авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ  БИБЛИОТЕКА

АВТОРЕФЕРАТЫ КАНДИДАТСКИХ, ДОКТОРСКИХ ДИССЕРТАЦИЙ

<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ

Обеспечение качества пива путем регулирования формирующих его факторов в процессе брожения

На правах рукописи

РУССКИХ РОМАН ВАЛЕРЬЕВИЧ ОБЕСПЕЧЕНИЕ КАЧЕСТВА ПИВА ПУТЕМ РЕГУЛИРОВАНИЯ ФОРМИРУЮЩИХ ЕГО ФАКТОРОВ В ПРОЦЕССЕ БРОЖЕНИЯ Специальность 05.18.15 – технология и товароведение пищевых продуктов и функционального и специализированного назначения и общественного питания

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Кемерово - 2012 2

Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном образователь ном учреждении высшего профессионального образования «Кемеровский тех нологический институт пищевой промышленности» доктор технических наук, профессор

Научный консультант:

Помозова Валентина Александровна

Официальные оппоненты: Киселев Владимир Михайлович профессор кафедры «Товароведение и управление качеством» КемТИПП, доктор технических наук, профессор Ердакова Виктория Павловна доцент кафедры «общая химия и экспертиза товаров» Бийского технологического инсти тута (филиала) ФГБОУ ВПО «Алтайский го сударственный технический университет им.

И.И. Ползунова», доктор технических наук Негосударственное образовательное учреж

Ведущая организация:

дение высшего профессионального образова ния Центросоюза РФ «Сибирский универси тет потребительской кооперации»

Защита диссертации состоится «25» мая 2012 года в 1430 час. на заседании диссертационного совета Д 212.089.02 при ФГБОУ ВПО «Кемеровский техно логический институт пищевой промышленности» по адресу: 650056, г. Кемеро во, бульвар Строителей, 47, тел/факс (8-384-2) 39-68-

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГБОУ ВПО «Кеме ровский технологический институт пищевой промышленности». С авторефера том можно ознакомиться на официальном сайте ВАК Минобрнауки РФ (http://vak.ed.gov.ru/ru/dissertation) и ФГБОУ ВПО «Кемеровский технологиче ский институт пищевой промышленности» (www.kemtipp.ru).

Автореферат разослан «24» апреля 2012 года

Ученый секретарь диссертационного совета Голуб О.В.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы исследования. Пивоваренная индустрия в настоя щее время относится к одной из наиболее динамично развивающейся отраслей пищевой и перерабатывающей промышленности. Пиво в настоящее время, приобретает статус национального напитка, противоборствуя за это место с крепкими алкогольными напитками. В связи с этим повышается его значение среди общей номенклатуры алкогольных напитков. Значительный рост объёмов производства пива привёл к жёсткой конкуренции на рынке его сбыта, что оп ределяет необходимость постоянного повышения эффективности производства и качества продукта, при этом в ряд важнейших показателей ставятся его орга нолептические характеристики.

Эффективность производства пива определяется скоростью и направлен ностью основных процессов его производства. Проблема повышения качества пива достаточно сложна в связи с неоднородным составом природного сырья, что влияет на состав, вкусовые и ароматические характеристики готовых на питков.

Наиболее длительной стадией производства пива является сбраживание пивного сусла и созревание молодого пива. На ход брожения и качество пива существенное влияние оказывает физиологическое состояние дрожжей. Каче ство пива, и, прежде всего его органолептические характеристики определяют ся составом побочных и вторичных продуктов брожения, которые также обра зуются в процессе брожения.

Вопросами регулирования метаболизма дрожжей и оценкой их влияния на качество пива занимались и занимаются ряд ученых и специалистов в стране и за рубежом: Грачева И.М., Исаева В.С., Жвирблянская А.Ю., Гернет М.В., Нарцисс Л., Kirsop B.E., Chapon L., Van Den Berg и др.

Процесс ведения дрожжевой культуры на предприятии является одной из наиболее сложных стадий, так как эффективность размножения дрожжей и поддержание их жизнеспособности и микробиологической чистоты зависит от большого числа факторов. В последние годы в пивоварении все шире исполь зуются активные сухие дрожжи, применение которых дает перспективы для инноваций в процедуре разведения дрожжей. Их преимущество заключается в возможности длительного хранения, упрощении процедуры ведения дрожжей, что особенно важно для предприятий небольшой мощности, где не предусмот рено необходимое оборудование. Однако жизнеспособность сухих дрожжей после регидратации снижена и в отдельных случаях составляет 50-80 %. Кроме того, возможно изменение генетической стабильности дрожжей в процессе их сушки и регидратации.

Одним из путей решения этой проблемы является использование актива торов и подкормок для дрожжей, повышающих их жизнестойкость и обеспечи вающих соответствие их характеристик требованиям пивоварения.

Таким образом, обеспечение качества пива путем регулирования форми рующих его факторов, одним из которых является активность пивоваренных дрожжей, является актуальной задачей.

Цель и задачи исследования. Целью данной работы является обеспече ние качества пива с учетом формирующих его факторов путем повышения ак тивности пивоваренных дрожжей.

В связи с поставленной целью определены основные задачи работы:

- обосновать целесообразность повышения качества пива путем улучше ния физиологического состояния сухих пивных дрожжей и оценить их влияние на качество продукта;



- систематизировать факторы, позволяющие повысить активность пивных дрожжей;

- исследовать возможность активирования сухих пивных дрожжей путем обработки минеральными компонентами (цеолитсодержащими туфами, кизель гуром) и оценить их влияние на физиолого-биохимические характеристики дрожжей, ход процесса брожения и качество пива;

- обосновать состав комплексной органо-минеральной дрожжевой под кормки (КДП) для дрожжей;

- исследовать основные закономерности изменения физиолого биохимических характеристик дрожжей, определить параметры обработки дрожжевой культуры КДП;

- разработать технологию подготовки сухих дрожжей к сбраживанию, провести производственную проверку разработанной технологии, дать товаро ведную характеристику пиву, полученному в производственных условиях.

