Una breve historia del desarrollo En el año 2300 a. C., la gente comenzó a hacer pan con "levadura vieja" que contenía levadura. De los modelos restantes de panaderías y bodegas desenterrados en la zona de Tebas, en Egipto, se puede ver que los humanos ya hacían buen uso de la levadura para elaborar alimentos y vino fermentados ya en el año 2000 a.C. En el siglo XIII a. C., la tecnología de hornear pan se extendió desde Egipto al Mediterráneo y otras regiones. 1680 A. Van Leeuwenhoek descubre con un microscopio células de levadura a partir de una gota de cerveza. Pronto, los humanos comenzaron a utilizar conscientemente levadura (puré de levadura de cerveza) para hacer masa. La importancia de la levadura atrajo gradualmente la atención de la industria.
A mediados del siglo XIX, la Revolución Industrial en Europa creó un gran número de zonas densamente pobladas, que requirieron la producción industrial a gran escala de levadura de panadería para satisfacer las necesidades de la producción de pan. En 1846, el austriaco M. Marckhoff fundó en Viena la primera fábrica de levadura del mundo. La fábrica utiliza cereales como materia prima y adopta un método de cultivo de ventilación suave para obtener levadura y alcohol al mismo tiempo, denominado "método de Viena". Debido a que la levadura se separa de la solución de cultivo mediante una prensa, el producto se denomina "levadura prensada". En 1876, el francés L. Pasteur publicó la teoría de que el oxígeno en el aire puede promover la reproducción de la levadura, sentando las bases para un cultivo de ventilación a gran escala para producir levadura. A principios del siglo XX, debido a la aparición de las centrífugas de levadura, Dinamarca y Alemania comenzaron a utilizar el método Zuluf para producir levadura, es decir, el líquido del azúcar fluye lentamente hacia el caldo de fermentación aireado, comúnmente conocido como "fed-batch". método de cultivo" y "método de cultivo por lotes". El método de Churav tiene un alto rendimiento del producto, un bajo consumo de materia prima y un fácil control del proceso. Se ha utilizado hasta el día de hoy y se mejora continuamente. Desde la década de 1920, las materias primas para la producción de levadura se han ampliado para incluir el uso de melaza, hidrolizados de madera, licor de desecho de pulpa de sulfito y licor de desecho de alcohol de melaza. En la década de 1960, se establecieron una tras otra fábricas que utilizaban hidrocarburos como petróleo, carbón, gas natural y sus productos secundarios procesados (como ácido acético, etanol, metanol) como materias primas, cambiando la antigua tradición de utilizar carbohidratos como materia prima. materiales.
Poco después del estallido de la Primera Guerra Mundial, Alemania comenzó a estudiar la producción de levadura utilizando métodos modernos para solucionar los problemas de escasez de alimentos y altos costes de producción. Hasta la fecha, las prácticas de producción y los avances científicos han proporcionado las condiciones para la producción de levadura seca activa. El estallido de la Segunda Guerra Mundial impulsó objetivamente el desarrollo de la producción de levadura. Debido al alto contenido de agua de la levadura prensada, es perecedera y debe transportarse en camiones frigoríficos, lo que no puede cumplir con los requisitos del entorno especial de la guerra. Como resultado, la levadura seca activa no se puede producir a gran escala. Desde 65438 hasta 0945, algunas agencias y fábricas militares en los Estados Unidos y Europa produjeron más de 4 millones de libras de levadura seca activa para prepararse para las necesidades urgentes en tiempos de guerra. La levadura seca activa se suministra principalmente a la industria panadera, como la de pan y pasteles, y se ha extendido a la aplicación de la elaboración de vino, principalmente vino y otros vinos de frutas. Debido al desarrollo de la ingeniería genética y la tecnología de secado, a finales de la década de 1960 apareció un nuevo tipo de levadura seca de alta fermentación y acción rápida que se puede mezclar directamente con harina para hacer masa. Fue desarrollado y producido por primera vez por la empresa holandesa Gusteau. .
