Өндірістің теориялық негіздері

Өндірістің биохимиялық және микробиологиялық негізі. Сыра қайнату өндірісінің негізіне өндірілген арпаны өсіру және сусланы дайындау және де спирттік ашу процесі кезінде жүретін биохимиялық процестер өндірілген арпаның ферменттерінің әсерінен жүреді. Сыра ашытқысын ашыту процесі кезінде өтетін биохимиялық процестер микроорганизмдердің, спиртті ашудың қоздырушылары сыра ашытқының әсерінен жүреді.
Арпа сыра өндірісінің шикізаты болып табылады. Арпадан өндірілген арпаны алады. Ол үшін арпаны суландырады, өсіреді және кептіреді. Сол кезде арпада амилолитикалық және протеолитикалық ферменттер жиналады. Біріншілері крахмалды қантқа гидролиздейді, ал екіншілері ақуызды амин қышқылдарына дейін ыдыратады. Өндірілген арпа кептіру кезінде хош иісті заттар түзеді, олар сыраның дәмі мен иісі қамтамасыз етеді. Суслоны дайындау кезінде майдаланған арпаны сумен араластырып, алынған сүзіндіні қыздырады, сол кезде құрғақ өндірілген арпаның 75% ерітінді өтеді. Крахмал қантқа айналады, ал ақуыздар амин қышқылдарына дейін ыдырайды.
Қанттандырылған сүзіндіні өсінділерден бөлу үшін сүзінді өткізеді. Суслоны құлмақпен қайнатады. Құлмақтың ащы және хош иісті заттары суслоға өтеді, ферменттер инактивтенеді, ал ақуыздар оралады. Амин қышқылдарының жартысы қанттармен әрекеттесіп, мелаидиндер түзеді. Суслоны сүзіп болғаннан кейін оны ашуға жібереді. Ашыту кезінде мальтоза ашытқы ферменттерінің әсерінен глюкозаға ыдырайды, ал соңғы спирт пен СО2 айналады. Суслоны ашыту процесі және жетілу процесі екі сатыдан тұрады. Ашу процесі 7-9°С және 5-13°С температуралық режим аралығында жүреді. Жетілу кезінде 1 л сыраның құрамына 1,2-1,3 г ашытқы болу керек.
Ашытқылар-сыра өндірісі процесінде мәдени ашытқылардан басқа жабайы ашытқы деп аталатын ашытқыны басқа түрлері де дамуда.
Жабайы ашытқының көптеген түрлері алынған. Сыра сапасымен технологиялық процесін жүруінде айтарлықтай әсер етеді.
Ашытқының басқа түрлері қауіпсіз, бірақта олардың қатысуы өндірістің санитарлық деңгейінің төменгі көрсеткіш болып табылады. Сондықтан оларды уақытында шығару тиімді. Сыра қайнату өндірісіндегі инфицирлеуді жабайы ашытқыны пайдаланып шығаруға, негізгі екі қоректендіргіш ортаны қолданады. Криетал күлгінді, агар және лизинді агар.
Қазіргі таңда жабайы ашытқының 40 астам түрі жазылған. Ашыту сатысында суслаға түскен жабайы ашытқылар интенсивті өсе алмайды, өйткені олардың өсімі мөлшері айтарлықтай көп мәдени ашытқымен жойылып кетеді. Ашыту соңында жабайы ашытқының көптеген бөлігі мәдени ашытқымен бірге ағартылмайды.
Жабайы ашытқылар мәдени ашытқыға қарағанда нашар ағартылып, нәтижесінде сыраның түссіздену қиындайды. Сонымен қатар сыра ашытқысына жабайы ашытқысының жасуша өлшемдері кіші болғандықтан, дайын болған сыраны сүзгенде, сүзгіден өтіп кетіп, дайын сыраның пайдалануын оданда жоғарылатады. Жабайы ашытқылар дәмді ашытқыларды жиі-жиі инфицирлейді де ашытуды тоқтатады және төмендетеді, ал кейде ашытқының флокуляциялану қабілетінің өзгеруіне әкеліп соғады.
Сыра сапасына әсер етуі. Сыраның лайлануы әлсізден өте күштіге дейін болуы, нәтижесінде тұнба түзеді. Жоғары спирт, ацетильдегид, эфирлер және басқа метобализм өндірісінің түзілуі сырада жағымсыз ащылықпен басқа дәм (қырнағыш ащы) және иістің (эфирлі, шарапты, фенолды) пайда болуына әкеп соғады.
Жалпы ашытқы мөлшеріндегі жабайы ашытқының аз ғана мөлшері споралық сапасына өте үлкен кері әсерін тигізеді.
