Производство ферментов в пищевой промышленности

3. Выделение.

После процесса ферментации готовая культуральная жидкость насосом перекачивается в сборник,из которого поступает на выделение ферментного препарата .

В мицелии трёхсуточной культуры обычно остается не более 15% ферментов. Остальные выделяются в окружающую клетки жидкую среду. В этом случае препараты ферментов выделяют из фильтратов после отделения биомассы.

4. Очистка и концентрирование продукта.

Технические и очищенные  ферментные препараты представляют собой либо жидкости с концентрацией сухих веществ, либо порошки различного цвета с определенной стандартной активностью. Технические и очищенные ферментные препараты имеют ряд преимуществ по сравнению с сухой культурой грибов. Они содержат ферменты в более концентрированном виде, способны дольше сохранятся без потерь активности. Кроме того, очищенные препараты не содержат спор микроорганизмов– продуцентов ферментов. Задача этой стадии- убрать примеси, сделать продукт максимально чистым.

Эта зада решается с помощью  разнообразных процессов таких, как экстракция и экстрагирование, адсорбция, ионный обмен, ультрофильтрация и обратный осмас, ректификация и ферментолиз , хромотография, диализ и кристолизация. 

После очистки продукта он часто находится все-таки в растворе с небольшими концентрациями примесей. Дальнейшая задача обеспечить его концентрирование.

На стадии концентрирования применяются  такие процессы, как  выпаривание, сушка, осаждение, кристаллизация с фильтрацией получившихся кристаллов, ультрофильтрация и гиперфильтрация или нанофильтрация, обеспечивающие как бы «отжим» растворителя из раствора.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5.Технологическая схема получения α-Амилазы.

 

 

 

 

 

 

 

6.Получение готовой формы продукта.

На завершающей стадии производства продукт приобретает  товарную форму за счет проведения процессов гранулирования ( формирования гранул из порошка или прямого  раствора ) , дражирование, таблетирование( формирование драже, таблеток), розлива или фасовки ,ампулирования ( затаривания в ампулы ) .

7.Описание препарата и его особенности.

АМИЛАЗА НТ 4000 G  – это пищевая альфа-амилаза, полученная контролируемой ферментацией Aspergillus oryzae. 
Ферментный препарат обладает эндо-амилазной способностью к гидролизу альфа-D-(1,4)- глюкозидных связей в молекуле крахмала до образования мальтозы и глюкозы.

Классификация фермента

тривиальное название: альфа-амилаза 
классификация: карбогидраза 
штамм: Aspergillus oryzae var. 
систематическое название: 1,4 – α – D- глюкан глюканогидролаза (КФ 3.2.1.1.) 

Физические свойства

вид: жидкость 
цвет: коричневый 
плотность: 1,10-1,15 г/см³ 
активность: АС=8000 + 5% ед/см³ (по ГОСТ Р 54330-2011)

рН стабильность: 3,5-5,5 
температурный оптимум: 40-65^оС 
инактивация: после 80^оС

Расход препарата

АМИЛАЗА НТ 4000 G - используется для приготовления затора и сбраживания сусла, позволяет увеличить степень сбраживания. Препарат повышает коллоидную стойкость пива, устраняя крахмальные и декстриновые помутнения. 
Норма расхода препарата 0,12-0,15 кг/т усл. крах. (0,5-1,0 г/гл сусла).

Препарат сертифицирован Министерством Здравоохранения  РФ.

ОСНОВНЫЕ ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА 
АМИЛАЗА НТ 4000 G не воспламенима, полностью растворяется в воде и безопасна при использовании.

ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ 
АМИЛАЗА НТ 4000 G допущена к использованию на территории Российской Федерации, что подтверждается гигиеническим заключением, выданным Департаментом Государственного санитарно-эпидемиологического надзора. 
На каждую партию предоставляется лист безопасности с указаниями по использованию данного продукта.

УПАКОВКА 
Поставляется в канистрах по 25 кг.

ТРАНСПОРТИРОВКА 
Разрешена к перевозке любыми видами транспорта.

ГАРАНТИЙНЫЙ СРОК ХРАНЕНИЯ 

При хранении в сухом прохладном месте (температура ниже 25^оС), в хорошо закрытом контейнере потеря активности за 12 месяцев гарантированно не превысит 10%.

