Микробиологическое производство продуктов Специальность: биотехнология Группа: БТ-15 -21 Выполнила: Ибрагимова Н. В. Проверила: Амирова А. К.
Содержание Введение 1. История развития микробиологии 2. Основы микробиологического производства 3. Микробиология основы молочной промышленности 4. Микробиология спиртового производства Заключение Список использованной литературы
Введение Ø Ø Микробиология(от греч. micros - малый, bios -жизнь, logos - учение) -наука, изучающая строение, жизнедеятельность и экологию микроорганизмов мельчайших форм жизни растительного или животного происхождения, не видимых невооруженным глазом. Микробиология изучает всех представителей микромира (бактерии, грибы, простейшие, вирусы). По своей сути микробиология является биологической фундаментальной наукой. Для изучения микроорганизмов она использует методы других наук, прежде всего физики, биологии, биоорганической химии, молекулярной биологии, генетики, цитологии, иммунологии. Как и всякая наука, микробиология подразделяется на общую и частную. Общая микробиология изучает закономерности строения и жизнедеятельности микроорганизмов на всех уровнях. молекулярном, клеточном, популяционном; генетику и взаимоотношения их с окружающей средой. Предметом изучения частной микробиологии являются отдельные представители микромира в зависимости от проявления и влияния их на окружающую среду, живую природу, в том числе человека. К частным разделам микробиологии относятся: медицинская, ветеринарная, сельскохозяйственная, техническая (раздел биотехнологии), морская, космическая микробиология .
История развития Микробиология прошла длительный путь развития, исчисляющийся многими тысячелетиями. Уже в V. VI тысячелетии до н. э. человек пользовался плодами деятельности микроорганизмов, не зная об их существовании. Виноделие, хлебопечение, сыроделие, выделка кож . не что иное, как процессы, проходящие с участием микроорганизмов. Тогда же, в древности, ученые и мыслители предполагали, что многие болезни вызываются какими-то посторонними невидимыми причинами, имеющими живую природу. Ø Следовательно, микробиология зародилась задолго до нашей эры. В своем развитии она прошла несколько этапов, не столько связанных хронологически, сколько обусловленных основными достижениями и открытиями. Ø
Наиболее важными для промышленного микробиологического производства являются следующие микробиологические факторы: 1) коэффициенты выхода продукта или продуктов; 2) скорости роста и / или скорости получения конечного продукта; 3) сродство культуры-продуцента к углеродным энергетическим, субстратам; 4) стабильность и неприхотливость культуры продуцента.
Микробиология основы молочной промышленности Кисломолочные напитки - это продукты, получаемые из цельного, обезжиренного, нормализованного молока или сливок путем внесения заквасок и создания условий для сквашивания нормализованной смеси и получения сгустка. При этом используются чистые культуры молочнокислых бактерий с добавлением или без добавления дрожжей или уксуснокислых бактерий
Виды продукции Простокваша - это кисломолочныйпродукт с ненарушенным сгустком. Его вырабатывают из молока с добавлением или без добавления вкусовых и ароматических веществ. В качестве вкусовых и ароматических веществ применяют сахар, мёд, ванилин, корицу, плодово-ягодные кремы или варенье. Ø Обыкновенная простокваша - вырабатывается путем сквашивания пастеризованного молока чистыми культурами мезофильного стрептококка. Ø Мечниковская простокваша - изготавливается сквашиванием пастеризованного молока термофильным стрептококком и болгарской палочкой. Готовый продукт имеет более выраженный кисломолочный вкус по сравнению с обыкновенной простоквашей. Ø Ряженка или простокваша украинская - вырабатывается путем сквашивания топленой смеси молока и сливок с добавлением или без добавления болгарской палочки. Ø
Все кисломолочные продукты по характеру биохимических процессов подразделяются на две группы: гомоферментативного и гетероферментативного брожения В основе приготовления продуктов гомоферментативного брожения лежит молочнокислое брожение. К ним относятся все разновидности простокваши, ацидофильные продукты. В этих продуктах накапливаются в основном молочная кислота Ø К группе гетероферментативного брожения относятся продукты со смешанным - молочнокислым и спиртовым - это кефир, кумыс. Ø В результате молочнокислого брожения лактозы, которое вызвано лактоккоками и молочнокислыми палочками, основным продуктом распада является молочная кислота. В результате спиртового брожения лактозы, вызванного дрожжами, сбраживающими лактозу, основными продуктами распада являются этиловый спирт и углекислотный газ. Они придают продукту специфический острый вкус и запах, и т. д. . Ø
Ø Вкус и консистенция кисломолочных напитков также во многом зависят от состава бактериальных заквасок. Подбирая их состав, можно регулировать свойства сгустков и обеспечивать оптимальную консистенцию и вкус. Приготовление производственных партий заквасок осуществляется в специализированных заквасочниках, которые обеспечивают проведение пастеризации, выдержки, охлаждения, заквашивания, культивирования и дальнейшего охлаждения в одном и том же сосуде. конкретные режимы приготовления заквасок для каждого вида ферментативных молочных продуктов указывается в соответствующих технологических инструкциях и наставлениях, прикладываемых к чистым культурам микроорганизмов их изготовителем.