La producción de levadura en China se inició en 1922. Antes de 1949, sólo la fábrica de alimentos saludables Li Dahua de Shanghai y la fábrica de enzimas Xinya de Shanghai producían levadura de panadería, con una producción anual de sólo 12 toneladas (basada en levadura seca). En la década de 1950, la producción de levadura en China se desarrolló enormemente, con la creación de docenas de fábricas y la formación de un sistema industrial independiente. A principios de la década de 1980, el número de fábricas de levadura aumentó rápidamente a más de 40. La producción de levadura en polvo de la provincia de Guangdong ocupa el primer lugar del país. En 1988, se habían construido dos fábricas con una producción anual de 2 mil toneladas de levadura seca de acción rápida. Además, Jiangsu, Henan y otros lugares utilizan residuos líquidos de glutamato monosódico y líquidos residuales de alcohol para construir fábricas para producir levadura para piensos, con una producción anual de 100 a 500 toneladas. La variedad de levadura de panadería ha aumentado desde levadura prensada simple hasta levadura seca activa y levadura seca activa rápida. La producción de levadura comestible, levadura medicinal y levadura alimentaria también se ha desarrollado en distintos grados. En 1985, la producción total de levadura de mi país alcanzó los 11.000 millones, de los cuales alrededor de 5.000 millones eran levadura de panadería.
La producción mundial de levadura se está desarrollando a gran escala y la automatización está controlada por computadoras y la productividad laboral es alta. Por ejemplo, la fábrica de levadura de la Compañía Danesa de Alcohol produce un promedio de 200 toneladas de levadura prensada por persona al año. La empresa holandesa Gist tiene una gran producción de levadura de panadería, con una producción anual de 200.000 toneladas, la mitad de las cuales se transforma en levadura seca de acción rápida para la exportación, con 150 kt y la American Global Food Company con 120 kt; .
Clasificación de productos Existen varias formas de clasificar los productos de levadura. Según los diferentes fines del consumo humano y la alimentación animal, se puede dividir en levadura comestible y levadura alimentaria. La levadura comestible se divide en levadura de panadería, levadura alimenticia y levadura medicinal.
La levadura de pan se divide en levadura prensada, levadura seca activa y levadura seca activa rápida.
① Levadura prensada: un producto en bloque producido por Saccharomyces cerevisiae con un contenido de humedad del 70~73%. Es de color amarillo claro, tiene una estructura densa, es fácil de triturar y tiene una gran capacidad de esponjamiento. Se puede almacenar a 4 ℃ durante aproximadamente 65438 ± 0 meses y a 0 ℃ durante 2 ~ 3 meses. El producto se obtiene inicialmente prensando y deshidratando la leche de levadura centrifugada con un filtro prensa de placas y marco, por lo que se denomina levadura prensada, comúnmente conocida como levadura fresca. Durante la fermentación, su dosis es del 1 al 2% de la harina y la temperatura de fermentación es de 28 a 30°C. El tiempo de fermentación varía dependiendo de factores como la dosis de levadura, la temperatura de fermentación y el contenido de azúcar de la masa, y generalmente es de 1 a 2% de la harina. 3 horas.
②Levadura seca activa: un producto de levadura seca que contiene aproximadamente un 8% de humedad y es capaz de fermentar. La levadura fresca se obtiene de alcohol madre resistente al secado y con poder de fermentación estable, para luego extruirse y secarse. El efecto de fermentación es similar al de la levadura prensada. El producto se envasa en bolsas de papel de aluminio o latas de metal llenas de vacío o gas inerte (como nitrógeno o dióxido de carbono) y tiene una vida útil de seis meses a un año. En comparación con la levadura prensada, tiene las ventajas de una larga vida útil, sin necesidad de almacenamiento a baja temperatura y un transporte y uso convenientes.
③ Levadura seca activa rápida: un nuevo tipo de producto de partículas finas (diámetro inferior a 65438 ± 0 mm) con capacidades de fermentación rápidas y eficientes. El contenido de humedad es del 4-6%. Se basa en levadura seca activa, utilizando tecnología de ingeniería genética para obtener una cepa de Saccharomyces cerevisiae altamente tolerante a la sequía, que se seca con proporciones especiales de nutrientes, condiciones estrictas de cultivo de proliferación y equipos de secado en lecho fluidizado. Al igual que la levadura seca activa, se almacena al vacío o con gas inerte y tiene una vida útil de más de 1 año. En comparación con la levadura seca activa, sus partículas son más pequeñas y su poder de fermentación es mayor. Cuando se usa, se puede mezclar directamente con harina y agregar agua para formar una masa para la fermentación. Después de un breve período de fermentación, se puede hornear como alimento. Este producto no apareció en el mercado hasta los años 70 y fue muy popular entre los consumidores.
