Содержание к диссертации
Введение
1. Теоретические предпосылки к разработке пива с заданными потребительскими свойствами 12
1.1. Использование метода « Quality Function Deployment» при разработке новых сортов пива 21
1.2. Теоретические основы регулирования синтеза сенсорно-важных компонентов пива 27
1.2.1. Спирты 27
1.2.2. Органические кислоты 34
1.2.3. Жирные кислоты 37
1.2.4. Эфиры 38
1.2.5. Карбонилы 42
1.2.6. Сульфосоединения 47
1.3. Теоретические основы повышения сенсорной стабильности пива 50
1.3.1. Предельные алифатические альдегиды 52
1.3.2. Непредельные алифатические альдегиды 56
1.3.3. Ароматические альдегиды 58
1.3.4. 3-Метил-2-бутен-1-тиол 60
1.3.5. Заключение 60
1.4. Физико-химическая стабильность пива 62
1.4.1. Типы коллоидного помутнения 64
1.4.2. Химический состав коллоидов пива 65
1.4.3. Роль кислорода в формировании коллоидов при хранении пива 71
1.4.4. Пути повышения коллоидной стабильности пива 72
2. Материалы, объекты и методы исследования 89
2.1. Материалы исследования 89
2.2. Объекты исследования 93
2.3. Методы исследования сусла и пива 95
3. Исследование процессов стабилизации коллоидной системы пива 108
3.1. Влияние сортовой чистоты ячменя на свойства пива 108
3.2. Научное обоснование выбора режима затирания солода 111
3.3. Влияние состава засыпи на коллоидную стойкость пива 116
3.4. Распределения взвешенных частиц в сусле 118
3.5 Исследование инициальной мутности пива при сбраживании сусла 121
3.5.1.Влияние физиологического состояния дрожжей на мутность пива 127
3.5.2. Влияние штамма на мутность пива 129
3.6. Повышение физико-химической стабильности пива 130
3.6.1. Обоснование выбора типа силикагеля 133
3.6.2 Исследование влияния соотношения фракций фильтровальных материалов и силикагеля 138
3.6.3 Применение ПВПП для повышения физико-химической стабильности пива 141
3.7. Методология выявления причин низкой физико-химической стабильности пива 148
3.8. Выводы 152
4. Исследование и разработка технологии пива с высокой сенсорной стабильностью 155
4.1. Влияние качества сырья на сенсорную стабильность пива. 155
4.1.1. Влияние сортовой чистоты ячменя на стойкость пива к окислению 155
4.1.2. Влияние длительности хранения солода на сенсорную стабильность пива 157
4.2. Исследование влияния режима затирания солода на химический состав пива 164
4.2.1. Обоснование режима затирания для получения пива длительного срока хранения 164 4.2.2. Влияние режима затирания на изменение концентрации индикаторов старения пива 170
4.2.3. Влияние режима затирания на изменение концентрации алифатических эфиров и гетероциклических кетонов при хранении пива 172
4.2.4. Дегустационная оценка пива 173
4.3. Влияние материала упаковки и условий хранения на изменение органолептических свойств пива 174
4.4. Пути повышения сенсорной стабильности пива 182
4.4.1. Регулирование биосинтеза диоксида серы 182
4.4.2. Регулирование синтеза сероводорода 185
4.5. Влияние некоторых факторов на кинетику образования диацетила в процессе брожения пивного сусла 189
4.5.1. Влияние начальной концентрации дрожжей на синтез диацетила 191
4.5.2. Влияние температуры на содержание диацетила в пиве 201
4.6 Заключение 204
5. Методологический подход к разработке новых сортов пива 208
5.1. Маркетинговые исследования 208
5.2. Планирование разработки нового молодежного бренда 212
5.2.1. Первый этап - планирование продукта 213
5.2.2. Второй этап – проектирование продукта 215
5.2.3. Третий этап - проектирование процесса 221
5.2.4. Итоги реализации проекта 231
5.3. Разработка сорта пива «Балтика «Живое» 233
5.3.1. Планирование продукта 233
5.3.2. Проектирование продукта 234
5.3.3. Проектирование процесса 238
Список литературы 243
Список сокращений 260
- Органические кислоты
- Химический состав коллоидов пива
- Влияние штамма на мутность пива
- Влияние длительности хранения солода на сенсорную стабильность пива
Введение к работе
