Новая технология осветления соков и виноматериалов в непрерывном потоке Текст научной статьи по специальности «Прочие технологии»

Время брожения, сут А Свободные дрожжи

Иммобилизованные дрожжи

Рис. 2

нах уже накапливается довольно большое количество спирта, являющегося ингибитором роста дрожжей [10].

Учитывая, что иммобилизованные дрожжи значительно устойчивее к ингибирующим веществам, чем свободные клетки, было предложено использовать их для устранения недобродов. Зависимость концентрации этанола от времени брожения для различных образцов представлена на рис. 2.

При дображивании в течение 20 сут виноматериала с исходным содержанием спирта 10,5 об. %, полученного при сбраживании виноградного сока с высоким содержанием сахара свободными клетками, в емкости для брожения с иммобилизованными клетками накапливалось дополнительно 23 г/л спирта, и его суммарная концентрация составляла 13,4 об. %, тогда как при использовании свободных дрожжей 12,5 об. %.

При дображивании в течение 20 сут с использованием иммобилизованных клеток виноматериала, со-

держащего 13,5 об. % спирта, концентрация этанола увеличилась до 14,3 об. %, тогда как при использовании свободных клеток осталась практически неизменной и составляла 13,52 об. %.

Таким образом, целесообразно применение клеток дрожжей, иммобилизованных в криогель ПВС, для сбраживания различного спектра сред, в том числе для устранения недобродов с высоким содержанием этанола.

ЛИТЕРАТУРА

1. Саришвили Н., Рейтблат Б. Микробиологические основы технологии шампанизации вина. - М.: Пищевая пром-сть, 2000. - 364 с.

2. Kourkoutas Y., Bekatorou A., Banat I., Koutinas A //

Food Microbiol. - 2004. -21. - P. 377-397.

3. Silva S., Ramon-Portugal F., Silva P. Texeira M.F., Strehaiano P. Use of encapsulated yeast for the treatment of stuck and sluggish fermentations // J. Int. Sci. Vigne Vin. - 2002. -36. -P. 161-168.

4. Feiraro L., Fatichenti F., Ciani M. Pilot scale vinification

process using immobilized Candida stellata cells and Saccharomyces cerevisiae // Process Biochem. - 2000. -35. - P. 1125-1129.

5. Trioli G., Fumi M.D., Dallavalle L. Trattamente del lievito immobilizato in alginato per la produzione dello spumante classico //Industrie delle Bevande. - 1990. - 19. - P. 478^80.

6. Lozinsky V.I., Plieva F.M. Poly(vinyl alcohol) cryogels employed as matrices for cell immobilization. 3. Overview of recent research and developments // Enzyme Microb. Tech - 1998. - 23. -P. 227-242.

7. Efremenko E., Stepanov N., Martinenko N., Gracheva I.

Cultivation condition preferable for yeast cells to be immobilized into poly(vinyl alcohol) and used in bottled sparkling wine production // CI&CEQ. - 2006. - 12. - P. 18-23.

8. Заявка на пат. РФ № 2006113768. Способ получения им -мобилизованного биокатализатора и биокатализатор для произвол -ства спиртосодержащих напитков / Е.Н. Ефременко, Н.А. Степанов, Н.Н. Мартыненко, И. М. Грачева. - 2006.

9. Нужный В.П. Вино в жизни и жизнь в вине. - М.: Син -тег, 2001. - 396 с.

10. Reed G., Peppler H.J. Yeast technology. - Wesport: AVI, 1973. - 464 p.

Кафедра биотехнологии

Поступила 07.08.06 г.

668.813.066.1

НОВАЯ ТЕХНОЛОГИЯ ОСВЕТЛЕНИЯ СОКОВ И ВИНОМА ТЕРИАЛОВ В НЕПРЕРЫВНОМ ПОТОКЕ

Н.С. ПОДШИВАЛЕНКО

Кубанский государственный технологический университет

Известный способ производства осветленных соков и виноматериалов включает смешивание их с сорбентом для адсорбции на нем окислительных ферментов и белков, обработку смеси ультразвуком в отстойной камере для коагуляции и седиментации взвеси, отделение осадка, раздельный вывод сока и осадка с последующей стерилизацией сока.