La levadura alimentaria es una levadura seca en polvo o producto granular para consumo humano y no tiene capacidad de fermentar y reproducirse. Se puede obtener reciclando puré de levadura de cerveza o se puede cultivar y secar especialmente de acuerdo con los requisitos de la nutrición humana. Estados Unidos, Japón y algunos países europeos añaden aproximadamente un 5% de levadura en polvo comestible a alimentos comunes como pan, pasteles, galletas y bollos para aumentar el valor nutricional de los alimentos. El autolisado de levadura se puede utilizar como aditivo para carnes, mermeladas, sopas, quesos, pan, verduras y condimentos. Se utiliza como fortificante de alimentos en alimentos para bebés y alimentos saludables. Los 5'-nucleótidos preparados a partir de extractos autolizados de levadura se pueden utilizar como aditivos en combinación con glutamato monosódico para mejorar el sabor de los alimentos (consulte Saborizante de nucleótidos). La invertasa concentrada extraída de la levadura se utiliza como agente de licuefacción en el chocolate de huevo cuadrado. La lactasa se extrae de la levadura producida en el suero y puede usarse para aumentar el dulzor en el procesamiento de la leche, prevenir la cristalización de la lactosa en el concentrado de suero y satisfacer las necesidades de los consumidores intolerantes a la lactosa.
El método de preparación y las propiedades de la levadura medicinal son las mismas que las de la levadura comestible. Debido a que es rica en proteínas, vitaminas, enzimas y otras sustancias fisiológicamente activas, las tabletas de levadura, como las tabletas madre crudas, pueden usarse para tratar la indigestión causada por una dieta poco razonable. Las personas con constitución débil pueden regular sus funciones metabólicas hasta cierto punto después de tomarlo. Durante el proceso de cultivo de la levadura, si se añaden algunos elementos especiales, la levadura contendrá oligoelementos como selenio y cromo, que tendrán ciertos efectos curativos sobre determinadas enfermedades. Por ejemplo, la levadura que contiene selenio se usa para tratar la enfermedad de Keshan y la enfermedad de Kashin-Beck, y tiene cierto efecto en la prevención del envejecimiento celular; la levadura que contiene cromo se puede usar para tratar la diabetes.
La levadura alimentaria se produce normalmente cultivando y secando Candida o Kluyveromyces fragilis. Es un producto en polvo o granulado sin poder fermentativo y sin células muertas. Es rico en proteínas (alrededor del 30 ~ 40%), vitaminas B, aminoácidos y otras sustancias, y se usa ampliamente como suplemento proteico para la alimentación animal.
Puede promover el crecimiento y desarrollo de los animales, acortar el ciclo de alimentación, aumentar la cantidad de carne y huevos, mejorar la calidad de la carne y la tasa de carne magra, mejorar el brillo del pelaje y mejorar la resistencia a las enfermedades de los animales jóvenes.
El principal indicador de calidad del producto de levadura de panadería es el poder de fermentación, que es la cantidad de dióxido de carbono (expresada en mililitros) que emite un determinado tipo de masa durante la fermentación en un tiempo y temperatura determinados. El método de medición más utilizado en el mundo es el método de masa Heydak. Estados Unidos, los países de Europa occidental y China han adoptado este enfoque. La Unión Soviética utilizó el mayor volumen de masa después de la fermentación para calcular el poder de fermentación de la levadura. Los rumanos calculan el poder leudante de la levadura sumergiendo la masa en agua y cronometrando el tiempo que tarda la masa en flotar hacia la superficie. Dado que las fábricas de levadura utilizan diferentes condiciones de medición, como temperatura, tiempo, dosis de levadura y tipo de masa, no existe una norma internacional unificada. El rango general de poder de fermentación es 500 ~ 1200. Cuanto mayor sea el valor, mayor será el poder de fermentación de la levadura y mejor será la calidad del producto. La levadura alimentaria y la levadura medicinal contienen principalmente proteínas y vitamina B. El contenido de proteínas es el principal criterio de clasificación de la levadura alimentaria.