Научная новизна полученных результатов заключается в обосновании и разработке методов повышения качества пива путем обеспечения высокой ак тивности сухих пивных дрожжей.

Признакам научной новизны отвечают следующие результаты диссерта ционной работы:

Систематизированы основные факторы, формирующие качество пива в процессе брожения. Предложена классификация методов активирования дрож жей с помощью физических и химических факторов.

Получена регрессионно-статистическая модель влияния природных цео литов на ферментативную активность пивных дрожжей.

Обоснован состав комплексной дрожжевой органо-минеральной под кормки (КДП) для активирования сухих пивных дрожжей.

Получены основные закономерности изменения физиолого биохимических характеристик пивных дрожжей при их активации минераль ными и органо-минеральными компонентами.

Практическая значимость результатов работы заключается в разработке методов активирования сухих пивных дрожжей путем использования мине ральных и комплексной органо-минеральной подкормок, позволяющих сокра тить процесс главного брожения пива.

Разработана технологическая инструкция по подготовке сухих пивных дрожжей, которая внедрена на ООО «Арта», г. Новосибирск.

Техническая новизна разработанных решений подтверждена патентом РФ № 2431657 «Способ производства пива».

Результаты научных исследований используются в учебном процессе при обучении студентов по специальностям «Товароведение и экспертиза товаров»;

«Технология бродильных производств и виноделие» и направлениям подготов ки бакалавров «Товароведение», «Продукты питания из растительного сырья (профиль «Технология бродильных производств и виноделие»)».

Апробация результатов работы. Основные положения работы доклады вались на научно-практических конференциях: III Всероссийской научно практической конференции с международным участием «Современное состоя ние и перспективы развития пищевой промышленности и общественного пита ния», г. Челябинск, 2009 г.;

XII-й Международной научно-практической конфе ренции «Аграрная наука – сельскохозяйственному производству Казахстана, Сибири и Монголии» г. Шымкент, 2009 г., Международной конференции с элементами научной школы для молодежи «Управление инновациями в торгов ле и общественном питании», г. Кемерово, 2010 г.;

VI Всероссийской научно практической конференции «Качество продукции, технологий и образова ния», г. Магнитогорск, 2011 г.

Публикации. По материалам диссертационной работы опубликовано 7 ра бот, в том числе 1 статья в журнале, рекомендованном ВАК РФ и 1 патент на изо бретение.

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из вве дения и шести глав, включающих обзор литературы, методологию проведения ис следований, результаты исследований, выводы, список использованных источни ков и приложения. Основная часть работы изложена на 156 страницах. Диссерта ция содержит 36 рисунков и 34 таблицы. Библиографический список включает 151 наименование отечественных и зарубежных авторов.

СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЫ Во введении дана общая характеристика состояния проблемы повышения эффективности пивоваренного производства, обоснована актуальность работы, сформулированы цель и задачи исследования.

В первой главе представлен обзор литературы, в котором рассмотрены во просы обеспечения качества пива путем регуляции метаболической активности.

Особое внимание уделено способам повышения активности пивоваренных дрож жей, характеристике различных добавок, активирующих жизнедеятельность дрожжей.

Вторая глава посвящена постановке эксперимента, описанию объектов и методов исследования. Эксперимент разделен на 4 основных этапа.

На первом этапе проведен анализ факторов, формирующих качество пива при использовании сухих пивных дрожжей, обоснованы направления совер шенствования технологических режимов, позволяющие регулировать парамет ры процесса производства пива.

На втором этапе работы были изучены особенности жизнедеятельности сухих пивных дрожжей при использовании природных минеральных подкор мок для их активации.

Третий этап работы был посвящен разработке состава и оценке эффек тивности комплексной органо-минеральной подкормки (КДП) для дрожжей.

На четвертом этапе проведена производственная оценка способа актива ции пивных дрожжей в условиях ООО «Арта», г. Новосибирск. Разработана технологическая инструкция по подготовке сухих пивных дрожжей. Проведена товароведная оценка показателей качества и безопасности полученной продук ции.





Экспериментальные исследования проводились в лабораторных условиях на базе ФГБОУ ВПО «Кемеровский технологический институт пищевой промыш ленности». Ряд исследований по определению состава побочных и вторичных про дуктов брожения проведены в испытательной лаборатории ФБУ «Кемеровский ЦСМ», показатели безопасности готового пива, полученного в производственном эксперименте, определены в испытательном центре ФБУ «Новосибирский ЦСМ».

Объектами исследования являлись: дрожжи расы Rh и сухие дрожжи Saflager рас S-23, S-189, W-34/70. В качестве среды для обработки дрожжевой культуры использовали охмеленное пивное сусло, полученное в условиях предприятий ОАО "Новокемеровский пивобезалкогольный завод", ООО "Пи кем", а также готовое пиво, полученное в ООО «Арта» (г. Новосибирск) при проведении производственного эксперимента.

Для активации дрожжей применяли природные цеолиты различных ме сторождений, кизельгур, комплексную дрожжевую подкормку (КДП).

