Состав яблок, сока и выжимок (по данным В. И. Дробот и др., 1986)

Плодоовощные порошки и нетрадиционное растительное сырье. Технология производства фруктовых порошков из яблочных выжимок обеспечивает выход готовой продукции: из мякоти — 60—70 %; из кожицы и подкожного слоя — 20—25; из плодоножек, семян, семенных гнезд яблок — 10—15 %. Порошки из семян и семенных гнезд предложено использовать при производстве фруктовых напитков, а порошки из кожицы, подкожного слоя и мякоти — в кондитерском и хлебопекарном производстве.

Яблочный порошок, полученный из выжимок, содержит: 40—70 % сахара в виде фруктозы и глюкозы (в соотношении 1:1), 7—15 % пектина, 0,2—0,4 % натуральных органических кислот; 2,5—3,5 % тритерпеноидов, обладающих выраженным противосклеротическим и противоаллергическим действием; 1,5—3,0% минеральных веществ; от 1 до 40мг% витаминов В₁, В₂, В₉, А, С, Р, Е, К; аминокислоты и другие ценные вещества. Одна тонна яблочного порошка влажностью 4—6 % по содержанию сухих веществ и пищевой ценности эквивалентна 6—8 т яблок влажностью 85—86 %. Общая кислотность порошка составляет 22 град. Из микроэлементов в нем содержится наибольшее количество натрия, калия, кальция и магния. Иону натрия придается особо важное значение. Его передвижения связаны с двумя механизмами: пассивное поступление в клетку из среды и активное перемещение из клетки в среду при помощи «натриевого насоса». Этот «насос» обеспечивает постоянное осмотическое давление, регулирует концентрацию натрия внутри клетки и поддерживает необходимую разность потенциалов. При пассивном переносе натрия вслед за ним внутрь клетки поступают сахара и аминокислоты даже против градиентов концентраций и потенциала для этих веществ. При активном переносе иона натрия из клетки вслед за ним происходят пассивное перемещение иона хлора по электрохимическому градиенту из клетки в среду и одновременно поступление иона калия в клетку.

Калий активирует многочисленные ферменты дрожжевой клетки (киназы, дегидрогеназы), стимулирует сбраживание мальтозы и мальтотриозы; тесно связан с размножением дрожжей и скоростью брожения. Кальций стимулирует размножение клеток; магний активирует многочисленные ферменты (фосфокиназы, декарбоксилазы), стимулирует сбраживание мальтозы. Роль витаминов в жизнедеятельности дрожжей связана с тем, что они входят в состав разнообразных ферментных систем. Обнаружены и другие биологически активные вещества. Следовательно, яблочный порошок представляет собой биологически ценную добавку, которую целесообразно использовать для повышения бродильной активности дрожжей.

Многие из известных способов активации предусматривают стадию гидролиза высокомолекулярных соединений для дрожжей вне клетки и часто без ее участия. Использование порошка из яблочных выжимок позволит исключить эту стадию при активации хлебопекарных дрожжей, так как около 80 % биологически активных веществ (глюкоза, фруктоза, микроэлементы, вещества, обладающие Р-витаминной активностью) экстрагируется из порошка водой.

При приготовлении питательных смесей порошок заливают водой температурой 35 °С и перемешивают с целью обеспечения более полной экстракции растворимых веществ. Дрожжи выдерживают при 33—35 °С в течение 30—60 мин. Подъемная сила дрожжей улучшается с 12 (без активации) до 7—7,5 мин. Увеличение дозы порошка нецелесообразно, так как этот биологический показатель активированных дрожжей улучшается незначительно.

Активированные дрожжи сбраживают мальтозу в 2,2 раза интенсивнее. В результате такой обработки a-глюкозидная активность дрожжей с характеристикой «плохая» изменяется до уровня «хорошей» и составляет 90 мин. Продолжительность сбраживания сахарозы, глюкозы, фруктозы сокращается соответственно на 23,5–29,4; 25,0–28,3; 15,9–20,6%.

Различия в продолжительности сбраживания сахаров обусловлены их структурой. Фруктоза используется дрожжами лучше, чем глюкоза, а из смеси этих сахаров быстрее сбраживается глюкоза. При использовании сахарозы в качестве источника этих двух сахаров фруктоза вначале сбраживается быстро, а затем ее утилизация замедляется. Это объясняется тем, что фруктоза освобождается из сахарозы в фуранозной форме в начале процесса в большем количестве, чем в конце. Доля пиранозной формы, не обладающей свободной ОН-группой и нечувствительной к действию киназы, возрастает, и сбраживаемость уменьшается. При мутаротационном равновесии в растворе фруктозы при 25 °С лишь 22 % этого сахара находится в форме фуранозы. Поэтому, несмотря на большую легкость абсорбции фруктозы по сравнению с глюкозой, для сбраживания пригодна лишь ее часть. На стадии адаптации первой из питательной смеси исчезает сахароза, гидролизуемая β-фруктофуранозидазой, затем сбраживаются глюкоза и фруктоза.

