Instrukcje do ćwiczeń on-line dla Studentów kierunku Chemia z przedmiotu Biotechnologia

ogólna współfinansowane ze środków Unii Europejskiej w ramach Europejskiego Funduszu

Społecznego, Program Operacyjny Kapitał Ludzki, nr umowy UDA-POKL 04.01.02.-00-137/11-00

„Absolwent Wydziału Chemicznego Politechniki Gdańskiej – inżynier z przyszłością”.

Instrukcje do ćwiczeń z przedmiotu Biotechnologia ogólna dla

studentów kierunku Chemia

Politechnika Gdańska, Wydział Chemiczny,

Katedra Chemii, Technologii i Biotechnologii Żywności

Filipkowski Paweł, Tylingo Robert, Synowiecki Józef

Osoba odpowiedzialna za przedmiot: dr inż. Maria Tynek

2012

Spis treści Ćwiczenie 1: Laboratoryjne otrzymywanie piwa. Wykorzystanie enzymów w browarnictwie.

Problemy biotechnologiczne związane z produkcją piwa. ........................................................... 3

Ćwiczenie 2: Biosynteza biomasy w bioreaktorze. ...................................................................... 6

Ćwiczenie 3: Wykorzystanie fermentacji alkoholowej w winiarstwie. ........................................ 9

Ćwiczenie 4: Wycieczka technologiczna do browaru. ............................................................... 13

Ćwiczenie 1: Laboratoryjne otrzymywanie piwa. Wykorzystanie enzymów w browarnictwie. Problemy biotechnologiczne związane z produkcją piwa.

1. Wstęp

Piwo jest znanym od dawna produktem fermentacji etanolowej brzeczki sporządzonej ze słodu, chmielu i wody. Zawiera ono oprócz dwutlenku węgla i niedużej ilości alkoholu,

rozpuszczalne substancje ekstraktowe wśród których dominują przyswajalne przez organizm

składniki azotowe i cukrowe. Wartość kaloryczna jednego litra piwa wynosi około 500 kcal. Główne etapy produkcji to: przygotowanie słodu, zacieranie, warzenie brzeczki, fermentacja

główna, dojrzewanie i leżakowanie. Początkowo produkowano piwo bez udziału chmielu,

który zaczęto stosować w Niemczech pod koniec XII-tego wieku, a w Anglii w XV-tym

wieku. Pierwsze technologie browarnicze wykorzystywały zjawisko samorzutnej fermentacji, co znacznie utrudniało wytwarzanie wyrobu o standardowej jakości. Obecnie stosowane są

kultury drożdży tzw. fermentacji górnej (Saccharomyces cerevisiae var cerevisiae) i

fermentacji dolnej (Saccharomyces cerevisiae spp. uvarum var carlsbergensis), różniące się aktywnością w niskich temperaturach oraz łatwością sedymentacji po zakończeniu

fermentacji.

2. Zagadnienia kolokwialne:

- Operacje i procesy w produkcji piwa. - Charakterystyka surowców. - Przebieg zacierania. - Technologia i biochemia fermentacji.

3. Cele do osiągnięcia przez studenta:

- zna podstawowe surowce wykorzystywane w produkcji piwa, - potrafi przedstawić schemat ideowy wytwarzania słodu, oraz omówić podstawowe procesy i operacje jednostkowe prowadzone w trakcie otrzymywania słodu, - potrafi przedstawić schemat ideowy wytwarzania piwa ze słodu, oraz omówić

podstawowe procesy i operacje jednostkowe prowadzone w trakcie otrzymywania piwa, - student interpretuje zjawiska zachodzące w czasie biosyntezy, biokonwersji i

biotransformacji - student potrafi przedstawić surowce nie słodowe - student potrafi przedstawić reakcje prowadzone przy użyciu enzymów amylolitycznych - student potrafi przedstawić podstawowe etapy procesów fermentacyjnych i

scharakteryzować powstające produkty

4. Wykonanie

Aparatura, surowce i materiały Materiały: Słód, matka drożdżowa, ekstrakt chmielowy, roztwór jodu, kaolin, Aparatura: młynek do słodu, mini kotły warzelne, termometry (zakres pomiaru 30-100°C), wolnoobrotowe mieszadło mechaniczne, wagi analityczna i techniczna, wirówka,