Ø Ø Ø Их основу составляют следующие виды микроорганизмов: Молочнокислый стрептококк бывает мезофильный и термофильный, оптимальная температура развития, которых 30 -35° С и 40 -45° С соответственно. Они образуют плотный сгусток, предел кислотообразования - 120 -130° Т. Болгарская палочка имеет оптимум развития при 40 -45° С, предел кислотообразования - 300° Т, даёт плотный, ровный сгусток. Ацидофильная палочка бывает слизистых и не слизистых рас, оптимальная температура развития - 40 -42° С. слизистые расы - слабые кислотообразователи (200 ° Т), дают тягучий (слизистый) сгусток. Неслизистые расы - сильные кислотообразователи (до 300 ° Т) - образуют ровный сгусток. Ароматообразующие бактерии входят в группу молочнокислых стрептококков и помимо молочной кислоты продуцируют повышенное количество летучих кислот и ароматических веществ (диацетила, ацетоина, ацетальдегида). Оптимальная температура развития 25 -30° С. После заквашивания молоко тщательно перемешивают для равномерного распределения закваски и сквашивают двумя способами: термостатным и резервуарным.
Общая схема производства При производстве кисломолочных напитков применяются два способа: термостатный и резервуарный. При термостатном способе производства кисломолочных напитков сквашивание молока и созревание напитков производится в бутылках в термостатных и хладостатных камерах. При резервуарном способе производства заквашивание, сквашивание молока и созревание напитков происходит в одной емкости (молочных резервуарах).
Резервуарный способ Ø Ø Технологический процесс производства кисломолочных напитков резервуарным способом состоит из следующих технологических операций: подготовки сырья, нормализации, пастеризации, гомогенизации, охлаждения, заквашивания, сквашивания в специальных емкостях, охлаждения сгустка, созревания сгустка (кефир, кумыс), фасовки. Для производства кисломолочных напитков используется молоко не ниже второго сорта кислотностью не выше 19 °Т, которое предварительно подвергают очистке. Обезжиренное молоко, пахта, сливки, сгущенное и сухое молоко, казеинат натрия и плодовоягодные наполнители должны быть доброкачественными без посторонних привкусов и запахов и пороков консистенции. Кисломолочные напитки вырабатывают с различной массовой долей жира: 6; 4; 3, 2; 2, 5 1, 5; 1%. Поэтому исходное молоко соответственно нормализуется до требуемой массовой доли жира. Нормализация молока осуществляется в потоке на сепараторахнормализаторах или смешением. Нежирные продукты вырабатываются из обезжиренного молока. Нормализованное сырье подвергается тепловой обработке. В результате пастеризации уничтожаются микроорганизмы в молоке и создаются условия, благоприятные для развития микрофлоры закваски. Наилучшие условия для развития микроорганизмов создаются, если молоко пастеризуется при температурах, близких к 100 °С. При этих условиях происходит денатурация сывороточных белков, которые участвуют в построении структурной сетки сгустка, повышаются гидратационные свойства казеина и его способность к образованию более плотного сгустка, хорошо удерживающего сыворотку. Поэтому при производстве всех кисломолочных напитков, кроме ряженки и варенца, исходное сырье пастеризуется при температуре 85 -87 °С с выдержкой 5 -10 мин или при 90 - 92 °С с выдержкой 2 -3 мин, ряженки и варенца - 95 -98 °С с выдержкой 2 -3 ч. Кроме того, при выработке варенца используется и стерилизация молока.
