Biotechnologia w spoż PDF

Preview

Summary

Biotechnologia w przemyśle spożywczym...

Description

1. Opisz krótko etapy fermentacji w produkcji wina. W fermentacji winiarskiej wyróżnia się : *zafermentowanie (15-20 stopni C) - obserwuje sie silny wzrost komórek drożdzy i związane z tym zmętnienie, wydzielanie CO2, a na powierzchni cieczy pojawia się piana (garbniki, związki pektynowe) * fermentację główną (burzliwą)- intensywna produkcja CO2 przez drożdze i wystepowanie na powierzchni obfitej piany. Po kilku dniach fermentacja słabnie, zmiejsza się iość CO2, a piana zanika. Wzrasta zawartość alkoholu, a gęstość moszczu zmiejsza się. * dofermentowanie- to rozłożenie resztek cukru na alkohol, objawiające się łagodnym wydizelaniem CO2 bez pienienia. W tej fazie fermentacja ustaje, na dnie zbiornika gromadzą się komórki drożdży i osady, co powoduje klarowanie się wina 2. Na czym polega fermentacja ciągła (potokowa) w produkcji wina? Fermentacja ciągła- to fermentacja potokowa w nowoczesnych przemysłowych zakładach winiarskich. Kinia fermentacji cągłej moszczu składa się z kilku, połączonych szeregowo tanków lub jednego fermentatora podzielonego na kilka sekcji. Praktycznie zostaje wyelimonowana tu faza zafermentowania i dofermentowania, co pozwala na zwiększenie wydajności o 3040% w stosunku do fermentacji prowadzonej w sposób tradycyjny. Moszcz podawany jest do zbiornika o dużej koncetracji drożdży. Czas fermentacji bez wymiany drożdży w linii przekracza 2 miesiace. Dofermentowanie przebiego poza linią. Opuszczający ją produkt zawiera jeszcze 2-3% cukru. Wykorzystać można immobilizację (unieruchomienie) komórek drożdży, co pozwala na zwiekszenie produktywności fermentorów. 3. Na czym polega leżakowanie wina i jakie zabiegi można przeprowadzać w trakcie leżakowania? Leżakowanie polega na przetrzymywaniu napojów w beczkach, kadziach lub tankach w specjalnych piwnicach leżakowych w celu osiągnięcia swojego własciwego profilu smakowozapachowego, obniża się jego kwasowość, wtrącają się substancje nierozpuszczalne i wykształca się bukiet. Okres leżakowania dla win gronowych wynosi od 1 roku do 4 lat, dla win owocowych jest krótszy około 6 miesięcy. Zabiegi które można przeprowadzać w trakcie leżakowania: - okresowo można ściągać wino znad osadu (wprowadza się tym samym niewielkie ilości tlenu potrzebne w procesie dojrzewania wina) - dolewanie wina (dopełnienie zbiorników), wino w trakcie leżakowania paruje oraz zmiejsz swoją objętość z powodu obniżenia temperatury(ważne dla win podatnych na choroby tlenowe np. wytrawne i półwytrawne) - kupażowanie- mieszanie różnych gatunków, bądź roczników wina w celu uzyskania odpowiedniej zawartości alkoholu, klarowności, słodkości, kwasowości, smaku, zapachu -dosładzanie -dokwaszanie -aromatyzowanie -filtrowanie 4. Jakie znasz choroby win oraz co jest przyczyną zmętnień i osadów w winie ? Przyczyny zmętnień i osadów: -nadmiar metali (głównie Fe i Cu) -niestabilne frakcje zwiazków polifenolowych tj. Barwników i grabników -niestabilne frakcje białka -nadmiar soli kwasu winowego (wiśnianu potasu, wunianu wapnia, siarczanu wapnia) -nadmiar polisacharydów -nadmiar rozwoju drożdzy i bakterii Choroby win- zmiany zachodzące w winie spowodowane rozwojem drobnoustrojów: * choroby spowodowane rozwojem drobnoustrojów tlenowych w winach o stężeniu alkoholu maksimum 12% ( bakterie Acetobacter, drożdze Candida, Pichia i inne) * rozwojem drobnoustrojów beztlenowych i względnych beztlenowców (fermentacja mlekowa, mysi posmak, śluzowacenie, gorzknienie) 5. W jaki sposób otrzymuje się wina maderyzowane? Wino maderyzowane (wina białe, rzadziej czerwone) otrzymuje się wskutek ogrzewania na słońcu lub w specjalnych komorach ( temp. 40 – 70 stopni C), przez okres kilku tygodni do kilku miesięcy. Wysoka temperatura powoduje wyjałowienie wina i denaturację białek, na początku występuje zwiększona mętność, która później szybko mija na skutek opadania zmętnień na dno. Wino maderyzowane charakteryzuje się wiekszą zawartością lotnych estrów i garbników, co powoduje miękkość cech smakowych wina. Wino ciemnieje na stutek karmelizacji cukru. 6 . Jakie znasz enzymy słodu i na czym polega ich rola ? * α -amylaza: rozkład skrobi do dekstryn * β –amylaza: rozkład skrobi do maltotriozy, maltozy i glukozy * endopeptytazy: rozkład białek do peptonów i aminokwasów * enzdo-β -glukanaza: rozkład β -glukanów i białek *hemicelulazy: rozkład składników ścian komórkowych 7. W jaki sposób przygotowuje się brzeczkę do produkcji piwa? Produkcja brzeczki Brzeczka jest surowcem do produkcji piwa i pożywką do wzrostu drobnoustrojów. Na przygotowanie brzeczki składa się kilka etapów:  mielenie słodu  zacieranie  filtracja  gotowanie brzeczki  oddzielenie osadów  chłodzenie brzeczki Mielenie słodu - parametry słodu oraz jego mielenie zależą od:  rodzaju piwa  rodzaju technologii (mielenie na sucho lub na mokro)  wyposażenia (mielenie w śrutownikach dwu-, cztero-, pięcio- i sześciowalcowych oraz małych młotkowych (w browarach wykorzystujących nowoczesne filtry zacierne). Cel mielenia:  