kubły do wirowania, zestaw do filtracji próżniowej, naczynia fermentacyjne, naczynia do

przechowywania piwa, zestaw areometrów, cylinder miarowy (500 ml), cylinder

miarowy (250 ml), kolby miarowe oraz urządzenie do destylacji składające się z: • jednolitrowej kolby okrągłodennej ze szlifem szklanym, • kolumny rektyfikacyjnej o wysokości około 20 cm, • źródła ciepła, • skraplacza zakończonego przedłużaczem, doprowadzającym destylat na dno

kolby miarowej, zawierającej kilka mililitrów wody 1. Obliczenie ilości surowców W trakcie ćwiczenia otrzymywane będzie piwo nie pasteryzowane i nie filtrowane. Na wstępie należy obliczyć ilość słodu i wody potrzebnych do wyprodukowania określonej

ilości brzeczki o pożądanej zawartości ekstraktu. 2. Rozdrabnianie słodu Rozdrabnianie, czyli śrutowanie słodu należy przeprowadzić na sucho w młynku

przystosowanym do tego celu. 3. Zacieranie Po zmieleniu słodu należy sporządzić zacier mieszając śrutę słodową z obliczoną ilością

wody i stopniowo zwiększać temperaturę w celu uaktywnienia enzymów amylolitycznych

i proteolitycznych, jak też zapewnienia wydajnej ekstrakcji składników słodu,

kleikowania skrobi oraz hydrolizy białek i polisacharydów na rozpuszczalne, małocząsteczkowe produkty przyswajane przez drożdże. 4. Filtracja zacieru Oddzielenie łuski i innych nie rozpuszczonych składników słodu nazywanych młótem odbywa się w kadziach filtracyjnych lub w prasach filtracyjnych. Dla uproszczenia

wykonywania ćwiczenia do oddzielenia nierozpuszczalnych części słodu należy stosować

wirowanie. Uzyskany roztwór oddzielony od składników nierozpuszczalnych nazywany jest w browarnictwie brzeczką. 5. Gotowanie brzeczki z chmielem Do odfiltrowanej brzeczki dodać ekstrakt chmielowy w ilości obliczonej z

uwzględnieniem zawartości α-kwasów oraz objętości i stężenia otrzymanej brzeczki. Warzenie brzeczki należy przeprowadzić w temperaturze wrzenia utrzymywanej przez

60-90 min. Skutkiem gotowania jest zmętnienie brzeczki spowodowane strąceniem

kłaczkowatego osadu kompleksów białkowo-garbnikowych, które należy odwirować lub odfiltrować wykorzystując zestaw do filtracji próżniowej. 6. Fermentacja brzeczki Ochłodzoną brzeczkę przelać do naczyń fermentacyjnych i dodać do niej matkę

drożdżową. W trakcie ćwiczenia należy wykorzystać przygotowaną wcześniej kulturę drożdży fermentacji dolnej Saccharomyces carlsbergensis. Podczas fermentacji należy obserwować i opisać w sprawozdaniu etapy: • zaszczepienia brzeczki i zafermentowania przez 12-24 godz. • okresu tzw. niskich krążków, trwającego 48-72 godz. (W tym czasie następuje

szybkie wykorzystywanie ekstraktu przez drożdże - 0,8-1,2% na dobę) przy wzroście

temperatury o 0,5-0,8°C / 24 godziny, pH jest mniejsze od 4,9, • trwającego około 72 godziny okresu wysokich krążków charakteryzującego się

intensywną fermentacją powodującą wzrost poziomu piany, która pokrywa się stopniowo

brunatnymi osadami garbnikowo-białkowymi, ubytek ekstraktu wynosi 1,0-1,8% / 24

godz., a temperatura wzrasta do około 8-9°C, • dofermentowania, opadania piany i osiadania drożdży wskutek spowolnienia fermentacji. 7. Kontrola procesu Kontrolując przebieg fermentacji i jakość gotowego produktu należy oznaczyć zawartość

etanolu i ekstraktu całkowitego metodą pomiaru areometrycznego gęstości piwa po jego odgazowaniu i oddestylowaniu alkoholu..