В работе использовались общепринятые органолептические, физико химические и микробиологические методы анализа принятые в пивоваренной промышленности. Активность ферментов дрожжей определяли поляриметриче ским методом Физиологическое состояние дрожжей (количество клеток общее, почкующихся, мертвых, с гликогеном) оценивали прямым микроскопировани ем. Содержание полифенольных соединений оценивали методом Еруманиса, таниновый показатель – фотоколориметрическим методом ВНИИ ПБП. Ско рость сбраживания определяли как время, необходимое для сбраживания 1 % экстракта с помощью 20х106 кл./см3 в линейной фазе снижения удельного рос та;

удельную скорость роста определяли как часовой прирост, пересчитанный на единицу растущей биомассы и рассчитанный в логарифмической фазе;

вы ход клеток – общее количество полученных дрожжей к концу брожения, скор ректированное с учетом количества засевных дрожжей;

точку флокуляции – сброженность сусла, при максимальной биомассе дрожжей во взвешенном со стоянии.

Для статистической обработки экспериментальных данных использовались стандартные методы статистического, корреляционного анализа.

Третья глава посвящена обоснованию способов улучшения физиологиче ского состояния сухих пивных дрожжей и оценке их влияния на качество пива.

Наибольшее влияние на качество в целом, и, в том числе, на органолептические показатели пива оказывают характеристики дрожжей и процессы, происходя щие в пиве в результате их жизнедеятельности на стадии брожения и дображи вания.

В результате жизнедеятельности дрожжей снижается концентрация неко торых соединений, содержащихся в пивном сусле (углеводы, азотистые соеди нения, хмелевые смолы и др.), и образуются продукты обмена дрожжей, кото рые входят в состав вкусоароматических компонентов пива. Ряд продуктов брожения: этанол, диоксид углерода, органические кислоты – способствуют осаждению нестойких белков, выведению избыточных хмелевых смол. Дрожжи участвуют в процессах ассимисляции, образования и редукции отдельных со единений, отвечающих за вкус и аромат пива: альдегидов, эфиров, высших спиртов, диацетила, жирных кислот, сернистых соединений и ряда других. В процессе автолиза дрожжевых клеток в пиво выделяются аминокислоты, вита мины, сернистые соединения, которые также формируют вкусовые характери стики пива.

Наиболее важными компонентами, влияющими на сенсорные характери стики пива, являются спирты, органические кислоты, эфиры, карбонильные и серосодержащие соединения. Все они в той или иной степени образуются в процессе брожения и дображивания при участии дрожжей.

Анализируя условия, влияющие на образования сенсорно-важных соеди нений, можно отметить, что на синтез большинства соединений, участвующих в формировании органолептических характеристик пива, влияют штамм дрож жей, их физиологическое состояние, параметры брожения.

В связи с этим использование методов обработки пивных дрожжей, по вышающих их активность и улучшающих их физиологическое состояние, бу дет положительно влиять на качество пива, в том числе на состав вкусоарома тических соединений и его органолептические показатели.

Среди основных методов, стимулирующих физиологическую активность дрожжей, можно выделить методы физического воздействия и использование различных препаратов.

Нами разработана классификация методов активации пивных дрожжей, приведенная на рис. 1.

Все методы активации разделены на физические, химические и комбини рованные. К физическим отнесены все способы воздействия на дрожжи, преду сматривающие применение различных приборов, устройств.

К химическим отнесены всевозможные добавки в виде минеральных, ор ганических и органо-минеральных соединений и комплексов различного соста ва. Комбинированные методы предполагают использование физического воз действия при добавлении в среду химических препаратов.

Физические методы активации имеют преимущества перед химическими вследствие того, что в обрабатываемую среду, и, впоследствии в пиво не вно сятся посторонние вещества. Однако все физические методы предполагают ис пользование дорогостоящего оборудования, не всегда могут быть воспроизве дены в условиях производства.

МЕТОДЫ АКТИВАЦИИ ДРОЖ ЖЕЙ ФИЗИЧЕСКИЕ ХИМИЧЕСКИЕ ИОНИЗИРУЮЩИЕ ИЗ ЛУЧЕНИЯ минеральные органические органоминеральные ЛАЗЕРНАЯ ОБРАБОТКА ТЕПЛОВАЯ АКТИВАЦИЯ Соли аммо- Гидролизаты Комплекс со ния, фосфора, микробной лей, амино МЕХАНИЧЕСКОЕ цинка, калия, биомассы, кислот, вита ВОЗДЕЙСТВИЕ магния, диок- растительное минов;

смесь сырье, про- солей и гид сид кремния дукты перера- ролизатов ботки молока, микробной органические биомассы;

Роторно- Перемешивание кислоты, ки- Неактивные пульсационная обра- дрожжи с слород ботка природными минералами КОМБИНИРОВАННЫЕ Рисунок 1 – Классификация методов активации дрожжей Преимуществами химических методов являются доступность, возмож ность применения в заводских условиях без дополнительных капитальных вло жений, целенаправленное воздействие на дрожжи, возможность регулировать активность микроорганизмов в широких пределах.

Для активизации жизнедеятельности дрожжей широко используют спе циальные препараты («подкормки для дрожжей», «питание для дрожжей»), как однокомпонентные, так и многокомпонентные, содержащие аминокислоты, ви тамины, минеральные вещества (сульфат цинка, «Yeastex», «Yeastfield», «HY VIT», питание для дрожжей GF «Yeast Food GF» и др.). Применение этих пре паратов сокращает длительность брожения, способствует глубокому сбражива нию сахаров сусла, увеличивает прирост дрожжей, стойкость их к автолизу, в ряде случаев способствуют снижению содержания диацетила в пиве.