ułatwienie rozpuszczenia składników ekstraktywnych słodu w wodzie pobudzenie enzymów

 stworzenie materiału do wytworzenia warstwy filtracyjnej Dlatego dąży się do jak najlepszego rozdrobnienia bielma i jak najmniejszego rozdrobnienia łuski (lepsza fermentacja i filtracja) - lepsze mielenie na mokro Zacieranie - polega na przejściu składników słodu do brzeczki i przekształceniu do form przyswajalnych przez drożdże Cel zacierania - włączenie enzymów rodzimych słodu do hydrolizy jego składników (skrobia, β-glukan, białka i inne) i przekształcenie ich do form przyswajalnych przez drożdże. Procesem zacierania steruje się za pomocą temperatury i kwasowości, przy czym większy wpływ ma temperatura. W czasie zacierania na skutek hydrolizy kwaśnych związków słodu, ukwaszania biologicznego (dodatek bakterii mlekowych)lub dodatku kwasów, wzrasta kwasowość zacieru 5,2 - 5,4 (pH 5,5 - 5,8 w temp 20*C) Zakwaszenie zacieru wpływa na stopień i szybkość ekstrakcji składników słodu do brzeczki. Brzeczka najszybciej ulega scukrzeniu przy pH 5,3 - 5,6, a największą zawartość ekstraktu uzyskuje się przy pH 5,3 - 5,9 przy zacieraniu dekoktacyjnym. Zacieranie infuzyjne - polega na stopniowym (1*C/min) podgrzaniu zacieru do temp. 76*C (całkowite scukrzenie) stosując przerwy w celu przedłużenia działania enzymów. Zacieranie dekoktacyjne (jedno- dwu lub trójwymiarowe) temperatury zacieru osiągają się przez zagotowanie części zacieru (waru) i zawrócenie go do pozostałej części zacieru, uzyskując skokowy wzrost temperatury. Jest to metoda bardziej przydatna (lepsze skleikowanie skrobi i odfermentowanie, a w rezultacie piwo o pełniejszym smaku). Filtracja brzeczki - polega na oddzieleniu klarownej brzeczki od młota (wysłodzin) - przy zastosowaniu kadzi filtracyjnej lub filtru zaciernego.