Актуальность проблемы. В настоящее время на российском пивном рынке реализуются различные сорта пива отечественного и зарубежного производства, отличающиеся органолептическими и физико-химическими показателями качества, а также потребительскими свойствами, которые определяются вкусовыми предпочтениями. В связи с тем, что требования потребителей постоянно меняются, изменяются также число и значение показателей, характеризующих качественный продукт. Так, в 90-е годы в соответствии с ГОСТ 3473-78 определяли семь показателей, характеризующих свойство продукта, которые могли изменяться уже после 7 сут хранения напитка. Ухудшение свойств пива в то время было связано главным образом с отсутствием его биологической стойкости. По мере совершенствования технологии и развития пивной отрасли требования к качеству пива изменились, и его оценка в настоящее время проводится уже по 11 показателям (ГОСТ 51174-2009). Кроме того, в острой борьбе за потребителя лидеры отрасли для контроля продукции ввели дополнительные внутризаводские критерии: горечь, мутность, растворенный в пиве кислород, общий диацетил. Также на предприятиях внедрены многочисленные системы менеджмента качества, стандарты ISO серии 9000, стандарты пищевой безопасности HACCP. Введение международных стандартов на крупных предприятиях отрасли, транспортирующих свой продукт в различные регионы России, потребовало производство пива длительного срока хранения (не менее 6 мес.). В связи с этим большое внимание уделяется биологической, коллоидной и вкусовой стабильности напитка, особенно светлых сортов пива. Между тем исследования в этой области ранее ограничивались повышением биологической и коллоидной стабильности. Среди отечественных ученых в этом направлении работали Покровская Н.В., Исаева В.С., Иванова Т.В.
Проблема повышения сенсорной стабильности возникла только после
получения положительных результатов, позволяющих стабилизировать
коллоидную систему пива и повысить срок его годности до 3 мес. Выяснением
причин снижения вкусовой стойкости продукта стали заниматься ведущие ученые
институтов пивоварения Германии (Нарцис Л., Ангер Х., Вакербауер К. и др),
Чехии (Басаржова Г., Шавел Я. и др.), США (Бэмфорт С.). В России в этом
направлении проводятся исследования во ВНИИ пивобезалкогольной и
винодельческой промышленности (г. Москва), в Санкт-Петербургском
национальном исследовательском университете информационных технологий, механики и оптики учениками научной школы проф. Мелединой Т.В. (Лебедева Е.П., Вишняков И.Г., Баташов Б.Э.) и в исследовательском центре ОАО «Пивоваренной компании «Балтика» (Афонин Д.В., Давыденко С.Г. и др.). С другой стороны, широкое развитие сети минипивзаводов изменило отношение к такому свойству качества как длительность хранения, т.к. в этом случае
продукция реализуется в течение 7-10 дней. В связи с этими изменениями возникла необходимость переосмысления понятия «качество», которое должно рассматриваться как функция свойств напитка и параметров процессов при его получении и зависеть от конкретных требований потребителя.
Таким образом, в связи с немногочисленностью исследований
теоретическое обоснование и разработка технологии светлого пива,
обеспечивающей разные сроки годности, высокую коллоидную и вкусовую стабильность при длительном хранении является актуальным научным направлением исследования и имеет высокое социально-экономическое значение.
Цель и задачи работы. Целью работы является научное обоснование и разработка технологии светлого пива различного срока годности с применением метода структурирования функции качества.
В соответствии с поставленной целью решались следующие задачи:
Теоретически обосновать и экспериментально подтвердить роль физико-химических показателей сырья и параметров процесса в регулировании органолептических свойств пива и его стабильности;
изучить влияние сортовой чистоты ячменя, используемого для солодоращения, на окислительно-восстановительные свойства пива;
исследовать влияние режимов затирания зернопродуктов на химический состав свежего и состаренного пива;
установить роль дрожжевых клеток в стабилизации коллоидной и вкусовой стабильности пива;
получить новые сведения о процессах стабилизации коллоидной системы пива при его фильтровании;
разработать критерии оценки пива длительного срока хранения (не менее 6 мес.);
исследовать окислительно-восстановительные процессы при хранении пива в разных видах упаковки;
теоретически обосновать, экспериментально проверить и разработать комплексный подход к выявлению причин коллоидной нестабильности пива и их устранению;
структурировать функции качества и выделить важнейшие характеристики сортов пива для отдельных сегментов рынка;
разработать методологические подходы для создания новых сортов пива с заданными свойствами продукта на основе применения метода структурирования функции качества;
разработать технологию и техническую документацию на новые сорта пива с разным сроком годности.
