Курс "Мікробіологія з основами вірусології" - 9 клас        

  27.04.2021

Тема: Одержання етилового спирту на виробництві. Виготовлення сирів.Виробництво молочної кислоти.

Технологія етилового спирту 

Технологія етилового спирту — це комплекс складних технологічних перетворень різних видів сировини в етиловий спирт. Розрізняють два способи отримання етилового спирту — біохімічний, який передбачає зброджування цукрів під дією ферментативного комплексу дріжджів, та хімічний, в основі якого — каталітичне гідрування етилену в етиловий спирт за надлишкового тиску та підвищеної температури. У харчовій промисловості для виробництва спирту використовується вуглеводвмісна сировина (зерно, картопля, цукровий буряк, відходи та напівпродукти цукрового виробництва). Інші галузі промисловості виробляють етиловий спирт із продуктів гідролізу деревини (гідролізний спирт), відходів сульфітно-целюлозного виробництва (сульфітно-гідролізний спирт), а також синтезують його із супутніх газів нафтопереробки, які містять етилен (синтетичний спирт). Технологія спирту із крохмалевмісної сировини включає в себе такі процеси: підготовка сировини до розварювання, розварювання зерна і картоплі з водою для зруйнування клітинної структури і розчинення крохмалю; охолодження розвареної маси і оцукрення крохмалю ферментами солоду (пророщеного зерна) або ферментними препаратами; зброджування цукрів дріжджами на спирт, виділення спирту із бражки та його очищення 173 (ректифікація), а також приготування солоду як носія ферментів пророщуванням зерна або культивуванням плісеневих грибів і бактерій для одержання амілолітичних і протеолітичних ферментних препаратів та виведення і розмноження засівних дріжджів. Для одержання спирту із цукровмісної сировини (меляси), в якій міститься цукроза, розварювання і оцукрювання не застосовують. У виробництві етилового спирту — основного продукту — одержують діоксид вуглецю та побічні продукти — головну фракцію (ГФ) і сивушне масло, а також відхід виробництва — післяспиртову барду. Діоксид вуглецю (СО2), що утворився під час спиртового бродіння, уловлюють, очищають від супутніх домішок і перетворюють на рідкий або твердий продукт (сухий лід). Із бражки перед перегонкою і ректифікацією одержують хлібопекарські дріжджі. Сивушне масло (суміш ізоамілового, ізобутилового та ізпропілового спиртів) і головну фракцію, що виділяються в процесі ректифікації спирту, випускають як технічні продукти. Барда — залишок після виділення спирту із бражки. Зернокартопляна барда містить усі складові компоненти вихідної сировини, за винятком крохмалю, та дріжджі, що синтезують повноцінні білки, вітаміни та інші біологічно активні речовини. А тому натуральна зернокартопляна барда — цінний корм для тварин і птиці. Задля збереження цінного складу барди на деяких заводах її використовують для вирощування кормових дріжджів, концентрують і сушать. Мелясна барда є відходом спиртового виробництва, який передають на поля фільтрування, де, на жаль, нераціонально використовують родючі землі та забруднюють атмосферу. На деяких заводах на мелясній барді вирощують кормові дріжджі, одержують майже таку саму кількість вторинної барди або на її основі виробляють кормові концентрати вітаміну В12 (культивуванням метанових бактерій). У мелясній барді міститься багато гліцерину, глутамінової кислоти, бетаїну, калійних солей тощо, але виділяють їх у невеликій кількості. Найкращий спосіб використання мелясної барди — її очищення в аеробних умовах з іммобілізацією відповідних мікроорганізмів. Головний споживач етилового спирту — харчова промисловість. Його використовують під час виготовлення лікеро-горілчаних виробів, плодовоягідних напоїв, для підвищення міцності виноматеріалів і купажування виноградних вин, у виробництві оцту, харчових ароматизаторів та парфумернокосметичних виробів. У мікробіологічній і медичній промисловості етиловий 174 спирт використовують для осадження ферментних препаратів із культуральної рідини, для одержання вітамінів та інших препаратів і ліків, як дезінфектор і речовину, що попереджує інфікування екстрактів із лікувальних трав. Значну кількість етилового спирту використовують у хімічній, машинобудівній, автомобільній та інших галузях промисловості, а також у ветеринарії та фармакопеї. Одержавши від сільського господарства рослинну сировину і виділивши з неї та з меляси найбільш цінну частину — вуглеводи, спиртова промисловість повертає тваринництву білкові вітамінізовані корми. Це єдина галузь промисловості, яка спроможна переробляти дефектне зерно і картоплю (а вони завжди будуть, тому що передбачити різку зміну кліматичних умов нині неможливо) на доброякісні продукти і корми.