Filtracja powinna trwać jak najkrócej, przy czym czas filtracji może wynosić nawet 6h (kadzie filtracyjne) lub 2-3h (filtr zacierny). W kadziach filtracyjnych powstała warstwa filtracyjna na dnie kadzi przepuszcza klarowną brzeczkę i zatrzymuje osady. Następnie przeprowadza sie wysładzanie młóta przepłukując je wodą o pH brzeczki i temp. o kilka *C wyższej niż temp. brzeczki, aż zawartość ekstraktu w brzeczce osiągnie około 1,5%. W filtrach zaciernych stosuje się ciśnienie zewnętrzne 0,04MPa dzięki czemu skraca się czas filtracji. Gotowanie brzeczki z chmielem - trwa około 2h lub krócej (przy podwyższonym ciśnieniu i temp.) Brzeczkę w czasie gotowania zadaje się preparatami chmielu goryczkowego (na początku i w połowie gotowania) i chmielu aromatycznego (20min przed końcem gotowania). Zabieg gotowania brzeczki z chmielem ma na celu:  ekstrakcję związków chmielu i nadawanie piwu odpowiedniego smaku,  sterylizację brzeczki  wytrącenie osadów (białka i polifenole)  zakwaszenie i zagęszczenie brzeczki  inaktywację enzymów  ustalenie barwy Żywice, olejki i polifenole chmielu mają wpływ na cechy organoleptyczne piwa. Dawkę chmielu ustala się na podstawie oceny zawartości w chmielu α-kwasów i izo-związków, co decyduje o goryczce w piwie. Ponadto im dłuższy czas gotowania tym więcej α-kwasów przechodzi w izo- α-kwasy, a goryczka w piwie jest większa. W czasie gotowania zmniejsza się natomiast ilość chmielowych olejków eterycznych, nadających piwu określone cechy organoleptyczne. Oddzielanie osadów - w czasie gotowania białka reagują z garbnikami i powstają osady garbnikowo-białkowe, które oddziela się przez odwirowanie, filtrację lub dekoktowanie. Czas gotowania i temperatura mają wpływ na ilość skoagulowanego białka i prekursora DMS. Przy wysokich temp. lub długim gotowaniu ilości skoagulowanego białka jest duża a DMS jest w normie. Przy niskich temp. i krótkich gotowaniu jest odwrotnie. Siarczek dimetylu (DMS) - w niskim stężeniu (w piwie z reguły od 14-144mg/l) przyczynia się do uzyskania pełnego aromatu piwa. Natomiast wysokie stężenie daję zapach gotowanych warzyw. Źródłem DMS jest słód (ilość DMS zależy od rodzaju jęczmienia). DMS powstaje w piwie w wyniku termicznego degradacji S=metylometioniny (SMM) podczas gotowania i leżakowania oraz enzymatycznej redukcji sulfotlenku dimetylu (DMSO) przez drożdże w czasie fermentacji i leżakowania. Chłodzenie brzeczki - (do temp. od kilu do kilkunastu stopni) przeprowadza się w celu przygotowania brzeczki do zadania drożdżami oraz w celu usunięcia tzw. osadów zimnych (drobne zawiesiny - ok. 0,5µm - widoczne gry temp. osiągnie 60*C). Usuwa się je przez flotację - wiązanie przez drobne pęcherzyki powietrza, które unoszą je na powierzchnię. 