5. Sprawozdanie

W sprawozdaniu należy przedstawić protokół z realizacji poszczególnych procesów i

operacji jednostkowych. 1. Protokół musi uwzględnić wstępne założenia produkcyjne.

2. Opis metody prowadzenia zacierania z pełną charakterystyką temperaturowo

czasową (przedstawiona graficznie) 3. Opis prowadzenia procesu ważenia.

4. Opis procesu fermentacji z uwzględnieniem poszczególnych etapów fermentacji.

5. Wyniki z oznaczeń fizykochemicznych i jakościowych uzyskanego piwa.

6. Literatura

Tylingo R. Technologia produkcji piwa. W: Wybrane zagadnienia z technologii

fermentacyjnych przemysłu spożywczego. Red. J. Synowiecki, Wydawnictwo PG,

Gdańsk, 2009. Pazera T., Rzemieniuk T.: Browarnictwo. WsiP, Warszawa, 1998.

Ćwiczenie 2: Biosynteza biomasy w bioreaktorze.

1. Wstęp

Rozwój inżynierii genetycznej i biologii molekularnej (szczególnie techniki klonowania)

umożliwił otrzymywanie białek rekombinantowych, a także innych produktów z wykorzystaniem mikroorganizmów rekombinantowych. Hodowla takich drobnoustrojów,

do których należy m.in. Escherichia coli, Picchia pastoris w wielu przypadkach jest

jedyną ekonomiczną drogą do otrzymywania niektórych produktów, szczególnie z grupy farmaceutyków takich jak: interleukiny, insulina, interferony, enzymy, czynniki wzrostu.

Aby zwiększyć produktywność kultur bakteryjnych dąży się do uzyskania jak największej

masy komórkowej (biomasy). Nieocenione pod tym względem okazały się bioreaktory. Dzięki nim otrzymuje się wysokie stężenia biomasy (nie możliwe do uzyskania przy

zastosowaniu tradycyjnych hodowli w kolbach), a co za tym idzie - więcej pożądanego

produktu. Na całym świecie istnieje wiele firm zajmujących się projektowaniem,

konstruowaniem i ulepszaniem bioreaktorów. Urządzenia te zaczęły odgrywać coraz większą rolę nie tylko w laboratoriach naukowych, ale także, a może przede wszystkim, w

produkcji na dużą skalę. Dzisiaj nie sposób sobie wyobrazić biotechnologii przemysłowej

bez bioreaktorów. Także w przypadku wielu tradycyjnych biotechnologicznych procesów przemysłowych (takich jak produkcja fermentowanych napojów alkoholowych czy

mlecznych) bioreaktory stanowią podstawowe urządzenia będące na wyposażeniu

zakładów wytwórczych.

2. Zagadnienia kolokwialne:

- Ogólna charakterystyka procesów biotechnologicznych, - Specyfika procesu wytwarzania biomasy komórkowej, - Produkcja drożdży, - Trwałość drożdży piekarskich, - Wymagania sensoryczne dla drożdży piekarskich, - Formy handlowe drożdży piekarskich, - Produkcja drożdży paszowych, - Wytwarzanie kwasu cytrynowego przez Yarrowia lipolytica i Aspergillus Niger

3. Cele, zakres kompetencji do osiągnięcia przez studenta:

- potrafi posługiwać się podstawowymi laboratoryjnymi technikami mikrobiologicznymi, - umie przewidzieć zagrożenia dla środowiska naturalnego związane z czynnikami

chemicznymi i biologicznymi ze szczególnym uwzględnieniem czynników

antropogenicznych, - potrafi pracować w zespole, zarówno kierując i koordynując działania zespołu, jak i

wykonując powierzone zadania, - zna i rozumie możliwości, cele i ograniczenia biotechnologii oraz ma dobrą orientację w zakresie najważniejszych zastosowań biotechnologii medycznej, przemysłowej i roślin

