Мікробіологія основи харчових виробництв

Мікробіологія основи харчових виробництв.

1. Мікробіологічні процеси та їх класифікація.

2. Основи мікробіологічних виробництв.

3. Використання біотехнологій в харчових виробництвах.

1. Для виробництва харчових продуктів людина використовує мікробіологічні процеси вже з давніх давен. Відомо, що наші далекі пращури в доісторичні часи вміли випікати хліб, варити квас, пиво, виробляти сири, вино та інші продукти. Не розуміючи причин і сутності перетворень, що відбувались в цих процесах, людина емпіричним шляхом шукала і знаходила кращі, більш ефективні варіанти технології їх проведення, орієнтуючись на кінцевий результат.

Наукове розуміння сутності мікробіологічних перетворень прийшло лише в XIX ст. завдяки фундаментальним роботам геніального французького мікробіолога Луї Пастера. Але цілеспрямоване промислове використання мікробіологічного синтезу почалось тільки у минулому, XX ст., коли мікробіологією були розроблені ефективні методи селекції та промислового застосування багатьох родин, видів, штамів і рас мікроорганізмів. Цьому сприяли також блискучі успіхи інших наук — цитології, молекулярної біології, мутаційної генетики, генної інженерії, які дозволили ретельно вивчити на клітинному і молекулярному рівні найтонші реакції обміну. На підставі цих досягнень стало можливим цілеспрямовано змінювати генетичний код мікробіальної клітини, надавати їй бажані для практичного використання властивості, спрямовувати мікробіологічний синтез на отримання необхідних людині речовин. Технології виробництва, які базуються на використанні направленого мікробіологічного та біохімічного синтезу, отримали назву Біотехнологій.

В даний час біотехнології набувають все більшого поширення. За їх допомогою виробляють харчові продукти, білкові

Препарати і амінокислоти, вітаміни, ферменти і антибіотики, кислоти, спирти, засоби захисту рослин, кормові та технічні продукти. Перевагами біотехнологій є те, що мікроорганізми мають найвищу серед живих істот швидкість росту і розмноження. Так, швидкість росту дріжджів в 500 разів більша швидкості росту сільськогосподарських рослин і в 1000 разів більша, ніж у тварин. За одну годину вирощування в одному кубічному метрі живильного середовища можна отримати 3 кг дріжджової біомаси, що відповідає 1,25 кг білка, тобто 30 кг білка за добу. Щоб отримати таку кількість білка гороху, необхідно 18 гектарів посівів, а білків м’яса — стадо зі 100 корів. Бактеріальна клітина здатна за добу переробляти живильного середовища в 30—40 разів більше власної маси.

Мікробіологічні процеси відбуваються переважно при відносно низьких температурах (до 70°С), атмосферному тиску, в простому за конструкцією обладнанні, завдяки чому технологічні процеси в біотехнологіях не складні, на їх організацію і проведення не потрібно значних капіталовкладень. Значною перевагою біотехнологій є також те, що субстратом для них можуть бути відходи переробки рослинної та тваринної сировини (деревина, солома, очерет, лузга, сироватка, барда, меляса, стічні води, відходи нафтопереробки), природний газ, мул та інші.

Мікроорганізми — це бактерії та мікроскопічні гриби, що надзвичайно поширені в природі. Величезна кількість їх населяє грунти, водойми, повітря. Це так звані "дикі" форми (баНальна мікрофлора). Крім них, багато видів отримано методами селекції або штучно методами мутаційної генетики та генної інженерії. їх називають "культурною" Або "корисною" Мікрофлорою. Якщо мікробіологічні процеси збуджуються банальною мікрофлорою і протікають самоплинно, їх називають Природними. Такі процеси доволі часто мають місце при зберіганні продовольчої сировини. Вони будуть розглянуті в п. 7.1. посібника. Якщо ж процеси ініціюються чистими культурами або ж для певних видів дикої мікрофлори створюються оптимальні умови і процеси відбуваються керовано — їх називають Направленими Або Біотехнологічними.

Біотехнологічні процеси за їх збудниками та сутністю поділяють на процеси Бродіння та дозрівання. В харчових виробництвах широко використовують перші. Бродіння Відбувається в середовищах, які містять цукристі речовини. В залежності від виду збудника і умов проведення бродіння може мати декілька шляхів і кінцеві продукти будуть різними. Розрізняють Спиртове, молочнокисле, маслянокисле, оцтовокисле, лимоннокисле і пропіоновокисле бродіння. Дозрівання — це складний біотехнологічний процес, в якому беруть участь ферменти сировини або внесені ферментні препарати і мікробіологічні процеси. При дозріванні зміни відбуваються не тільки у вуглеводних, а й у білкових, жирових сполуках, органічних кислотах тощо.

Мікробіологічні процеси використовують з різною метою: для виробництва певних продуктів, для утилізації відходів, для очищення стічних вод та повітря, для консервування. Біотехнологічні методи консервування харчових продуктів будуть розглянуті в п. 7.2. В найбільших масштабах мікробіологічний синтез здійснюють для виробництва потрібної продукції. Любий біотехнологічний процес складається з двох етапів: Культивування мікроорганізмів та виділення і очищення цільових продуктів .