Fisiología
La levadura es aeróbica especializada o facultativa, no existiendo actualmente levaduras anaeróbicas especializadas. En ausencia de oxígeno, la levadura en fermentación obtiene energía convirtiendo el azúcar en dióxido de carbono y etanol.
C6H12O6 (glucosa) → 2C2H5OH+2CO2
Durante el proceso de elaboración de cerveza, el etanol se retiene durante el proceso de hornear pan o cocinar bollos al vapor, el dióxido de carbono hace que la masa se evapore, y el alcohol se evapora.
Reproducción
La levadura puede reproducirse asexualmente mediante gemación o sexualmente mediante la formación de ascosporas. La reproducción asexual significa que, en condiciones ambientales adecuadas, un brote crece a partir de la célula madre, crece gradualmente hasta alcanzar un tamaño maduro y luego se separa de la célula madre. Cuando el estado nutricional no es bueno, algunas levaduras que pueden reproducirse sexualmente formarán esporas y volverán a germinar cuando las condiciones sean adecuadas. Algunas levaduras, como la Candida, no pueden reproducirse asexualmente.
Método de fabricación
El cultivo de levadura pura en tubos de ensayo inclinados de agar se realiza varias veces paso a paso, luego se multiplica y se cultiva en un tanque de fermentación, y luego centrifugado, prensado y secado para obtener un producto de levadura. El siguiente diagrama muestra el proceso de producción de levadura de panadería a partir de melaza.
Diferentes
La mayoría de las levaduras se pueden aislar de ambientes ricos en azúcar, como algunas frutas (uvas, manzanas, melocotones, etc.) o secreciones de plantas (como el jugo de nopal). Algunas levaduras viven dentro de los insectos.
Usos
Saccharomyces cerevisiae es la levadura más mencionada. Los seres humanos la han estado utilizando para fermentar pan y vino durante miles de años, y en la fermentación de pan y bollos al vapor. se desprende de la masa durante el proceso.
En la industria farmacéutica, la levadura y sus productos se utilizan para tratar algunas indigestiones y pueden mejorar y regular la función metabólica del cuerpo humano. Por tanto, la producción de levadura medicinal ocupa una posición importante en la industria de la levadura.
La levadura es un organismo eucariota unicelular simple, fácil de cultivar y de crecimiento rápido, por lo que se utiliza ampliamente en la investigación biológica moderna. Saccharomyces cerevisiae es un importante organismo modelo y un importante material de investigación en genética y biología molecular.
Daños
Algunas levaduras son dañinas para los seres vivos o los aparatos eléctricos. Por ejemplo, la levadura roja crecerá en muebles húmedos, como las cortinas de la ducha; Candida albicans crecerá en tejidos epiteliales humanos húmedos. como el crecimiento de la pared interna.
Levadura
En la industria ganadera, la levadura se usa ampliamente como alimento concentrado para aumentar el contenido de proteínas en el alimento, lo que es útil para mejorar la producción de carne, huevos y leche. producción de ganado. Tiene un efecto significativo en la mejora de la calidad de la carne y la calidad del pelaje.
①Bacterias: La cepa utilizada para producir la levadura de panadería es Saccharomyces cerevisiae. Las cepas utilizadas para producir levadura alimenticia y levadura medicinal son Saccharomyces cerevisiae y levadura de jugo de uva. Las cepas utilizadas para la producción de levadura alimentaria incluyen Candida priogenógenos y Kluyveromyces fragilis, esta última también puede utilizarse para la producción de levadura comestible y autolisados de levadura.
②Materias primas: principalmente melaza de remolacha (ver remolacha azucarera), melaza de caña de azúcar (ver caña de azúcar) y materias primas de cereales. La melaza de remolacha tiene un alto contenido de azúcar (aproximadamente un 50% de azúcar reductor) y la levadura producida es de color más claro. La demanda biológica de oxígeno (DBO) en las aguas residuales de levadura es alta debido a la presencia de betaína, que la levadura no puede utilizar. La melaza de caña tiene un contenido de azúcar ligeramente menor que la melaza de remolacha y tiene un mayor contenido de biotina y cenizas necesarias para el crecimiento de la levadura.
