Разведение дрожжей и методы многократного использования их в производстве

Для нормального брожения пивного сусла на 1 дкл его задают 0,05 л густых дрожжей. При такой норме в 1 мл сусла будет около 20 млн. дрожжевых клеток.

Для получения такого количества дрожжей делают разводку чистой культуры. Обычно ее ведут в несколько стадий. Принцип такой разводки заключается в последовательном пересеве дрожжей вместе со сброженным суслом на новое стерильное сусло, по объему превышающее в 5-10 раз объем сусла, сброженного на предыдущей стадии. Передача дрожжей из стадии в стадию ведется в период наиболее активного брожения.

На первых стадиях разведения чистой культуры температура брожения ее на 1-2 град выше, чем в последующих стадиях. Эта температура зависит от способа хранения чистых культур в музеях или лабораториях.

Наиболее целесообразно хранить чистые культуры пивных дрожжей при температуре не выше 8ºC. Высокая бродильная энергия дрожжей лучше сохраняется при температуре хранения культур 2-4°С.

Для разведения чистых культур применяется различная аппаратура. Аппаратура должна обеспечить стерильность сусла и стерильную передачу бродящих дрожжей из стадии в стадию, поддержание определенного температурного режима выращивания дрожжей.

Хранение культур в лабораториях обычно ведется на косом агаре; дрожжи в пробирках развиваются и хранятся на поверхности твердой питательной среды. Вследствие того, что при этом дрожжи все время соприкасаются с воздухом, они приучены к аэробному режиму размножения, а так как сбраживание пива проводится без аэрации или при относительно небольшом содержании растворенного кислорода в сусле, то при разведении чистых культур одновременно приходится приучать дрожжи к размножению и брожению без доступа воздуха. Это достигается тем, что в аппарате чистой культуры аэрация ведется только на ранних, первых стадиях разведения дрожжей; эта аэрация очень слабая и проводится периодически.

Низовые пивные дрожжи - хлопьевидные и осадочные, поэтому за время брожения в аппарате они довольно быстро садятся на дно сосудов и образуют там относительно плотный слой. В связи с этим процесс разведения дрожжей ведется так, чтобы избежать слишком быстрого и плотного осаждения дрожжей. Это достигается тем, что дрожжи передают из стадии в стадию в период интенсивного главного брожения, когда большая часть их находится еще во взвешенном состоянии и дрожжи активно бродят. Кроме того, аппаратура устраивается так, чтобы можно было перед передачей дрожжей провести перемешивание.

В наиболее современной аппаратуре, рассчитанной на большую производительность, разведение чистой культуры и размножение дрожжей ведутся непрерывно. Примером такой аппаратуры является аппарат системы Грейнера (рис. 83).

Аппарат состоит из стерилизатора 1 емкостью 65 дкл, цилиндров для сбраживания 2 емкостью 36 дкл и резервуара для предварительного брожения 3 емкостью 400 дкл. Бродильных цилиндров в зависимости от количества применяемых рас дрожжей может быть от одного до четырех.

Стерилизатор предназначен для приготовления стерильного сусла, направляемого в цилиндры для сбраживания. Он оборудован змеевиками для нагрева и охлаждения сусла, фильтрами для фильтрации воздуха, поступающего в стерилизатор, предохранительными клапанами и другой контрольно-измерительной аппаратурой.

В цилиндрах для сбраживания протекает первая стадия размножения чистой культуры дрожжей. Эти цилиндры снабжены небольшими сосудами 4 емкостью 10 л для хранения чистой культуры во время работы аппарата. Сосуды 4 иногда оборудуют змеевиками для сохранения чистой культуры при низкой температуре.

Цилиндры для сбраживания имеют подводку стерильного воздуха и коммуникацию, позволяющую принимать стерильное сусло, передавать чистую культуру из сосуда 4 и перекачивать дрожжевую культуру вместе со сброженным стерильным суслом в резервуар предварительного брожения 3.

Разведение чистой культуры в аппарате происходит следующим образом. Перед пуском аппарата в лаборатории на охмеленном стерильном пивном сусле размножается чистая культура дрожжей до объема 10 л обычно в карлсбергских колбах. Перед пуском аппарат стерилизуют паром. В стерилизатор 1 набирают горячее охмеленное сусло, стерилизуют и охлаждают. Охлажденное сусло передают в бродильный цилиндр 2, куда засевают чистую культуру, разведенную предварительно в лаборатории до объема 10 л.

Сбраживание сусла, при котором дрожжи размножаются, длится трое суток.

После трехсуточного брожения из цилиндра отбирается примерно 10 л культуры в сосуд 4 для следующей разводки. Остальная часть культуры передается в резервуар предварительного брожения 3, который к этому времени заполнен стерильным холодным суслом. Стерилизация сусла и охлаждение его ведутся в том же резервуаре предварительного брожения 3.