 Технологія натуральних сирів

 Сичужний сир — це високопоживний натуральний харчовий продукт, який одержують шляхом ферментативного зсідання молока, вилучення сирної маси та подальшого її оброблення й визрівання. Харчова цінність сиру зумовлена вмістом у ньому молочного білка (до 25%) та жиру (до 27,5%) у легкозасвоюваних формах. Популярність сиру як продукту харчування зумовлена, окрім високої калорійності (від 2000 до 4000 ккал/кг), ще й біологічною цінністю, завдяки вмісту амінокислот (особливо незамінних), жирних та інших органічних кислот, карбонільних сполук, вітамінів, мінеральних солей, макро- та мікроелементів. Залежно від виду сиру масова частка сухих речовин становить близько 65% для твердих та 45% для м’яких сирів.За основними групами сири поділяють на: - тверді пресовані з низькою температурою другого нагрівання; - тверді пресовані з низькою температурою другого нагрівання та підвищеним рівнем молочнокислого процесу; - тверді пресовані з високою температурою другого нагрівання; - напівтверді; - м’які, що визрівають під впливом молочнокислих і слизоутворювальних бактерій; - м’які, що визрівають під впливом молочнокислих, слизоутворювальних бактерій, плісняви; - розсільні; - перероблені (плавлені). 301 У сироробстві використовують лише сиропридатне молоко, що зсідається під дією сичужного ферменту. Загальні технологічні операції одержання сирів такі: - приймання молока, визначення його кількості та якості; - підготовка молока до виробництва сиру (очищення, охолодження, резервування, визрівання, нормалізація, теплове та вакуумне оброблення); - підготовка молока до зсідання (внесення хлористого кальцію, азотнокислих солей, бактеріальних заквасок або бакпрепаратів, барвника, установлення температури зсідання); - зсідання молока; - оброблення згустку і сирного зерна (розрізання і постановка зерна, вимішування перед другим нагріванням, друге нагрівання, розведення сироватки водою, часткове соління в зерні, вимішування після другого нагрівання); - формування сирного зерна; - самопресування і пресування сирної маси; - соління сиру; - визрівання; - сортування, пакування і зберігання готового продукту. Підготовка молока. Молоко резервують за температуриб ±2° С не більше 24 год після доїння, очищення і охолодження.Визрівання молока проводять за температури 10 ±2° С протягом (13 ±2) год із додаванням або без додавання закваски на молочнокислих бактеріях. Під час визрівання змінюються фізикохімічні й технологічні властивості молока. Гранична кислотність молока після визрівання не повинна перевищувати 20 Т для твердих і 25 Т для м’яких сирів. Нормалізацію молока у сироробстві проводять за масовою часткою жиру з урахуванням масової частки білка в молоці при використанні сепараторівнормалізаторів або сепараторів вершковідокремлювачів. Теплове оброблення молока проводять для знешкодження технічно шкідливої для сироробства та патогенної мікрофлори. Оптимальним режимом пастеризації молока в сироробній галузі вважають температуру 70-72°С з витримуванням 20-25 с. У разі підвищеної бактеріальної забрудненості молока дозволяється підвищення температури пастеризації до 76°С. Підготовка молока до сичужного зсідання. У процесі теплового оброблення молока частина солей кальцію може переходити із розчинного в нерозчинний стан, що погіршує сичужне зсідання молока. Тому в нормалізовану суміш додають розчин хлористого кальцію із розрахунку від 10 до 40 г зневодненої солі на 100 кг молока. 302 З метою пригнічення розвитку шкідливої газоутворювальної мікрофлори (бактерії групи кишкової палички та маслянокислих бактерій) у молоко допускається вносити розчини натрію або калію азотнокислого із розрахунку (20 ±10) г сухої солі на кожні 100 кг молока. Залежно від виду сиру необхідна доза бактеріальної закваски, що додається в нормалізовану суміш, становить від 0,5 до 2,5%. Під час виробництва напівтвердих та м’яких сичужних сирів, окрім молочнокислих стрептококів, використовують мікрофлору сирного слизу, що надає сирам специфічного смаку й аромату. Зсідання молока проводять за температури від 28° до 35°С залежно від виду сиру, пори року і технологічних властивостей молока. Найкращим ферментним препаратом у сироробстві є сичужний фермент, який одержують із сичугів телят та ягнят. Кількість ферментного препарату, необхідну для зсідання молока, визначають за допомогою спеціального приладу. Після внесення розчину ферментного препарату в сироробну ванну молочну суміш ретельно перемішують протягом 5 хв і залишають у спокої до утворення сирного згустку. Тривалість зсідання молока під час виробництва більшості твердих сичужних сирів становить (30 ±5) хв, сирів зі зниженою масовою часткою жиру в сухій речовині — (35 ±5) хв, м’яких сирів — від 30 до 90 хв. Оброблення згустпка та сирного зерна. Формування, самопресування, пресування сиру. Сичужний