(znanych także jako biotechnologia czerwona, biała i zielona), - student potrafi w zakresie podstawowych czynności obsłużyć nowoczesny bioreaktor

wyposażony w pętle kontrolno-pomiarowe oraz aparaturę sterującą - student zna rolę i znaczenie poszczególnych elementów bioreaktora, - student interpretuje zjawiska zachodzące w czasie biosyntezy, biokonwersji i

biotransformacji, - klasyfikuje i dobiera stosowane w bioprocesach mikroorganizmy

oraz biokatalizatory, - określa możliwości praktycznego wykorzystania procesów biotechnologicznych w

różnych gałęziach przemysłowych, - dokonuje wyboru i stosuje wybrane szczepy drobnoustrojów do produkcji żywności funkcjonalnej.

4. Wykonanie

Zapotrzebowanie na materiały i odczynniki: a. objętości robocze, minimalne bioreaktorów: 6 L (15 L całkowita), 3 L (5 L całkowita)-

przygotowanie naczyń bioreaktorów, b. odpowiednio wcześniej przygotowana i spolaryzowana elektroda do pomiaru tlenu

rozpuszczonego (minimum 6h przed nastawienim hodowli), c. produkcja kwasu cytrynowego - pożywka sacharazowa do A. niger: sacharoza – 100 g, NH4NO3 – 3 g, MgSO4x7H2O – 1 g, KH2PO4 - 1 g, woda wodociągowa do 1000 mL,

(sacharozę najlepiej wyjałowić/przefiltrować osobno odpowiednio przeliczając

objętości), d. produkcja biomasy drożdżowej – skorygowane podłoże melasowe do S. carevisiae lub Y. lipolityca, ewentualnie YPD (1% YE, 2% pepton, 2% glukoza), e. odpowiednio wcześniej przygotowane jałowe króćce i węże do bioreaktora, f. odpowiednio wcześniej przygotowane inokulum w proporcjonalnie mniejszej objętości, g. r-r kwasu i zasady do korekty wartości pH w trakcie trwania procesu, h. jałowy środek antypienny, i. 0,25 M NaOH, fenoloftaleina, zestaw do miareczkowania

Wykonanie ćwiczenia-część zasadnicza: 1. W ramach poprzedzających ćwiczeń i zgodnie z podziałem na grupy oraz wymaganą

kolejnością związaną z procesem technologicznym ustalić kto przygotuje powyższe

punkty od a. do i. 2. Z tak przygotowanymi materiałami i zgodnie z kolejnością i rozpisanym przez

prowadzącego harmonogramem godzinowym wywieszonym/ustalonym stawić się w

pracowni biotechnologicznej/hali technologicznej. 3. W pierwszej kolejności przygotować naczynia zastosowanego bioreaktora (umyć i złożyć), 4. Następnie umieścić odpowiednio wcześniej przygotowaną zgodnie z punktem b.

elektrodę pO2 i skalibrować elektrodę pH-metryczną, umieścić w korpusie bioreaktora, skalibrować pompy do kwasu, zasady, antypieniacza, zakręcić zawór spustowy i do

pobierania prób. 5. Odważyć odpowiednie ilości materiałów do pożywki i umieścić w bioreaktorze, zalać

odpowiednią ilością wody; w zależności od bioreaktora zamknąć lub umieścić króćce i zamknąć przestrzeń bioreaktora. 6. Uruchomić wytwornicę pary, przeprowadzić sterylizację pożywki oraz króćców,

dokończyć kalibrację elektrody pO2, schłodzić do żądanej temperatury, dokończyć

przygotowanie pożywki w warunkach aseptycznych. 7. Podłączyć kwas, zasadę antypieniacz, skorygować pH, zadać inokulum - zapisać czas rozpoczęcia hodowli. 8. Zgodnie z harmonogramem i zaleceniami prowadzącego pobierać próby, o ustalonej

porze zakończyć hodowlę.