Однако в состав этих подкормок в качестве минеральной составляющей входят неорганические вещества (диаммоний фосфат, сульфаты марганца и цинка, метабисульфит калия), чужеродные для пищевого продукта, что с гигие нической точки зрения нежелательно. Более предпочтительно использование природных активаторов, одним из которых является природный цеолитсодер жащий туф. Цеолиты являются гидроалюмосиликатами каркасного кристалли ческого строения и обладают комплексом свойств – ионообменных, адсорбци онных, молекулярно-ситовых, каталитических, что позволяет достаточно ши роко применять их в различных отраслях промышленности. Благодаря ионооб менным свойствам цеолита при внесении его в среду происходит переход ио нов, необходимых клеткам.

Ряд подкормок для дрожжей содержат в качестве азотистого питания смесь аминокислот. Однако выбор их ограничен, не учитывается аминокислот ный состав сусла. Поэтому более целесообразно использовать в качестве азоти стого питания разрушенные клетки самих дрожжей, в которых присутствуют все необходимые компоненты для метаболизма клеток. Таким образом, в даль нейших исследованиях проводилась разработка и оценка влияния комплексной дрожжевой подкормки, в состав которой включен цеолит и неактивные дрож жевые клетки, подвергнутые разрушению с помощью термической и механиче ской обработки.

Четвертая глава посвящена активации сухих пивных дрожжей природ ными минеральными компонентами. Для этого были использованы природные цеолитсодержащие туфы различных месторождений: шивыртуйского, пегас ского, холинского, а также кизельгур крупной фракции.

Эксперимент проводили с использованием дрожжей расы Rh четвертой генерации. В качестве сред были взяты молодое пиво и сусло. Доза внесения минеральных добавок – в пределах от 0,1 до 0,7 г на 100 см3 дрожжевой сус пензии. Длительность выдержки одни сутки при температуре 6 оС. В качестве контроля был взят образец дрожжевой суспензии в соответствующей среде без внесения минеральных добавок. В исходных дрожжах и в процессе хранения определяли зимазную и мальтазную активность. Из исследуемых минералов в большей степени оказали влияние на ферментативную активность и физиоло гическое состояние дрожжевой культуры шивыртуин и кизельгур.

Увеличение дозировки шивыртуина с 0,1 г до 0,5 г на 100 см 3 приводит к возрастанию как мальтазной, так и зимазной активности соответственно в 2,3 и 2,8 раз по отношению к исходным дрожжам. Дальнейшее увеличение дозиров ки также повышает активность ферментов, но в меньшей степени. Такая же за кономерность в отношении дозы наблюдается и при рассмотрении физиологи ческого состояния культуры. Количество мертвых клеток уменьшается в сред нем на 60 %, содержание почкующихся увеличивается на 50-60 %, количество клеток с гликогеном – на 70 %. Аналогичные изменения, но в большей степени, характерны для опытных образцов при выдержке в сусле.

Результаты эксперимента для ЦТ Шивыртуйского месторождения обра ботаны статистически. Получены уравнения регрессии при активации в моло дом пиве: y1=117,283+428,762*Doza-482,857*Doza^2 (зимазная активность) R=0,94;

y2=120,786+478,104*Doza-954,316*Doza^3 (мальтазная активность) R=0, и в сусле:

y1=131,17+730,22*Doza-1526,85*Doza^3 (зимазная активность) R=0,97;

(мальтазная активность) y2=198,783+735,738*Doza-812,381*Doza^ R=0,95;

Уравнения адекватно описывают изменение активности зимазы и мальта зы в зависимости от дозы ЦТ.

На рис. 2 приведены экспериментальные и статистические графики, ха рактеризующие изменение активности ферментов при выдержке в сусле.

При главном брожении основным процессом является сбраживание глю козы. За скорость потребления глюкозы дрожжами несет ответственность зи мазный комплекс дрожжевой клетки. Мальтаза является адаптивным фермен том, т.е. он появляется в дрожжевой клетке только при наличии в среде необхо димого субстрата (мальтозы). В то же время, ферменты дрожжей (зимазный комплекс), ответственные за процесс спиртового брожения, всегда находятся в клетке и их активность не зависит от присутствия в среде соответствующего субстрата. Исходя из этого, можно охарактеризовать поведение исследуемых ферментов в дрожжах при хранении в различных средах. Выявленная законо мерность различного влияния минералов на исследуемые показатели дрожжей связана с их химическим составом и свойствами.

Все минералы различаются по содержанию диоксида кремния, активи рующее действие которого на дрожжи известно. Наибольшее влияние на фер ментативную активность и физиологическое состояние культуры оказал ки зельгур А, который характеризуется самым высоким содержанием диоксида кремния.

Аналогичное воздействие на активность ферментов и физиологическое состояние дрожжей оказывают шивыртуин и холинский цеолит. Кроме диокси да кремния положительное влияние оказывают и другие ионы, в частности, Са2+, который стимулирует размножение и флокуляцию клеток. Высокое со держание Nа+ стимулирует сбраживание мальтозы и мальтотриозы.

200 Дано Предсказано ABS 0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0, А) Дано Предсказано 150 ABS 0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0, Б) Рисунок 2 – Экспериментальные и статистические графики изменения зимазной (А) и мальтазной (Б) активности дрожжей при выдержке с шивырти ном в сусле (по оси х –доза шивыртуина, по оси y – активность фермента) Цеолиты проявляют также адсорбционные свойства. Они извлекают из среды полифенолы, горькие вещества и другие компоненты, переходящие из сырья в среду и отрицательно влияющие на клетки дрожжей.

Таким образом, исследования показали положительное воздействие ис пользуемых источников минеральных добавок на активность ферментов и фи зиологическое состояние культуры. В качестве оптимальной дозировки можно рекомендовать 0,5 г/100см3.

Представляло интерес изучить влияние минеральной добавки на актив ность зимазного комплекса и -глюкозидазы (мальтазы) сухих препаратов раз личных рас дрожжей. Использовали расы S-23, S-189 и W-34/40. В исходных дрожжах определяли исследуемые показатели через 20 минут реактивации, в опытных – после одних суток выдержки.