Научная концепция. Предложена концепция создания новых сортов пива,
которая базируется на научно обоснованном выборе разработанных
технологических процессов, с целью обеспечения стабильного качества
продукции с учетом требований потребителей.
Научная новизна. Проведено структурирование функции качества с применением модели «Дома качества» и выделены важнейшие характеристики продукта с различным сроком хранения, которые должны быть получены при его производстве.
Теоретически и экспериментально обоснован выбор показателей, играющих важную роль в регулировании коллоидной и вкусовой стабильности пива длительного хранения.
Обоснованы новые требования к ячменю как сырью для производства пива.
Установлены режимы затирания солода, обеспечивающие повышение коллоидной и вкусовой стабильности пива.
Доказано, что вкусо-ароматическая и коллоидная стабильность пива зависят от штаммовых особенностей дрожжей, их физиологического состояния и потенциала поверхности клеток.
Определен электрофоретический потенциал соединений, входящих в состав коллоидов пива
Получено эмпирическое уравнение, которое позволяет прогнозировать динамику образования диацетила при брожении пива в зависимости от величины засева и температуры.
Теоретически и экспериментально получены данные о расходе фильтровальных материалов и стабилизаторов (силикагеля и поливинилполипирролидона), а также о режимах стабилизации в зависимости от адсорбирующей способности фильтровального слоя.
Изучены изменения концентрации алифатических альдегидов и 3-метил-1-бутен-1-тиола при хранении пива в различных видах упаковки и определены максимальные сроки хранения продукта в этих упаковках.
Основные положения, выносимые на защиту:
- концепция структурирования показателей качества и их регулирование
при производстве пива;
- научно-обоснованные способы получения пива с высокой
вкусо-ароматической и коллоидной стабильностью;
- результаты экспериментальных исследований повышения
антиоксидантных свойств пива;
- методология создания новых сортов пива с различным сроком хранения.
Практическая значимость работы.
Применительно к производству пива разработана модель «Дома качества» и утверждена техническая документация (ТУ 9184-093-01824944) по производству светлого сорта пива длительного срока хранения (не менее 6 мес), которое имеет уникальный вкус, высокую коллоидную и вкусовую стабильность. В 2007 г. было продано данного сорта пива 290 млн. л. Экономический эффект от внедрения данного сорта пива составил 7,5 млрд. руб.
Разработана модель «Дома качества» и техническая документация (ТУ 9184-043-01824944) для сорта светлого пива, не подвергающегося пастеризации, срок годности которого составляет не менее 3-х мес. За 2010 год было продано 9,3 млн. л данного пива. Доход от продажи пива «живое» составил около 620 млн. руб.
Разработаны мероприятия, направленные на регулирование коллоидной стойкости пива, включающие выбор сырья, режим затирания, штамма дрожжей, дозы внесения стабилизаторов при фильтровании пива и режим обработки, применение которых для завода производительностью 1 млн. гл пива в год составляет 1 млн. 242 тыс. руб.
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы доложены на всесоюзных, международных научных, научно-практических конференциях, симпозиумах и семинарах:
Всероссийской научно-технической конференции: Коршуновские чтения
(Тольятти, 2005), Международной научно-технической конференции «Техника и
технология пищевых производств» (Могилев, 2005), научно-практической
конференции «Пищевая и морская биотехнология: Проблемы и перспективы»
(Калининград, 2006), Всероссийской научно-практической конференции с
международным участием «Инновационные технологии в пищевой
промышленности» (Самара, 2009), IV и V-ой Международной
научно-технической конференции «Низкотемпературные и пищевые технологии в XXI веке» (Санкт-Петербург, 2009, 2011), 4-ой и 5-й Международной научно-практической конференции «Современное состояние и перспективы развития пищевой промышленности и общественного питания» (Челябинск, 2010-2011), Всероссийской конференции «Пищевые добавки и современные технологии переработки сельскохозяйственного сырья» (Санкт–Петербург, 2011), 3-м Международном Форуме «Вода в пищевой промышленности: качество, безопасность, экология» (Санкт-Петербург, 2012), семинарах и технических советах ОАО «Пивоваренная компания «Балтика» (Санкт-Петербург, Дания, 2005-2012), международном конгрессе «1st Biotechnology World Congress» (ОАЭ, Дубай, 2012).