Al producir levadura, si se puede utilizar un 80% de melaza de remolacha y un 20% de melaza de caña de azúcar, la levadura resultante será mejor en calidad y cantidad. Sin embargo, no importa qué tipo de melaza contenga impurezas que obstaculicen el crecimiento y la reproducción de la levadura y afecten la calidad del producto final, debe procesarse antes de poder usarse para la producción. Los métodos de tratamiento comúnmente utilizados incluyen el tratamiento térmico y la clarificación con ácido sulfúrico o ácido fosfórico. Después de diluir la melaza, agregue una pequeña cantidad de ácido, aumente la temperatura a 90 ~ 65438 ± 000 ℃, manténgala caliente durante 0,5 ~ 65438 ± 0,0 horas, luego agregue leche de lima para neutralizar la solución de azúcar hasta que el valor del pH sea aproximadamente 5,0 , y obtener azúcar clarificado mediante sedimentación natural o líquido de separación mecánica para que la levadura crezca y se reproduzca.
El maíz, el trigo y las patatas también se pueden utilizar como materias primas para la producción de levadura. Sin embargo, dado que la levadura no puede utilizar directamente el almidón, debe hidrolizarse en azúcar mediante un ácido o una enzima. Las condiciones para el cultivo de levadura son diferentes a las de la melaza debido a factores como la hidrólisis del almidón. Además, el líquido residual de pulpa de sulfito, el hidrolizado de madera, el suero, el líquido residual de alcohol y el líquido residual de glutamato monosódico se pueden utilizar como materias primas para la producción de levadura para piensos. La Unión Soviética y otros países utilizan n-alcanos, metanol y otros productos derivados del petróleo como materias primas para producir levadura para piensos.
Para asegurar el crecimiento y reproducción de la levadura, además de aportar las fuentes de carbono anteriores, es necesario una determinada cantidad de nutrientes como fosfato amónico, sulfato amónico, sulfato magnésico, amoniaco, urea, etc. añadirse como fuentes de nitrógeno y fósforo. Para que la levadura de panadería tenga una alta capacidad de fermentación, se deben agregar fuentes de nitrógeno y fósforo en una cierta proporción. Además, la biotina, el ácido pantoténico, el inositol y la tiamina son elementos básicos para el crecimiento y reproducción de las levaduras y pueden complementarse adecuadamente según el tipo de producto y las materias primas utilizadas.
(3) Cultivo de proliferación: a partir del tubo de ensayo inclinado puro del laboratorio, bajo estrictas condiciones estériles, combine matraces (500-5000 ml), botellas Karl Fischer (10 l) y frascos de semillas (500-10000 L). Las células de levadura en el tanque se expanden gradualmente para aumentar el número de células de levadura, y luego la levadura en el tanque de semillas se inocula como semilla madre. Continúe utilizando esta levadura como semilla para el cultivo y obtener levadura de segunda generación. La levadura de tercera generación obtenida por el mismo método es la levadura comercial. Desde el cultivo en matraz Erlenmeyer hasta el cultivo en tanque madre, generalmente se utiliza mosto 12 be′ como medio de cultivo y el cultivo por microaireación se realiza a 30 °C durante 12 a 24 horas. Si el tanque de semillas es más grande, puedes utilizar parte del mosto y parte de la melaza como medio de cultivo y cultivarlo a 30°C durante 12 a 14 horas. Una vez completado el cultivo, se debe comprobar el crecimiento de la levadura a través de un microscopio. Las células de la levadura deben ser de tamaño uniforme, fuertes y libres de bacterias extrañas. En circunstancias normales, se pueden obtener unos 5 kg de levadura fresca (calculada como levadura prensada) de un tanque madre de 500 litros.