5. Sprawozdanie

5.1. Produkcja drożdży piekarniczych: - sprawdzić mokrą masę po odwirowaniu objętości 300 mL – przeliczyć ilość uzyskanych

drożdży na litr hodowli; - wykonać preparat przyżyciowy z błękitem metylenowym – ocenić licząc w polu widzenia stosunek komórek żywych do martwych, - oraz wielkość komórek, zdolność pączkowania; obserwacje zanotować, sporządzić

dokumentację rysunkową. 5.2. Produkcji kwasu cytrynowego: - obserwacja mikroskopowa płynu pohodowlanego (przerysować obserwowany obraz

grzybni, zespoły konidialne, konidia obraz/opis morfologi pellet w płynie. Obserwacje

zanotować, sporządzić dokumentację rysunkową. - wyznaczyć zawartość powstałego kwasu cytrynowego. Pobrać 5 mL płynu bez grzybni i

miareczkować 0,25 M NaOH wobec fenoftaleiny (do zmiany koloru). Odmierzać objętość

dodanego NaOH. 1 mL 0,25 M NaOH odpowiada 0,016 g kwasu cytrynowego. 2. Sprawozdanie powinno zawierać (maksymalnie 2 strony A4, bez wstępu

teoretycznego): - NARYSOWANY SCHEMAT wykonania ćwiczenia (NIE OPIS SŁOWNY), - informacje i obserwacje uzyskane zgodnie z wytycznymi podanymi powyżej (patrz podpunkty 5.1. i/lub 5.21. t.j. np.: przeliczone mokre masy na litr hodowli, stosunek

komórek żywych do martwych, rysunek obserwowanego preparatu mikroskopowego,

obliczenia uzyskanej ilości kwasu cytrynowego…)

6. Literatura

Dłużewski M, Dłużewska A; Technologia Żywności t.2 wyd. 2, WSiP, Warszawa 2001 Nowotny F i in., Chemia i technologia przemysłów rolnych; PWRiL, 1961 Lipińska E; Technologia produkcji biomasy drożdżowej i ocena drożdży piekarniczych

w: Wybrane zagadnienia z technologii żywności. Wyd. SGGW 2006, Chmiel A; Biotechnologii Podstawy mikrobiologiczne i biochemiczne; Wyd. PWN.

Warszawa 2006, Kunicki-Goldfinger W; Życie bakterii, Wyd PWN; Warszawa; 199S Libudzisz Z, Kowal K; Mikrobiologia techniczna; Wyd. Politechniki Łódzkiej, 2000 . Bednarski W, Keps A; Biotechnologia żywności; WNT; Waiszawa; 2003.

Ćwiczenie 3: Wykorzystanie fermentacji alkoholowej w winiarstwie.

1. Wstęp

Do produkcji win gronowych wykorzystuje się białe lub niebieskie odmiany winogron

gatunku Vitis vinifera (winorośl właściwa) o owocach mniejszych i mających cieńszą

skórkę od przeznaczonych do bezpośredniego spożycia. Zawierają one 13-25% cukrów fermentujących, 0,5-1,5% kwasów oraz nieduże ilości błonnika, białek, tłuszczu,

garbników i soli mineralnych. Białe odmiany winogron, takie jak: Chardonnay, Riesling,

Sauvignon blanc lub Silvaner są stosowane do produkcji win białych. Wina czerwone wytwarza się natomiast z winogron niebieskich, do których należą np. Cabernet

sauvignon lub Tinta barroca. Do produkcji win owocowych stosuje się natomiast rozmaite jagody (porzeczki, agrest,

maliny, truskawki i aronię) oraz owoce, takie jak np. jabłka, czereśnie i śliwki oraz owoce dziko rosnące (czarny bez, jeżyny, dzika róża lub tarnina). Cechą determinującą ich

przydatność jest stopień dojrzałości. Z owoców niedojrzałych otrzymuje się wino mało

aromatyczne i zawierające dużo kwasów, natomiast wina z owoców przejrzałych źle się klarują z powodu zbyt małej zawartości kwasów i garbników. Składnikami chemicznymi

owoców mającymi duży wpływ na produkcję wina są cukry proste, z których w czasie

fermentacji powstaje etanol, oraz kwasy organiczne, od których zawartości uzależniony jest lepszy lub gorszy smak i zapach (bukiet) wytworzonego produktu

2. Zagadnienia kolokwialne:

- Procesy fermentacyjne, wykorzystanie w technologii żywności. - Organizmy uczestniczące w fermentacji alkoholowej. - Surowce i materiały pomocnicze wykorzystywane do wytwarzania wina. - Proces technologiczny produkcji win. - Podział win. - Skład chemiczny wina. - Wady i choroby wina oraz sposoby ich usuwania.