8. Jaki jest cel zacierania w produkcji piwa i jakie znasz metody zacierania? Zacieranie - polega na przejściu składników słodu do brzeczki i przekształceniu do form przyswajalnych przez drożdże Cel zacierania - włączenie enzymów rodzimych słodu do hydrolizy jego składników (skrobia, β-glukan, białka i inne) i przekształcenie ich do form przyswajalnych przez drożdże. Procesem zacierania steruje się za pomocą temperatury i kwasowości, przy czym większy wpływ ma temperatura. W czasie zacierania na skutek hydrolizy kwaśnych związków słodu, ukwaszania biologicznego (dodatek bakterii mlekowych)lub dodatku kwasów, wzrasta kwasowość zacieru 5,2 - 5,4 (pH 5,5 - 5,8 w temp 20*C) Zakwaszenie zacieru wpływa na stopień i szybkość ekstrakcji składników słodu do brzeczki. Brzeczka najszybciej ulega scukrzeniu przy pH 5,3 - 5,6, a największą zawartość ekstraktu uzyskuje się przy pH 5,3 - 5,9 przy zacieraniu dekoktacyjnym. Zacieranie infuzyjne - polega na stopniowym (1*C/min) podgrzaniu zacieru do temp. 76*C (całkowite scukrzenie) stosując przerwy w celu przedłużenia działania enzymów. Zacieranie dekoktacyjne (jedno- dwu lub trójwymiarowe) temperatury zacieru osiągają się przez zagotowanie części zacieru (waru) i zawrócenie go do pozostałej części zacieru, uzyskując skokowy wzrost temperatury. Jest to metoda bardziej przydatna (lepsze skleikowanie skrobi i odfermentowanie, a w rezultacie piwo o pełniejszym smaku). 9. W jakim celu przeprowadza się gotowanie brzeczki z chmielem? Gotowanie brzeczki z chmielem - trwa około 2h lub krócej (przy podwyższonym ciśnieniu i temp.) Brzeczkę w czasie gotowania zadaje się preparatami chmielu goryczkowego (na początku i w połowie gotowania) i chmielu aromatycznego (20min przed końcem gotowania). Zabieg gotowania brzeczki z chmielem ma na celu:  ekstrakcję związków chmielu i nadawanie piwu odpowiedniego smaku,  sterylizację brzeczki  wytrącenie osadów (białka i polifenole)  zakwaszenie i zagęszczenie brzeczki  inaktywację enzymów  ustalenie barwy Żywice, olejki i polifenole chmielu mają wpływ na cechy organoleptyczne piwa. Dawkę chmielu ustala się na podstawie oceny zawartości w chmielu α-kwasów i izo-związków, co decyduje o goryczce w piwie. Ponadto im dłuższy czas gotowania tym więcej α-kwasów przechodzi w izo- α-kwasy, a goryczka w piwie jest większa. W czasie gotowania zmniejsza się natomiast ilość chmielowych olejków eterycznych, nadających piwu określone cechy organoleptyczne. 10. Co to jest propagacja drożdży i na czym polega? Propagacja drożdży (przygotowanie drożdży do fermentacji) drożdże, które użyte będą do fermentacji (często zbierane z tanków produkcyjnych) powinny być w odpowiedni sposób przygotowane poprzez następujące zabiegi:  dekarbonizacja (usunięcie CO2) pozostawienie drożdży w spoczynku po usunięciu ich z tanku fermentacyjnego  przemywanie i przesiewanie  napowietrzanie  przechowywanie  homogenizacja (ujednolicenie) masy drożdży poprzez mieszanie (ręczne i mechaniczne), przepompowywanie, mieszanie przy użyciu powietrza (przewietrzenie). Proces propagacji polega na doprowadzeniu niewielkiej ilości ok 50cm3 - sterylizowanego moszczu zaszczepionego czystą kulturą drożdży. 11. Jakie etapy fermentacji możemy wyróżnić przy produkcji piwa? Fermentacja i dojrzewanie - ekstrakt brzeczki powinien być odfermentowany w ciągu 7-8 dni. W czasie fermentacji ważne jest napowietrzanie i pielęgnacja drożdży. Ważny jest właściwy dobór drożdży oraz czynniki techniczne i technologiczne, gdyż prowadzenie fermentacji zależy od wyposażenia browaru i zastosowanej technologii: 