Исходные сухие дрожжи характеризуются очень высоким содержанием мертвых клеток до 50,3 % и незначительным содержанием почкующихся. Че рез сутки выдержки в среде (молодом пиве или сусле) с цеолитом активность исследуемых ферментов повышается. В большей степени активность возраста ет у дрожжей рас S-23, W-34/70. Активность ферментов при обработке в сусле выше, чем в молодом пиве.

Для всех рас дрожжей характерно повышение количества почкующихся клеток, существенное снижение мертвых клеток. Однако во всех случаях зна чение этих показателей не достигает рекомендуемой величины.

Таким образом, внесение в среду реактивации цеолита положительно ска зывается на исследуемых характеристиках.

Анализ влияния времени обработки показал, что при выдержке в течение одно го часа в среде с добавлением цеолита ферментативная активность опытных образцов увеличилась в среднем по отношению к исходной величине на 30 % при выдержке в воде и в 2,8-3 раза – в сусле. Реактивация дрожжей в сусле с цеолитом способствует возрастанию активности ферментов в течение всего пе риода выдержки. Такая же закономерность наблюдается и в изменениях физио логического состояния дрожжей. Увеличение почкующихся клеток, клеток с гликогеном и уменьшение содержания мертвых клеток происходит в большей степени через час выдержки. Дальнейшее увеличение времени воздействия не влияет на физиологическое состояние клеток, а ферментативная активность уменьшается.

Таким образом, можно сделать вывод о том, что оптимальным временем активации дрожжей является один час выдержки дрожжевой суспензии с мине ральной добавкой.

Задачей следующего этапа исследования являлось изучение совместного воздействия ЦТ и различных дрожжевых подкормок, используемых в настоя щее время в пивоваренном производстве, на ферментативную активность и фи зиологическое состояние сухих дрожжей.

Эксперимент проводили с использованием сухих дрожжей рас S-23, S 189, W-34/70. Длительность выдержки дрожжевой суспензии с подкормками 1ч при температуре 20-22 оС. В качестве контроля был взят образец дрожжевой суспензии в воде без внесения пищевых подкормок. В исходных дрожжах и в процессе выдержки определяли зимазную активность и физиологическое со стояние дрожжей.

Полученные данные свидетельствуют о том, что внесение подкормок оказывает положительное влияние как на увеличение зимазной активности, так и на физиологическое состояние сухих дрожжей. В среднем повышение ак тивности зимазы происходит в 1,2-2 раза по отношению к контролю. Физиоло гическое состояние исходных сухих дрожжей характеризовалось низким со держанием почкующихся клеток, клеток с гликогеном и высоким содержанием мертвых клеток. Пищевые подкормки способствуют уменьшению количества мертвых клеток в среднем в 1,2-2 раза, повышению количества почкующихся клеток в 1,8-2,7 раз, клеток с гликогеном – в 1,1-1,7 раз по сравнению с кон трольным образцом.

Из исследуемых пищевых подкормок в лучшей степени себя проявили «Yeastex» и «Yeast Food».

Сбраживание сусла активированными дрожжами проводили при темпера туре 6-7 оС с использованием сухих дрожжей расы W-34/70. Сравнивали три ва рианта: контроль – сбраживание сусла дрожжами (после реактивации);

опыт 1 – сбраживание сусла, в которое предварительно был внесен цеолит 0,5 г/100 см3 и истфуд 2 г/гл, реактивированными сухими дрожжами без предварительной об работки;

опыт 2 – аналогично 1-му при дозировках цеолита 0,25 г/100 см3 и ист фуда 1 г/гл;

опыт 3- при дозировке цеолита 0,25 г/100 см3 без истфуда;

опыт 4 сусло сбраживали дрожжами, прошедшими активацию цеолитом 0,25 г/100 см3 и истфудом 1 г/гл. Во всех вариантах дрожжевую разводку вводили в сусло из расчета 20 млн. кл./см3 с учетом количества мертвых клеток. Динамика броже ния приведена на рис. 3.

Видимый экстракт, % 0 1 2 3 4 5 6 Длительность брожения, сут ….

_ _ опыт 3, -. -. – опыт контроль, опыт 1, ---- опыт 2, Рисунок 3 Динамика брожения сусла активированными дрожжами Все опытные образцы бродили активнее контрольного. К концу брожения в опытных образцах молодого пива дрожжей во взвешенном состоянии нахо дится на 33 % больше, чем в контроле, а дрожжевой осадок более плотный, компактный в образцах, где использовали активированные дрожжи или вноси ли цеолит.

Исходная дрожжевая культура характеризовалась высоким содержанием мертвых клеток, однако предварительная активация дрожжей привела к сниже нию этого показателя практически в два раза.

В исследуемых опытных образцах к концу брожения клеток с гликогеном больше, чем в контроле, что в дальнейшем положительно скажется на процессе хранения дрожжей и на сокращении лаг-фазы, если дрожжи предполагается сразу вводить в следующий цикл брожения.

В таблице 1 приведена сравнительная характеристика технологических свойств дрожжей по окончании процесса брожения.

Таблица 1 – Сравнительная оценка технологических свойств дрожжей Вариант Урожай, Удельная Продолжитель- Время сбра- Точка млн.кл. скорость ность живания 1 % флокуляции роста, ч-1 генерации, экстракта, ч (степень сбражи ч вания сусла), % Сухие дрожжи Контроль 0,25 0,009 112,2 7,5 22, Опыт1 5,75 0,011 89,6 10,0 31, Опыт 2 3,75 0,019 53,5 10,4 31, Жидкие дрожжи Контроль 0,50 0,028 36,2 8,3 33, Опыт1 3,25 0,037 27,2 10,6 46, Опыт 2 9,75 0,030 33,6 9,2 50, Опыт 3 0,75 0,036 27,3 8,8 24, Опыт 4 4,50 0,081 12,4 36,6 50, С органолептической точки зрения в образцах внесение цеолита и под кормки не сказалось отрицательно на качество пива, напиток имел полный, гармоничный вкус без постороннего привкуса и прозрачность с блеском.