Публикации. По теме работы опубликованы 48 печатных работ, в том числе 16 статей в реферируемых ВАК журналах, одна монография, получено 5 патентов на изобретения.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из 5 глав, выводов, списка используемых источников (178 наименований) и 19 приложений. Диссертация изложена на 242 страницах машинописного текста, содержит 55 рисунков и 82 таблицы.
Органические кислоты
Таким образом, на основании результатов маркетингового исследования, можно разделить всех потребителей и все выпускаемое данным предприятием пиво по группам. Каждой группе потребителей может быть адресовано свое собственное уникальное предложение пива. Этот сорт или бренд пива обладает для этой группы набором характеристик, включающих в себя название, оформление и объем упаковки, вкус, цену, и, самое главное, эмоциональный посыл. Такое целенаправленное формирование образа (имиджа) бренда, которое доводится до заданной целевой группы, называется позиционированием. Итогом должно стать вполне определенное (желаемое с точки зрения маркетологов компании) восприятие данного бренда пива на фоне других марок пива из той же ценовой категории (рис. 1.6).
Из всего выше изложенного следует, что «качество» для пивовара, и «качество» для потребителя являются разными понятиями. Пивовары зачастую оперируют физико-химическими показателями, измеряемыми и воспроизводимыми. Для потребителя качество – это не только вкус, цвет и прозрачность, но и оформление бутылки, этикетки, цена, имидж продукта в глазах покупателя, эмоциональный фон, сопровождающий покупку и потребление продукта, поэтому для потребителя важны не объективные критерии «качества», а соответствие полученного – ожидаемому. У людей разного социального статуса и материального положения ожидания различны, в соответствии с этим различны и оценки полученного «качества». Потребители из разных возрастных и социальных сегментов будут оценивать один и тот же продукт по-разному [9]. Вместе с тем каждый продукт должен характеризоваться воспроизводимыми показателями, поэтому менеджмент качества является неотъемлемой частью современного производства. Причем подход к управлению качеством постоянно меняется [63].
Использование метода « Quality Functi on Deploym ent» при разработке новых сортов пива Для достижения основных целей любой компании по увеличению доли продажи пива необходимо провести исследования с целью создания новых брендов, которые займут свои позиции во всех ценовых сегментах современного рынка. Создание этих брендов базируется не только на разработке эффективных бизнес-процессов, но и на операционном совершенствовании всех этапов производства с целью обеспечения стабильного качества продукции с учетом требований потребителей.
Качество продукции связано с понятиями свойство продукции и полезность продукции. Свойство оценивается с объективной стороны продукта, при этом не учитывается мнение потребителя. Полезность, наоборот учитывает потребность потребителя. Другими словами, качество продукции — совокупность свойств продукции, обуславливающих ее способность удовлетворять потребности определенных слоев покупателя. В виду того, что при оценке качества продукта учитывается субъективная оценка свойств продукта, возникают проблемы оценки качества.
Основная цель контроля качества — гарантировать, что продукция соответствует конкретным требованиям. В связи с этим необходимо выделить, во-первых, те показатели, которые важны для потребителя, во-вторых, предложить объективные методы их оценки. Для этого необходимо структурировать функции качества.
Идея структурирования функции качества появилась в Японии в конце 1960-х годов. QFD как метод был разработан в 1966 году японцем Йойи Акао и впервые применен в 1972 году на фирме Мицубиси (Mitsubishi). С 1977 года по этому методу работает фирма Тойота (Toyota). Примерно с 1988 года метод применяется в Германии [99, 145] .