Освобожденный от разводки культуры бродильный цилиндр 2 вновь заполняется стерильным суслом, но для засева его употребляют уже дрожжи, отобранные в сосуд 4. Так весь процесс разведения дрожжей в цилиндре 2 повторяется непрерывно до тех пор, пока не обнаружится загрязнение культуры.

После трехсуточного брожения сброженное сусло из резервуара 3 передают в бродильный чан емкостью 1000 дкл. Брожение ведут с доливами, т. е. вначале добавляют 300 дкл пивного производственного сусла, через 12 ч брожения в него доливают еще 400 дкл. Через 36 ч брожения забродившее сусло передают в чаны главного брожения емкостью до 3000 дкл и дополняют 700 дкл нового производственного сусла. Через сутки чан заполняют суслом до полного объема и брожение ведут по общепринятому способу до нормального сбраживания и осветления пива. Сброженное пиво перекачивают в лагерный подвал, а дрожжи используют как технически чистую культуру семенных дрожжей первой генерации.

Заканчивается разведение дрожжей первым производственным брожением пивного сусла до нормальной степени сбраживания и полного осаждения дрожжей.

После главного брожения дрожжи образуют плотный осадок. Старые и слабосбраживающие клетки дрожжей осаждаются наиболее быстро и образуют на дне чана самый нижний слой дрожжей. Вместе с этими дрожжами одновременно осаждаются и крупные хлопья свернувшихся белков.

Более активно бродящие дрожжи обычно образуют средний слой осадка дрожжей.

Мелкие дрожжевые клетки, дрожжи, обладающие пониженной хлопьевидностью, по преимуществу образуют верхний слой осадка дрожжей. В верхнем слое дрожжей содержится значительная примесь мелких белковых осадков, увлекших за собой и выпавшие из раствора хмелевые смолы. Эти слои не имеют каких-либо резких границ и различать их можно только при известном практическом навыке.

Для последующего брожения наиболее целесообразно использовать только средний слой дрожжей как наименее загрязненный белковыми и хмелевыми осадками и состоящий из наиболее хлопьевидных и сильно бродящих дрожжевых клеток.

Дрожжевые клетки имеют микроскопически малый размер, и благодаря этому дрожжевая масса имеет огромную поверхность. На поверхности дрожжевой массы могут сорбироваться хмелевые смолы, мелкодисперсные свернувшиеся белки, бактерии и другие микроорганизмы. Свойство дрожжей давать хлопья самой разнообразной конфигурации способствует быстрому оседанию взвешенных частиц в сбраживаемом сусле. От крупных посторонних частиц дрожжи освобождают обычно путем процеживания через мелкие сита. Очистку дрожжей от мелких частиц, меньшей плотности чем дрожжи, проводят обычно путем промывания дрожжей водой методом декантации.

Однако при такой декантации легко освободиться только от части посторонних частиц и сопутствующих микроорганизмов, которые непрочно сорбированы на поверхности клеток.

Сорбированные же частички и бактерии по размеру значительно меньше дрожжевых клеток и при промывании дрожжей водой отделить их очень трудно. Для этого необходимо нарушить хлопьевидность дрожжей и так изменить характер их оболочки, чтобы она потеряла сорбирующую способность. Это удается путем подкисления дрожжей кислотами или подщелачивания щелочью. На методе подкисления и подщелачивания основаны практические приемы очистки дрожжей от бактерий, которые будут ниже подробно разобраны. Однако наиболее эффективным методом отделения дрожжей от бактерий и микроорганизмов, значительно меньших по размеру чем дрожжи, является метод сепарирования дрожжей.

С целью правильного использования дрожжей для последующих многократных циклов брожения промывание их необходимо не только для очистки от посторонних примесей, но и для подготовки дрожжей к активному брожению.

Во время промывания водой дрожжевые клетки продолжают жизнедеятельность. В них происходят нормальные жизненные процессы за счет накопленных питательных веществ. Если промывание будет продолжаться слишком долго, то запасные питательные вещества довольно быстро будут израсходованы и может наступить ослабление дрожжей, автолиз и гибель клеток. Недостаточное промывание дрожжей может привести к чрезмерной упитанности дрожжей, что также нарушит нормальный ход брожения.

Благоприятное влияние на дрожжи промывания водой, по-видимому, объясняется также вымыванием из дрожжевых клеток и с их поверхности продуктов обмена, препятствующих активной работе и жизнедеятельности дрожжей.

Промывают дрожжи всегда очень холодной водой (не выше 2-3°С) в течение 1-2 суток.

При правильно организованном промывании в нормальных условиях брожения дрожжи можно использовать до 20 раз, практически же отличные результаты достигаются при 10-12- кратном повторном использовании.