згусток обробляють із метою його зневоднення, отримання сирного зерна, а також регулювання інтенсивності та рівня молочнокислого процесу. Для цього послідовно проводять такі операції: розрізання згустка і постановку сирного зерна, перемішування перед другим підігріванням, друге підігрівання та перемішування після другого підігрівання (обсушування). У процесі оброблення сирного зерна можливе здійснення додаткових технологічних операцій: розведення сироватки водою і часткове соління сиру в зерні. Розрізання згустка і постановку сирного зерна здійснюють за допомогою різально-вимішувальних пристроїв, швидкість руху яких регулюється залежно від структурно-механічних властивостей згустку. У процесі постановки сирного зерна відкачують приблизно 30% сироватки від загальної кількості перероблюваного молока. 303 Показником нормальної постановки зерна вважається його однорідність за розмірами. Зерно однакового розміру рівномірно виокремлює сироватку, завдяки чому забезпечується відповідна структура сиру. Далі зерно вимішують протягом 10-25 хв. При виробництві твердих сирів для зневоднення сирної маси застосовують друге підігрівання зерна. Залежно від температури другого підігрівання сири поділяють на дві групи: сири з низькою (38-42° С) та сири з високою температурою другого підігрівання (59- 60° С). Часткове соління підсилює гідратацію білків сиру, що стимулює підвищення активної кислотності сиру внаслідок інтенсифікації молочнокислого процесу. Часткове соління в зерні сприяє підвищенню масової частки вологи в сирі на 2,5 ±0,5%. Крім того, у разі часткового соління сиру в зерні тривалість наступного перебування сирних головок у розсолі скорочується на 0,5-1 добу.Доза харчової солі, що використовується для часткового соління сиру в зерні, становить від 200 до 300 г на 100 кг перероблюваного молока (для деяких видів сирів — від 500 до 700 г). Вимішування сирного зерна після другого підігрівання називають обсушуванням, у процесі якого внаслідок видалення сироватки зерно зменшується у розмірах і набуває кулькоподібної форми. Тривалість обсушування під час виробництва сирів з низькими температурами другого наргівання становить 15-30 хв, а сирів з високими температурами другого нагріання — 50-60 хв. Формування сиру — це сукупність технологічних операцій, спрямованих на процес відділення сирного зерна від сироватки та утворення із зерна головок сиру необхідної форми, розміру та маси. У промислових умовах використовують три способи формуання: із пласта, насипанням і наливанням. Використання одного зі способів формування здебільшого й визначає структуру і малюнок сиру. Пресування сиру проводять з метою ущільнення сирної маси, видалення залишків вільної (міжзернової) сироватки та утворення замкненого і щільного поверхневого шару. Пресування може здійснюватися за рахунок власної ваги сирної маси (самопресування), а також за зовнішнього тиску. При самопресуванні сирної маси у формувальних пристроях або формах без накладання додаткового тиску триває молочнокислий процес та зневоднення головок. Тривалість самопресування визначається видом сиру, технологічними особливостями 304 виробництва сирної маси та використовуваним обладнанням і коливається від 20 хв до кількох годин. Після 20-40 хв (для самопресованих сирів) або наприкінці самопресування (для пресованих сирів) поводять маркування сиру казеїновими або пластмасовими цифрами. На кожній головці сиру повинні бути зазначені: дата виготовлення (число і місяць) та номер варіння. Після відпресування (самопресування, пресування) сир зважують і направляють у солильне відділення. Під час соління сирів сіль дифундує у сирну масу, а сироватка переходить у розсіл. Ці взаємозумовлені процеси відбуваються одночасно, але в протилежних напрямках. Соління сиру проводять у концентрованій 18-24%-й ропі за температури 8-12° С протягом 5-9 днів залежно від форми та маси головки. Під час соління поверхневий шар сиру сильно зневоднюється, унаслідок чого стає твердим, малоеластичним. Після соління сир обсушують на стелажах в солильному приміщенні протягом 2-3 діб за температури 10° С. Визрівання сиру становить складний комплекс мікробіологічних, біохімічних і фізико-хімічних процесів, що перебігають у сирній масі. Під час визрівання сир набуває характерного смаку й аромату, консистенція стає більш пластичною, м’якою, а для деяких сирів масткою. Тривалість визрівання (від 10 днів до 6 міс.), температура й вологість повітря в камері визрівання для різних сирів коливаються у широких межах відповідно до вимог нормативної документації. Готовий сир маркують: за допомогою спеціальної фарби на поверхню сиру наносять певні позначення (вміст жиру, номер підприємства та місце його розташування). Після сортування сири пакують у транспортну тару. До реалізації сири зберігають за температури 8-12° С та вологості повітря 85-87%