3. Cele do osiągnięcia przez studenta:

- zna podstawowe surowce wykorzystywane w produkcji wina, - potrafi przedstawić schemat ideowy wytwarzania wina, oraz omówić podstawowe procesy i operacje jednostkowe prowadzone w trakcie otrzymywania wina, - student interpretuje zjawiska zachodzące w czasie biosyntezy, biokonwersji i

biotransformacji - student potrafi przedstawić surowce nie słodowe - student potrafi przedstawić podstawowe etapy procesów fermentacyjnych i

scharakteryzować powstające produkty

4. Wykonanie

Sprzęt laboratoryjny i odczynniki

Sprzęt: waga techniczna, waga analityczna, prasa do wyciskania moszczu, sokowirówka,

noże kuchenne, pH-metr, biureta do miareczkowania, butle fermentacyjne (gąsiory) wraz z korkiem i rurką fermentacyjną, butle do dojrzewania wina wraz z rurką fermentacyjną,

cylinder miarowy (500 ml), cylinder miarowy (250 ml), kolby miarowe, wąż PCV,

termometr. Urządzenie do destylacji składające się z: • jednolitrowej kolby okrągłodennej ze szlifem szklanym, • kolumny rektyfikacyjnej o wysokości około 20 cm, • źródła ciepła, • skraplacza zakończonego przedłużaczem, doprowadzającym destylat na dno

kolby miarowej, zawierającej kilka mililitrów wody. Matka drożdżowa i odczynniki: NaOH, CaCO3, CaO, sacharoza, , (NH4)2(HPO4) Wykonanie: 1. Otrzymywanie moszczu owocowego Moszcz owocowy należy przygotować wyciskając sok ze świeżych owoców. Operację tą

przeprowadzamy dwuetapowo. Pierwszym etapem jest przygotowanie owoców do przerobu, a drugim rozgniatanie owoców i wyciskanie soku.

2. Korygowanie kwasowości i dosłodzenie moszczu Kwasowość moszczu a tym samym i wina powinna mieścić się w granicach od 0,6%

(przy winach wytrawnych) do 1% przy winach deserowych. Kwasy organiczne należy

oznaczyć metodą potencjometryczną według normy PN-90/A-75101/04. Po oznaczeniu kwasowości należy wyliczyć w jakich proporcjach należy rozcieńczyć moszcz wodą aby

uzyskać zawartość kwasów w 1 litrze moszczu mieszczącą się w granicach od 6 do 10 g.

W przypadku gdy obliczony dodatek wody przekracza 2 litry na 1 litr moszczu do regulacji kwasowości należy użyć węglanu wapnia przyjmując, że 0,35 g CaCO3

neutralizuje 1 g kwasów. W celu oznaczenia zawartości cukru w moszczu należy oznaczyć jego gęstość za pomocą

kalibrowanego areometru posiadającego cylindryczną bańkę oraz trzpień o przekroju kołowym i minimalnej średnicy 3 mm. W celu przeprowadzenia pomiaru należy wlać 250

ml próbki do cylindra miarowego i włożyć do niego termometr i areometr. Mieszać

próbkę przez minutę w celu wyrównania temperatury i odczytać wskazanie termometru. Wyjąć termometr i po następnej minucie odczytać na areometrze pozorną gęstość w

temperaturze 20°C. Odczytaną w stopniach Ballinga (Blg) zawartość ekstraktu wyrażamy

w g/l korzystając z odpowiednich tabel.

Od wyniku pomiaru należy odjąć poprawkę 4°Blg określającą średnią zawartość niecukrów w moszczu. W celu uzyskania określonej dla danego rodzaju wina zawartości alkoholu należy moszcz

owocowy dosłodzić sacharozą. Teoretyczne z 1 kg sacharozy otrzymuję się 1,053 kg cukru inwertowanego, a z niego 0,54 kg alkoholu, czyli 0,68 l etanolu (gęstość etanolu

wynosi

0,76 kg/l). Korzystając z powyższych danych należy wyliczyć ile należy dodać syropu cukrowego do

moszczu aby uzyskać planowaną dla wytwarzanego rodzaju wina zawartość alkoholu,

kwasów oraz cukru.