       Амилазы находят применение почти во всех областях, где перерабатывается крахмалсодержащее сырьё. Амилазы используются для осахаривания зернового и картофельного крахмала. Самым большим потребителем амилолитических ферментов является спиртовая и пивоваренная промышленности, где в настоящее время солод (пророщенное зерно) успешно заменяется амилолитическими ферментными препаратами. Эти препараты используются в хлебопечении, а также в крахмалопаточном производстве для получения различных видов паток, глюкозы и глюкозо- фруктозных сиропов. Амилазы используются для улучшения качества концентратов и быстроразвариваемых блюд, большую перспективу представляют амилолитические ферментные препараты для промышленности, изготовляющей моющие средства. Там термостабильные и щелочеустойчивые амилазы могут быть прекрасной биологической добавкой для снятия углеводных загрязнений. Амилазы используются в текстильной промышленности для расшлихтовки тканей и приготовления высококонцентрированных клейстеров крахмала в процессе крашения тканей. В последнее время уделяется внимание использованию амилаз при переработке различных крахмалсодержащих отходов в кормовые белковые препараты. Высокоочищенные амилазы применяются для аналитических целей и в медицине.

В настоящее время большое  внимание уделяется разработкам  схем по применению концентрированных  ферментных препаратов в хлебопечении. Показано, что ферментные препараты  могут быть широко использованы в  качестве улучшителей хлебопекарных  свойств как пшеничной, так и  ржаной муки. При добавлении препарата  амилоризина П 10х в количестве 0,002- 0,004 % к массе муки повышается удельный объём хлеба, существенно  улучшаются физико- механические свойства мякиша, становится более интенсивной  окраска корки и более приятным вкус и аромат. Амилолитические препараты  из Asp.oryzae и A. awamori оказывают положительное влияние на процесс приготовления заквасок и жидких дрожжей. В связи с улучшением бродильной активности заквасок и жидких дрожжей сокращается продолжительность брожения полуфабрикатов на 25- 30 % и длительность расстойки при одновременном улучшении качества хлеба. Нельзя забывать о том, что в подавляющем большинстве случаев ферментные препараты представляют собой комплексы большого числа ферментов. При действии этих комплексов может присходить не только гидролиз крахмала, но и гидролиз других компонентов муки. С этой точки зрения весьма нежелательно присутствие в препаратах активных протеиназ. Отмечено, например, что протеиназа препарата П 10х Asp. Oryzae оказывает отрицательное воздействие на клейковину муки из мягких пшениц. В то же время она неоходима при переработке муки из твёрдых пшениц, когда воздействие фермента на недостаточно эластичную клейковину дает положительный эффект. В последнее время обращено внимание на использование в хлебопечении препаратов, содержащих активную глюкоамилазу. Особая роль отводится препаратам из Asp. Awamori и Rh. Delemar, содержащих малоактивную протеиназу.

В пивоваренном производстве главная задача- получить высокий  выход экстрактивных веществ  из перерабатываемого сырья. Основным сырьём здесь является солод. Выход  экстракта находится в тесной взаимосвязи с активностью гидролаз, образованных при солодоращении  и со степенью растворения солода. Особенно велика роль амилаз. Она заключается  в максимальном извлечении крахмала из солода и переводе этого субстрата  и сбраживаемые углеводы. Однако в  пивоварении в противоположность  спиртовому производству не стремяться осахарить конечные декстрины. Они  необходимы в сусле, поскольку в  дальнейшем создают полноту вкуса  пива, в определенной степени обуславливают  его пеностойкость.

Гидролиз крахмала в сбраживаемые сахара (мальтозу, глюкозу) и конечные декстрины осуществляется в процессе затирания. Основными факторами, с  помощью которых регулируют специфичность  и интенсивность действия амилаз, являются температура и pH среды. Интервал температур 60- 65"С является оптимальным  для образования сбраживаемых сахаров. В интервале температур 70- 75"С  происходит быстрый перевод крахмала в экстракт с образованием большого количества декстринов. Регулируя продолжительность  эти двух температурных фаз, можно  добиваться оптимального соотношения  между количеством сбраживаемых сахаров и декстринов, определенной степени сбраживания пива, его  высокой коллоидной стойкости и  пеностойкости. Важное значение здесь  имеет не только активность амилаз солода, но и их различная термостабильность.

Существенное влияние  на гидролиз крахмала при затирании  окозывает концентрация Н - ионов. При  высоких значениях pH (6,2-6,5) скорость гидролиза крахмала уменьшается, замедляется  фильтрация сусла, а пиво становится менее стойким при хранении. Оптимальным pH при затирании следует считать 5,3- 5,6, чего можно достичь внесением  в затор молочной кислоты.