Культивування Або вирощування мікробіальної біомаси в залежності від виду мікроорганізму — продуцента може здійснюватися двома способами — Поверхневим або глибинним. Процес може бути Періодичним і безперервним (поточним). Поверхневий спосіб Вже застарів і зараз має обмежене використання. При цьому способі розчин субстрату (живильне середовище) розливається шаром 18—20 см у спеціальні плоскі кювети, які засівають чистою культурою продуцента. Для кращого доступу кисню шар пухкого носія (висівки, тирса) змочують субстратом і засівають продуцентом. Кювети витримують при оптимальних для мікроорганізмів умовах в спеціальних’ростиль-них камерах. У цих умовах продуцент швидко розмножується, зростає його біомаса, витрачається субстрат і накопичується цільовий продукт. Суміш залишків субстрату, мікроорганізмів і продуктів його життєдіяльності називається Культуральною Рідиною. На другому етапі процесу з цієї рідини видаляють і очищують цільовий продукт. Поверхневий спосіб має просту технологію і обладнання але він малопродуктивний, періодичний і придатний для вирощування тільки аеробної мікрофлори. Глибинний спосіб Полягає у вирощуванні мікроорганізмів в спеціальних ємкостях (ферментаторах, реакторах). Процес може відбуватись як періодично, так і безперервно (хемо-Статний спосіб). В останньбму випадку на певній стадії вирощування в хемостат потоком додається субстрат і одночасно відводиться культуральна рідина, тобто здійснюється Проток. Цим способом можна вирощувати як анаероби, так і аероби. Для цього через культуральну рідину продувають весь час стерильне очищене повітря. Регулюючи швидкість протоку, досягають стаціонарний режим процесу. Глибинний спосіб більш складний за технологією, потребує спеціального обладнання і значних витрат, зате він значно продуктивньїший, дає можливість механізувати і автоматизувати технологічний процес, має більш широке застосування, а тому на даний час є найбільш поширеним.

2. Незалежно від способу організації технологічний процес мікробіологічного синтезу має два етапи, кожен з яких включає багато стадій. Основними стадіями на етапі культивування продуцента є такі:

· підготовка субстрату і живильного середовища;

· зберігання вихідної (чистої) культури продуцента та приготування посівного матеріалу;

· засівання живильного середовища виробничою культурою продуцента;

· вирощування мікробіальної біомаси та проведення мікробіологічного процесу.

· На другому етапі процесу здійснюється розділення культуральної рідини на складові та їх обробка з метою виділення цільових і супутних продуктів. Цей етап включає такі технологічні стадії:

· відокремлення біомаси від культуральної рідини; дезінтеграція біомаси та розділення суспензії мікробіальних клітин;

· екстрагування біомаси, концентрування та очищення екстрактів;

· очищення та концентрування культуральної рідини;

· видалення цільового та супутних продуктів, їх очищення і висушування.

Сутність мікробіологічних виробництв полягає в переробці певної сировини (субстрату) за допомогою мікроорганізмів у необхідні продукти. Для того, щоб процес був ефективним, необхідно створювати оптимальні умови для росту і життєдіяльності продуцента. Чим кращі умови, тим він більше розмножується, а чим більша його біомаса, тим швидше і повніше перетворюється субстрат, більше вихід цільового продукту. Для більшості видів мікроорганізмів важливе значення мають такі фактори, як склад і концентрація живильних речовин, температура, рН середовища, його щільність і в’язкість, наявність повітря, присутність активаторів та х інгібіторів, освітлення та інші.

За оцінками фахівців, близько 80% харчових виробництв так чи інакше пов’язані з використанням мікробіологічних процесів. У багатьох виробництвах вони використовуються ще з сивої давнини. Такими стародавніми біотехнологіями є хлібовипічка, виноробство, пивоваріння, виготовлення квасу, оцту, соління та квашення плодів, овочів, м‘яса та риби, виробництво сирів та кисломолочних продуктів тощо. Відбір та вдосконалення технологій в цих виробництвах здійснювалися на протязі тисячоліть. Підсумком цього відбору є класичні, традиційні технології вказаних виробництв, які набули поширення в багатьох країнах світу.

На сучасному етапі розвитку харчових технологій спостерігається як подальша модернізація традиційних біотехнологій, так і розробка нових. Основними напрямками модернізації є застосування біотехнологій для інтенсифікації виробництва, для зменшення негативного впливу жорстких режимів, для поліпшення якості, посилення смакових, ароматичних та інших споживчих властивостей продукції. Поряд з цим у розвитку біотехнологій зараз прослідковується Три чіткі тенденції. Перша Пов’язана з розробкою та впровадженням біотехнологій виробництва нових видів продукції. Це, насамперед, мікробіологічний синтез ферментів і комплексних ферментних препаратів, антибіотиків, біостимуляторів, харчових добавок. Друга тенденція Стосується використання біотехнологій для утилізації відходів харчових виробництв, побутових відходів, для очищення стічних вод та промислових викидів. Третя тенденція Пов’язана зі здатністю мікроорганізмів засвоювати нехарчову сировину та утворювати метаболіти, придатні для використання в харчових виробництвах. Це біоконверсійні методи переробки відходів деревопереробки (тріска, тирса, кора, хвоя), сільського господарства (солома, бадилля, лушпиння), целюлозно-паперового виробництва (луги), переробки вугілля, нафти та природного газу (парафіни, бітуми, смоли).

