Қазақша рефераттар

Өндірістің теориялық негіздері

Өндірістің биохимиялық және микробиологиялық негізі

Сыра қайнату өндірісінің өзегі — уыт (өндірілген арпа) ферменттері арқылы жүретін биохимиялық түрленулер және сыра ашытқысы қамтамасыз ететін спирттік ашу. Яғни, суслоны дайындау кезеңінде ферменттер крахмал мен ақуызды ыдыратса, ашыту кезеңінде микроорганизмдер қанттарды этанол мен көмірқышқыл газына айналдырады.

Маңызды: өндірістің сапасы ферменттердің белсенділігіне, ашытқының физиологиялық күйіне және санитариялық тәртіпке тікелей тәуелді.

Уыт (өндірілген арпа) алу: ферменттерді «іске қосу»

Арпа — сыра өндірісінің негізгі шикізаты. Уыт алу үшін арпаны суландырады, өндіреді және кептіреді. Осы кезеңде арпада екі маңызды ферменттік жүйе жинақталады:

Амилолитикалық ферменттер

Крахмалды қанттарға дейін гидролиздейді. Бұл кейін ашытылатын көмірсулардың негізін қалайды.

Протеолитикалық ферменттер

Ақуыздарды аминқышқылдарына дейін ыдыратады. Олар ашытқының қоректенуі мен дәмдік профиль үшін маңызды.

Кептіру кезінде уытта хош иісті қосылыстар түзіледі — олар болашақ сыраның дәмі мен иісін қалыптастыруға қатысады.

Сусло дайындау: қанттандыру және экстракция

Сусло дайындау кезінде майдаланған уытты сумен араластырып, алынған қоспаны қыздырады. Қыздыру барысында уыттың құрғақ затының едәуір бөлігі ерітіндіге өтеді, крахмал қантқа айналады, ал ақуыздар аминқышқылдарына дейін ыдырайды.

Неге сүзу қажет?

Қанттандырылған сұйық фазаны (суслоны) қатты бөлшектерден бөлу үшін сүзу жүргізіледі. Бұл кейінгі қайнату, ашыту және сүзудің тұрақтылығын арттырады.

Содан кейін суслоны құлмақпен қайнатады. Қайнату барысында құлмақтың ащы және хош иісті заттары суслоға өтеді, ферменттер инактивацияланады, ал кейбір ақуыздар ұйып тұнбаға түседі. Аминқышқылдарының бір бөлігі қанттармен әрекеттесіп, меланоидиндер түзеді — олар түс пен дәмге ықпал етеді.

Ашыту және жетілу: ашытқы метаболизмінің өзегі

Сусло сүзілгеннен кейін ашытуға жіберіледі. Ашыту кезінде мальтоза ашытқы ферменттерінің әсерінен алдымен глюкозаға дейін ыдырап, кейін спирт пен CO2-ке айналады.

Температуралық режим

Ашыту әдетте 7–9°C және 5–13°C аралығындағы режимдерде жүргізіледі (технология мен ашытқы штамына байланысты).

Жетілу кезіндегі ашытқы мөлшері

Жетілу барысында 1 литр сырада шамамен 1,2–1,3 г ашытқы болуы ұсынылады.

Суслоны ашыту және сыраны жетілдіру процестері әдетте екі сатыдан тұрады: негізгі ашыту және кейінгі жетілу (дәмнің жұмсаруы, газдану және тұрақтану).

Жабайы ашытқылар: санитарияның «көрінбейтін» сынағы

Сыра өндірісінде мәдени ашытқылармен қатар жабайы ашытқылар да кездесуі мүмкін. Олардың кейбірі тікелей қауіпті болмауы ықтимал, бірақ қатысуы көбіне санитариялық деңгейдің төмендігін көрсетеді. Сондықтан оларды уақтылы анықтау және өндірістен шығару маңызды.

Лабораториялық бақылау ортасы

Жабайы ашытқыларды бөліп алу үшін қоректік орталар қолданылады, соның ішінде кристалл күлгінді агар және лизинді агар. Қазіргі деректерде жабайы ашытқылардың 40-тан астам түрі сипатталған.

Неге олар проблемалы?

