Разработка методов активации сухих пивоваренных дрожжей для заводов малой мощности

Размещено на http://www.allbest.ru/

Разработка методов активации сухих пивоваренных дрожжей для заводов малой мощности

Большую роль в результативности биотехнологических процессов, происходящих во время сбраживания пивного сусла, играют свойства и активность используемых дрожжей Saccharomyces cerevisiaе, которые характеризуются различной бродильной активностью, неодинаковой способностью к потреблению питательных веществ сусла и образованием различных метаболитов [1, 2, 4]. Поведение дрожжей при производстве пива зависит как от условий и параметров технологического процесса, так и от используемого сырья, состава воды, изменения морфологии дрожжевой клетки от генерации к генерации и многих других факторов. В условиях малых пивоваренных заводов технологу необходимо контролировать процесс на всех стадиях производства, следить за качеством как сырья, таки конечного продукта. Малые предприятия редко могут себе позволить профессиональные микробиологические лаборатории с отделением чистой культуры и вынуждены пользоваться сухими пивоваренными дрожжами, которые широко представлены на отечественном рынке. Сухие дрожжи низового брожения (поставляются в розничную продажу французской фирмой Lesaffregroup) обеспечивают глубокое выбраживание сахаров сусла и особенный характерный чистый органолептический букет. В качестве объекта исследования мы использовали расу сухих дрожжей S. cerevisiae штамма Saflager S-189. Дрожжи были получены на пивоваренном заводе Hыrlimann (Швейцария) и входят в коллекцию Weihenstephan под номером W195. Штамм очень известен, используется в мировой практике на большинстве пивоваренных заводов. Эти дрожжи рекомендуются для получения широкого ассортимента пива низового брожения [3, 4].

Для введения дрожжей в производственный цикл необходимо и активировать, т. е. запустить в них основные физиологические процессы (повысить влажность, активировать ферменты и биологические процессы обмена веществ). Существует несколько способов активации сухих дрожжей перед подачей их на главное брожение: введение дрожжей в часть отбираемого сусла с последующей аэрацией, добавление в сусло специальных активирующих препаратов химической природы и последующее их удаление из конечного продукта [2, 6]. Данные способы довольно дорогостоящие и не всегда приемлемы для мини-пивоваренных заводов, ориентированных на выпуск «живого», нефильтрованного, непастеризованного и неконсервированного пива. В процессе высушивания дрожжи претерпевают воздействие многих стрессовых факторов, таких как обезвоживание, повышение осмотического давления, колебание температуры и pH, отрицательно влияющих на активность ферментных комплексов и общее физиологическое состояние культуры. Реактивация -- неотъемлемая часть применения сухих дрожжей -- процесс восстановления активности ферментных систем клетки и функции таких клеточных структур, как митохондрии. Аминокислотно-витаминный активатор (АВА) -- естественный стимулятор, полученный из остаточных пивных дрожжей. АВА служит источником аминокислот, витаминов и других соединений, необходимых клетке для ее развития. С помощью данного препарата происходят интенсификация процесса размножения дрожжей, повышение их физиологического состояния и сокращение длительности процесса получения физиологически активной чистой культуры дрожжей [5].На кафедре «Процессы ферментации и промышленного биокатализа» и учебно-экспериментальном мини-пивоваренном заводе АНО «НТЦ « Солод, напитки, концентраты и добавки» при МГУПП было изучено влияние АВА на физиологическое и морфологическое состояние сухих пивоваренных дрожжей и их бродильную активность. Для проведения экспериментов использовали 12 %-ное светлое пивное сусло, физико-химические показатели которого представлены в табл. 1.

Таблица 1

Изучали влияние АВА на процесс брожения пива с определением оптимальной концентрации его внесения. АВА для проведения работы был получен из дрожжей штамма Saflager S-189 первой генерации[5]. Дрожжевая культура была разброжена в пивном сусле при температуре 20…22 °C и добавлении АВА в количестве 0,2; 0,5 и 1,0 % к массе сухих дрожжей, задаваемых в производственный цикл. Экспериментальные данные представлены на рис. 1-3.

Добавление активатора в количестве 0,2 и 0,5 % стимулировало рост и накопление запасных питательных веществ дрожжевыми клетками. В то же время избыточное количество АВА в дозировке, равной 1,0 %, несколько подавляло рост и активность дрожжей. Подсчеты проводили среди клеток, находящихся во взвешенном состоянии в бродящем сусле. Как видно из рисунков, обработка дрожжей перед засевом способствует их большей физиологической устойчивости. Так, увеличение биомассы с засевной дозировки в2,8 млн клеток / мл в опыте, обработанном АВА (0,2 %), возросло до7,4 млн клеток / мл, в то время как в контрольном образце -- до 5,26 млн клеток / мл. Данные по количеству клеток с резервными питательными веществами в обработанных образцах (0,2 и 0,5 %) также показали результат выше по сравнению с контрольными образцами. При этом лучшие результаты были получены при обработке засеваемых сухих пивоваренных дрожжей АВА в дозировке 0,2 % к их массе. Далее на экспериментальном мини-пивзаводе с варочным оборудованием на 300 л был проведен ряд опытов для изучения обработки дрожжей АВА перед брожением на ход технологического процесса. Для этого дрожжи, обработанные АВА в оптимальном количестве 0,2 %, были заданы в сусло с 12,0 % сухих веществ, и главное брожение длилось 7 сут при температуре 10…12 °C с последующим охлаждением до 6…8 °C в конце брожения. Эта первая задача обработанных сухих дрожжей в сусло на брожение соответствовала нулевой генерации. В данных опытах нулевые генерации обработанной и контрольной пробы достигли необходимой величины видимого экстракта на седьмые сутки брожения в опыте (4,4 %) и в контроле (4,5 %) со степенью сбраживания 63,3 % в опыте и 62,5 % в контроле. Динамика сбраживания видимого экстракта опытного и контрольного образцов сусла показана на рис. 4.