Таким образом, применение цеолитов и цеолитов в комплексе с подкорм ками для активации позволяет существенно увеличить активность сухих пиво варенных дрожжей и обеспечить получение пива высокого качества.

В пятой главе разработан состав комплексной органо-минеральной под кормки для дрожжей (КДП) и проведена оценка ее эффективности для актива ции сухих дрожжей.

Получение подкормки заключалось в следующем: цеолитсодержащий туф Шивыртуйского месторождения предварительно измельчали до частиц размером 0,8-1,0 мкм в центробежном грануляторе-дезинтеграторе роторного типа, сконструированном и изготовленном в ООО «Догма», г. Томск. Затем из мельченный цеолит смешивали с сухими хлебопекарными дрожжами в соот ношении 3:1 и снова пропускали через ротационно-пульсационный аппарат. За счет трения роторов температура резко повышалась до 70-75 C, вследствие че го дрожжи подверглись термолизу. В результате данного процесса содержа щиеся в клетках вещества (белки, аминокислоты, витамины, неорганические компоненты) обогащают минеральную составляющую КДП. Подкормку ис пользовали для активирования дрожжей в концентрации от 0,05 до 0,5 %. В табл. 2 приведены данные, характеризующие активность ферментов.

Использование КДП приводит к увеличению активности исследуемых ферментов дрожжевой клетки в сравнении с контролем – -глюкозидазы в 1,7 2,7 раза, зимазы в 1,6-2,4 раза, инвертазы на 9-30 %.

Таблица 2 – Влияние КДП на ферментативную активность дрожжей Активность Доза, Вариант зимазы мальтазы -фруктофуранозидазы г/100 см ед./см % от контр. ед./см % от контр. ед./см % от контр.

Контроль - 87,40 100 1,78 100 52,45 Опыт 1 0,05 145,70 167 2,85 160 57,22 Опыт 2 0,1 165,10 189 2,85 160 62,94 Опыт 3 0,2 174,80 200 3,21 180 63,42 Опыт 4 0,5 233,10 267 4,28 240 68,19 Возрастание ферментативной активности напрямую связано с дозой под кормки. Положительное действие КДП на физиологическое состояние дрожже вой культуры наблюдается уже при минимальной дозировке (0,1 г/100 см) и, в дальнейшем, при ее увеличении усиливается. Количество почкующихся клеток возрастает в 1,5-2,0 раза в сравнении с контролем, клеток с гликогеном – в 1,6 1,7 раза, процент снижения концентрации мертвых клеток составляет от 8 до %.

КДП содержит не только минеральные вещества природного цеолита, но и компоненты самой дрожжевой клетки (витамины, аминокислоты, биологиче ски активные соединения и др.), которые входят в состав различных ферментов дрожжей, способствуют улучшению морфологических и физиологических ха рактеристик культуры. Повышение эффективности КДП связано именно с на личием комплекса веществ, влияние которого существенно превосходит дейст вие ионов металлов, витаминов и аминокислот в отдельности.

Проведено сравнение эффективности влияния КДП при внесении её на различных этапах производства. В ходе эксперимента сравнивали три варианта:

контроль – сбраживание сусла реактивированными дрожжами без активации;

опыт 1 – сбраживание среды дрожжами, активированными КДП (доза 0,1 г/ см3);

опыт 2 – сбраживание сусла, в которое предварительно вносили КДП (из расчета 0,025 и 0,05 г/100 см3 сусла), реактивированными дрожжами без пред варительной обработки. Дрожжи предварительно разбраживали в течение 5 ча сов. Интенсификация процесса сбраживания, как за счет предварительной ак тивации дрожжей, так и собственно на стадии брожения, в определенной сте пени может оказать влияние на стабильность готового пива к коллоидным по мутнениям. В процессе работы были определены показатели брожения и пока затели (содержание полифенолов и фракции А белка), косвенно характеризую щие коллоидную стойкость пива (табл. 3).

В образцах, в которые была предварительно внесена подкормка, наблю дается более интенсивное снижение видимого экстракта, содержания полифе нольных соединений, высокомолекулярных белков. В образцах с внесением КДП молодое пиво отличается гармоничным, полным вкусом, мягкой хмелевой горечью.

Таблица 3 – Динамика изменения показателей сусла, характеризующих коллоидную стойкость, в процессе брожения Вариант Длительность брожения, сут Доза, г/100см 0 1 2 3 6 Видимый экстракт, % К дрожжам 0,1 12,00 11,67 10,84 9,90 7,80 6, 0,025 12,00 11,12 10,24 9,75 6,73 5, В сусло 0,05 12,00 11,06 10,55 9,80 5,73 4, Цвет, ц. ед.

К дрожжам 0,1 0,400 0,288 0,275 0,238 0, 0,025 0,400 0,263 0,245 0,230 0, В сусло 0,05 0,400 0,250 0,238 0,222 0, Полифенолы, мг/дм К дрожжам 0,1 253,00 249,30 247,20 245,70 243, 0,025 253,00 247,00 243,50 240,30 238, В сусло 0,05 253,00 243,00 238,30 225,50 222, Фракция А белка, мг/ 100 см К дрожжам 0,1 24,00 23,40 21,60 21,20 20, 0,025 24,00 22,30 20,80 20,50 20, В сусло 0,05 24,00 21,90 20,10 19,70 19, Таким образом, внесение КДП на различных стадиях приготовления пива позволяет ускорить размножение, обменные процессы дрожжевой культуры, что положительно сказывается на процессе брожения и качестве готового пива.