  • Мәдени ашытқылар көп болғандықтан, ашытудың басында жабайы ашытқылар әдетте қарқынды өсе алмайды.
  • Олар нашар шөгеді (ағартылуы төмен), сондықтан сыраның мөлдірленуі қиындайды.
  • Жасушалары ұсақ болғандықтан, сүзгіден өтіп кетіп, дайын өнімде қалуы мүмкін.
  • Ашыту қарқынын төмендетуі, тіпті тоқтатуы және флокуляция қасиетін өзгертуі ықтимал.

Сыра сапасына әсері: лайлану мен бөгде ароматтар

Инфекция және ашытқының теңгерімсіз метаболизмі сыраның лайлануына (әлсізден өте күштіге дейін) және тұнба түзілуіне әкелуі мүмкін. Сонымен қатар жоғары спирттер, ацетальдегид, эфирлер және өзге метаболиттердің артық түзілуі жағымсыз ащылық, «қырнағыш» дәм және эфирлі, шарапты, фенолды сипаттағы бөгде иістердің пайда болуына себеп болады.

Ескерту: жалпы ашытқы массасындағы жабайы ашытқылардың өте аз үлесінің өзі өнім сапасына елеулі теріс ықпал етуі мүмкін.

Сыра ашытқысы: құрамы, минералдары және витаминдері

Ашытқылар — біржасушалы микроорганизмдер. Жасуша өлшемі әдетте 6–8 мкм. Ашытқы биомассасының орташа құрамы шамамен 75% су және 25% құрғақ зат, алайда бұл көрсеткіштер қоректік ортаға және физиологиялық күйге тәуелді өзгереді.

Құрғақ зат құрамы

  • Азотты заттар35–65%
  • Азотсыз экстрактивті заттар20–63%
  • Майлар2–5%
  • Минералды заттар4–5%

Липидтер мен стеролдар

Майлар негізінен цитоплазмамен байланысты. Ашытқы құрамында лейцин және стеролдар (фитостерол, эргостерол) болады. Эргостерол УФ сәулесінің әсерінен D2 витаминіне айнала алады.

Микроэлементтер

Ашытқыда P, K, Ca, Mg, Fe, Cu, Zn сияқты элементтер кездеседі. Олар өсу, көбею және метаболизм қарқындылығына әсер етеді.

Витаминдер мен биокатализ

Ашытқы тіршілігі үшін В тобының витаминдері маңызды. Сондай-ақ биотин және басқа өсу факторлары биомасса түзілуіне және өсу стимуляциясына ықпал етеді.

Ферменттер жүйесі: гидролаздар және ашыту кешені

Ашытқы ферменттері жасушаішілік (эндоферменттер) және жасушадан тыс болып бөлінеді. Қызметіне қарай гидролаздар, тотығу-тотықсыздану ферменттері, трансферазалар және изомеразалар сияқты топтар кездеседі.

Гидролаздар

Күрделі органикалық заттардың ыдырауын катализдейді. Мысалы, мальтоза тәрізді қосылыстардың бөлшектенуі жасушадағы зат алмасуға қызмет етеді.

Ашыту ферменттері (кешен)

Оттексіз жағдайда көмірсулардың ыдырауын қамтамасыз ететін күрделі ферменттік жүйе. Нәтижесінде қанттар спирт пен CO2-ке айналады.

Шикізат және анықтама: сыра деген не?

Уытты сусындар — арпа уыты мен құлмақ экстрактын ашыту нәтижесінде алынатын өнімдер. Энциклопедиялық анықтамаға сай, сыра — өнген арпа, құлмақ және судан дайындалатын, ащы-хош иісті, көбікті, әлсіз алкогольді сусын. Ол сергітеді және шөлді басуға көмектеседі.

Сыра дайындаудың негізгі сатылары

  1. 1 Арпадан уыт өндіру.
  2. 2 Құлмақ пен уыттан сыра суслосын қайнату.
  3. 3 Суытылған суслоны сыра ашытқысымен ашыту.
  4. 4 Жас сыраны жетілдіру және тұрақтандыру.
  5. 5 Сүзу және дайын өнімді шөлмекке немесе бөшкеге құю.