Термостатный способ Ø Ø Технологический процесс производства кисломолочных напитков термостатным способом состоит из тех же технологических операций, что и производстве резервуарным способом, осуществляемых в такой последовательности: подготовка сырья, нормализация, гомогенизация, охлаждение до температуры заквашивания, заквашивание, фасование, сквашивание в термостатных камерах, охлаждение сгустка, созревание сгустка (кефир, кумыс). Приёмку и подготовку сырья, нормализацию, тепловую обработку, гомогенизацию нормализованной смеси и её охлаждение до температуры заквашивания выполняют так же, как и при резервуарном способе производства. Далее нормализованную смесь заквашивают в ёмкости. После заквашивания смесь фасуют в потребительскую тару и направляют в термостатную камеру, где поддерживается температура, благоприятная для развития микрофлоры закваски. Об окончании сквашивания судят по кислотности и плотности сгустка. После окончания сквашивания продукт направляют в холодильную камеру для охлаждения, а кефир - и для созревания.
Охлаждение, созревание и хранение кисломолочных напитков По окончании сквашивания кисломолочные продукты постепенно охлаждают в холодильной камере до температуры не выше 6± 2°С, за этот период продукт должен приобрести плотную однородную консистенцию. Ряд кисломолочных продуктов после охлаждения (кефир, кумыс) выдерживают определенное время в холодильных камерах для созревания. По окончании созревания продукты передают на хранение и реализацию. Температура воздуха в камерах хранения до реализации должна быть не выше 6 -8°С. Срок хранения не более 18 ч. Соблюдение правил охлаждения и хранения является важнейшим гигиеническим требованием
Микробиология спиртового производства Ø В спиртовом производстве используют различные расы дрожжей Saccharomyces cerevisiaeверхового брожения. Основные требования к спиртовым дрожжам: способность быстро размножаться; иметь высокую энергию брожения; полностью выбраживать субстрат; обладать устойчивостью к высоким концентрациям сахара и спирта; обладать устойчивостью к внезапным изменениям внешних условий. Активность дрожжей зависит от полноценности питательной среды и ее концентрации. Скорость роста культуры зависит от полноценности среды, а концентрация оказывает влияние на выход биомассы (урожай дрожжей).
Фазы развития дрожжевой популяции Ø Ø 1. Лаг-фаза. Продолжительность фазы около 1 ч. Дрожжи в этот период практически не размножаются. Увеличивается объем и масса клеток. Только к концу лаг-фазы дрожжи начинают почковаться, количество почкующихся клеток составляет 4 -6%. 2. Фаза логарифмического роста. Продолжительность фазы 12 -16 ч. Дрожжи энергично размножаются. К шестому часу этой фазы количество почкующихся клеток составляет 32% и более. В период наиболее интенсивного почкования (середина логарифмической фазы) масса клеток наименьшая. К концу фазы масса клеток возрастает в 1, 5 -2 раза. В клетках интенсивно накапливаются резервные вещества (гликоген, трегалоза, полифосфаты). 3. Стационарная фаза. В этой фазе размножение клеток практически прекращается, но продолжается синтез клеточных веществ. Дрожжевые клетки достигают максимальной массы. 4. Стадия зрелости. По мере истощения питательных веществ и накопления продуктов обмена клетки начинают использовать свои резервные вещества. Масса клеток снижается на 20 -37%.
Морфологические изменения дрожжей Ø Молодые дрожжи. Такие дрожжи преобладают в середине логарифмической фазы. У них тонкая оболочка, гомогенная цитоплазма, вакуоли отсутствуют или только намечаются. Такие дрожжи интенсивно размножаются, в состоянии почкования находится около 70 -80% клеток. Ø Зрелые дрожжи наблюдаются в конце логарифмической и в стационарной фазах роста. Они характеризуются появлением зернистости в цитоплазме, наличием в клетках больших вакуолей и замедленным размножением. Почкующиеся клетки составляют не более 10 -15%. Ø Старые дрожжи появляются в фазе зрелости. Они характеризуются утолщенной оболочкой, зернистой и гетерогенной цитоплазмой, крупными вакуолями (иногда их несколько в клетке), наличием в клетках жировых включений. Характерным является наличие большого количества мертвых клеток (цитоплазма собрана в комок в центре клетки).
