Proizvodnja pekarskog kvasca

Proizvodnja pekarskog kvasca
Što je pekarski kvasac ?
Pod pojmom pekarski kvasac podrazumijeva se aktivna
kvaščeva biomasa koja se koristi za dizanje tijesta u
pekarstvu.
Kako reagira u tijestu ?
Kvasac u tijestu alkoholnom fermentacijom šećera iz
brašna proizvodi alkohol i CO2, koji diže tijesto.
U kojim oblicima je prisutan na tržištu?
Tekući, kvaščev kolač, suhi aktivni
Godišnja proizvodnja u svijetu: 2,5 – 3,0 milijuna tona
1
Proizvodni proces
Osnovne sirovine i mikroorganizmi
Osnovna sirovina – izvor ugljika
Melasa šećerne repe i mješavina melasa
Kukurizni hidrolizat i sirutka
Mikroorganizam
Sojevi kvasca Saccharomyces cerevisiae
Ostali kvasci: Torulospora delbrueckii
Saccharomyces uvarum
2
Principi aerobnog uzgoja kvaščeve biomase
Brzina rasta
- maksimalna: µ = 0.6 h-1
- optimalna u proizvodnji: µ = 0.1-0.2 h-1
Pri većim brzinama rasta koncentracija
supstrata u komini je relativno visoka i
omogućuje da se dio šećera konvertira
u etanol (Crabtree efekt).
- specifična brzina rasta - ključni
parametar u industrijskoj proizvodnji
pekarskog kvasca.
Potreba kisika – aeracija:
za 1 kg Kv100 potrebno je 1 kg O2
Pritok supstrata
Principi aerobnog uzgoja kvaščeve biomase
Crabtree…
3
Oksidativni i fermentativni metabolizam
25
6
qO2
qCO2
5
RQ
4
15
3
RQ
q O 2 , q CO 2 (mmol*g -1*h -1)
20
10
2
5
1
0
0
0
0,05
0,1
0,15
0,2
0,25
0,3
0,35
0,4
D (h-1)
Respiracijski kvocijent (RQ), potrošnja kisika (qO2) i proizvodnja CO2
(qCO2) u oksidativnom i fermentativnom metabolizmu kvasca S.
cerevisiae
Hranjiva podloga
Melasa šećerne repe, kojoj se može dodati melasa šećerne
trske do 25 % (radi biotina).
0,585 C12H22O11 + 0,61 NH3 + 3,205 O2 →
C3,72H6,11O1,95N0,61 + 4,29 H2O + 3,3 CO2
Iz jednadžbe proizlazi da se iz 200 g saharoze proizvede
100 g suhe tvari kvasca
Izvori dušika, fosfora i sumpora:
(NH4)2HPO4 (diamonijev fosfat, DAF)
(NH4)2SO4 (diamonijev sulfat, DAS)
Izvori makro i mikroelemenata:
Mg sulfat, Zn sulfat, te Cu i Fe kao sulfati ili kloridi
Izvori tvari rasta:
biotin, pantotenska kiselina, B1, B2, B6
4
Uvjeti okoline
Temperatura: optimalna 30-32 oC,
pri kraju procesa
pH: optimalni za rast 4.0-5.0
pri kraju procesa
Koncentracija kvaščevih stanica
na kraju procesa od 50-70 g s.tv./L kvaščeve biomase
dobre kvalitete, kvasac brže razmnožava pri manjim
koncentracijama stanica
Odvođenje topline: za 1 g s.tv. proizvedene kvaščeve
biomase oslobodi se 3,9 – 4,4 kcal (16,3 - 18,5 kJ).
Koncentracija kisika u komini
poželjno: 0,1-0,2 mg/L, ali dolazi do limitacije tijekom
uzgoja
Koncentracija otopljenog kisika tijekom uzgoja
pekarskog kvasca u bioreaktoru od 125 m3
80
otopljeni kisik (%), X (g/L)
70
60
50
40
otopljeni
kisik
30
X
20
10
0
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
vrijeme (sati)
5
PROIZVODNJA U POGONU
•
•
•
•
•
•
•
Priprema podloge
Procesi i faze (generacije) uzgoja
Uzgoj u pojedinim generacijama
Izdvajanje kvaščeve biomase
Oblikovanje i pakiranje
Proizvodnja suhog aktivnog kvasca
Čuvanje i transport proizvoda
Priprema melasne podloge
6
Karakteristike uzgoja u pogonu
Tehnološki procesi se razlikuju po:
- broju generacija: 4-5
Pojedine generacije se razlikuju po:
- vremenu trajanja pojedine generacija
- načinu vođenja uzgoja
- sistemu za aeraciju i aerobnosti procesa
Umnožavanje u pojedinim generacijama
Laboratorij
Pogon – 4-5 generacija
Šaržni uzgoj u prve dvije generacije
- propagator i predfermentor (slično kao u proizvodnji alkohola),
moguće spajanje
Šaržni uzgoj s pritokom supstrata
u preostale tri generacije:
- mala matica
- velika matica
- prodajni kvasac
7
Umnožavanje u pojedinim generacijama
Bioreaktor za aerobni uzgoj
8
Uzgoj u maloj matici
60
kvasac
Kvasac (g/L s.tv.)