В шестой главе приведены результаты производственного, проведенно го на ООО «Арта», г. Новосибирск на примере пива сорта «Kellers» светлое. На предприятии принята классическая схема производства пива. Для активации дрожжей в сусло при регидратации вносили КДП в количестве 0,1 % и выдер живали для размножения 3 суток при периодической аэрации. Контролем слу жили дрожжи без добавления КДП. Общая концентрация дрожжей к концу размножения в опытном образце была выше на 18 %, количество мертвых кле ток меньше на 16 %, количество клеток с гликогеном и почкующихся также выше в опытном образце.

С использованием активированных дрожжей проведено сбраживание пивного сусла при температуре 13 0С, затем молодое пиво охлаждали до темпе ратуры 0- минус 1 0С, снимали дрожжи и проводили дображивание 15 суток.

Сбраживание вели дрожжами контрольными (без КДП), дрожжами, активиро ванными КДП в дозировке 0,1 % (опыт 1) и дрожжами, активированными без КДП, но с добавлением КДП в сусло в количестве 0,05 % к объему сусла (опыт 2). Динамика сбраживания и изменения физико-химических показателей сусла приведены в таблице 4.

Как видно из приведенных данных, процесс брожения в опытных образ цах идет активнее и заканчивается на 4-е сутки, тогда как в контроле длитель ность брожения до нормативной величины видимого экстракта составила 5 су ток. Молодое пиво дображивали и анализировали по физико-химическим, орга нолептическим показателям и показателям безопасности (таблицы 5-7).

Таблица 4 – Динамика изменения основных показателей сусла в процес се брожения с использованием КДП Вариант Доза Длительность брожения, сут КДП, 0 1 2 3 4 г/100см Видимый экстракт, % Контроль 4, 0 11,90 10,50 8,50 6,2 5, Опыт 1 0,1 11,90 10,40 8,30 5,7 4, Опыт 2 0,05 11,90 10,30 8,10 5,6 4, Кислотность, к.ед.

Контроль 0 1,40 1,70 1,90 2,20 2,30 2, Опыт 1 0,1 1,40 1,62 1,87 2,10 2,30 2, Опыт 2 0,05 1,40 1,66 1,88 2,10 2,30 2, Аминный азот, мг/100 см Контроль 24, 0 32,20 30,90 28,00 25,20 23, Опыт 1 23, 0,1 32,20 30,30 27,00 23,80 23, Опыт 2 21, 0,05 32,20 28,00 25,00 22,40 21, Таблица 5 – Физико-химические показатели контрольного и опытного пива Показатели Норма Контроль Опыт 1 Опыт Экстрактивность на- 12,0 12,0 12,0 12, чального сусла, % Объемная доля спир- Не менее 5,0 5,2 5, та, % 4, Не более Кислотность, к.ед 30 2,9 2, 3, Цвет, ц.ед 0,2-2,5 0,50 0,40 0, Не менее Высота пены, мм 45 40 Пеностойкость, мин Не менее 3 4 4 Полифенолы, мг/100 250-350 264,2 236,0 214, см Фракция белка А, 22-25 24,0 21,7 20, мг/100 см Опытные образцы имели показатели качества аналогичные контрольному пиву.

В опытных вариантах содержалось чуть больше спирта, они имели более низ кую кислотность за счет щелочных компонентов, перешедших из цеолита, не много меньшие значения цвета. Показатели, характеризующие коллоидную стойкость: полифенолы и фракция белка А были лучше в опытных образцах.

Общая балльная оценка контрольного образца 23,8, опытного 1 – 24,0;

опытно го 2 – 24,2.

Опытный образец пива 2 был проанализирован по показателям безопас ности и микробиологическим показателям в аккредитованном испытательном центре ФБУ «Государственный региональный центр стандартизации, метроло гии и испытаний в Новосибирской области».

Результаты приведены в табл. 6-7.

Таблица 6 – Показатели безопасности опытного пива Наименование показателей Ед.изм. Норма Результат испы таний Токсичные элементы: Мг/кг Не более:

Свинец 0,3 0, Кадмий 0,03 0, Мышьяк 0,2 0, Ртуть 0,005 0, Нитрозамины 0,003 0, Таблица 7 – Микробиологические показатели опытного пива Наименование БГКП Salmonella Нормативные показате- В 0,1 см не допускается В 25 см3 не допускается ли Пиво «Kellers» светлое В 0,1 см3 не выделены В 25 см3 не выделены нефильтрованное Результаты исследований опытного пива показали, что по всем показате лям безопасности продукт соответствует нормам, установленным СанПиН 2.3.2.1078-01. Опытное и контрольное пиво было также проанализировано по содержанию побочных и вторичных продуктов брожения в испытательной ла боратории ФГБУ «Кемеровский ЦСМ». Результаты приведены в таблице 8.

Таблица 8 – Состав побочных и вторичных продуктов брожения опытно го и контрольного пива Компонент, мг/дм3 Опыт 2 Контроль Ацетальдегид 21,32 15, Метилацетат 0,84 0, Этилацетат 22,71 18, Метанол 4,18 4, Пропанол-1 15,74 16, Изобутанол 15,91 14, Бутанол-1 0,71 0, Изопентанол 76,82 83, Сумма 177,49 174, Состав побочных и вторичных продуктов в опытном и контрольном образцах аналогичен. Однако в опытном образце больше содержалось эфиров, которые формируют аромат пива, меньше пропилового и изоамилового спиртов.