Несмотря на то что глюкоза активизирует «мальтозимазную» репрессивную систему, которая ингибирует синтез a-глюкозидазы в дрожжевой клетке, наличие моносахаридов и сахарозы в порошке яблочных выжимок обеспечивает перестройку клетки с дыхательного на бродильный тип жизнедеятельности.

Прежде чем начнется брожение, проходит определенное время. За этот период дрожжи должны синтезировать не только гидролизующие ферменты, но и обеспечить перенос — транспорт пермеазы, которая способствует поступлению сахаров в клетку. Важное значение в этом процессе имеют азотистые вещества — свободные аминокислоты яблочных выжимок, являющиеся исходным материалом для синтеза этих ферментных систем. Процесс проникновения сахара в клетку не может происходить самопроизвольно, и для его осуществления расходуется энергия, накапливающаяся при превращении глюкозы во фруктозу.

Для поступления в клетку сахар должен иметь такое строение, которое обеспечивало бы его соприкосновение с веществами — носителями РНК, например с ионами железа или другими соединениями — уранилом кальция или магния. Брожение связано с активным переносом в клетку свободного сахара. Мальтоза проникает в клетку с помощью индукционного механизма. Для этого дрожжевая клетка должна обладать мембранной подвижной сис­темой — пермеазой и гидролитическим ферментом, локализованным внутри ее. У неадаптированных дрожжей способность пропускать через клеточную оболочку сахара и индукция ферментов для сбраживания ди- и трисахаридов низкие; адаптированные дрожжевые клетки в питательной смеси, содержащей порошок яблочных выжимок, при наличии пермеазы способствуют быстрому образованию индукционной системы.

В производственных условиях биологическую активность дрожжевых клеток прессованных дрожжей и дрожжевого молока повышают путем выдержки их в питательной смеси, содержащей порошок из яблочных выжимок и воду. Порошок в количестве 0,35—0,375 % к массе муки в тесте заливают водой (8—10 %) температурой 34—35 °С и интенсивно перемешивают в течение 3—5 мин. В полученную смесь вносят прессованные хлебопекарные дрожжи, размешивают до образования однородной суспензии и выдерживают в течение 30—60 мин при 33—34 °С. При использовании дрожжевого молока расход порошка и воды составляет соответственно 0,3—0,325 и 6,5—7,0 % к массе муки в тесте, а продолжительность выдержки — 20—30 мин. Эффект заключается в улучшении бродильной активности дрожжевых клеток в 1,5—1,8 раза, в уменьшении расхода муки и улучшении показателей качества хлебобулочных изделий.

Интенсивность брожения теста и накопление в нем кислот зависят от того, какие дрожжи используются при замесе. В тесте, замешанном на дрожжах, активированных яблочным порошком (0,375 %), объем выделившегося СО₂ за период брожения увеличивается на 58%, а в период расстойки заготовок — на 55%. Кислотность теста на активированных дрожжах в конце брожения увеличивается на 0,2—0,4 град.

Физико-химические показатели качества хлеба на активированных дрожжах улучшаются по всем определяемым показателям. Цвет мякиша изделий с учетом 0,350—0,375%-й добавки нормальный. Пористость увеличивается на 18,5 %, формоустойчивость подовых изделий улучшается на 22 %.

Таким образом, использование порошка яблочных выжимок (0,350—0,375 % к массе муки в тесте) для активации дрожжей в виде водной суспензии (8—10% воды) улучшает качество готовых изделий. Технологический процесс осуществляется по малоотходной технологии, без затрат основного и дополнительного сырья хлебопекарного производства. Для реализации этого варианта активации дрожжей в производстве не требуется дополнительного оборудования и рабочей силы.

Кроме яблочных выжимок для активации дрожжей используют побочные продукты производства гранатового сока в виде сухого порошка, его экстракта или суспензии с водой в соотношении 1:10—1:8 при дозировке порошка 0,1—2,0 % от массы муки в тесте. Продолжительность выдержки 40—60 мин при 30—32 °С. Эффект активации дрожжей выражается в интенсификации биохимических и микробиологических процессов, в улучшении качества хлеба по физико-химическим показателям: объему, пористости и общей деформации мякиша.

Активацию хлебопекарных прессованных дрожжей эффективно проводить при изготовлении хлеба из смеси ржаной и пшеничной муки: 0,3 кг прессованных дрожжей и 4,5 кг сахарсодержащего свекольного порошка смешивают с 13,5 дм³ воды и выдерживают в течение 30—60 мин при температуре 33 °С для частичной инверсии сахарозы и активации дрожжей. Полученную суспензию с активированными дрожжами (18,3 кг) смешивают с 30 кг ржаной обдирной муки, 50 кг пшеничной муки второго сорта, 33,5 кг сухой закваски, 1,5 кг соли и 47,5 кг воды. Полученное тесто сбраживается в течение 90 мин.

Введение неферментированного солода в дрожжевую суспензию (0,5—3,0 % к массе воды) активирует дрожжи: их подъемная сила улучшается, газообразование и бродильная способность теста при брожении и расстойке интенсифицируются.