Структурирование функции качества, или как называют этот процесс в иностранных источниках Quality Function Deployment (QFD), является гибким методом принятия решений, использующимся при разработке продуктов. По мнению создателей этих методик, QFD может помочь выделить важнейшие характеристики новых или существующих продуктов для отдельных групп потребителей или сегмента рынка. Важным результатом разработки этих методик, включающих различные схемы и матрицы, является возможность повторного использования их при создании новых сортов пива. QFD трансформирует потребности потребителей в технологические характеристики продукции. Структурирование функции качества заключается в построении некой матрицы, названной в соответствии со своим внешним видом «Дом качества» (рис. 1.7), где фиксируется информация о качестве продукта и принимаемых технических решениях [79]. Рисунок 1.7 – Дом качества [79]
Центральная часть дома – это таблица, столбцы которой соответствуют техническим характеристикам, а строки потребительским. Левое крыло дома – столбец приоритетов пользовательских характеристик. Правое крыло – таблица рейтингов потребительских характеристик (с точки зрения пользовательского восприятия) для существующих на рынке подобных продуктов [79].
Например, основными технологическими характеристиками являются следующие параметры – стойкость, цвет, горечь, содержание диацетила, летучих серосодержащих соединений и т.д., в то время как потребительские предпочтения выражаются такими терминами как свежесть, уникальный аромат, прозрачность или мутность, вид и цвет упаковки и т.д.
Химический состав коллоидов пива
Анаболический путь связан с биосинтезом аминокислот. В этом случае предпоследней реакцией является образование соответствующей -кетокислоты из пирувата и ацетил-КоА. Далее, как и в первом случае, происходит декарбоксилирование и восстановление этих -кетокислот с образованием высших спиртов.
Таким образом, биосинтез высших спиртов (ВС) в первую очередь связан с метаболизмом аминокислот и углеводов. Еще в 1972 г. И.М. Грачева показала, что недостаток азотного и избыток углеводного питания приводит к повышению продуктивности высших спиртов, причем природа сбраживаемых углеводов не имеет значение [24]. Ею была получена математическая модель [24] процесса накопления высших спиртов (уравнение 1.1):
Позже, в 2003 г. К. Бемфорт изучал роль лейцина в биосинтезе дрожжей и предложил математическую модель (уравнение 1.2), с помощью которой можно определять концентрацию изоамилового спирта в процессе брожения пива. Выбор именно этого объекта изучения связан с тем, что доля изоамилового спирта в сумме высших спиртов может достигать 70 % от суммы всех ВС, представленных в пиве [105]. Как и в первом случае, синтез изоамилового спирта связан с интенсивностью размножения дрожжей, причем учтены как синтетический, так и катаболический механизмы его образования.
Таким образом, синтез высших спиртов тесно связан с метаболизмом аминокислот и углеводов, т.е. с жизнедеятельностью дрожжей и их физиологическим состоянием. Поэтому концентрация высших спиртов в пиве будет зависеть от штаммовых особенностей дрожжей и их физиологического состояния, а также от состава сусла. Низкая, равно как и высокая концентрация аминного азота в сусле, приводит к увеличению синтеза высших спиртов. Большое значение в этом биосинтезе играют физико-химические условия брожения, так как 80% высших спиртов образуется в процессе главного брожения. При интенсификации процесса размножения клеток, например за счет повышения температуры брожения, как следует из обеих моделей, количество высших спиртов в пиве возрастает. Глицерол
Глицерол содержится в пиве в концентрациях в десятки раз превышающих концентрации других соединений. Так в пиве может присутствовать до 2000 мг/л глицерола при пороге ощущения 5000 мг/л. Это вещество очень важно для ощущения полноты вкуса, но в тоже время глицерол может придавать сладковатый привкус пиву, что для классического пива низового брожения является нежелательным фактором. Кроме того, глицерол является индикатором стрессового состояния клеток, в связи с чем при оценке стрессоустойчивости дрожжей количество его в пиве следует контролировать [175].
Биосинтез глицерола происходит в результате протекания реакций гликолиза, согласно которым из глюкозы сначала образуется глюкозо-6-фосфат, затем фруктозо-6-фосфат и далее фруктозо-1,6-дифосфат. Затем фруктозо-1,6-дифосфат расщепляется фруктозодифосфатальдолазой до глицеральдегид-3-фосфата и дигидрооксиацетонфосфата. Последний восстанавливается глицерол-3-фосфатдегидрогеназой до глицерол-3-фосфата, который гидролизуется глицерол-1-фосфатазой с образованием глицерола и ортофосфата [89] .