La propagación de la levadura comercial se realiza en un fermentador de 50-200 m3 mediante aireación y cultivo. La levadura del tanque madre se agrega al tanque de fermentación y se mezcla con una cierta cantidad de agua hasta una determinada concentración. En condiciones de ventilación, agregue solución de azúcar y sales nutritivas en proporción y cultive a 30°C durante 12 a 18 horas. Durante el proceso de cultivo, la cantidad de azúcar residual se controla en 0,10 ~ 0,50 g/100 ml y el pH de la solución de cultivo se ajusta a 4,5 ± 0,5 con hidróxido de sodio o carbonato de sodio. La cantidad de aireación varía según el tipo de fermentador, las condiciones de cultivo y el tipo de levadura, pero generalmente es aproximadamente 1:1, es decir, se introduce el mismo volumen de aire que el líquido de fermentación cada minuto. La espuma producida durante el proceso de cultivo se desespuma con aceite comestible o agente antiespumante sintético. Al final del cultivo, la concentración de levadura suele ser del 4 al 6% (base seca). En condiciones ideales, las células de levadura pueden crecer exponencialmente en 2,5 horas y 100 g de azúcar se pueden convertir en 56,7 g de material celular seco.
(4) Separación y prensado: Después de la fase de proliferación y cultivo de la levadura, utilizar una centrífuga para separar la levadura del caldo de fermentación, lavar la leche de levadura 2-3 veces con agua y eliminar el metabolismo de la levadura. subproductos en el caldo de fermentación, impurezas y bacterias. Generalmente, la leche de levadura final contiene entre un 18% y un 20% de levadura (calculada como levadura prensada). Si la leche de levadura es de color más oscuro, puede aumentar la cantidad y la cantidad de agua de lavado o agregar una pequeña cantidad de ácido al agua de lavado para aumentar el efecto de lavado. La leche de levadura normal es de color blanco lechoso o ligeramente beige. La leche de levadura se deshidrata a través de un filtro prensa de placa y marco o un filtro de tambor al vacío. La levadura deshidratada se presenta en forma de torta con un contenido de humedad del 70-73%. Agregue un poco de aceite comestible, ajuste la humedad y use una extrusora para extruirlo en productos en bloque de cierta forma y peso (como 50 g, 500 g), empaquetarlos en papel encerado y almacenarlos y venderlos a 0-4 ° DO.
⑤ Secado: El secado de levadura fresca para convertirla en levadura seca activa es un proceso técnicamente exigente. Es necesario evitar que la levadura pierda su poder de fermentación debido al calor durante el proceso de secado.
El método de secado tradicional consiste en exprimir la levadura fresca en un cilindro (de 2 a 3 mm de largo) y luego secarla de forma continua o intermitente en una secadora de caja con una temperatura del aire caliente que no exceda los 40 °C. El equipo utilizado en este método es sencillo, pero el tiempo de secado es largo y el poder de fermentación se pierde mucho. Actualmente, son muy pocos los fabricantes que utilizan este método para producir levadura seca activa.
El equipo de secado de lecho fluidizado se usa ampliamente a nivel internacional para producir levadura seca activa comercial y levadura seca activa rápida, y se divide en dos tipos: tipo continuo y tipo discontinuo. Durante el proceso de secado, las partículas de levadura están en estado de ebullición. En la etapa inicial del secado, el contenido de humedad de la levadura es alto y la temperatura del aire puede alcanzar 100 ~ 150°C, por lo que la levadura se deshidrata rápidamente. En la última etapa del secado, la temperatura del aire debe reducirse adecuadamente para mantener la temperatura de la levadura entre 30 °C y 40 °C. El tiempo total de secado es de aproximadamente 65438 ± 0 horas, que varía según la forma del secador y la carga. capacidad y condiciones del aire. Agregar un determinado emulsionante a la levadura fresca antes del secado puede mejorar el rendimiento de rehidratación de la levadura seca, mejorar la resistencia de la levadura al secado por calor y reducir la pérdida de poder de fermentación. Los emulsionantes comúnmente utilizados incluyen monoestearato de sorbitán, éster de sacarosa y éster de citrato, y la cantidad añadida es del 0,5 al 2,0% de la materia seca de la levadura. Para evitar que la levadura seca se oxide, se puede agregar una pequeña cantidad de antioxidantes como el butirilhidroxianisol en una cantidad de 0,65438 ± 0%. Debido a la adición de estos compuestos, la estabilidad en almacenamiento de la levadura seca activa mejora enormemente.
El secado de levadura alimentaria, levadura medicinal y levadura alimentaria es relativamente sencillo. Debido a que estos productos no requieren retención del poder leudante de la levadura, se puede utilizar el secado por aspersión centrífuga y el secado en tambor.