Разработка процесса получения зернового биохимического уксуса из зрелой бражки

Размещено на http://www.allbest.ru/

РАЗРАБОТКА ПРОЦЕССА ПОЛУЧЕНИЯ ЗЕРНОВОГО БИОХИМИЧЕСКОГО УКСУСА ИЗ ЗРЕЛОЙ БРАЖКИ

Д.В. Фунтиков, А.А. Ламберова, М.Э. Ламберова

В настоящее время в пищевой промышленности актуальным является переход на натуральные уксусы и расширение их ассортимента.

К натуральным относят спиртовой, винный, яблочный, рисовый, бальзамический, солодовый уксусы. Вкус и аромат натурального уксуса определяют вещества, содержащиеся в исходном сырье. В своем составе натуральный уксус содержит ценные микроэлементы, такие как калий, марганец, железо, фосфор, а также органические кислоты и биологические стимуляторы [1].

Уксус из пищевого сырья ? водный раствор уксусной кислоты, полученный, путем аэробного окисления с помощью уксуснокислых бактерий Acetobacter aceti из пищевого спиртосодержащего сырья с последующей пастеризацией и очисткой [2].

В промышленности стандартная питательная среда для Acetobacter aceti состоит из спирта этилового ректификованного, уксусной кислоты, минеральных солей [3].

Ректификованный спирт получают путем очистки спирта-сырца от примесей ректификацией [4].

Ректификованный этиловый спирт дорог и относится к акцизным компонентам. Это не дает расширить производство уксуса на его основе, поэтому есть необходимость замены его на любой спиртосодержащий полуфабрикат.

Одним из таких полуфабрикатов можно считать зрелую зерновую бражку. Бражка - сложная многокомпонентная система, состоящая из воды (82-90 % мас.), сухих веществ (4-10 % мас.) и этилового спирта с сопутствующими летучими примесями (5-9 % мас. или 6-11 % об.) [5].

В ней содержится ряд вкусовых и ароматических веществ, которые не усваиваются бактериями Acetobacter aceti и будут определять органолептические свойства зернового уксуса.

Целью данной работы было разработка процесса получения зернового биохимического уксуса из зрелой бражки.

Для достижения этой цели были поставлены следующие задачи:

- подобрать оптимальные дозы осветляющих материалов бентонита и термоактивированного оксида алюминия при приготовлении полуфабриката из зрелой бражки и изучить влияние ультразвука (УЗ) на процесс осветления зрелой бражки.

- определить способность уксуснокислых бактерий Acetobacter aceti накапливать уксусную кислоту при внесении в питательную среду различных количеств осветленной бражки и установить оптимальную дозу осветленной бражки в среде.

- изучить зависимость концентрации накапливаемой уксусной кислоты в культуральной жидкости от режимов УЗ-обработки и длительности культивирования.

- подобрать оптимальные режимы УЗ-обработки для максимального накопления уксусной кислоты бактериями Acetobacter aceti.

- определить содержание остаточного спирта в культуральной жидкости при замене этилового спирта на осветленную бражку в оптимальных дозах и режимах культивирования с УЗ-обработкой и без нее.

Работа выполнена на базе кафедры биотехнологии Бийского Технологического Института с использование штамма Acetobacter aceti с Казанского уксусного завода.

Зерновую зрелую бражку с ОАО«Иткульский спиртзавод» подвергли фильтрованию через матерчатый фильтр. В фильтрате зерновой бражки были определены физико-химические показатели, представленные в таблице 1.

спирт бражка алюминий оксид

Таблица 1 - Физико-химические показатели зрелой бражки

Затем фильтрат обработали осветляющими материалами бентонитом и термоактивированным оксидом алюминия (ТОА) (см. таблицу 2) [7].

Таблица 2 - Физические показатели термоактивированного оксида алюминия

Далее осветленную зерновую бражку стерилизовали при температуре 112 С 20 минут и вносили в питательную среду. Также к среде добавляли расчетное количество спирта этилового, минеральных солей, дистиллированной воды. Полученную питательную среду засевали уксуснокислыми бактериями Acetobacter aceti Казанского уксусного завода. Культивирование проводили в аэробных условиях при температуре 30 С в течение 12 суток и изучали влияние ультразвука различной мощности и длительности. В полученном растворе уксуса определяли концентрацию уксусной кислоты, остаточное содержание спирта в среде, морфологию клеток. При обработке осветляющими материалами для снижения СВ, предварительно были сделаны 5 %-ные суспензии используемых адсорбентов, которые затем вносили в различных количествах в фильтрат зрелой бражки. Во всех случаях подбирали режимы ультразвуковой обработки - мощность от 100 до 400 Вт, длительность воздействия от 2 до 10 минут.

Сравнительная диаграмма осветления фильтрата зрелой бражки различными осветляющими материалами и УЗ приведена на рисунке 1.

