Содержание к диссертации
1. Введение 6
2. Обзор литературы 10
Высокоплотное пивоварение 10
Этапы производства плотного пива. Сравнение с классической технологией. Критический обзор 11 2.2.1. Сырьё 11 2.2.2.3атирание, фильтрование, варка с хмелем и осветление сусла 13
Главное брожение и дображивание 16
Фильтрация пива 21 2.3. Возможные пути решения технологических сложностей, возникающих при
производстве плотного пива 21
Сырьё 21
Затирание, фильтрование, варка с хмелем и осветление сусла 22
2.3.3. Главное брожение и дображивание. Технологические параметры,
ускоряющие процесс сбраживания «плотного» пивного сусла. 24
2.3.4. Фильтрация пива 35
3. Экспериментальная часть 38
3.1. Материалы и методы 3 8
3.1.1. Методы микробиологического контроля 3 8
Метод раздавленной капли 3 8
Подсчёт клеток под микроскопом 3 8
Подсчет процентного количества почкующихся клеток 3 8
Определение содержания дрожжевых клеток по мутности микробной суспензии 39
3.1.2. Определение бродильной активности весовым методом 39
3.1.3. Определение содержания спирта и действительного экстракта
дистилляционным способом 40
Биуретовый метод определения белка 41
Метод определения фракций белкового азота по Лундину 42
Метод определения аминного азота по числу карбоксильных групп в водно-спиртовом растворе 43
Приготовление суспензии дрожжей 44
Культивирование дрожжей 44
Приготовление дрожжевого автолизата 45
Приготовление дрожжевого ферментолизата 45
Методика приготовления пивного сусла одноотварочным способом с кипячением густой части затора 45
Методика охмеления пивного сусла 46
Приготовление раствора мальтозы для повышения экстрактивности сусла 46
Определение видимого экстракта в сусле 47
Определение содержания редуцирующих веществ (РВ) в сусле 47
Определение содержания диацетила в пиве 47 3.2. Результаты и обсуждение 48
Влияние использования ферментных препаратов на характеристики сусла с высокой концентрацией СВ и культивирование на нем дрожжей 49
Влияние дрожжевого автолизата и препаратов на его основе на активацию стадии главного брожения в высокоплотном пивоварении 53
Изучение характеристик жидкой фракции автолизата дрожжей 53
Сопоставление влияния различных источников легко усваиваемого азота на развитие дрожжевой популяции в сусле с объёмной долей сухих веществ 20 % 56
Разработка способа получения ферментолизата жидкой фракции автолизата осадочных пивных дрожжей и влияние его применения на развития популяции дрожжей в 20 %-ном сусле 59
Влияние продолжительности обработки дрожжевого автолизата ферментным препаратом Протосубтилин ГЮх на эффективность его применения для активации развития популяции дрожжей в 20 %-ном сусле. 62
Изучение влияния концентрации Протосубтилина Г10х на содержание аминного азота в ферментолизате. 65
Влияние рН обработки дрожжевого автолизата Протосубтилином Г10х на содержание в препарате аминного азота 67
Влияние температуры обработки дрожжевого автолизата Протосубтилином Г1 Ох на содержание в препарате аминного азота. 67
Определение совместного влияние нескольких факторов на содержание аминного азота в ферментолизате 69
Определение фракционного белкового состава ферментолизата 72
3.2.3. Использование нерастворимой фазы дрожжевого автолизата в качестве
активатора брожения 74
Влияние биосорбента дрожжевой природы «ОД-2» на развитие дрожжевой популяции в 20 %-ном сусле из концентрата 75
Влияние биосорбента «ОД-2» на развитие дрожжевой популяции в 20 %-ном сусле, полученного с добавлением мальтозы 76
Влияние дозировки биосорбента «ОД-2» на развитие дрожжевой популяции в 20 %-ном сусле, полученного с добавлением мальтозы 78
Сравнение эффективности применения различных препаратов с целью интенсификации развития дрожжевой популяции в 20 %-ном сусле с добавлением мальтозы 80
Адаптация дрожжей к стрессовым условиям путем предобработки пероксидом водорода 81
Влияние обработки засевных дрожжей растворами перекиси водорода различных концентраций на их бродильную активность 83
Влияние культивирования засевных дрожжей, обработанных перекисью водорода, на 15 %-ном сусле на результаты сбраживания «плотного» сусла 93
Влияние культивирования засевных дрожжей, обработанных перекисью водорода, на 20 %-ном сусле на результаты сбраживания «высокоплотного» сусла 97
Сопоставление эффективности различных вариантов способа активации дрожжей за счет обработки инокулята перекисью водорода 100
Изучение повышения устойчивости дрожжевой культуры к этанолу в результате обработки суспензии засевных дрожжей пероксидом водорода 104
Снижение осмотического давления в сбраживаемом сусле за счет дробного внесения мальтозы 108
Комплексная интенсификация сбраживания «плотного» и «высокоплотного» сусла 113
Получение и анализ характеристик готового пива, полученного по разработанным ранее способам интенсификации 128
Выводы 131
Экономическая часть 133 Список литературы 145 Приложения 159
Введение к работе
Актуальность работы. Высокоплотное пивоварение отличается от классической технологии высокой эффективностью производства. Без существенных вложений в дополнительное производственное оборудование завода можно значительно увеличить выпуск готового пива, что особенно актуально в летний период, когда спрос значительно возрастает. В виду этого многие пивоваренные предприятия в настоящее время перешли на технологию высокоплотного пивоварения.