Показана тесная взаимосвязь между синтезом глицерола и других сенсорно важных компонентов пива. Причем каждый раз, когда происходит образование одной молекулы глицерина, одна молекула пирувата (или ацетальдегида) накапливается в клетке и не превращается в этиловый спирт. Следует обратить внимание на то, что при внесении дрожжей в сусло спиртовое брожение начинается не сразу. Таким образом, в начале главного брожения, когда дрожжи вносят в питательную среду, преобладает глицеро-пировиноградное брожение, и, как следствие, образование глицерола, но даже в период интенсивного брожения не бывает чисто спиртового брожения. Ароматические спирты
С точки зрения вкусовой стабильности пива следует обратить внимание на 2-фенилэтанол, концентрация которого в лагерном пиве составляет 12-25 мг/л. Эта величина возрастает с повышением плотности пива [116, 162].
В процессе старения пива может происходить окисление фенилэтанола с образованием соответствующего альдегида 2-фенилэтаналя, который имеет запах специй. Этот альдегид является индикатором старения продукта [65]. Увеличение его содержания в пиве связано с взаимопревращениями компонентов и повышением тепловой нагрузки.
Органические кислоты являются продуктами метаболизма дрожжей, в частности превращения глюкозы в цикле трикарбоновых кислот (рис. 1.10). Их уровень, если исключить различные технологические нарушения при осуществлении процесса получения пива, определяется главным образом технологией брожения и физиологическим состоянием клеток (табл. 1.6). Штаммовые особенности дрожжей влияют на этот процесс незначительно [133]. Подтверждением этого служат полученные нами данные, приведенные в табл. 1.7 [52].
Накопление органических кислот является результатом несбалансированного по азотному и углеводному составу сусла. Из органических кислот следует обратить внимание на сукцинат, т.к. он участвует в образовании диэтилсукцината, являющегося индикатором старения пива.
Влияние штамма на мутность пива
В отличие от дрожжей, живые клетки которых заряжены отрицательно, коллоидные частицы могут быть заряжены как положительно, так и отрицательно. Их поверхностный потенциал претерпевает изменение при брожении пива. В частности, его значение начинает возрастать на вторые сутки брожения. Этот подъем совпадает со снижением поверхностного потенциала дрожжей ниже 35 мВ (рис. 3.11 В), при котором начинается аглютинация клеток.
Поверхностный потенциал частиц размером 0,01–0,1 мкм также начинает возрастать после вторых суток ферментации сусла. Изменение содержания крупных частиц (1–3 мкм) при брожении пива не происходит. Они начинают оседать во время коллоидной стабилизации пива при температуре минус 1,5оС, т.е. начиная с 6–8 суток брожения. Перед снижением температуры обычно осуществляют второй съем дрожжей. Во время стабилизации продолжается рост заряда и, соответственно, снижение количества частиц холодной мути, которые имеют размер 0,01–0,1мкм.
В виду снижения рН, которое связано с образованием органических кислот дрожжами в процессе брожения, начинается коагуляция белков и их седиментация. Фактически, этот процесс происходит начиная со 2-3-их суток брожения, когда рН достигает значений 4,3-4,5. Кроме того, из-за падения z потенциала клеток увеличивается их адсорбционные свойства, в частности, на их поверхности сорбируются коллоиды, в основном белки. Это доказывает тот факт, что отношение между белками, фенольными соединениями и полисахаридами, обнаруженными в воде после промывки дрожжей, составляет 4,2:0,70:1,0.
Содержание во взвешенных частицах фенольных соединений сначала возрастает (2-3-и сутки брожения) в результате их полимеризации, но затем падает из-за седиментации (см.табл.3.4). Удалению этих коллоидов способствует выдержка пива в течение 8 дней при температуре ниже нуля градусов.
Доля частиц, в состав которых входят полисахариды, в течение брожения существенно возрастает и в готовом пиве составляет 57%, что связано со свойствами самих декстринов как сильно гидратированных веществ. Декстрины положительно сказываются на вкусе пива, увеличивая его осязание.