Рисунок 1 - Сравнительная диаграмма осветления фильтрата бражки различными способами

Варианты:

1 - осветление бентонитом концентрацией 0,5 г/л без УЗ и осветление бентонитом концентрацией 0,5 г/л с мощностью УЗ 100 Вт, длительность обработки 2 минуты;

2 - осветление ТОА концентрацией 0,5 г/л без УЗ и осветление ТОА концентрацией 0,5 г/л с мощностью УЗ 100 Вт, длительность обработки 2 минуты.

На рисунке 2 и 3 показаны результаты культивирования уксуснокислых бактерий в течение 12 суток на стандартной среде и на среде, содержащей зрелую бражку. Для этого в питательную среду вместо этилового спирта вносили зрелую бражку и весь комплекс минеральных веществ, необходимых уксуснокислым бактериям. Также устанавливали режимы УЗ ? обработки культуральной жидкости и ее влияние на количество накапливаемой уксусной кислоты в среде. Культивирование проводилось с использованием ультразвука мощностью 20 Вт и длительностью от 1 до 5 минут. Оптимальной долей заменяемого ректификованного спирта на осветленную бражку оказалась ее 100 %-ная замена, при максимальной концентрации 8,8 г/100 см3 уксусной кислоты в среде. Максимальная концентрация уксусной кислоты, полученной при культивировании на стандартной среде, составила 8,8 г/100 см3.

Максимальная концентрация уксусной кислоты полученной при культивировании на стандартной среде с использованием УЗ составила 8,7 г/100 см3. Концентрация уксусной кислоты полученной при культивировании на 100 % ? ной бражке с использованием УЗ - 8,8 г/100см3.

По итогам культивирования была построена диаграмма зависимость максимального накопления уксусной кислоты от доли осветленной зрелой бражки в среде и ультразвуковой обработки (рисунок 2).

Наибольшее количество уксусной кислоты 8,8 г/л, образуется в стандартной и в среде со 100 %-ной заменой спирта на бражку без использования УЗ. Применение ультразвука уменьшает количество накапливаемой уксусной кислоты до 8,7 г/см3 в обоих вариантах.

Сравнительная диаграмма зависимости остаточного спирта от доли бражки в среде и УЗ обработки представлена на рисунке 3. Содержание остаточного спирта в среде на 7 сутки культивирования в стандартной среде без УЗ, составило 0,6 % об. При использовании УЗ мощностью 20 Вт в течение 1 минуты минимальное количество остаточного спирта при культивировании на стандартной среде - 0,68 % об.

Рисунок 2 ? Диаграмма зависимости максимальной концентрации накапливаемой уксусной кислоты от доли бражки в среде и УЗ обработки

Варианты: 1- стандартная среда; 2 - среда с долей осветленной бражки 100 %.

Длительность культивирования 7 суток

Минимальное количество остаточного спирта в среде со 100 %-ной долей бражки в среде без использования УЗ составило 0,70 % об. Минимальное количество остаточного спирта в среде со 100 %-ной долей бражки в среде с применением УЗ мощностью 20 Вт и длительностью обработки 1 минута - 0,71 % об.

Рисунок 3 - Сравнительная диаграмма зависимости остаточного спирта от доли бражки в среде и УЗ обработки

Варианты: 1- стандартная среда; 2- среда с долей осветленной бражки 100 %

Длительность культивирования 7 суток.

Применение ультразвука дает положительный результат лишь только на стадии осветлении зрелой бражки.

Полученные результаты позволяют сделать вывод о перспективе использования зерновой зрелой бражки для получения зернового биохимического уксуса с применением уксуснокислых бактерий Acetobacter aceti.

ЛИТЕРАТУРА

1. Семенова А.Н. Целительный яблочный уксус / А.Н. Семенова. - СПб: ИД «Невский проспект», 1999. - 187 с.

2. ГОСТ 52101-2003. Уксусы из пищевого сырья. Общие технические условия. - Введ. 2004-07-01. - М.: ВНИИПБТ, 2003. - 24 с.

3. Ламберова А.А., Кошелев Ю.А., Ламберова М.Э. Переработка фракций после ректификации этилового спирта бактериями Acetobacter aceti. // Ж. «Производство спирта и ликероводочных изделий», № 2. 2009. - С. 12-14.

4. Яровенко В.Л. Справочник по производству спирта. Сырье, технология и технохимконтроль / В.Л. Яровенко, Б.А. Устинников, Ю.П. Богданов, С.И. Громов. - М.: Легкая и пищевая промышленность, 1981. - 336 с.

5. Яровенко В.Л. Технология спирта / В.Л. Яровенко, В.А. Маринченко, В.А. Смирнов и др.; под ред. проф. В. Л. Яровенко. - М.: Колосс, 1999. - 464 с.

6. Муратова Е.И. Биотехнология органических кислот и белковых препаратов: учебное пособие / Е.И. Муратова, О.В. Зюзина, О.Б. Шуняева. - Тамбов: Изд-во Тамб. гос. техн. ун-та, 2007. - 80 с.

7. ТУ 2163 ? 007 - 05766557 ? 2000. Активный ингредиент (термоактивированный оксид алюминия). ? Выдан 2005 ? 30 ? 11.

Размещено на Allbest.ru