   20.04.2021

Тема: Мікробіологія випікання хліба

За даними ВООЗ, кількість збудників, що зумовлюють захворювання харчового походження, постійно зростає. Щорічно близько 1,5 млрд людей страждають від харчових токсикоінфек-цій, понад 2,2 млн - вмирає, включаючи 1,8 млн дітей. У розвинутих країнах до 30 % населення щорічно мають ті чи інші форми токсикоінфекцій (Свириденко Г.М., 2004).

Останніми роками з'явились нові проблеми в забезпеченні мікробіологічної безпеки харчових продуктів. Зокрема, людство само активізує процес пристосування до видозмін мікроорганізмів, наприклад, антибіотикостійкість (сальмонели), терморезис-тентність у відповідь на пастеризацію, токсиноутворення як різновид мікробного антагонізму. Помітне послаблення опірності до інфекційних захворювань, пов'язане з погіршенням структури харчування (анемія, білковий і йоддефіцит). Технологічний аспект зумовлений глобалізацією ринку, завдяки чому усуваються межі поширення патогенних мікроорганізмів. Невиправдане і не-регульоване прагнення до підвищення строків придатності продуктів підвищує ризик до харчових отруєнь.

Більшість випечених виробів мікробіологічно безпечна, оскільки після теплового оброблення в них міститься помірна кількість вологи і відсутні патогенні види. Разом з тим, періодично фіксуються випадки зараження виробів і спалахи отруєнь людей, навіть у розвинутих країнах. Наприклад, у США джерелом сальмонельозу став готовий сніданок, до складу якого входили обсмажені житні зерна (Мікробіологічні ... , 2002). У хлібобулочні вироби токсин може попасти із зараженими золотистим стафілококом інгредієнтами, наприклад, із сухими яєчними продуктами або молоком, а також напівфабрикатами тіста.

Значно поширене біологічне травмування зерна на корені під дією ензиму-мікозного виснаження насіння, яке виникає внаслідок змін типових кліматичних умов, агротехніки тощо. Одним із показників цього є потоншення оболонки зерна, порушення її цілісності, внаслідок чого під дією вологи підвищується активність амілолітичних і протеолітичних ферментів, знижується вміст білка, крохмалю, азотистих сполук, розчинних цукрів, що безпосередньо впливає на зниження якості зерна.