Ашытқының қоздырғышы ашытқы болып табылады. Олар бір жасушаны микроорганизмдерден тұрады. Жасушаның өлшемі 6-8 мкм аралығында. Ашытқылар қораптарда көбейеді және онда 25% құрғақ зат және 75% суды құрайды. Ашытқының химиялық құрамы орталық құрамына және олардың физиологиялық жағдайына жататын росоларға байланысты өзгереді. Құрғақ ашытқы затының құрамына мыналар кіреді, %: азот құрамдас заттар 35-65, азотсыз экстрактивсіз заттар 20-63, майлар 2-5, минералды заттар 5-4. Ашытқыдағы майлар негізінен цитоплазмаға бейімделген. Ашытқыда сонымен қатар, лейцин, фитостреин, эргостреин 1,7%. Соңғысы УФ сәулесінің әсерінен Д2витаминіне айналады. Сыра ашытқы күшінің құрамына мыналар жатады, %: Р2О5-47-43, СООН-4,3, MgO 3.0-7.4, K2O28-40, SO2-0.28-0.74, SO3-0.09-0.74, Cl -0.1-0.65, фосфор араласқан бөлшектердің бірқатары. Әйткенмен соңғысы өз кезегінде спирт ашытудың аралық өнімі болып табылатын фосфотид құрамына кіреді. Ашытқыда табылған микроэлементтерге: Р, К Са, Mg, Fe, Cu, Zn жатады. Олар ашытқының өміршіңдік процесінде айтарлықтай әсер етеді.
Ашытқылар олардың өсуіне және көбеюіне, ашытылуына және тыныстауына қажетті В тобының витаминдерінен құралады. Ашытқы құрамындағы витаминдер ашыту кезіндегі корбоксилоздардағы ПВК жарықшоқтанылады да В6 витамині-ең қажетті биокатализатор С және Е витаминдері биотин, анозинді қышқылдары биомасса және өсу стимуляторының ролін ойнайды.
Ашытқы құрамындағы ферменттер эндоферменттер және жасушадан тыс болып, жасушаның ішіндегіге бөлінеді. Ашытқыда ферменттердің тобтары анықталған: гидролаздар-қалпына келтіруші ферменттер, ферменттері-трансий коздар және изомераздар.
Ферменттер әсерінен субстраттар мынадай топтарға бөледі: гидролазды және дестолаздарға.
Гидролаздар жасушадағы заттардың алмасу ролін ойнайтын мальтоза, инбертоза және мемблоза сияқты қиын органикалық заттардың жарышақтылуын каталездейді. Гликогеноздың ферменттері гликогенді глюкозаға дейін жоғарышақтандырады. Дестолоздар бұл ашытудың каталездейді, яғни көмірсутектердің оттексіз ыдырауы, ферменттердің қиын комплексі болып табылады.
Ашытқы осы экстрактордағы көмірсутек бөлшектерін спиртке және көмірқышқылға айналдырады. Уытты сусындарды дайындауда берілген өндіріс бірқатар спецификалық талапты қанағаттандыратын суды қолданады. Уытты сусындар- бұл арпа және құлмақ уытынан тұратын экстракты ашыту спиртінің нәтижесінде алынған сусын. Жақсы сыра декстрин, мальтоза және алейн сияқты көмірсутектерден тұрады.
Біздің елімізде сыра өнеркәсібі бойынша көптеген жаңа мамандандырылған зауыттар салынған, ал қазіргі таңдағы жаңа озық қондырғылармен жабдықталған. Ғалымдар сыра өндірісінің жаңа перспективті әдістерін өндеуде. Осындай өндеулердің бірі уытты электрохимиялық және биотехнологиялық әдіспен алуды ұсынған. Өнеркәсіпке осындай технологияларды енгізу уыт сыра өндірісінің мәнді интенцифирлейді және олардын сапасын жақсартады. Сыраны қолданудын өсімі сапасын жақсартудағы өнеркәсіптің өсуіне айтарлықтай талап етеді.
Сыраны өніп кеткен арпа утымен ашыту жолымен алады. Сонымен қатар, сыраны басқада түрлі дәндерден өңдеуге болады, бірақ дән крахмалы біртіндеп қантқа айналған алдын ала өндірілуі тиіс. Егер де біз Энциклопедияны ашатын болсақ, онда сыра дегеніміз-бұл өнген арпа, құмақ және судан дайындалатын құлмақты ащы ароматты, көбікті, әлсіз алкогольды сусын. Сыра –сергіткіш және шөлді жақсы басатын сусын.
Сыра дайындау процесі бірнеше сатыға бөлінеді:
1. Арпадан жасалған уыт өндірісі.
2. Құлмақ және уыттан тұратын сыра суслосын қайнату.
3. Суытылған сыра суслосын сыра ашытқысын ашыту.
