Brewery Side Stream Yeast : utilization and processing for food industry applications

Abstract

Tämän opinnäytetyön tarkoituksena oli tutkia oluen valmistuksessa sivuvirtana syntyvän ylijäämähiivan hyödyntämistä elintarvikealalla. Työn toimeksiantajana oli HÄMILIS: Hävikki Minimiin, Lisäarvo Maksimiin -hanke, jonka tavoitteena on edistää elintarvikealan kestävää kehitystä Kanta- ja Päijät-Hämeessä käyttäen kiertotalouden toimintamalleja esimerkiksi sivuvirtojen hyödyntämiseen uusien tuotteiden raaka-aineena. Sivuvirtahiiva on suuren kosteuspitoisuutensa vuoksi erittäin herkästi pilaantuvaa, mikä tekee sen hyödyntämisestä haastavaa. Kuivaaminen on tehokas säilömismenetelmä, mutta sillä voi olla negatiivisia vaikutuksia esimerkiksi ravintoarvoihin ja hiivan toimintakykyyn. Opinnäytetyössä selvitettiin sivuvirtahiivan sisältämiä, elintarviketeollisuuden näkökulmasta kiinnostavia arvojakeita sekä tutkittiin kuivaamisen ja säilytysolosuhteiden vaikutusta hiivan toimintakykyyn ja jatkokäyttömahdollisuuksiin. Sivuvirtahiivan koostumusta sekä hyötykäyttöä elintarviketeollisuudessa selvitettiin kirjallisuuden ja aiemman tutkimustiedon perusteella. Lisäksi kuivaamisen ja säilytysolosuhteiden vaikutuksiin liittyen tehtiin käytännön koe, jossa kaupallisesta panimohiivasta, vedestä ja panimosokerista valmistetusta seoksesta kerättyä hiivamassaa kuivattiin eri menetelmillä: uunissa, hyötykasvikuivurilla sekä pakkaskuivaamalla. Kuivauksen jälkeen hiivan toimintakykyä arvioitiin aktivoimalla hiiva lämpimässä vedessä. Kuivatuista hiivanäytteistä osa säilytettiin pakastimessa ja osa huoneenlämmössä viikon ajan, jonka jälkeen hiivan toimintakykyä testattiin jälleen aktivoimalla lämpimässä vedessä. Lisäksi hiivasoluja tutkittiin mikroskoopilla. Kaikkien käytännön kokeessa käytettyjen kuivausmenetelmien voitiin todeta vaikuttaneen negatiivisesti hiivan toimintakykyyn. Lisäksi pakkaskuivatussa hiivassa havaittiin voimakas panimosokerin tuoksu. Eri säilytysolosuhteilla ei tällä aikavälillä ja käytössä olleilla tutkimusmenetelmillä havaittu selvää vaikutusta hiivan toimintakykyyn. Tutkimustulosten perusteella voidaan todeta, että sivuvirtahiiva on erittäin proteiinipitoista, ja sisältää monia elintarviketeollisuuden näkökulmasta arvokkaita yhdisteitä, kuten aminohappoja ja β-glukaaneja. Voidaan myös todeta, että kuivaaminen on tehokas tapa säilöä hiivaa, kunhan kuivausmenetelmä valitaan halutun käyttökohteen perusteella ja kuivausprosessi on hallittu. Lisäksi on suositeltavaa poistaa hiivasta käymisprosessin jäämät, sillä ne saattavat aiheuttaa lopputuotteessa ei-toivottuja hajuja tai makuja.

This thesis was commissioned by the HÄMILIS: Waste to a Minimum, Added Value to a Maximum -project. The project seeks to promote sustainable development in the food industry in Kanta- and Päijät-Häme regions using circular economy operating models, such as utilization of side streams as material for new products. The goal of this thesis was to study utilization of a side stream of beer production, brewer’s spent yeast (BSY), in the food industry. Due to its high moisture content, BSY is highly perishable making utilization in food products challenging. Drying is an effective method of preservation, but it might have a negative effect on nutritional values and yeast viability. The aim of this thesis was to study components of BSY valuable for food industry and to examine the effects of drying and storage conditions on yeast viability and utilization possibilities. In the thesis, the composition and food industry utilization of BSY was studied based on literature and previous research data. Additionally, to examine the effects of drying and storage conditions, a practical experiment was conducted. Commercial brewer’s yeast was mixed with brewing sugar and water, and the yeast mass harvested from the mixture was dried by different methods: in an oven, in a food dehydrator and in a freeze dryer. After drying, yeast viability was tested by activating the yeast in warm water. Some of the dried yeast samples were stored at room temperature and others in a freezer for one week, and the yeast viability was tested by activating the yeast in warm water and examining the yeast cells with a microscope. It was observed that every drying method used in the practical experiment had a negative effect on yeast viability. Additionally, the freeze-dried yeast had a very distinct smell of brewing sugar. The storage conditions had no notable effects on the yeast samples during this experiment. Based on the results of this study it can be concluded that BSY is high in protein and contains many compounds valuable for food industry, such as amino acids and β-glucans. Furthermore, it can be concluded that drying is an effective method for preserving yeast if the drying method is chosen based on desired application and the drying process is managed carefully. It might be recommendable to remove any residues left from the brewing process before drying to avoid any unwanted odors or flavors in the final product.