Для активации дрожжей можно также использовать экстракты растительного сырья. Экстракт готовят из листа крапивы путем смешивания листа с водой или молочной сывороткой в соотношении 1:20—1:25 при 20—40 °С с последующим выдерживанием полученной смеси в течение 60—120 мин и центрифугированием в течение 5—10 мин при частоте вращения рабочего органа 50—83,3 с^-1. Экстракт является богатым носителем минеральных веществ — К, Са, Fe, Na, Mg, Zn, Mn, витаминов С, К, В, каротина, аминного азота, сахаров, т. е. всех ингредиентов, необходимых для жизнедеятельности дрожжевых клеток и молочнокислых бактерий.

Готовый экстракт применяют для активации прессованных дрожжей в дозировке 6—7,5 % к массе муки в тесте. Берут 2,5 кг дрожжей и смешивают с 6—7,5 кг экстракта. Смесь выдерживают в течение 40—50 мин при 30 °С и используют для получения хлеба из пшеничной муки безопарным способом. На 100 кг муки требуется 8,5—10 кг активированной смеси, поваренной соли и воды по рецептуре изделия.

Для получения жидкой опары 1,0 кг дрожжей активируют в 5 кг экстракта листа, смесь выдерживают в течение 30 мин при 30 °С. На опару берут 30 кг пшеничной муки и 6 кг активированной смеси. Влажность опары 70 %, продолжительность брожения 2,5 ч при 30 °С.

Вместо воды используют молочную сыворотку, при этом берут соотношение листа крапивы и сыворотки 1:20—1:25.

Концентрат квасного сусла. Эффективны питательные смеси, состоящие из концентрата квасного сусла, минеральных солей и воды. Для улучшения бродильной активности дрожжей в качестве минерального источника используют соли KH₂PО₄, (NH₄)₂HPО₄ и NH₄Cl.

Концентрат квасного сусла — это полуфабрикат, обогащенный сахарами (мальтоза, глюкоза), аминным азотом, микроэлементами и витаминами. Все вещества содержатся в дозах, стимулирующих биохимические процессы. Этот компонент питательной смеси ускоряет перестройку дрожжевых клеток с дыхательного на бродильный тип жизнедеятельности.

Минеральные вещества принимают участие в биодинамике цитоплазмы клетки. Наряду с катионами натрия, калия, магния, железа важное значение имеют анионы хлора и фосфора. Добавление фосфорных солей при наличии концентрата и продувке воздухом ускоряет реакцию фосфорилирования, и образование АТФ идет более интенсивно; созданная рН среды является оптимальной для жизнедеятельности дрожжевых клеток.

Большую роль играют витамины концентрата квасного сусла. Тиамин (B₁) в качестве простетической группы входит в состав тиаминовых ферментов, в том числе пируватдекарбоксилазы, играющей важную роль при брожении, участвует в азотном обмене, стимулирует зимазную активность. Биотин (Н) входит в состав пируваткарбоксилазы и других ферментов, участвует в карбоксилировании пировиноградной кислоты, синтезе пиридиновых нуклеотидов, нуклеиновых кислот, полисахаридов, пуриновых и пиримидиновых оснований, активизирует расщепление мальтозы. Пиридоксин (В₆) входит в состав ферментных систем, катализирующих реакции с участием a-аминокислот, стимулирует зимазную активность дрожжей. Пантотеновая кислота (В₃) осуществляет перенос остатков жирных кислот, входит в состав ацилтрансфераз, влияет на количество и состав липидов дрожжевой клетки, стимулирует расщепление мальтозы. Никотиновая кислота (РР) входит в состав дегидрогеназ, в том числе алкогольдегидрогеназы, лактатдегидрогеназы, глюкозо-6-фосфатдегидро-геназы, стимулирует гидролиз мальтозы дрожжами.

Для активации дрожжевых клеток рационально вносить в питательную смесь 0,02—0,025 % КН₂РО₄ и 0,5 % концентрата квасного сусла и выдерживать их в этой смеси в течение 45— 60 мин.

Использование активированных дрожжей улучшает пористость мякиша на 15 %, увеличивает объем готовых изделий на 40 %, улучшает аромат.

Физиологическая перестройка тесно связана с морфологическими изменениями клеток. Такая морфолого-функциональная зависимость может быть использована для быстрого определения состояния дрожжей в период активации. Форма и величина клетки обусловливают некоторые ее особенности. Отношение поверхности клетки к ее объему сказывается на скорости диффузии питательных веществ внутрь клетки и выделении продуктов обме­на, тем самым оно влияет на интенсивность жизнедеятельности микроорганизмов.

Морфология дрожжевых клеток после предварительной активации изменяется: форма становится более округлой, поверхность увеличивается. В более крупных особях сконцентрирован повышенный запас энергии, резервируемый в АТФ.

Внесение минеральных солей улучшает процесс газообразования при брожении полуфабрикатов, однако наибольший эффект наблюдается при совместном внесении минеральных солей и концентрата.