Существенное снижение издержек возможно при использовании мальтозной патоки в качестве добавки, повышающей плотность сусла. В рамках этого способа получают сусло умеренной плотности, а увеличение экстрактивности обеспечивают задачей расчётного количества сахара, которую, как правило, производят на стадии варки с хмелем.
Однако при этом существенные технологические проблемы возникают на стадии брожения. Популяция дрожжей развивается в среде с высоким содержанием сухих веществ, что означает высокое осмотическое давление, которое плохо переносится клетками. Кроме того, при использовании мальтозной патоки возникает дефицит аминного азота, который необходимо компенсировать. Вышеперечисленные негативные факторы могут снизить скорость и глубину сбраживания, ухудшить характеристики дрожжевой массы, предназначенной для пересева. Поэтому на ряде предприятий отрасли могут работать только на чистой культуре дрожжей, без использования последующих генераций.
Устранение этих проблем является важной задачей, что и обусловливает актуальность данной диссертационной работы.
Цели и задачи исследований. Целью диссертационной работы являлось совершенствование технологии плотного пивоварения за счет управления характеристиками сусла, обуславливающего улучшение технологически важных свойств пивоваренных дрожжей.
Для реализации поставленной цели необходимо было решить следующие задачи:
разработать новый способ сбраживания в технологии «высокоплотного» пивоварения, позволяющий снизить негативное воздействие высокого осмотического давления на дрожжевые клетки;
изучить и сопоставить влияние различных способов активации развития популяции пивных дрожжей и повышения степени сбраживания сусла;
изучить возможность комбинирования различных способов активации развития пивных дрожжей;
определить параметры предобработки дрожжевой суспензии пероксидом водорода, обеспечивающие повышение устойчивости пивных дрожжей к воздействию неблагоприятных факторов внешней среды;
разработать способ получения нового препарата, повышающего сбалансированность сусла как питательной среды для дрожжевой популяции, и изучить его характеристики; [
определить параметры процесса сбраживания сусла в технологии «высокоплотного» пивоварения разработанным способом;
- установить качественные характеристики готового пива, полученного в
соответствии с разработанным в диссертационной работе способом.
Научная новизна
В результате изучения процесса дробной задачи мальтозы в ходе главного брожения получены зависимости между внесением сахара и характеристиками молодого пива, позволяющие заключить, что управление этим процессом позволяет избежать отрицательно влияющего на состояние дрожжей осмотического стресса; при использовании предлагаемого способа внесения мальтозы степень сбраживания на 5,6 % выше, чем при добавлении всего количества сахара сразу, при охмелении сусла.
Проведено сопоставление эффективности различных способов повышения степени сбраживания сусла и интенсификации развития дрожжевой популяции; определено, что лучшие результаты обеспечивает комплексный
способ активации сбраживания, включающий предобработку дрожжевой суспензии пероксидом водорода и дробное внесение мальтозы.
Изучено влияние параметров обработки засевных дрожжей пероксидом водорода, обеспечивающих наибольшее количество жизнеспособных осмотолерантных клеток в суспензии: концентрации сусла и продолжительность предварительной инкубации (разбраживания). Показано, что наилучшие результаты обеспечивает предварительное культивирование дрожжевой популяции на сусле концентрацией 20 % СВ в течение 24 часов.
Исследовано влияние комплексной активации дрожжей; установлено, что наилучшие результаты обеспечивает сочетание дробной задачи мальтозы на стадии главного брожения и внесение в сусло жидкой фракции автолизата пивных дрожжей, обработанной Протосубтилином Г10х.
Впервые установлена взаимосвязь режимных параметров получения ферментолизата из осадочных пивных дрожжей и содержания в нем аминного азота, изучен его аминокислотный состав.
Практическая значимость
Разработан новый способ сбраживания сусла в технологии «высокоплотного» пивоварения, предусматривающий управление процессом дробной задачи мальтозы в ходе главного брожения; это обеспечивает сокращение продолжительности главного брожения не менее чем на 2 сут.
Разработаны способы активации сбраживания сусла, заключающиеся в предобработке засевных дрожжей раствором пероксида водорода и добавлении к начальному суслу дрожжевого ферментолизата.
Разработан способ получения препарата-активатора сбраживании пивного сусла с высоким содержанием аминного азота на основе осадочных пивных дрожжей.
Предложены различные комбинации способов активации сбраживания сусла, обеспечивающие значимые технологические и экономические преимущества, что позволяет технологу выбирать наиболее целесообразные приемы.
Результаты диссертационной работы подтверждены данными производственных испытаний нового способа предобработки дрожжей на пивоваренном заводе ЗАО «Макс», г. Москва.
Ожидаемый экономический эффект от внедрения технологии «высокоплотного» пивоварения с дробной задачей мальтозы на стадии главного брожения составит 1,2 млн. руб. на 1 млн. дал пива в год.
Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы представлены на четвертой международной конференции-выставке «Высокоэффективные пищевые технологии, методы и средства для их реализации», 15-16 ноября 2006 года, Москва МГУПП; пятой юбилейной школы-конференции с международным участием «Высокоэффективные пищевые технологии, методы и средства для их реализации», 12-19 ноября 2007 года, Москва МГУПП; шестой научно-технической конференции с международным участием «Высокоэффективные пищевые технологии, методы и средства для их реализации: эффективное использование ресурсов отрасли», 18-19 ноября 2008 года, Москва МГУПП.
Публикации. По материалам диссертационной работы опубликовано 7 печатных работ.
Структура и объём диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, обзора литературы, экспериментальной части, выводов, списка литературы, включающего 121 источник, и 4-х приложений. Работа изложена на 158 страницах машинописного текста, включая 50 таблиц и 8 рисунков.