wybór ilości zbiorników (jeden lub dwa) do przeprowadzenia fermentacji głównej i późniejszego dofermentowania (leżakowania, dojrzewania) wybór rodzaju drożdży (pyliste lub niepyliste)

zastosowanie fermentacji pod ciśnieniem atmosferycznym lub podwyższonym Na przykład prowadzenie fermentacji jednozbiornikowej por normalnym ciśnieniem atmosferycznym cechuje się:  brakiem przetłoczenia piwa między fermentacją i dojrzewaniem  konieczne jest intensywne kłaczkowanie i usuwanie drożdży  zbiorniki muszą mieć odpowiednią wydajność chłodniczą  musi być możliwoćć przemywania za pomocą CO2, aby usunąć niepożądane produkcji fermentacji

Drożdże stosowane w gorzelnictwie powinny: - szybko i wydajnie fermentować cukry; - być odporne na większą gęstość brzeczki melasowej; - fermentować cukry w zakresie temperatur 34 - 39oC; - być odporne na stężenia alkoholu >12 - 14% objętości (v/); - być odporne na działanie wielu kwasów organicznych; - być odporne na podwyższone ciśnienie osmotyczne. 14. Wymień i opisz krótko etapy fermentacji w gorzelnictwie

W przypadku zastosowania podwyższonego cisnienia (0,7-1bar) można prowadzić fermentację jedno- lub dwuzbiornikową. W metodzie jednozbiornikowej elementem krytycznym jest

udziale drożdży. Wyróżnia się 3 etapy fermentacji: - zafermentowanie - fermentację główną - dofermentowanie Zafermentowanie (6 - 18h) - zacier jest lepki i gęsty gdyż zawiera dużo sacharydów i powietrza. - Drożdże zużywają sacharydy głównie na procesy związane z namnażaniem. - Produkcja alkoholu jest mała. - Wytwarzane jest dużo CO2, które nasyca roztwór i tworzy pianę na powierzchni zacieru. - W tej fazie wzrasta temperatura zacieru. Dlatego trzega go



dokładne usunięcie drożdży, natomiast w metodzie dwuzbiornikowej - zapewnienie odpowiedniej ilości CO2 przy przetłaczaniu, aby utrzymać nadciśnienie i zapewnić warunki beztlenowe. Dojrzewanie (leżakowanie, dofermentowanie) piwa - po osiągnięciu końcowego odfermentowania drożdże muszą być usunięte, a temp. obniżona (do 0*C), aby zapobiec autolizie drożdży, zmianom pH i nieprawidłowej pianie.  Metoda konwencjonalna - czas trwania ok 2tyg do końcowego odfermentowania (najdłużej 4tyg w niskich temp. - gdy dłużej - grozi autoliza drożdży)  Specjalne systemy dojrzewania - germentacja pod ciśnieniem, a po osiągnięciu normalnego poziomu diacetylu, chłodzenie do temp. 0*C, usuwanie drożdży. Przechowywanie bez drożdży najdłużej 10-12 dni przy temp. 0*C. Zmiany zachodzące w czasie fermentacji i leżakowania końcowy stopień odfermentowania może być osiągnięty po 2-6 tyg w zależności od jego przebiegu i wymaganych parametrów odfermentowania brzeczki.  różnice w czasie i w parametrach dojrzewania wpływają na różnice w charakterystyce organoleptycznej piwa - dlatego parametry przebiegu dojrzewania powinny być kontrolowane.  na przykład temp. dojrzewania powinna być kontrolowana i dostosowana do zmniejszającej się ilości ekstraktu w czasie leżakowania. Filtracja i stabilizacja piwa Fizykochemiczna stabilność piwa (brak zmętnień osadów, zmian barwy) jest bardzo ważnym parametrem jakościowym i wpływa na jego cechy organoleptyczne i marketingowe. Aby piwo było fizykochemiczne stabilne konieczna jest jego filtracja oraz dodatek środków stabilizujących. Stabilność piwa zależy od:  rodzaju środka stabilizującego  zawartości w piwie tlenu i antocyjanów  sposobu filtracji Filtrację przeprowadza się przepuszczając piwo przez:  ziemię okrzemkową (zmielona skała osadowa zbudowana z