В состаренном пиве количество коллоидов разной химической природы практически одинаково (27-37% каждая фракция), поэтому отношение между ними составляет 1,33:1,37:1,00. Обращает на себя внимание тот факт, что значительно увеличивается доля частиц, в состав которых входят полифенолы (37 против 14% в свежем пиве). Это объяснятся окислением фенольных соединений, их полимеризацией и сополимеризацией. Поэтому для получения пива с длительным сроком годности необходимо удалить именно данные соединения.
Влияние физиологического состояния дрожжей на мутность пива При использовании дрожжей с низкой физиологической активностью в пиве наблюдается увеличение количества частиц, в состав которых входят белки и полисахариды. Это связано с автолизом мертвых клеток. Другой причиной помутнения может являться образование нерастворимых комплексов в результате взаимодействия фенольных соединений и тиамина (витамина В1), который также выделяется из дрожжей при их автолизе. Физиологическое состояние клеток ухудшается, если они испытывают разного рода стрессы: осмотическое и гидростатическое давление, резкие колебания температуры. Об этом можно судить по выходу трегалозы из клеток [104, 117], содержанию глицерина в пиве [175] и возрастанию концентрации мертвых и ослабленных клеток. Установлено что при гидростатическом стрессе на поверхности дрожжей адсорбируются частицы от 0,14 до 0,44 мкм, которые снижают адсорбционную поверхность дрожжевых клеток.
Как показано в предыдущих исследованиях, в зависимости от степени адсорбции различных соединений на поверхности клетки, в том числе и мутеобразующих веществ, изменяется поверхностный потенциал клеток. Чем больше клетки будут адсорбировать соединений, тем меньше будет мутность пива, а, следовательно, выше его коллоидная стойкость. В свою очередь поверхностный потенциал определяется физиологическим состоянием дрожжей, поэтому предстояло выяснить, существует ли зависимость между этим состоянием и степенью адсорбции мутеобразующих соединений. Для этой цели были взяты 7 образцов пива, которые отличались по качественным характеристикам биомассы, снятой с пива в конце брожения. В этих образцах дрожжей с помощью окраски клеток метиленовым синим и сафранином оценивали содержание частично ослабленных и нежизнеспособных клеток (табл. 3.5). Далее дрожжи центрифугировали и затем 3 раза промывали водой с последующим центрифугированием. После каждого центрифугирования на таннометре определяли мутность промывной воды. Затем рассчитывали суммарную относительную мутность в пересчете на 1 г биомассы с массовой долей сухих веществ 22% (влажные дрожжи), для этого суммировали значения мутности всех трех смывов и делили на количество промываемых дрожжей.
Влияние длительности хранения солода на сенсорную стабильность пива
Суть многослойной технологии заключается в том, что стенка пластиковой бутылки производится из нескольких отдельных пленочных слоев, каждый из которых выполняет свою функцию. Как правило, внешнюю и внутреннюю поверхности тары изготавливают из ПЭТ, так как этот материал оптимально подходит для «каркаса» бутылки и не вступает в реакцию с ее содержимым. Между двумя слоями из ПЭT помещают одну или несколько прослоек из других полимеров, обладающих недостающими барьерными качествами. При этом активные барьеры хуже пассивных удерживают углекислый газ, но обладают способностью связывать свободный кислород, защищая продукт от окисления на более длительное время, чем пассивные добавки.
Вторым способом повышения барьерных свойств ПЭТ является введение в сырье различных добавок, снижающих, «прозрачность» полиэфира для газов. Такими добавками могут выступать те же самые барьерные материалы, разработанные для многослойной тары. Главным ограничением такого применения является безвредность барьерных добавок для пищевого продукта при их непосредственном контакте.