 

8.Очистка стоков и выбросов .

 

Основные принципы очистки  стоков пищевой промышленности имеют  своеобразную особенность: их можно  очистить, только соблюдая определенную последовательность технологических  операций – так же, как по рельсам  железной дороги невозможно из одного населенного пункта попасть в  другой, минуя промежуточный пункт. На этом пути — ряд «узловых станций» (стадий):

• грубая очистка,
• жироулавливание,
• усреднение,
• основная (физико-химическая) очистка,

и, при необходимости

• биологическая доочистка с обеззараживанием.

У каждой стадии — свои характерные  особенности, незнание которых осложнит или сделает невозможной работу последующих.

Для грубой очистки локальные очистные сооружения используют механические решетки, сита и жироуловители с автоматическим сбором и выгрузкой отходов, что гарантирует эффективную работу аппаратов. Разработанные нами жироуловители типа МЖУ и АЖУ производительностью от 1 до 100 м³/час надежно обеспечивают удаление 50–70% жиров и взвешенных частиц и на 20–30% снижают БПК и ХПК.

Для физико-химической очистки  стоков мы применяем напорную флотацию в сочетании с реагентной обработкой стоков потому, что растворенную органику, присутствующую в сточных водах пищевых производств невозможно выделить из раствора другими способами.

Расход коагулянтов и  флокулянтов минимизирован за счет автоматической коррекции кислотности сточных вод. 

 

Кроме того, если оборудование предварительной и физико-химической очистки можно безболезненно  остановить и вновь запустить (при  отсутствии стоков, при остановке  на ремонт или технологическое обслуживание), то биологическая ступень должна работать непрерывно 24 ч в сутки 365 дней в году независимо от режима работы основного производства. Перерыв  в подаче стоков или воздуха более  чем на 3 часа губителен для биоценоза  зон аэрации. Погиб активный ил —  очищай от него резервуары, выращивай  его заново — а это 3–4 недели, раньше не вырастет. А природоохранные  органы ждать не будут: штрафные санкции предъявляются сразу, а в особых случаях могут потребовать и остановки производства до устранения причин.

Поэтому необходимо предусматривать  и подпитку биогенными элементами, рециркуляцию стоков и другие мероприятия.

Кроме того, биологическая  очистка – это постоянная аэрация  воды в количестве 10–15 м³/м³стоков. На привод воздуходувок приходится не менее 70% всех эксплуатационных затрат этой стадии. Для их сокращения используется система автоматического регулирования подачи воздуха на аэрацию с частотным регулированием привода воздуходувок по сигналам от датчиков растворенного кислорода в аэротенках. Это позволяет сэкономить до 40% электроэнергии, стоимость которой постоянно растет.

Европейские нормы на сброс  в водоемы на порядок мягче, чем  российские нормы. (у нас БПК_П равно 3 мгО₂/л, в Европе — 20). Для соблюдения норм РФ необходима доочистка. Для этого мы применяем биореакторы, оснащенные специальной загрузкой типа «искусственные водоросли». Ее удельная поверхность составляет до 170 м²/м³, а по своей фильтрующей способности она сравнима с песчаными фильтрами.

Эти приемы снижают капитальные  затраты при создании ЛОС, а также  и снижают эксплуатационные расходы. 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Заключение.

 
В ходе курсовой работы рассмотрено  производство α – амилазы и актуальность этого производства .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Список литературы.

1. Грачева И.М. Технология ферментных  препаратов. - М.: Пищевая пром-сть. 1975.

2. А.с. СССР №1084297, кл. С12N 1/20,1984.

3. Кислухина О.В. Ферменты в производстве пищи и кормов. - М.: ДеЛи принт.2002.

4. Двадцатова Е.А. Получение активных амилолитических ферментов из глубинных культур Аспергиллов. - М.: ЦИНТИ пищепром. 1961. Ч.1.

5. Патент РФ 2070921, кл. 12 N 1/14, 1993.

     6. Скачать книгу Мосичев М.С., Складнев А.А., Котов В.Б. - Общая технология микробиологических производств.

     7.  Ленинджер А. Биохимия: пер с англ. – М.: Мир,

     8. Филлипович В.Б. Основы биохимии. – М.: Высшая школа

     9. Микробные ферменты и биотехнология (Под ред. В.М. Фогарти). / Пер. с англ.

    10. Бирюков В.В. Основы промышленной биотехнологии. Учеб. пособие для вузов. – М.: Колосс, 2004.