Proizvodnja pekarskog kvasca

Što je pekarski kvasac ?

Pod pojmom pekarski kvasac podrazumijeva se aktivna kvaščeva biomasa koja se koristi za dizanje tijesta u pekarstvu.

Kako reagira u tijestu ?Kvasac u tijestu alkoholnom fermentacijom šećera iz brašna proizvodi alkohol i CO2, koji diže tijesto.

U kojim oblicima je prisutan na tržištu?Tekući, kvaščev kolač, suhi aktivni

Godišnja proizvodnja u svijetu: 2,5 – 3,0 milijuna tona

Proizvodni proces

Osnovne sirovine i mikroorganizmi

Osnovna sirovina – izvor ugljika

Melasa šećerne repe i mješavina melasa Kukurizni hidrolizat i sirutka

MikroorganizamSojevi kvasca Saccharomyces cerevisiae

Ostali kvasci: Torulospora delbrueckii

Saccharomyces uvarum

Principi aerobnog uzgoja kvaščeve biomase

Brzina rasta- maksimalna: µ = 0.6 h-1

- optimalna u proizvodnji: µ = 0.1-0.2 h-1

Pri većim brzinama rasta koncentracija supstrata u komini je relativno visoka i omogućuje da se dio šećera konvertira u etanol (Crabtree efekt).

- specifična brzina rasta - ključni parametar u industrijskoj proizvodnji pekarskog kvasca.

Potreba kisika – aeracija:za 1 kg Kv100 potrebno je 1 kg O2

Pritok supstrata

Oksidativni i fermentativni metabolizam

Respiracijski kvocijent (RQ), potrošnja kisika (qO2) i proizvodnja CO2

(qCO2) u oksidativnom i fermentativnom metabolizmu kvasca S.

cerevisiae

0

5

10

15

20

25

0 0,05 0,1 0,15 0,2 0,25 0,3 0,35 0,4

D (h-1)

q O

2,

q C

O2

(mm

ol*

g-1

*h-1

)

0

1

2

3

4

5

6

RQ

qO2

qCO2

RQ

Hranjiva podloga

Melasa šećerne repe, kojoj se može dodati melasa šećerne trske do 25 % (radi biotina).0,585 C12H22O11 + 0,61 NH3 + 3,205 O2 → C3,72H6,11O1,95N0,61 + 4,29 H2O + 3,3 CO2

Iz jednadžbe proizlazi da se iz 200 g saharoze proizvede100 g suhe tvari kvasca

Izvori dušika, fosfora i sumpora: (NH4)2HPO4 (diamonijev fosfat, DAF)(NH4)2SO4 (diamonijev sulfat, DAS)

Izvori makro i mikroelemenata:Mg sulfat, Zn sulfat, te Cu i Fe kao sulfati ili kloridi

Izvori tvari rasta:biotin, pantotenska kiselina, B1, B2, B6

Uvjeti okoline

Temperatura: optimalna 30-32 oC,pri kraju procesa

pH: optimalni za rast 4.0-5.0pri kraju procesa

Koncentracija kvaščevih stanicana kraju procesa od 50-70 g s.tv./L kvaščeve biomase dobre kvalitete, kvasac brže razmnožava pri manjim koncentracijama stanica

Odvoñenje topline: za 1 g s.tv. proizvedene kvaščeve biomase oslobodi se 3,9 – 4,4 kcal (16,3 - 18,5 kJ).

Koncentracija kisika u kominipoželjno: 0,1-0,2 mg/L, ali dolazi do limitacije tijekom uzgoja

Koncentracija otopljenog kisika tijekom uzgoja pekarskog kvasca u bioreaktoru od 125 m3

0

10

20

30

40

50

60

70

80

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18

vrijeme (sati)

oto

plj

eni

kisi

k (%

), X

(g

/L)

otopljenikisik

X

PROIZVODNJA U POGONU

• Priprema podloge• Procesi i faze (generacije) uzgoja• Uzgoj u pojedinim generacijama• Izdvajanje kvaščeve biomase• Oblikovanje i pakiranje• Proizvodnja suhog aktivnog kvasca• Čuvanje i transport proizvoda

Priprema melasne podloge

1.Pužne pumpe; 2.Vaga; 3.Pužne pumpe; 4.Meñuspremnik; 5.Melanžer 6.Separatorza bistrenje; 7.Meñuposuda; 8 Pločasti sterilizator; 9 Cijevni sterilizator; 10.Ekspanzionaposuda; 11.Grijač vode; 12 Spremnik za sterilnu melasu.

Karakteristike uzgoja u pogonu

Tehnološki procesi se razlikuju po:

- broju generacija: 4-5

Pojedine generacije se razlikuju po:

- vremenu trajanja pojedine generacija

- načinu voñenja uzgoja- sistemu za aeraciju i aerobnosti procesa

Umnožavanje u pojedinim generacijama

Laboratorij

Pogon – 4-5 generacija

Šaržni uzgoj u prve dvije generacije- propagator i predfermentor (slično kao u proizvodnji alkohola),moguće spajanje

Šaržni uzgoj s pritokom supstrata u preostale tri generacije:

- mala matica- velika matica- prodajni kvasac

Umnožavanje u pojedinim generacijama

Bioreaktor za aerobni uzgoj

Uzgoj u maloj matici

0

10

20

30

40

50

60

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19

Vrijeme (h)

Kva

sac

(g/L

s.t

v.)