pritok Me25 (L/h)
50
pritok melase
40
30
20
10
0
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10 11 12 13 14 15 16 17 18 19
Vrijeme (h)
Uzgoj u zadnje dvije generacije
u bioreaktoru od 125 m3- krivulja rasta
12
Velika matica
10
Prodajni kvasac
Kvasac (tona)
8
6
4
2
0
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
Vrijeme (h)
9
Pritok supstrata za uzgoj kvasca
u bioreaktoru od 125 m3
1400
50
Me25
1200
40
800
30
N
600
20
N, P 2O5 (kg/h)
Me25 (kg/h)
1000
400
P2O5
10
200
0
0
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
Vrijeme (h)
Postavljanje i vođenje aerobnih procesa
u zadnje dvije generacije
• Postavljanje
- priprema bioreaktora
- dotok vode i male količine otopine soli u čisti bioreaktor
- podešavanje pH i temperature
- otvaranje dovoda zraka
- inokulacija
• Vođenje procesa
- programirani pritok melase
- regulacija pritoka melase (Crabtree efekt)
- pritok soli
- kontrola pH i temperature
10
Izdvajanje, filtracija, oblikovanje i pakiranje
svježeg pekarskog kvasca
Vakuum filtracija
11
Pakiranje svježeg kvasca
- u specijalni papir
- mala pakovanja: 30-50g
- velika pakovanja: 500g ili 1 kg
Proizvodnja suhog aktivnog kvasca
- 92 – 96 % suhe tvari
- poduženje trajnosti
- mogućnost skladištenja na sobnoj temperaturi
- “obični” SAK – rehidratiranje prije upotrebe
- instant SAK – nije nužna rehidratacija
12
Proizvodnja suhog aktivnog kvasca
U procesu proizvodnje SAK-a važno je:
• Izbor soja kvasca S. cerevisiae
• Uzgoj u zadnjoj generaciji
• Kemijski sastav kvaščeve biomase
• Izdvajanje i zaštita stanica
• Oblikovanje
• Sušenje
• Pakiranje i skladištenje
Sušenje kvaščeve biomase
Tijekom sušenja izvlači se iz svježe biomase:
- slobodna međustanična voda
- slobodna stanična voda
80
- vezana stanična voda
70
udio vlage (%)
60
50
40
30
20
10
0
0
5
10
15
t (h)
13
Prikaz procesa sušenja instant SAK-a:
šaržna fluidna sušnica
Proizvodnja suhog granuliranog kvasca:
šaržna rotirajuća sušnica
1-Vakuum filter; 2- Ekstruder; 3- Filter za zrak; 4- Rotirajuća sušnica;
5- Kompresor za zrak; 6- Ciklon; 7-Transporter kvasca; 8-Dosušivanje u
vakuumu; 9-Pakiranje
14
Pakiranje SAK-a
instant
granulirani
Oblici pekarskog kvasca
1. A) KVAŠČEV KOLAČ
Prednosti:
- praktičan oblik pakiranja
- smanjena mogućnost oksidacije s kisikom iz zraka
- dobra stabilnost u hladnom prostoru
Nedostaci:
- problem doziranja (ne može automatsko)
- pad aktivnosti u nepovoljnim uvjetima
(visoka temperatura, vlaga)
15
Oblici pekarskog kvasca
1. B) GRANULIRANI KVASAC
Prednosti:
- lagano doziranje
- lagano vaganje u malim pekarama
- pakiranje do 25 kg
Nedostaci:
- osjetljivost na kisik iz zraka
Oblici pekarskog kvasca
2. TEKUĆI KVASAC
Prednosti:
- automatsko doziranje
- lagano razmuljavanje u brašno
- ekonomičnost procesa najpovoljnija
(nema filtriranja i pakiranja)
Nedostaci:
- problem transporta i skladištenja (kod malih pekara)
- trajnost
- čišćenje posuda za transport i skladištenje mora se
obaviti korektno i kontinuirano
- potrebno je miješanje da kvasac ne sjedne na dno
16
Oblici pekarskog kvasca
3. A) SUHI GRANULIRANI AKTIVNI KVASAC
Prednosti:
- ne mora se pakirati u vakuumu
- dobra trajnost u nepovoljnim uvjetima (dim, zrak, vlažnost)
- prikladan za sve vrste pakiranja, pogotovo u male vrećice
za domaćinstva – 50, 100, 500 g, 5-20 kg
Nedostaci:
- nešto manja aktivnost
- mora se rehidratirati prije upotrebe u optimalnim uvjetima
(t = 35°C, 15 min)
Oblici pekarskog kvasca
3. B) INSTANT SUHI AKTIVNI KVASAC
Prednosti:
- dobra trajnost
- jednostavno doziranje
- direktna upotreba
Nedostaci:
- pakiranje pod vakuumom, ne smije se oštetiti ambalaža
- osjetljivost na kisik
17
NAMJENSKI KVASCI
1) KVASCI ZA SMRZNUTA TIJESTA
Prednost:
- manji pad aktivnosti tijekom
zamrzavanja i skladištenja
Zamrzavanje kvasca u tijestu:
- upotreba posebnih vrsta kvasaca
(Torulospora delbrueckii)
- preporuča se uzimanje kvaščevog kolača ili manje
osušeni kvasac (75 % suhe tvari)
NAMJENSKI KVASCI
2) OSMOTOLERANTNI KVASCI
Prednosti:
- manji pad aktivnosti tijekom
fermentacije u slatkom tijestu
- upotreba selektiranih kvasaca
(sojevi kvasca S.cerevisiae, T.delbrueckii)
18

Download Report