Fermentacja - trwa około 48 - 72 godzin. Polega na przemianie sacharydów zawartych w zacierze w alkohol etylowy, przy

schładzać do 16 - 18oC. - Pod koniec tego etapu proces staje się beztlenowy i wytwarzanie jest coraz więcej etanolu i CO2, co powoduje burzenie zacieru Fermentacja główna (12 - 18h) - w trakcie tej fazy zmniejsza się gęstość i lepkość zacieru. - Na początku tego etapu zwiększa się objętość zacieru na skutek intensywnej fermentacji i wydzielania CO2. - Na powierzchni gromadzi się piana, a temperatura wzrasta nawet >30oC co nie jest korzystne dla drożdży (należy schładzać zacier do temperatur korzystnych). - Zwiększenie stężenia alkoholu etylowego oraz większe zużycie sacharydów powoduje stopniowe hamowanie metabolizmu drożdży. - Pod koniec tego etapu znika piana oraz zmniejsza się gęstość i lepkość zacieru. Dofermentowanie (20 - 30h) - etap ten polega na dofermentowaniu pozostałości sacharydów przez drożdże. Dofermentowanie przebiega wolno z uwagi na małe stężenie cukrów, przy czym fermentowane są głównie dekstryny. Dlatego ilość CO2 jest niewielka, a nasycenie tym gazem zacieru zmniejsza się, co wpływa na zmniejszenie objętości zacieru. Mniejsza jest także ilość wydzielanego ciepła, co powoduje obniżenie temperatury zacieru. Po zakończeniu fermentacji gęstość zacieru zbożowego lub ziemniaczanego wynosi 1,0 1,5oBlg, a zawartość alkoholu etylowego wynosi 10 - 12,5% (V/V) tj. 8 - 10% masowych (w/w) 15. Wyjaśnij pojęcia: rektyfikacja, przedgon, fuzle. Rektyfikacja to wielokrotna destylacja stosowana w celu

silnie porowatych okrzemek) membrany (mikrofiltracja) filtry płytkowe, ramowe-płytkowe, świecowe lub horyzontalno-sitowe Podczas filtracji dodaje się przeciwutleniacze (kwas askorbinowy, siarczyn sodu). Przeprowadza się także stabilizację koloidalną piwa przy użyciu żeli krzemionkowych lub syntetycznych. Większość produkcji piwa przeznaczonego do obrotu w sieciach handlowych poddaje się także pasteryzacji - większa trwałość mikrobiologiczna. W browarach stosuje się najczęściej płytkowy wymiennik ciepła, przez który piwo ogrzane do temp 70*C przepływa przez ok 2min. W przypadku braku pasteryzacji przydatność piwa do spożycia

podwyższenia czystości spirytusu, podniesienia jego mocy i maksymalnego pozbycia się niepożądanych substancji. W czasie rektyfikacji zachodzi oczyszczanie spirytusu surowego z ubocznych produktów fermentacji (przedgon i fuzle) oraz zmniejszanie w nim zawartości wody przez destylację frakcjonowaną w kolumnach rektyfikacyjnych. Produkt główny - spirytus rektyfikowany (rektyfikat) zawiera 95 96% objętościowych alkoholu. Przedgon - frakcja bardzo lotnych substancji, przechodząca w czasie rektyfikacji spirytusu przed alkoholem etylowym; główne składniki to: alkohol octowy, alkohol metylowy, octany metylu i etylu. Fuzle (oleje fuzlowe, niedogon) - trujące produkty uboczne powstające podczas otrzymywania alkoholu etylowego metodą fermentacji; mieszanina alkoholi (amylowego, izobutylowego,

wynosi zaledwie kilka tygodni. Brak pasteryzacji pozwala jednak na zachowanie pełnych walorów smakowych. Końcowymi etapami produkcji piwa jest:  nasycenie piwa CO2 (do ok0,5%)  napełnianie butelek i beczek ALBO Z WIKIPEDII Fermentacja Przed zafermentowaniem brzeczki zbiera się z jej powierzchni

propylowego), estrów kwasów tłuszczowych, furfurolu (C4H3OCH2OH), terpenów; w spirytusie surowym około 0,4%; usuwanie w czasie rektyfikacji. 16. W jaki sposób przygotowuje się mleko do produkcji serów dojrzewających?

 

tzw. osady zimne czyli substancje, które wytworzyły się dopiero po schłodzeniu brzeczki. W klasycznych metodach fermentacja piwa odbywa się w kadziach zamkniętych lub otwartych. Wzrost produkcji piwa i rozwój tech...