pri

tok

Me2

5 (L

/h)

kvasac

pritok melase

Uzgoj u zadnje dvije generacije u bioreaktoru od 125 m3- krivulja rasta

0

2

4

6

8

10

12

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

Vrijeme (h)

Kva

sac

(to

na)

Velika matica

Prodajni kvasac

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

Vrijeme (h)

Me2

5 (k

g/h

)

0

10

20

30

40

50

N,

P2O

5 (

kg/h

)

Pritok supstrata za uzgoj kvasca u bioreaktoru od 125 m3

Me25

N

P2O5

Postavljanje i voñenje aerobnih procesa u zadnje dvije generacije

• Postavljanje- priprema bioreaktora- dotok vode i male količine otopine soli u čisti bioreaktor- podešavanje pH i temperature- otvaranje dovoda zraka- inokulacija

• Voñenje procesa- programirani pritok melase- regulacija pritoka melase (Crabtree efekt)- pritok soli- kontrola pH i temperature

Izdvajanje, filtracija, oblikovanje i pakiranje svježeg pekarskog kvasca

Vakuum filtracija

Pakiranje svježeg kvasca

- u specijalni papir- mala pakovanja: 30-50g - velika pakovanja: 500g ili 1 kg

Proizvodnja suhog aktivnog kvasca

- 92 – 96 % suhe tvari- poduženje trajnosti- mogućnost skladištenja na sobnoj temperaturi- “obični” SAK – rehidratiranje prije upotrebe- instant SAK – nije nužna rehidratacija

Proizvodnja suhog aktivnog kvasca

U procesu proizvodnje SAK-a važno je:• Izbor soja kvasca S. cerevisiae

• Uzgoj u zadnjoj generaciji• Kemijski sastav kvaščeve biomase• Izdvajanje i zaštita stanica• Oblikovanje• Sušenje• Pakiranje i skladištenje

Sušenje kvaščeve biomase

Tijekom sušenja izvlači se iz svježe biomase:- slobodna meñustanična voda- slobodna stanična voda- vezana stanična voda

0

10

20

30

40

50

60

70

80

0 5 10 15

t (h)

ud

io v

lag

e (%

)

Prikaz procesa sušenja instant SAK-a: šaržna fluidna sušnica

Proizvodnja suhog granuliranog kvasca:

šaržna rotirajuća sušnica

1-Vakuum filter; 2- Ekstruder; 3- Filter za zrak; 4- Rotirajuća sušnica; 5- Kompresor za zrak; 6- Ciklon; 7-Transporter kvasca; 8-Dosušivanje u

vakuumu; 9-Pakiranje

Pakiranje SAK-a

instant granulirani

1. A) KVAŠČEV KOLAČ

Prednosti:

-praktičan oblik pakiranja-smanjena mogućnost oksidacije s kisikom iz zraka-ekonomična proizvodnja-dobra stabilnost u hladnom prostoru

Nedostaci:

-problem doziranja (ne može automatsko)-mikrobiološka slika-pad aktivnosti u nepovoljnim uvjetima (visoka temperatura, vlaga)

Oblici pekarskog kvasca

Prednosti:

- lagano doziranje

- lagano vaganje u malim pekarama

- pakiranje do 25 kg

Nedostaci:

- osjetljivost na kisik iz zraka

Oblici pekarskog kvasca

1. B) GRANULIRANI KVASAC

Prednosti:

-automatsko doziranje-lagano razmuljavanje u brašno-ekonomičnost procesa najpovoljnija (nema filtriranja i pakiranja)-dobra aseptičnost (zatvoreni prostor)

Nedostaci:

-problem transporta i skladištenja (kod malih pekara)-trajnost-čišćenje posuda za transport i skladištenje mora se obaviti korektno i kontinuirano-potrebno je miješanje da kvasac ne sjedne na dno

2. TEKUĆI KVASAC

Oblici pekarskog kvasca

Prednosti:

-ne mora se pakirati u vakuumu

-dobra trajnost u nepovoljnim uvjetima (dim, zrak, vlažnost)

-prikladan za sve vrste pakiranja, pogotovo u male vrećice

za domaćinstva – 50, 100, 500 g, 5-20 kg

Nedostaci:

-nešto manja aktivnost

-mora se rehidratirati prije upotrebe u optimalnim uvjetima

(t = 35°C, 15 min)

3. A) SUHI GRANULIRANI AKTIVNI KVASAC

Oblici pekarskog kvasca

Prednosti:

-dobra trajnost-jednostavno doziranje-direktna upotreba

Nedostaci:

-pakiranje pod vakuumom, ne smije se oštetiti ambalaža -osjetljivost na kisik, pa nije najpogodniji za mala pakiranja

3. B) INSTANT SUHI AKTIVNI KVASAC

Oblici pekarskog kvasca

NAMJENSKI KVASCI

Prednost:-manji pad aktivnosti tijekomzamrzavanja i skladištenja

Zamrzavanje kvasca u tijestu:-upotreba posebnih vrsta kvasaca (Torulospora delbrueckii)-preporuča se uzimanje kvaščevog kolača ili manjeosušeni kvasac (75 % suhe tvari)-preporuča se što kraće vrijeme fermentacije prijesmrzavanja

1) KVASCI ZA SMRZNUTA TIJESTA

Prednosti:-manji pad aktivnosti tijekomfermentacije u slatkom tijestu

-upotreba selektiranih kvasaca(sojevi kvasca S.cerevisiae, T.delbrueckii)

2) OSMOTOLERANTNI KVASCI

NAMJENSKI KVASCI