Оптимальная дозировка (NH₄)₂HPО₄ составляет 0,035 %, а NH₄C1 — 0,025 % к массе муки в тесте. Качество изделий при этом значительно улучшается.

Благодаря применению указанных солей вместе с концентратом квасного сусла плюс аэрированию питательной смеси в период активации происходит эффективная перестройка деятельности дрожжевой клетки с дыхательного на бродильный тип. Аэрация способствует интенсивному включению калия, фосфора, азота в энергетические процессы, протекающие в дрожжевых клетках, что приводит к активному сбраживанию углеводов сна­чала концентрата, а потом и теста.

При непрерывном способе приготовления опары расход добавок снижается по сравнению с периодическим способом.

Рис. 3.3. Аппаратурно-технологическая схема приготовления опары

на активированных прессованных дрожжах:

1 — бак Ш2-ХДИ для подготовки солевого раствора; 2 —  чан дрожжевой РЗ-ХЧД с мешалкой и водяной рубашкой для подготовки суспензии; 3 — насос НШМ-10; 4 — чан дрожжевой РЗ-ХЧД с вмонтированным змеевиком для насыщения молекулярным кислородом или воздухом; 5 — кислородный баллон; 6 — тестомесильная машина Х-26; 7 — баки для жидких компонентов; 8 — емкость для брожения опары

Технология активирования хлебопекарных прессованных дрожжей для приготовления опар в агрегате ХТР состоит в следующем. В готовую суспензию прессованных дрожжей вносят 0,08—1 % к массе муки в тесте концентрата квасного сусла и 0,01—0,015 % минеральных солей КН₂Р0₄ или (NH₄)₂HPО₄. При периодическом способе приготовления полуфабриката дозировка активаторов составляет соответственно 0,20 и 0,02 %. Насыщение воздухом или кислородом дрожжевой суспензии с питательными веществами проводят в специальной емкости для активации дрожжей; температура суспензии прессованных дрожжей должна быть в зимний период 30—32 °С и в летний — 18-20 °С.

При приготовлении активированных прессованных дрожжей (рис. 3.3) в дрожжевом чане РЗ-ХЧД готовят суспензию из дрожжей и воды, куда вносят концентрат квасного сусла и минеральную соль. По достижении однородной консистенции смесь перекачивают в другой дрожжевой чан, где ее насыщают молекулярным кислородом в течение 1—2 мин до концентрации растворенного кислорода 8—10мг/дм³ или воздухом при интенсивном перемешивании суспензии в течение 10—15 мин.

Дрожжевая суспензия после приготовления расходуется постепенно в течение 4 ч, при этом происходит изменение подъемной силы дрожжей (табл. 3.5).

Таблица 3.5

Бродильная способность дрожжей с активацией ибез нее

Как видно из табл. 3.5, в течение 4 ч дрожжевая суспензия без активаторов, находясь в разведенном состоянии, несколько улучшает свою бродильную способность. Улучшение бродильной активности неактивированных дрожжей объясняется частичным восстановлением их биохимической активности за счет потребления кислорода, который вовлекается в дрожжевую суспензию при интенсивном перемешивании, и резервных веществ. При внесении в дрожжевую суспензию биологических активаторов бродильная активность дрожжей улучшается по сравнению с неактивированными на 25—27%, а после 4 ч выдержки — в 2,5 раза.

Изменение общей кислотности в полуфабрикатах с активированными дрожжами идет более интенсивно, что обеспечивает сокращение цикла брожения опары. Более интенсивное накопление кислот происходит и в тесте, приготовленном на опаре с использованием активированных дрожжей. Продолжительность брожения теста на неактивированных дрожжах составляет 45—60 мин, с активацией — 30 мин, при этом бродильная способность теста, приготовленного на активированных дрожжах, на 20—25 % выше.

Готовая продукция, выработанная с сокращенным на 20 % ко­личеством дрожжей за счет их активации, по всем показателям соответствует требованиям нормативной документации, а по некоторым превосходит их: пористость улучшается на 3—4 %, а формоустойчивость (Н : Д) у домашнего хлеба выше на 18 %.

Жизнедеятельность дрожжей в период адаптации и активации в значительной мере определяется минеральным составом питательной смеси. Так, например, дефицит неорганического фосфора может привести к дегенерации дрожжей. На включение минеральных веществ дрожжевых клеток в цикл брожения влияют условия брожения. Так, аэрация питательной смеси способствует интенсивному включению калия дрожжевыми клетками, что приводит к быстрой перестройке дрожжевой клетки на брожение, сопровождающееся активным сбраживанием углеводов питательной смесив то же время аэрация практически не сказывается на потреблении дрожжами Са, Mg, Zn. При повышении температуры (до 34 °С) включение Mg, Mn и К в клетки дрожжей усиливается, что улучшает брожение и метаболизм дрожжей.

Растворенный в питательной смеси кислород (8 мг/дм³) способствует синтезу a-глюкозидазы в дрожжевых клетках. Однако чрезмерная аэрация может вызвать уменьшение биомассы дрожжей.

