дрожжы сақтауға арналған ыдысы бар ашытуға арналған цилиндрлерден және алдын ала ашыту резервуарларынан тұрады.
Стерилизаторда суслоны 1 сағат аралығында жылантүтік арқылы ысыта отырып қайнатады, сосын 12°С-ге дейін суытады. Сығылған ауамен стерильденген суслоны ашыту цилиндріне жібереді. Сосын аналық дрожжыларды сақтауға таңдап алады, ал қалған бөлігін стерильді ауамен алдын ала ашыту резервуарына өткізеді, 9° С температурада 3 тәулік аралығында дрожжыларды ашытады және көбейтеді және ауамен қайта басты ашыту танкіне ауыстырады.
Басты ашытудан кейін жасыл сыра көлемінен 2% дрожжы алады және оның жартысын ашытатын аппаратқа егінді үшін дән дрожжы ретінде қолданады, ал екінші жартысын – артық дрожжылар - өңделменген күйінде релизация үшін экспедицияға жібереді. Дәнді дрожжыларды вибросито арқылы сүзеді, толық ақшылданғанша 3°С температурада суық сумен жуады. Қайта қолдану алдында дрожжыларға 2-3 күндік тыныштық береді, олард күнде аустырылып отыратын су бөліктерінде сақтайды, ал сосын оларды 2-3 сусломен мөлшерлеп қосып, сығылған ауамен немесе көмірқышқыл газымен араластырады және ашытқыш аппаратқа салады.
Сыраны ашыту мен ұстау оның көмірқышқыл газымен сіңуі, ақшылдануы мен өнуі үшін қажет.
Сыраның СО2 стандартты концентрациясына (0,3—0,35%) дейін қанығуы үшін ашытуға шамамен 1% экстрактивті заттарды қалдырады және оның ерігіштігін температураны 0—2°С-ке төмендету мен қысымды 0,03— 0,07 МПа өсіру арқылы көбейтеді. Ашыту кезіндегі ақшылдану мен дөрекі ащы дәмнің жоғалуы дрожжы тұнған кезеде ақуыздардың бөлігі мен құлмақ смоласын тұнбаға түсіргенде ашыту аяғында пайда болады. Сыраның жетілуі кезінде альдегидтер мөлшері азаяды, эфирлер, жоғары спирттер және қышқылдар мөлшері көбееді. Осылай сыраның дәмі мен ароматы байиды.
Дрожжылардан сепарирленген және салқындатылған жасыл сыра лагерь танкіне оның құрамындағы ауаны көмірқышқылды газбен ығыстырылуына арналған шпунтты саңылауының ашық тұрғанында астыдан жіберіледі. Танкті жалғастырылған шпунтаппарат арқылы шпунттайды. Ашыту мен ұстаудың ұзақтығы сыра сортына байланысты болады. Сонымен, Жигулевское сырасын 21 тәулік ұстайды, Рижское және Московское – 42, Мартовское и Украинское — 30, Ленинградское — 90 тәулік. Дайын сыраны көмірқышқыл назымен танкіде ақшылдатуға түсіру кезінде оның ерігіштігіның жоғалуын жою үшін қысым сақталады.
Жигулевский сырасын өте тез дайындау әдісі суслоны оттегінсіз ашытуға негізделген, сондықтан аз альдегид түзіледі және оның өніу тезірек өтеді. Ашытуды 4°С температурада изотермиялық жағдайларда өткізеді. Суслоны суыту мен ашыту герметикалы жабық аппараттарда өткізіледі, суслопровод көмірқышқыл газымен өңделеді, егінді дрожжылардың мөлшері 100 л суслоға 0,5-тен 0,7-1,0-ге көбейтілді. Суслоны ашытуда ауысымда 1 рет СО2 араластырады, сондықтан басты ашыту 5,5 тәулік ішінде бітеді. Ашытуды 4—5° С температурада жүргізеді және оны 11 туәлік ішінде бітіреді. Сыраны оның ақшылдануы кезінде 0—1°С дейін суытады.
Ашытудан кейінгі сыраның ақшылдануын диатомды фильтрлерде немесе сепараторларда жүргізеді (41 сурет). Араластырғыштан кейін сыра пластинкалы тоңазытқышта 0—1°С-ге дейін салқындатылады және ақшылдануғы жіберіледі. Фильтрлерде фильтрлеуші бөлік ретінде мақта-маталы массаны, диатомит пен құрамында асбеста көп қағаз пластинаны қолданады. Фильтр-престерді ВСП сепараторларымен алмастырады, және сол кезде сыраның жоғалуы 1-ден 0,02%-ке дейін азаяды, бірақ қажетті ақшылдық болмайды, сондықтан оларды пластинкалы филтрлерде қайта фильтрлейді.
Диатомды фильтрлер ең перспективалы, олардың шығыны 0,4%, құрайды. Қондырғы сырада диатомит сеспензиясын дайындау үшін араластырғашты қамтиды. Таза сыраның пайда болғанынан кейін диатомитті суспензияның берілуін тоқтады да, сыраны фильтрлейді. Фильтрлің зарядталусыз жұмысының ұзақтығы 150 сағатты құрайды. Сосын зарядтау жүреді: диатомит судың ағысымен жуылады және оның жаңа бөлігі енгізіледі.
Егер ақшылданған сыра СО2 –мен қанықпаса, онда оны карбонизаторларда қосымша қанықтырады, еріген СО2-нің стабильденуі үшін 2-6 сағат ұстайды және құйыға жібереді.