Относительно новой барьерной технологией является нанесение дополнительного покрытия на стенки готовой бутылки. Ее суть заключается в том, что обычную выдутую бутылку из ПЭТ наполняют специальной газовой смесью, которая под действием внешнего микроволнового излучения переходит в состояние плазмы и оседает микроскопическим слоем на внутренних стенках тары. Альтернативным способом можно нанести покрытие и на наружную стенку бутылки, поместив ее в камеру с газовыми спреями. Оба способа нанесения покрытия характеризуются созданием тонкого, но очень эффективного барьерного слоя, предотвращающего проникновение газов через стенки упаковки. С другой стороны, при деформации тары в продукт могут попасть отколовшиеся частицы этого хрупкого внутреннего барьера. Поэтому сейчас основной проблемой нанесения дополнительного покрытия, тормозящей его широкое использование, является механическое повреждение барьерных слоев во время пастеризации или транспортировки. Полиэтиленнафталат (ПЭН) имеет на порядок более высокие характеристики по удерживанию кислорода и углекислого газа, чем ПЭТ, и при этом может выступать как самостоятельный полимер для производства тары. Нефтехимическая корпорация «BP Amoco» намеревалась вывести свою продукцию как материал следующего поколения на замену традиционного ПЭТ. Цена на новый полиэфир вызвала настоящий шок у участников упаковочного рынка - бутылка из ПЭН оказалась в 5 раз дороже аналога из ПЭТ. В связи с этим была поставлена задача повысить барьерные свойства ПЭТ-бутылки без значительного её удорожания. В качестве добавки был выбран сополимер “Амосорб”, он вводился в материал полиэтилентерефтолат в количестве 2% по массе.
Цель проведения испытания заключалась в установлении факта барьерной защиты ПЭТ-бутылки с добавкой сополимера “Амосорб” от проникновения кислорода воздуха в пиво.
Технологические условия получения пива для испытания ПЭТ-бутылки с добавкой “Амосорб” и без добавки были одинаковыми. Для испытания был выбран сорт пива «Балтика классическое» №3». Содержание в образцах растворенного O2 - 0,04 мг/дм3, и общего O2 (учитывается содержание кислорода в горлышке бутылки) - 0,07 мг/дм3.
Качественным показателем окисления пива в течение его хранения является образование альдегидов (2-метилбутаналь, 3-метилбутаналь, 2-фенилэтаналь). Для установления их концентрации пиво подвергалось искусственному состариванию. Полученные данные представлены в таблице 4.13.
Суммаокисленныхсоединений 36,6 44,6 42,7 50,3 44,4 53,8 Из данных, приведенных в таблице 4.13., следует, что ПЭТ-бутылка с добавкой сополимера (содержание “Амосорб” масс.2%) обладает барьерной защитой от проникновения кислорода воздуха в пиво. Эффект от применения при производстве ПЭТ-бутылок сополимера «Амосорб» способствует снижению концентрации окисленных соединений в пиве на 15-18%. Однако, при органолептическом анализе свежего и искусственно состаренного пива с добавкой сополимера и без него, выраженного эффекта отсутствия окисления не обнаружено. Также установлено, что скорость окисления не зависит от добавки “Амосорб”, а зависит непосредственно от общего содержания кислорода.
Повышению стабильности пива способствуют антиоксиданты, которые препятствуют процессам окисления в пиве. Естественными антиоксидантами являются восстановленные соединения серы, например диоксид серы, который предохраняет карбонильные соединения от окисления. Кроме того, S02 способен «захватывать» активный кислород, тем самым, замедляя окислительные реакции. Показано, что уровень диоксида серы в пиве не превышает 20 мг/л, при пороге ощущения 30 мг/л.
В литературных источниках указывается, что содержание диоксида серы, прежде всего, связано с физиологическими характеристиками дрожжей и их генетической природой [121, 122]. Исследование кинетики образования диоксида серы для штамма 34/70 при сбраживании сусла с массовой долей сухих веществ 12% при температуре 14С в течение 6 суток показало взаимосвязь между интенсивностью размножения дрожжей и накоплением диоксида серы (табл.4.14). Установлено, что в начале процесса брожения (лаг-фаза роста дрожжей) в виду высокой концентрации треонина, выполняющего регуляторную роль в биосинтезе диоксида серы, и во время логарифмической фазы роста, когда дрожжи размножаются с высокой скоростью роста и активность сульфитредуктаз достаточно высока, синтез S02 незначителен. При переходе дрожжей к стационарной фазе роста снижается скорость роста, а следовательно, и активность сульфитредуктаз, и идет накопление восстановленных форм серы.
Похожие диссертации на Биотехнологии основы формирования качества светлого пива