Свеклосахарная меласса и мясной бульон. Удешевление процесса активации дрожжей, использование для этой цели дешевого и доступного сырья, побочных продуктов перерабатывающей промышленности, обеспечивающих создание малоотходных технологий, представляют практический интерес для хлебопекарной промышленности.

Для повышения активности жизнедеятельности дрожжей питательная смесь должна содержать азот, фосфор, калий, магний, усвояемые формы углеродсодержащих соединений и микроэлементы. Источниками углерода являются различные углеводы, моно- и дисахара, а также спирты, альдегиды и органические кислоты. Источником азотного питания служат растворимые со­единения азота, органические и неорганические. Стимулирующее действие отдельных микроэлементов зависит от полноценности питательной смеси, наличия в ней витаминов и других биологически активных веществ.

Активация дрожжей достигается и при использовании водного раствора свеклосахарной мелассы, обогащенной белками животного происхождения.

Достоинства мелассы для активизации преданаэробной жиз­недеятельности хлебопекарных дрожжей обусловлены следующим. Минеральный состав мелассы представлен легкоусвояемыми формами углеродсодержащих соединений (% к массе золы): К₂О — 70,0–78,0; Na₂О — 9,0–12,0; СаО — 1,0–4,0; MgO — 0,1–1,0; О₃^–2 — 2,0–3,0; С1 — 3,0–7,0; прочие — 0,5–0,9.

Минеральные соли, определяющие буферность мелассы, в небольших количествах используются дрожжами, но некоторые из них являются ингибиторами и задерживают брожение.

Микроэлементы и витамины, находящиеся в мелассе, являются в основном полезными веществами для жизнедеятельности дрожжей. Количество микроэлементов в мелассе колеблется (мг/кг): никель — 1,6—1,7; кобальт — 1—7, молибден — 1,0—1,2; магний — 568—864; железо — 83—265; марганец — 14—75; цинк — 5—8; свинец — 2,1—6,1; олово — 1—4; алюминий — 93—600; медь — 10—68; стронций — 46—594; кремний — 66—547; бор — 4—10. Кобальт входит в состав витамина В₁₂, производные которого участвуют в ряде ферментативных реакций. Молибден стимулирует азотный обмен и синтез аминокислот. Марганец, железо, медь обладают переменной валентностью и в качестве переносчиков ионов участвуют в окислительно-восстановительных реакциях. Цинк активизирует деятельность ферментов зимазного и мальтазного комплексов, улучшает подъемную силу дрожжей. Бор стимулирует активность зимазного комплекса ферментов, а также несколько усиливает спиртовое брожение.

Большую роль в питании дрожжей играют витамины, которые выполняют роль биологических катализаторов химических реакций. Витамин B₁ (тиамин, аневрин), В₃ (пантотеновая кислота), В₆ (пиридоксин), В₉ (фолиевая кислота), В₁₂ (цианкобаламин) являются важными стимуляторами ферментативной активности дрожжей и повышают зимазную и мальтазную актив­ности. Витамин В₂ (рибофлавин) играет важную роль в окислительно-восстановительных реакциях. Витамины содержатся в мелассе в следующих количествах (мг/кг): тиамин — 2,0; рибофлавин — 0,4; пантотеновая кислота — 1,3; пиридоксин — 5,4; фолиевая кислота — 0,2; никотиновая кислота —51,0; биотин — 0,1; мезоинозит — 60,0

В состав мелассы входят следующие аминокислоты: глутаминовая, аспарагиновая, серии, глицин, аланин, тирозин, лейцин, изолейцин и валин, а цистин, лизин, аргинин, гистидин и пролин либо присутствуют в очень малых количествах, либо отсутствуют. Фенилаланин в мелассе не обнаружен.

Анализ характеристики мелассы показывает, что она богата витаминами, микро- и макроэлементами, но бедна аминокислотами.

Меласса содержит в основном безазотистые вещества — углеводы (инвертный сахар, раффинозу, кестозу) и органические кислоты. Содержание общего азота в ней составляет 1,5 %, который состоит из аминного (30—40 %) и бетаинного (50—60 %). Дрожжи усваивают только аминокислоты и амиды кислот. Азот бетаина сахаромицетами не ассимилируется. Амидный азот в мелассе содержится в небольшом количестве — 3 %. Составить баланс углеводного и азотного питания в смеси, используя одну мелассу, невозможно, так как увеличение ее количества приводит к значительному повышению осмотического давления за счет сахаров и коллоидов.

Наличие в питательной смеси большого количества коллоидов приводит к их адсорбции на дрожжах. В результате этого приток в клетку питательных веществ и отток продуктов обмена, т. е. процесс диффузии, затрудняются, что отрицательно сказывается на ее жизнедеятельности.

Для активации дрожжей используют свеклосахарную мелассу осеннего производства с содержанием.(%): СВ 76—80, сахара 46—50, инвертного сахара 0,6—1,0 и общего азота 1,5—2,0 при рН среды 6,5.