3. Fermentacja moszczu Po przygotowaniu i umyciu butli do wyrobu wina należy wlać do nich moszcz, syrop

cukrowy, pożywkę dla drożdży oraz matkę drożdżową. Zawartość butli należy dobrze

wymieszać i zamknąć korkiem z rurką fermentacyjną. Butle należy ustawić w miejscu o

temperaturze około 20°C. Fermentacja przebiega w trzech etapach: zafermentowania, fermentacji głównej czyli burzliwej oraz dofermentowania. Proces fermentacji należy

kontrolować i opisać. W trakcie fermentacji burzliwej, gdy proces będzie zbyt intensywny

korek z rurką fermentacyjną należy zastąpić korkiem z czystej waty. Przy znacznym wzroście temperatury cieczy (powyżej 28°C) butle trzeba chłodzić. W trakcie fermentacji należy kontrolować wydzielanie dwutlenku węgla oraz ubytek

masy nastawu. Butle po sporządzeniu nastawu należy zważyć i ważenie powtarzać

podczas fermentacji co 3-4 dni, kontrolując w ten sposób ubytek masy spowodowany uwalnianiem się dwutlenku węgla. Ważnym elementem kontroli procesu fermentacji jest

sprawdzanie spadku stężenia cukru w nastawie metodą areometryczną. Pomiar ten należy

wykonywać co 2-3 dni. Kolejną analizą wykonywaną w trakcie procesu fermentacji jest oznaczanie zawartości

etanolu, które należy wykonać według procedury obejmującej: odgazowanie próbki

(polegające na usunięciu większości CO2 poprzez mieszanie pod obniżonym ciśnieniem 250–300 ml fermentującego nastawu lub młodego wina w kolbie o pojemności 500 ml)

oraz destylację.

W celu przeprowadzenia destylacji należy odmierzyć za pomocą kolby miarowej 200 ml

odgazowanego wina i zanotować jego temperaturę. Przelać wino do kolby destylacyjnej, a kolbę miarową przemyć czterokrotnie 5 ml wody. Do wina w kolbie destylacyjnej dodać

10 ml 2 M zawiesiny wodorotlenku wapnia (otrzymanej przez ostrożne zalanie 120 g CaO

jednym litrem wody) oraz kilka kawałków porowatego materiału. Destylację prowadzić zbierając destylat do kolby miarowej o pojemności 200 ml. Po wypełnieniu około trzech

czwartych objętości kolby destylatem rozcieńczyć go do 200 ml wodą destylowaną (przy

czym temperatura destylatu nie powinna różnić się od temperatury początkowej więcej niż o 2°C) i ostrożnie wymieszać kolistymi ruchami. W przypadku win zawierających

zwiększoną ilość jonów amonowych destylat można poddać powtórnej destylacji,

zastępując zawiesinę wodorotlenku wapnia

1 M roztworem kwasu siarkowego (VI), rozcieńczonego w stosunku 1 do 10 (v/v). Po ochłodzeniu destylatu oznaczyć jego gęstość za pomocą areometru i korzystając z

odpowiednich tabel odczytać stężenie alkoholu. W trakcie kontroli fermentacji należy

także oznaczyć zawartość ekstraktu całkowitego metodą pomiaru areometrycznego, polegającą na pomiarze gęstości w winie po oddestylowaniu alkoholu opisaną powyżej

metodą z tą różnicą, że nie dodajemy Ca(OH)2. Zawartość ekstraktu odczytaną w °Blg

wyrażamy w g/l posługując się odpowiednimi tabelami.

4. Zlanie młodego wina Po zakończeniu fermentacji burzliwej należy przeprowadzić dofermentowanie czyli fermentację cichą, podczas której na dno butli opadają drożdże, a ciecz nad ich osadem

powoli się klaruje.