Хлібобулочні вироби, залежно від особливостей сировини і дотримання технологічних процесів, можуть піддаватися дії деяких мікроорганізмів. Найбільш поширеними видами хвороб хліба є пліснявіння, „картопляна хвороба", крейдяна хвороба, хвороба, зумовлена бактеріями чудесної палички.

Мікрофлора готових виробів складається переважно із мікроорганізмів, які розвиваються на поверхні хліба (плісені) і в середині -спорові бактерії. Тому найбільш поширеними є два види мікробіологічного псування - пліснявіння і „картопляна хвороба" хліба.

Пліснявіння хліба зумовлене розвитком переважно пліснявих грибів роду Aspergillus (A. flavus, A. fumigatus, A. niger, A. ochraceus). Запліснявілий хліб може містити шкідливі для організму людини речовини. Відомо близько 80 видів пліснявих грибів, які утворюють мікотоксини. З них близько 20 видів Aspergilus і 5 видів Penicillium. В числі токсинів, що продукуються міцеліаль-ними грибами, виділяють 6 типів афлатоксинів (Вь В2, Мь М2, Gi, G2), патулін, охратоксини і рубратоксини. У хлібі, зараженому A. flavus, виявлені афлатоксини В1 і G1, які концентрувались не тільки на зовнішніх шарах хліба, а й проникали у м'якушку.

Пліснявіння виникає в процесі тривалого зберігання хліба. Воно відбувається внаслідок потрапляння спор плісені з навколишнього середовища на випечений хліб. Оптимальними умовами для розвитку плісені є температура 25-35°С і відносна вологість повітря 70-80 %. Ферменти плісені розкладають м'якушку хліба, погіршують його смак і запах, а деякі види утворюють токсичні речовини. Особливо небезпечне пліснявіння для хліба з тривалим періодом зберігання. Щоб запобігти пліснявінню, поверхню такого виробу обробляють етиловим спиртом або сорбіновою кислотою, а потім упаковують у полімерну тару.

У ДНДІХП (Росія) встановлено взаємозв'язок між низькими хлібопекарськими властивостями борошна і ступенем обсіменіння його спорами бактерій. Оскільки джерелом зараження борошна спорами бактерій є зерно, а низькі хлібопекарські властивості його залежать від якості зерна, то зроблений висновок про вплив порушення цілісності оболонки зерна на ступінь обсіменіння борошна спорами бактерій.

У цілому пліснявіння хліба прямо залежить від ступеня спорового обсіменіння борошна - із збільшенням цього показника мікробіологічна стійкість готових хлібобулочних виробів під час зберігання знижується. Зроблені висновки, що зонами ризику пліснявіння хліба є заключні стадії остигання і упакування.

Із слабокислих консервантів (сорбіт калію, пропіонат кальцію і бензоат натрію) найбільш ефективно пригнічує розвиток пліснявих грибів у хлібобулочних виробах сорбіт калію з максимальною концентрацією 0,3 %.

Мікробіологічна безпека хлібобулочних виробів залежить від виду і кількості мікроорганізмів, а також їх здатності розвиватись у виробах. Температура випікання досить висока (250300 °С на поверхні і 90-95 °С в середині виробів), тому на виході з печі у м'якушці хліба у життєздатному стані залишаються тільки спори бактерій, які потрапляють із сировиною, а поверхня хліба практично стерильна. Спори пліснявих грибів потрапляють на поверхню виробів тільки в процесі контакту з навколишнім середовищем виробничого приміщення.

Основним принципом підвищення мікробіологічної безпечності хліба є адаптація класичних і створення нових технологій, які дозволяють отримати хлібобулочні вироби підвищеної мікробіологічної чистоти. Усього різноманіття технологій, розроблених останніми роками, для розв'язання проблем мікробіологічної безпеки ефективними вважають створені для цієї мети технології хлібобулочних виробів на заквасках і спрямованим культивуванням мікроорганізмів (Полякова С.П., 2003). Створено технології, використання фізичних інгібіторів пліснявіння хліба, які включають різні способи впливу на поверхню виробу з метою його стерилізації. Найбільш ефективним вважається комбіноване оброблення поверхні хліба - поєднання теплового, озонування з наступним пакуванням і опроміненням УФ-променями.