Мелассу массой 1,2—1,4 г заливают 100 см³ воды температурой 32—35 °С и перемешивают при частоте вращения перемешивающего органа 1—1,33 с^–1 в течение 3—5 мин. В полученную смесь вносят 10 г прессованных дрожжей и выдерживают их 45—60 мин при 32—35 °С. При использовании мелассы в количестве 0,12—0,14 % к массе муки в тесте было отмечено улучшение подъемной силы дрожжей на 2—3 мин против исходной. Увеличение количества мелассы до 0,15% изменяло этот показатель всего на 1,5 мин, а при 0,16 % подъемная сила уже не улучшалась. Меласса как единственный компонент питательной смеси не обеспечивает эффективной адаптации дрожжевой клетки к брожению.

В мясной промышленности при варке окороков в качестве побочного продукта получают бульон, в который экстрагируются ценные питательные вещества. Основным составляющим компонентом бульона является аминный азот — 82—83 % общей массы сухих веществ (3,0—3,2 %). Остальные компоненты представлены коллоидами — 16 % и хлоридом натрия — 1,3%. Дефицит углеводов в смеси, содержащей бульон, не обеспечивает процесса активации. При использовании 4—5,5 % бульона и 6—4,5 % воды к массе муки в тесте эффект активации не достигается. Увеличение дозировки бульона до 6 % к массе муки в тесте вызывает ухудшение контролируемого параметра до 14 мин за счет проявления осмотически активного хлорида натрия и коллоидов.

Использование же мелассы и бульона в совокупности эффективно повышает биологическую активность дрожжей перед внесением их на замес полуфабриката (опары или теста).

Питательную смесь с мелассой и бульоном готовят следующим образом: мелассу разводят в воде температурой 32—35 °С. Сюда же вносят бульон и прессованные дрожжи в количестве, предусмотренном по рецептуре конкретного сорта хлеба. Смесь перемешивают при частоте вращения перемешивающего органа 1—1,33 с^–1 в течение 3—5 мин. Полученную композицию выдерживают в течение 45—60 мин при 33—35 °С. Уравнения регрес­сии, адекватно описывающие этот процесс, приведены ниже.

у₁= 45х₁ + 111х₂ + 340х₃ – 188х₁х₂ – 638х₁х₃ – 422х₂х₃;                      (3.1)

у₂ = 300х₁ + 6,5х₂ + 8х₃ – 475x₁х₂ – 504х₁x₃ – 5x₂x₃           (3.2)

где у₁— мальтазная активность, мин; х₁—доза свеклосахарной мелассы, %; х₂ — доза бульона, %; х₃ — доза воды, %; у₂— подъемная сила по шарику, мин.

На основе уравнений (3.1) и (3.2) построены номограммы (рис. 3.4). Они могут быть применены не только для выбора состава питательной смеси и определения выходных параметров процесса, но и для решения обратной задачи — предсказания a-глюкозидазной активности дрожжей и их подъемной силы для смесей определенного состава и определения доверительных пределов для представления величин без использования соответствующих аналитических выражений.

Рис. 3.4. Контурные кривые подъемной силы дрожжей (а)

и мальтазной активности (б):

Рис. 3.5. Аппаратурно-технологическая схема предварительной обработки

хлебопекарных прессованных дрожжей:

1—4 – напорные бачки для воды, дрожжевой суспензии, мелассы и бульона-5 – дозатор жидких компонентов Ш2-ХД2-Б; 6 – чан РЗ-ХЧД для смешивания ингредиентов и выдержки дрожжей; 7, 8 – чаны РЗ-ХЧД для активирования дрожжей и приготовления дрожжевой суспензии; 9 —  бачок Ш2-ХДИ для подготовки воды

В производстве предварительную обработку дрожжей проводят, используя серийно выпускаемое оборудование (рис. 3.5). Из расходных баков компоненты питательной смеси перекачиваются в напорные баки. Из хлебопекарных прессованных дрожжей предварительно готовят дрожжевую суспензию в чане РЗ-ХЧД куда воду дозируют из бака Ш2-ХДИ. Питательную смесь готовят в чане с мешалкой и водяной рубашкой, куда с помощью дозатора жидких компонентов Ш2-ХД2-Б подаются компоненты питательной смеси и суспензия прессованных дрожжей. В водяной рубашке чана поддерживается температура, обеспечивающая нагрев смеси до 33—35 °С. Смесь перемешивается в течение 3—5 мин и выдерживается в течение 60 мин при 33—35 °С, после чего биологически активные дрожжи направляются в расходный бак, а оттуда — на производство.

Интенсификация жизнедеятельности дрожжевых клеток в жидкой смеси, составляющими компонентами которой являются побочные продукты сахарной и мясной промышленности — меласса и бульон, исключает расход основного сырья хлебопекарного производства — муки на эти цели. Эффективность предварительной обработки в такой смеси выражается в улучшении a-глюкозидазной активности дрожжей в 2,2 раза и подъемной силы по шарику в 2 раза.

Для хранения мелассы осеннего производства на хлебозаводе устанавливают металлическую емкость, оборудованную нижним и верхним люками, воздушниками и змеевиками в месте забора для подогрева ее в зимнее время, или используют емкости для хранения патоки.