5. Dojrzewanie wina. Dojrzewanie jest niezbędnym procesem prowadzonym w celu poprawienia jakości

sensorycznej wina. W trakcie leżakowania wino starzeje się, smak jego łagodnieje, aromat staje się przyjemny, jednocześnie powstaje szereg związków aromatycznych tworzących

bukiet wina.

5. Sprawozdanie

W sprawozdaniu należy przedstawić protokół z realizacji poszczególnych procesów i

operacji jednostkowych. 1. Protokół musi uwzględnić wstępne założenia produkcyjne. 2. Charakterystyka fizykochemiczna surowców. 4. Opis procesu fermentacji z uwzględnieniem poszczególnych etapów fermentacji. 5. Wyniki z oznaczeń fizykochemicznych i jakościowych uzyskanego wina.

6. Literatura Tylingo R.: Produkcja wina. W: Wybrane zagadnienia z technologii fermentacyjnych

przemysłu spożywczego. Red. J. Synowiecki, wydawnictwo PG, Gdańsk, 2009

Ćwiczenie 4: Wycieczka technologiczna do browaru.

1. Wstęp

Wyjazd do browaru „Amber” w Bielkówku ul. Gregorkiewicza 1; 83-050 poczta

Kolbudy. Browar Amber - regionalny browar średniej. Posiada własną puszkownię oraz własne

ujęcie wody ze studni głębinowej. Rocznie produkuje ok 250 tys. hl. piwa. Zakład jest

członkiem Stowarzyszenia Regionalnych Browarów Polskich oraz Pomorskiego Klubu Dobrej Marki. Browar Amber koncentruje się na sprzedaży swojego piwa głównie w

regionie północnej Polski. Rozwija także dystrybucję w wielu miastach Polski, przede

wszystkim poprzez sieci dużych supermarketów. Prowadzi eksport własnych marek do USA i Danii. W 2011 roku na polskim rynku dostępnych było 15 piw warzonych w browarze Amber z

gatunków jasne pełne, jasne pełne mocne, koźlak, porter bałtycki, lager mocny,

pszeniczne.

2. Zagadnienia kolokwialne

- Zapoznanie się z realizacją procesu produkcji piwa w warunkach przemysłowych w

oparciu o wytyczne do sprawozdania (patrz punkt 4. 5)

3. Cele, zakres kompetencji do osiągnięcia przez studenta

- umie przewidzieć zagrożenia dla środowiska naturalnego związane z czynnikami

chemicznymi i biologicznymi ze szczególnym uwzględnieniem czynników antropogenicznych, - potrafi pracować w zespole, zarówno kierując i koordynując działania zespołu, jak i

wykonując powierzone zadania, - zna i rozumie możliwości, cele i ograniczenia biotechnologii oraz ma dobrą orientację w zakresie najważniejszych zastosowań biotechnologii medycznej, przemysłowej i roślin

(znanych także jako biotechnologia czerwona, biała i zielona).

4. Wykonanie

- Przed wyjazdem wykonać przez Starostę listę imienną z danymi PESEL w celu

ubezpieczenia wyjazdu oraz przekazania na miejscu w Firmie Listy osób wizytujących, - Zaopatrzyć się w fartuchy, notatniki, długopis - Stawić się o wyznaczonej godzinie w miejscu zbiórki – przejazd autokarem zgodnie z

ustalonym podziałem na grupy wyjazdowe, - Na miejscu przestrzegać zasad BHP, zapytać o możliwość uzyskania zgody na

nagrywanie, robienie zdjęć, filmowanie.

5. Sprawozdanie

Sprawozdanie wyjazdowe przygotowywane w grupach nie więcej niż 4-osobowe

powinno zawierać informacje na temat: a. Stosowanych surowców,

b. Opis technologii produkcji ze szczególnym uwzględnieniem roli zastosowanych/wykorzystanych enzymów,

c. Listę głównych urządzeń z linii technologicznej wraz z możliwymi do uzyskania w

trakcie wizyty parametrami, d. Opis gospodarki odpadowej realizowanej w firmie.

6. Literatura

Strona internetowa oraz materiały reklamowe browaru „Amber”