Таким образом, применение КДП для активации сухих дрожжей положи тельно сказалось как на физиологическом состоянии дрожжей, позволило уско рить процесс брожения и улучшить качество продукта, при этом не повлияло на его безопасность. Для активации сухих пивных дрожжей в условиях ООО «Арта» разработана технологическая инструкция.

ВЫВОДЫ На основании проведенных исследований можно сделать следующие выво ды.

Обосновано влияние физиологического состояния дрожжей на качест 1.

во пива, в том числе на состав побочных и вторичных продуктов брожения, фор мирующих органолептические показатели пива. Предложена классификация мето дов активации дрожжей, из которых выбрано использование комплексных дрож жевых подкормок.

Показано положительное влияние минеральных компонентов (цео 2.

литсодержащими туфами, кизельгуром) на физиолого-биохимические характе ристики дрожжей, ход процесса брожения и качество пива. Рассчитаны уравне ния регрессии, описывающие изменение зимазной и мальтазной активностей дрожжей при обработке Шивыртуйским ЦТ. Определены параметры активации дрожжей: время обработки 1 час, доза цеолита 0,5 %. Рекомендовано совместно с цеолитом использование дрожжевых подкормок «Истекс», «Иствуд».

Обоснован состав комплексной органо-минеральной подкормки, 3.

включающей цеолит и неактивные дрожжи. Разработан состав и способ получения КДП путем совместного измельчения до частиц размером 0,8-1,0 мкм в центро бежном грануляторе-дезинтеграторе роторного типа».

Исследованы основные закономерности изменения физиолого 4.

биохимических характеристик дрожжей при активации с помощью КДП. Пока зано существенное увеличение активности ферментов дрожжевой клетки в сравнении с контролем – -глюкозидазы в 1,7-2,7 раза, зимазы в 1,6-2,4 раза, инвертазы на 9-30 %, а также улучшение технологических параметров броже ния сусла и качества пива. Определены параметры обработки дрожжевой куль туры КДП: активация в среде пивного сусла при дозировке 0,1 % и внесение КДП в сусло в дозировке 0,05 %. На способ производства пива получен патент на изо бретение.

Проведена производственная проверка разработанной технологии 5.

на ООО «Арта», которая показала эффективность использования КДП при раз множении дрожжей и ускорение сбраживания пива активированными дрожжа ми на 1 сутки. Дана товароведная характеристика пива, полученного в произ водственных условиях. разработана технологическая инструкция по подготов ке сухих дрожжей к сбраживанию с использованием КДП.

ПО МАТЕРИАЛАМ ДИССЕРТАЦИИ ОПУБЛИКОВАНЫ СЛЕ ДУЮЩИЕ РАБОТЫ:

Пермякова, Л.В. Активация пивных дрожжей с помощью ком 1.

плексной дрожжевой подкормки /Л.В. Пермякова, В.А. Помозова, Д.С. Апено ва, Р.В. Русских //Пиво и напитки, 2012.- № 1.- С. Способ производства пива / Л.В. Пермякова, В.А. Помозова, С.И.

2.

Хорунжина, Р.В. Русских. Патент на изобретение. - МПК С 12G 3/02, № 2431657, приор. от 18.06.2011 г.

Помозова, В.А. Изучение закономерностей развития сухих пивных 3.

дрожжей в производстве напитков / В.А. Помозова, Л.В. Пермякова, Р.В. Рус ских, Ю.Ю. Миллер // «Аграрная наука – сельскохозяйственному производству Казахстана, Сибири и Монголии»: Труды XII-й Международной научно-практ.

конфер. (Шымкент, 16-17.04.09) - Алматы, 2009.- Т. 1. - С. 535-538.

Пермякова, Л.В. Влияние различных подкормок на физиолого 4.

биохимические характеристики сухих дрожжей. / Л.В. Пермякова, Русских Р.В., Помозова В.А. //«Продукты питания и рациональное использование сырь евых ресурсов»: Сборник научных работ, Кемерово: КемТИПП.- Вып. № 19. 2009. – С. 88-90.

Пермякова, Л.В. Влияние природных минералов на ферментатив 5.

ную и физиологическую активность пивных дрожжей /Л.В. Пермякова, В.А.

Помозова, Р.В. Русских, С.И. Хорунжина. // «Современное состояние и пер спективы развития пищевой промышленности и общественного питания»:

Сборник материалов III Всероссийской научно-практ. конференции с междуна родным участием, г. Челябинск, 11.12.2009 г. в 3-х т.: Т. 3. «Качество, экономи ка, образование». - Челябинск: Издательский центр ЮУрГУ, 2010. – С. 213 216.

Русских, Р.В. Использование комплексной дрожжевой подкормки 6.

для повышения качества пива /Р.В. Русских, Д.С. Апенова, Л.В. Пермякова, В.А. Помозова // «Управление инновациями в торговле и общественном пита нии»: Материалы Международной конференции с элементами научной школы для молодежи, г. Кемерово, 25-29 октября 2010 г./ Под общей ред. В.П. Юстра това– Кемерово: КемТИПП, 2010. – С. 254-257.

Пермякова, Л.В. Совершенствование технологии производства пива 7.

путем предварительной подготовки сухих дрожжей// Л.В. Пермякова, Р.В. Рус ских, Д.С. Апенова, Н.В. Хитова // «Качество продукции, технологий и обра зования»: Материалы VI Всероссийской научно-практическая конференции, 12 апреля 2011 г., г. Магнитогорск, 2011.– С.218-222.



 

Похожие работы:





 
2013 www.netess.ru - «Бесплатная библиотека авторефератов кандидатских и докторских диссертаций»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.