Подготовку мелассы к производству осуществляют следующим образом. Для обезвреживания посторонней микрофлоры ее подвергают термической обработке при 109—110 °С в течение 2—3 мин. За это время происходит полное подавление микроорга­низмов молочнокислых бактерий, диких дрожжей и плесневых грибов. Затем мелассу перекачивают в расходный бак, продувают воздухом для удаления летучих веществ и охлаждают до 25—30 °С, после этого ее направляют на производство.

Бульон доставляют на завод в автоцистернах и перекачивают в металлическую емкость, где его хранят при температуре 4°С в течение 2 сут, а затем перекачивают насосом в расходный бак.

Для активации дрожжей рекомендуется использование побочных продуктов основного производства: размолотых семян томатов, рисовой муки, творожной сыворотки, молочнокислых заквасок, лактозы молочной сыворотки, предварительно гидролизованной β-галактозидазой.

В настоящее время на предприятиях широко используется дрожжевое молоко. Активность дрожжевых клеток в этом полуфабрикате несколько выше, чем в прессованных. В процессе хранения дрожжевого молока подъемная сила его ухудшается из-за потребления собственных резервов и снижения концентрации биомассы. Так, при 5 °С через 24 ч теряется в 2 раза меньше биомассы, чем при 20 °С. При хранении дрожжевого молока более 1 сут потери увеличиваются как при 5 °С, так и при 20 °С.

На хлебозаводах дрожжевое молоко хранят в течение 3 сут. Для повышения биологической активности дрожжевых клеток после хранения в течение 1 сут и более дрожжевое молоко активируют, для этого его выдерживают в течение 20—30 мин в питательной смеси, состоящей из 0,300—0,325 % яблочных выжимок и 6,5—7,0 % воды к массе муки в тесте. Подъемная сила полуфабриката улучшается с 7—10 до 3,5—4,5 мин.

Питательные смеси для активации сушеных дрожжей.Сушеные дрожжи по своему физическому состоянию и биохимической активности значительно отличаются от прессованных. Так, прессованные дрожжи — это биомасса дрожжевых грибов, находящаяся в состоянии тургора, со значительным содержанием внутриклеточных веществ. Влажность прессованных дрожжей 75 %. Сушеные хлебопекарные дрожжи получают высушиванием прессованных дрожжей до влажности 8 % в определенных условиях. При высушивании в нативных дрожжевых клетках происходят необратимые биохимические процессы, которые отрицательно сказываются на их бродильной активности, созревании теста и качестве готовых изделий.

Дрожжевая клетка представляет собой систему, неустойчивую к повышенной температуре из-за высокой проницаемости внутриклеточных мембран. Изменения в азотном составе происходят вследствие протеолиза белка, глубина которого зависит от длительности сушки, температуры и т.д. При недостатке углеводов начинается распад белковых веществ со снижением активности ферментов. Изменения в сульфгидрильных соединениях типа глутатиона наблюдаются в связи с повышением проницаемости клеточной оболочки. Сразу после высушивания проницаемость оболочки повышается в 6—8 раз, а после 10 мес хранения — в 10—15. При выпечке хлеба на сушеных дрожжах в тесто экстрагируется в 15—20 раз больше сульфгидрильных соединений, чем при использовании прессованных дрожжей. Тесто, приготовленное на дрожжах с высоким содержанием глутатиона, расплывается в процессе брожения, разделки и расстойки, а выпеченные изделия имеют плотный мякиш.

Основная масса белка дрожжей (до 90 %)представлена ферментами. Поэтому при автолизе белка в процессе сушки происходит снижение активности ферментов зимазного и мальтазного комплексов, от которых зависит способность дрожжей разрыхлять тесто. Кроме того, при высушивании в результате эндогенного дыхания дрожжевыми клетками потребляется углерод, входящий в состав белков, и белки разрушаются. Это также ведет к разрушению зимазного и мальтазного комплексов и, следовательно, к снижению подъемной силы дрожжей.

Гарантийный срок хранения сушеных дрожжей первого сорта — 5 мес, высшего сорта — 12 мес. В течение этого срока резко снижается активность a-фруктофуранозидазы, алкогольдегидрогеназы, малатдегидрогеназы, глутаматдегидрогеназы. Увеличение доли свободного аммиака в дрожжах свидетельствует о постепенном отмирании дрожжевых клеток при хранении. При использовании сушеных дрожжей длительного хранения из-за большого содержания восстановленного глутатиона рН теста повышается с 5,7 до 6,3.

Все эти изменения приводят к резкому снижению бродильной активности дрожжей. Такие дрожжи не могут обеспечить хорошее качество продукции. С целью ликвидации негативных характеристик сушеных дрожжей, которые они приобретают в процессе хранения, рекомендуется проводить их активацию. Большинство способов активации сушеных дрожжей аналогично способам активации прессованных и основано на использовании муки. При активации дрожжей в водно-мучной смеси в связи с отсутствием дополнительных биокатализаторов и неоптимальными значениями рН (5,8) и температуры (30 °С) удлиняются лаг-фаза и период активации.