4. Жаңадан дайындалған сыраны ашыту, жетілдіру және гормонизациялау.
5. Сүзу және дайын болған сыраны шөлмекке және бөшкеге құю.
Сыраның бірнеше сортына спецификалық дәм беру және өндірістін арзандауы үшін, оған күріш, арпа, жүгері ұны, майса, қантты сияқты уытсыз өнімдер қосып дайындады.

Өндірістің биохимиялық негіздері
Көбею, өсу және ашытқылардың ортадағы даму қоректендіргіш заттарды ассимиляциялау, олардың орнығу жолымен іске асыралады, ал бұл үшін химиялық энергия клетканың өзінде өңделуі тиіс. Ассимиляциямен бірге организмде диссимиляциялық процесс жүреді, яғни энергиямен бөлумен жүруде заттардың ыдырауы. Ашытылу мен тыныс алуы бұл диссимиляциялық екі түрі. Ашыту көмірсутектер біртіндеп спиртпен СО2 айналғанда ашытқы жасушаларының анаэробты зат алмасуы болып табылады, және тыныс алудан ерекшелігі-ол сол субстрат тотығымен СО2 мен Н2О дейін тотығуы. Екі процесте қалған энергияның мөлшері қоршаған ортаға жылу түрінде бөлінетін синтезге шығындалмаған экзотермиялық болады. Спиртті ашыту процесі, ашытқыны өсіру қорытындысында этанолмен СО2 түзіп көмірсутекке айналумен қорытындалады және келесі теңдеумен өрнектеледі:

C6H12 O6 =2C2H5OH + 2CO2 + O2

Ашыту анаэробты жағдайдағы ферментативті көмірқышқылдың ыдырауы мен энергиялық бөлінуімен өнімнің жартылай тотығуын түзуге әкеледі.
Гликолиз-глюкозаның пируватқа ауысуы
Бірінші сатыда, глюкоза АТФ энергиясының әсерінен фосфорлинеді. Екінші сатыда-энергияның жиналуын сипаттайтын 5 ферментактивті реакциядан тұрады. Гликолиз химиялық өзгерудің үш түрінен тұрады.
1.Глюкозадағы көмірсутек қаңқаларының ыдырау глицеральдегид-3-%.
2. АТФ түзуімен АДФ фосфорленуі.
3. Сутекті аниондар және электрондардың ауысуы.
Глюкозадан пирувотқа дейінгі барлық гликолиз өнімдері аралық фосфорилдену қосылысын тұдыру. Фосфорлы тобтар 3 функцияны орындайды.
1. рН>7 болғанда
2. артық метоболттік энергиялық сақталуы
3. фосфатты тобтар біріктіргіш топтың ролін атқарғандағы тону функциясы.
Аэробты жағдайдағы көмірсутектердің пируватқа дейін ыдырауы және пируваттық толығымен СО2 мен Н2О дейін тотығуы үшкорбонды қышқыл немесе Кребе циклінда өтеді. Катобализмде бұл аэробты сатыны тыныс алу деп атайды. Кребе циклін үш сатыға бөледі. Бірінші сатыда көміртек, майлы қышқыл, бірнеше аминқышқыл жасушалы отын деп аталатын органикалық қосылыстың тотығуы. Тотығу екі көміртегі ацетилді тоб бойынша жүреді.
Екінші сатыда-осы ацетильді тобтар метильді қышқылдар цикіліне және Н 2 жоғары энергетикалық атомдардың түзілуі және соңғы өнімдері бос СО 2-нің тотығуы ферменттерімен жарықшақтанады.
Үшінші сатыда-сутегі атомдары тыныс алу тізбегі бойынша молекулды оттегі Н2О түзуіне берілетін энергияға бай электрондар және Н протонына бөлінеді. Фосфорилдену тотықтыргғышы деп аталатын процестен артық АТФ формасындағы көп мөлшердегі энергияны босатумен жүретін электрондардың ауысуы.
Төменгі сыра ашытқысының негізгі ашыту өнімі болып спирт және СО2 бұлар мен қоса негізгі өнім ретінде бірінші аралық өнімдерге: Сірке альдегиді, глицерин жатады.
Екінші өінімдерге эфирлер, ацетон. Қосымша өнімдерге органикалық қышқылдар, жоғары спирт, жоғары альдегидтер. Бұлардың қатынасы, олардың ішкі ортасына, рН-на, азотты қоспасына және ашытқыныңтәсіліне тәуелді болады. Аэробты жағдайдағы сыра ашытқысымен ашыту қантының бар болғаны 4% ашытқы биомассаның өсуіне және түрлі өнімдердің (спирт және көміртегі қышқылдарының) түзілуіне қолданады. Бұлардың ішіндегі : глицериннің меншікті салмағын құлайды.