Динамика брожения Ø В процессе спиртового брожения можно выделить три периода. 1) Взбраживание. Этот период начинается с момента засева дрожжей в осахаренную массу. Отдельные дрожжевые клетки начинают размножаться почкованием. До накопления значительного количества дрожжевой массы брожение протекает медленно. 2) Главное брожение. После накопления дрожжевой массы процесс брожения ускоряется и начинается второй период – главное брожение. В этот период замедляется размножение клеток, а брожение становится наиболее интенсивным. Затем по мере истощения питательных веществ и увеличения содержания спирта и других продуктов метаболизма, интенсивность брожения понижается. 3) Дображивание. Оставшиеся сахара превращаются в спирт медленно, они дображиваются дрожжами. В производственных условиях при введении большого количества дрожжей период взбраживания незаметен, так клетки сразу же приступают к активному сбраживанию сахаров, т. е. главному брожению
Вредители спиртового производства Ø Ø Наболее опасными являются молочнокислые бактерии рода Leuconostoc. Эти микроорганизмы вызывают ослизнение и склеивание. Некоторые представители рода Leuconostoc являются очень спиртоустойчивыми, выдерживают спирт в количестве 16180. Они снижают бродильную активность дрожжей, повышают содержание в этиловом спирте посторонних примесей. Определенную опасность представляют также молочнокислые палочки рода Lactobacillus. К концу брожения могут развиваться уксуснокислые бактерии, образующие на поверхности бражки кожистую пленку серого цвета. При длительной задержке зрелой бражки в бродильных аппаратах эти бактерии наносят значительный урон. В результате окисления спирта в уксусную кислоту потери его могут составлять до 25 -50%. Опасным является развитие маслянокислых бактерий, так как онилегко гидролизуют крахмал, расщепляют сахара с образованием кислот. Образуемая бактериями масляная кислота даже в минимальном количестве угнетает размножение дрожжевых клеток, вызывает снижение их бродильной активности. На стенках бродильных аппаратов и в сырых местах цеха могут развиваться мицелиальные грибы, которые попадают в бражку, потребляют углеводы, повышают кислотность и уменьшают выход спирта.
Заключение Ø Бурно развивается в последнее время технология микробиологических производств. Ее продукцией являются витамины, белковые и биологические активные препараты, аминокислоты, жиры, биопрепараты, органические растворители и многое другое. Они планируют и организуют технологические процессы производства продуктов микробного синтеза; используют закономерности процессов микробиологического синтеза для оптимизации технологических параметров; выполняют основные операции, предусмотренные технологией культивирования микроорганизмов и выделения целевых продуктов из культуральной жидкости, используя разнообразные химические и физические управляющие воздействия; осуществляют контроль технологических операций, качества сырья, полупродуктов и готовой продукции; проектируют технологические линии новых и реконструируемых предприятий, выбирают стандартное и вспомогательное оборудование микробиологических производств, обеспечивая его техническое обслуживание и эффективное использование. Студенты могут специализироваться в области технологии витаминов, технологии белковых и биологически активных препаратов, технологии ферментных белковых препаратов, микробиологического производства белковых веществ, аминокислот и жиров, технологии биопрепаратов, органических растворителей и кислот, технологии переработки продуктов микробиологического синтеза, технологии химической и микробиологической переработки кормов или технологии концентрирования продуктов микробиологического синтеза.
Список использованной литературы: 1. Достижения советской микробиологии, Микробиология, 1989; Микробиология, Основы микробиологии, пер. с англ. , Микробиология, 1995; 2. Работнова И. Л. , Общая микробиология, Микробиология, 1966; «Микробиология» , 1987, т. 36, в. 6; 3. Мейнелл Дж. , Мейнелл Э. , Экспериментальная микробиология, пер. с англ. , Микробиология, 1967; 4. Шлегель Г. , Общая микробиология, пер. с нем. , Микробиология, 1972.
Скачать презентацию Микробиологическое производство продуктов Специальность биотехнология Группа БТ-15 -21
78821 (1).ppt