Одной из основных стадий подготовки сушеных дрожжей к производству является их размачивание. При размачивании сушеных дрожжей без доступа питательных веществ к дрожжевым клеткам происходит потребление ими на этой стадии собственного углевода — гликогена, что значительно снижает их бродильную активность. Затем дрожжевые клетки помещают в питательную смесь сначала для восстановления первоначальной активности дрожжей, а затем для улучшения.

Существенное значение для процесса активации сушеных дрожжей имеет температура воды, предназначенной для гидратации клеток. При размачивании сушеных дрожжей в воде температурой ниже 30 °С в водную фазу переходит значительное количество растворимых азотистых веществ, в том числе и глутатиона. Применение размоченных дрожжей для приготовления теста вызывает резкое ухудшение его физических свойств. Исключить отрицательное влияние глутатиона водной суспензии размоченных сушеных дрожжей можно добавлением в тесто быстродействующих окислителей, например йодата калия. Повышение температуры воды для размачивания сушеных дрожжей до 40 °С обеспечивает тесту свойства, не отличающиеся от контрольного.

Рекомендуемая температура для размачивания сушеных дрожжей не превышает 43 °С, при этом учитывается пониженная активность a-глюкозидазы дрожжей. Для повышения активности этого фермента в питательную смесь вводят муку. Через некоторое время индуцируется активная a-глюкозидаза и последующее брожение в тесте протекает интенсивнее.

Продолжительность активации сушеных дрожжей довольно значительна, процесс подготовки питательных смесей многооперационен и длителен. Анализ способов активации сушеных дрожжей свидетельствует о том, что эту операцию проводят для повышения их бродильной активности или снижения количества восстановленного глутатиона. В первом случае используют муку, осахаренные мучные заварки, ферментативные гидролизаты, во втором — вещества окислительного действия и окислительные системы (бромат и йодат калия, аскорбиновую кислоту и липоксигеназу).

С учетом биохимических и физиологических особенностей сушеных дрожжей их активируют в питательной смеси, в состав которой входят концентрат квасного сусла, соевая мука, молочная сыворотка, аммонийные минеральные соли, обладающие окислительным действием, и аэрируют.

Соевая мука. В качестве единственного компонента питательной смеси соевая мука практически не повышает активность дрожжей в фазе активации. Это объясняется тем, что в смеси, содержащей 0,1—0,5% соевой муки, количество сбраживаемых сахаров составляет (%): глюкозы 0,00001—0,00005, фруктозы 0,00055—0,0027, сахарозы 0,0051—-0,055, что явно недостаточно для активации дрожжей. При отсутствии или недостатке сахаров во внешней среде дрожжевые клетки быстро сбраживают собственные ресурсы — внутриклеточный гликоген, который гидролизуется фосфорилазой до глюкозы, а затем сбраживается дрожжами. Клетки сушеных дрожжей обычно содержат незначительное количество гликогена. Поэтому при выдержке их в такой смеси, сущность которой, как видно, сводится только к размачиванию, происходит быстрое потребление гликогена, что снижает скорость газообразования. При отсутствии в среде сбраживаемых сахаров или их недостатке активация сушеных дрожжей не происходит.

Концентрат квасного сусла. Как источник сахаров, аминного азота, микроэлементов и витаминов в количествах, стимулирующих биохимические процессы, концентрат квасного сусла позволяет заменить сахарсодержащее сырье и муку. Выдерживание сушеных дрожжей в смеси, содержащей концентрат квасного сусла, улучшает их подъемную силу до 8—10 мин. Увеличение дозировки концентрата до 0,4 % и выше вызывает затемнение теста и мякиша готового хлеба, а бродильная активность дрожжей повышается незначительно.

Молочная сыворотка. В качестве единственного компонента питательной смеси сыворотка не обеспечивает повышения бродильной активности дрожжевых клеток из-за отсутствия сбраживаемых сахаров. Дрожжи Saccharomyces cerevisiae основной сахар молочной сыворотки — лактозу не сбраживают и не усваивают, а потребление биологически активных компонентов сыворотки — солей фосфора и кальция, микроэлементов, витаминов, например витамина Н, возможно только при наличии сбраживаемых сахаров. Внесение персульфата аммония в суспензию дрожжей не сказывается на их активности.

Для повышения бродильной активности сушеных дрожжей предложена питательная смесь, состоящая из смеси клеточного сока картофеля и молочной сыворотки. Однако, как указывают авторы разработки, клеточный сок картофеля и молочная сыворотка — достаточно сложная биологическая система, в которую входит ряд веществ, способных оказывать не только активирующее, но и некоторое угнетающее действие на дрожжевые клетки.

Эффект активации сушеных дрожжей достигается лишь при выдерживании их в комплексной питательной смеси, включающей концентрат квасного сусла, воду, молочную сыворотку, аммонийную соль в виде персульфата аммония, или сульфата аммония с броматом калия, или фосфата аммония с броматом ка­лия, и соевую муку (табл. 3.6).

Таблица 3.6