Оба образца бродили достаточно интенсивно и окончательно выбродили к седьмым суткам брожения. Далее отделенные дрожжи после брожения и обработки АВА снова были использованы для сбраживания 12 %-ного пивного сусла на первую генерацию. Первая генерация обработанных и контрольных образцов дрожжей при равной задаче в 12 млн клеток / см 3 достигла положенной видимой концентрации сухих веществ на седьмые сутки брожения: в опытном образце 4,4 % и в контрольном 5,3 %обработанные дрожжи сохраняют устойчивую динамику к увеличению количества почкующихся клеток (см. табл. 2) и клеток, содержащих гликоген (см. табл. 3).

Таблица 2

Таблица 3

Обработка дрожжей повлияла и на прирост их биомассы (млн клеток / мл), и в тоже время обработанные дрожжи лучше флокулировали на стадии охлаждения пива перед перекачкой его на дображивание (табл. 4).

Таблица 4

Обработка дрожжей АВА в количестве 0,2 % способствует их более высокой устойчивости к стрессовым факторам, накоплению биомассы и сохранению физиологического устойчивого состояния от генерации к генерации. По завершении главного брожения молодое пиво выдерживали при температуре 0…2 °C в течение 18 сут. Готовое пиво, полученное с использованием АВА в количестве 0,2 %, обладало хорошими органолептическими показателями, имело плотную и компактную мелкозернистую пену, а также более высокую степень осветления и меньшую цветность (в опыте с АВА -- 1,37 см 3 йода на 100 см 3 воды, в контроле -- 1,54 см 3 йода на 100 см 3 воды).

Выводы

Таким образом, на заводах малой мощности для более интенсивного сбраживания пивного сусла и сокращения сроков брожения можно рекомендовать обработку АВА в количестве 0,2 % в качестве активатора для сухих пивоваренных дрожжей. Ускорение сроков ведения главного брожения особенно необходимо в напряженные периоды работы мини-предприятий, а именно в весенне-летний период и предпраздничные дни [6].

В результате проведенных исследований было изучено влияние аминокислотно-витаминного активатора (АВА) на бродильную активность сухих пивных дрожжей штамма Saflager S-189. И при оптимальной температуре брожения (10…12 °C) и при классической схеме сбраживания (6…8 °C) предобработка дрожжей с помощью АВА в количестве 0,2 % способствует более интенсивному приросту биомассы дрожжей, однако с увеличением концентрации АВА свыше 1,0 % происходит частичное подавление их жизненной активности. Обработка сухих дрожжей перед подачей на главное брожение АВА в количестве 0,2 % стабилизирует физиологическое состояние дрожжей, способствует повышению их бродильной активности, увеличению биомассы и количества клеток с гликогеном, а также почкующихся клеток. Экспериментально получено подтверждение, что действие АВА в дозировке 0,2 % увеличивает бродильную активность дрожжей от генерации к генерации.

Разработан и рекомендован способ добавления АВА в технологический процесс производства пива. АВА необходимо добавлять в количестве 0,2 % от массы сухих дрожжей на стадии предварительного разбраживания дрожжей при температуре 20…22 °C перед задачей их на главное брожение для повышения их бродильной активности. Применение АВА в концентрации 0,2 % от количества добавляемых сухих дрожжей позволяет сократить срок главного брожения в среднем на одни сутки и увеличить сбраживание сусла, применение АВА при последующих генерациях дает возможность сократить общее количество добавляемых сухих дрожжей. Экономическая эффективность, ожидаемая при использовании АВА на заводе мощностью 1000 л пива в сутки, составит около 295 200 руб. в год (при 350 днях работы).

Список использованной литературы

1. Ильяшенко Н.Г. Микробиология пищевых производств / Н.Г. Ильяшенко, Е.А. Бетева, Т.В. Пичугина, А.В. Ильяшенко. -- М.: КолосС, 2008.

2. Жвирблянская А.Ю. Дрожжи в пивоварении / А.Ю. Жвирблянская, В.С. Исаева. -- М.: Пищевая промышленность, 1979.

3. Спецификация на пивоваренные дрожжи расы Saflager S-189.

4. Фергюс, Д.П. Микробиология пива / Д.П. Фергюс, Й. Кемпбелл. -- СПб.,2005.

5. Патент 2151794 РФ МКИ С12 N 1 / 16, 1 / 18 // (С 12 N 1 / 16, С 12 R 1:865). Способ активации дрожжей / Л.Н. Шабурова, Н.Г. Ильяшенко, А.И. Садова, М.В. Гернет, А.М. Хныкин. (РФ) -- 99101648 / 13, заявл. 29.01.1999, опубл. 27.06.2000. Бюл. № 18.

6. Тихомиров В.Г. Пиво и его производство / В.Г. Тихомиров, А.М. Хныкин. -- М.: Экслибрис, 2007.

Размещено на Allbest.ru