Більшість традиційних та нових біотехнологій засновані на використанні процесів бродіння, гідролізу та синтезу. Особливо широкого розповсюдження набули бродильні виробництва: виробництво етилового спирту, виноградних та плодово-ягідних вин, пивоваріння, хлібовипічка, молочнопе-реробне та інші харчові виробництва, основу технології яких складає процес бродіння.

Бродіння — це біохімічне перетворення вуглеводів субстрату під дією ферментів мікроорганізмів, які культивуються на даному субстраті. В залежності від виду продуцента і домінуючого метаболіта розрізняють спиртове, молочнокисле, оцтовокисле, маслянокисле, лимоннокисле, ацетонобутилове та інші види бродіння.

3. Дозрівання Як біотехнологічний процес, переважно є складовою частиною технологій виробництва деяких харчових продуктів, тобто він є часткою, стадією інших технологічних процесів. Такі стадії мають місце в технологіях виготовлення вина, пива, кисломолочних продуктів. Вони завершують технологічний процес і відбуваються при зберіганні цих продуктів. Проте в деяких виробництвах, таких як виготовлення сирів, сирокопчених ковбас, мясокопченостей, солоної, пряної риби, рибних пресервів тощо процес дозрівання є вирішальним етапом технології, завдяки якому формуються основні функціональні та якісні характеристики продукту: смак, запах, консистенція, колір, структура та інші.

Сутність процесу дозрівання полягає в сукупній дії ферментів самої сировини або доданих до неї і ферментів мікрофлори, яка бере участь в дозріванні продукту. Так, при дозріванні вина під дією ферментів сировини в ньому відбуваються складні окислювально-відновні та гідролітичні процеси. Паралельно з ними протікають автолітичні процеси дріжджових клітин. Продукти автолізу і метаболіти взаємодіють з компонентами вина і внаслідок цього формуються колір, смак, аромат, прозорість та інші характеристики вина.

При виробництві сирів стадія дозрівання обумовлена дією ферментів молока, сичугового ферменту, молочнокислої та іншої мікрофлори. Під їх впливом у сирній масі проходять процеси гідролізу білків, молочного жиру, молочнокисле та пропіоновокисле бродіння. В залежності від складу сировини, від температурного режиму та інших виробничих умов ці процеси можуть протікати за різними механізмами і утворювати різні кінцеві продукти. Саме цим пояснюється така велика номенклатура сирної продукції і суттєві відмінності в її споживчих характеристиках.

Реферати

Реферати :

Вам буде цікаво:

Tagged with: , , , , , , , , ,
Posted in Теоретичні основи технології харчових виробництв
Перелік предметів:
  1. Інформаційні технологіі в галузі
  2. Інформаційні технологіі в системах якості стандартизаціісертифікаціі
  3. Історія української культури
  4. Бухоблік у ресторанному господарстві
  5. Діловодство
  6. Мікропроцесорні системи управління технологічними процесами
  7. Науково-практичні основи технологіі молока і молочних продуктів
  8. Науково-практичні основи технологіі м’яса і м’ясних продуктів
  9. Організація обслуговування у підприємствах ресторанного господарства
  10. Основи наукових досліджень та технічноі творчості
  11. Основи охорони праці
  12. Основи підприємницькоі діяльності та агробізнесу
  13. Політологія
  14. Технологічне обладнання для молочноі промисловості
  15. Технологічне обладнання для м’ясноі промисловості
  16. Технологічний семінар
  17. Технологія зберігання консервування та переробки молока
  18. Технологія зберігання консервування та переробки м’яса
  19. Технологія продукціі підприємств ресторанного господарства
  20. Технохімічний контроль
  21. Технохімічний контроль
  22. Управління якістю продукціі ресторанного господарства
  23. Вища математика 3к.1с
  24. Вступ до фаху 4к.2с.
  25. Загальні технології харчових виробництв
  26. Загальна технологія харчових виробництв 4к.2с.
  27. Мікробіологія молока і молочних продуктів 3к.1с
  28. Математичні моделі в розрахунках на еом
  29. Методи контролю харчових виробництв
  30. Основи фізіології та гігієни харчування 3к.1с
  31. Отримання доброякісного молока 3к.1с
  32. Прикладна механіка
  33. Прикладна механіка 4к.2с.
  34. Теоретичні основи технології харчових виробництв
  35. Технологія зберігання, консервування та переробки м’яса
  36. Фізика
  37. Харчові та дієтичні добавки
  38. Фізичне виховання 3к.1с

На русском

  1. Методы контроля пищевых производств
  2. Общая технология пищевых производств
  3. Теоретические основы технологий пищевых производств
  4. Технология хранения, консервирования и переработки мяса
LiveInternet