Кейбір сыра түрлеріне ерекше дәм беру және өндіріс шығынын төмендету үшін уытсыз қоспалар қолданылуы мүмкін: күріш, жүгері ұны, қант және басқа да шикізат. Мұндай жағдайда негізгі талап — дән крахмалының алдын ала қанттандырылуы.

Өндірістің биохимиялық логикасы: ассимиляция және диссимиляция

Ашытқылардың өсуі мен көбеюі қоректік заттарды ассимиляциялау арқылы жүзеге асады. Ол үшін жасуша ішінде химиялық энергия өндірілуі керек. Ассимиляциямен қатар диссимиляция жүреді — бұл энергия бөлінуімен қатар жүретін заттардың ыдырауы. Диссимиляцияның екі негізгі түрі: ашыту және тыныс алу.

Ашыту

Анаэробты алмасу: көмірсулар біртіндеп спирт пен CO2-ке айналады. Процесс экзотермиялық, энергияның бір бөлігі жылу түрінде бөлінеді.

Тыныс алу

Аэробты тотығу: сол субстрат оттегі қатысында CO2 және H2O-ға дейін толық тотығады.

Спирттік ашудың теңдеуі

C6H12O6 → 2C2H5OH + 2CO2

Ескерту: теңдеу стандартты түрде оттегісіз жүретін ашытуға жазылады.

Гликолиз және Кребс циклі: энергияның негізгі жолдары

Гликолиз

Гликолиз — глюкозаның пируватқа дейін түрленуі. Бастапқы кезеңде глюкоза АТФ энергиясын пайдаланып фосфорланады, кейін бірнеше ферменттік реакциялар арқылы энергия жинақталады.

  • Көміртек қаңқасының қайта құрылуы және аралық қосылыстардың түзілуі.
  • АДФ фосфорлануы арқылы АТФ түзілуі.
  • Электрондар мен сутектің тасымалдануы (тотығу-тотықсыздану).

Кребс циклі (үшкарбон қышқылдар циклі)

Аэробты жағдайда пируват толық тотығып, CO2 мен H2O түзілуіне дейін барады. Бұл кезең катаболизмнің «тыныс алу» сатысы ретінде қарастырылады.

1-саты

Органикалық «отынның» (көмірсу, май қышқылдары, аминқышқылдары) ацетил тобына дейін тотығуы.

2-саты

Ацетил топтарының циклге кіруі, жоғары энергиялы тасымалдаушылардың түзілуі және CO2 бөлінуі.

3-саты

Электрондардың тыныс алу тізбегімен тасымалдануы және тотығулық фосфорлану арқылы АТФ түзілуі.

Ашыту өнімдері: негізгі, аралық және қосымша қосылыстар

Төменгі ашыту ашытқыларында негізгі өнімдер — спирт және CO2. Сонымен қатар бірқатар қосымша қосылыстар да түзіледі:

Аралық өнімдер

  • Ацетальдегид
  • Глицерин

Екінші өнімдер

  • Эфирлер
  • Ацетон

Қосымша өнімдер

  • Органикалық қышқылдар
  • Жоғары спирттер
  • Жоғары альдегидтер

Бұл қосылыстардың арақатынасы өндіріс жағдайына тәуелді: ортаның pH-ына, азотты қоректенуге, ашытқы штамына және жүргізу режиміне байланысты өзгеріп отырады. Аэробты жағдайда қанттың белгілі бір бөлігі ашытқы биомассасының өсуіне және жанама өнімдердің түзілуіне жұмсалады; соның ішінде глицерин маңызды үлеске ие.

Су және технологиялық жаңару

Уытты сусындарды дайындауда қолданылатын су бірқатар спецификалық талаптарды қанағаттандыруы керек, өйткені су құрамы экстракцияға, ашытуға және дәм тұрақтылығына әсер етеді. Соңғы жылдары сыра өнеркәсібі жаңа зауыттармен және озық қондырғылармен жабдықталып, өндірісті интенсификациялайтын әрі сапаны арттыратын технологиялық шешімдер ұсынылуда. Солардың бірі — уытты электрохимиялық және биотехнологиялық тәсілдермен алу бағытындағы зерттеулер.