Недостатками этого способа являются периодичность проведения технологического цикла, ведущая к потере производительности, низкая эффективность из-за затухания ультразвука при озвучивании отстойной емкости источниками, установленными на ее стенке, и связанная с этим энергоемкость.

Более производителен способ осветления соков и виноматериалов в непрерывном потоке, но он сохраняет низкую эффективность из-за затухания ультразвуковых волн при их внешнем подводе к потоку и высокую энергоемкость, связанную с расходом электро-

энергии на возбуждение ультразвуковых колебаний во внешних источниках и последовательное проведение осветления и стерилизации.

С целью сокращения энергоемкости и снижения себестоимости предлагаем новый способ производства осветленных соков и виноматериалов в непрерывном потоке. Способ реализуется следующим образом.

Соки или виноматериалы смешивают в непрерывном потоке с сорбентом для адсорбции на нем окислительных ферментов и белков, смесь обрабатывают ультразвуком для коагуляции и седиментации взвесей, осадок отделяют и выводят отдельно от стерилизованного сока, при этом обработку смеси ультразвуком и стерилизацию сока производят одновременно при пульсирующей подаче смеси на натянутые не параллельно потоку с регулируемым усилием струны из упругого материала.

Это позволяет возбудить ультразвуковые колебания в струнах при взаимодействии с потоком, который после прохода через струны будет являться носителем ультразвуковой волны. Таким образом достигается сокращение энергоемкости и снижение себестоимости за счет уменьшения затухания ультразвуковой волны в потоке, который является ее носителем, а также за счет возбуждения ультразвука в потоке без внешнего подвода энергии и совмещения ультразвуковой обработки со стерилизацией при соответствующем подборе количества струн, с которыми взаимодействует поток.

Независимо от частоты пульсации давления смеси собственная частота колебания упругой струны будет равна

Ю„ =-

I

Р /

(1)

где - собственная частота колебаний, Гц; Fso - сила натяжения струны, Н; l - длина струны, м; р/ - линейная плотность, кг/м; п- но -мер гармоники.

т кб2 /рV кб2

Р / = —=----------— =---------

' / 4/ 4

(2)

Юп/

кп

во

Р

(3)

Подставив (2) в (3) получим

2

Юп/

кп

4Рв,

Но по определению

4Рв

кб 2 Р^

■ = с,

кб2

где с - напряжение нормального растяжения в струне, Н/м2.

(4)

(5)

Подставив (5) в (4), получаем

2

Юп/

кп

с

Р

(6)

V

Преобразуем (6)

с=Р V

Юп/

кп

(7)

Несущая способность струны определяется условием

с = [ с],

(8)

где [с] - предельно допустимое значение напряжения нормального растяжения, Н/м2.

I с I = :

(9)

где а т - предел текучести материала струны, Н/м2; [5] - запас прочности.

Подставив (8) и (9) в (7) и преобразовав, получаем

[/] =

кп

Юп '

вк ■

(10)

Уравнение (10) позволяет определить предельно допустимую длину струны [/], применимую для осуществления предлагаемого способа. При ее расчете следует учитывать, что наиболее энергоемкой является первая гармоника собственных колебаний, поэтому для получения максимального КПД способа следует принимать п = 1; максимальная нагрузка на струну соответствует максимальной собственной частоте колебаний, поэтому следует брать максимальное значение частоты ультразвука из технологического интервала.

Далее выбирают длину струны меньше предельно допустимого значения, рассчитанного по (10), для которого по уравнению

где й- диаметр струны, м; ру- объемная плотность, кг/м ; т - масса струны, кг.

Преобразуем (1)

рво

рVd212 ю2 4к

(11)

определяют усилие нажатия струны, необходимое для получения заданной частоты автоколебаний в первой гармонике.

При прохождении через натянутые с рассчитанным по (11) усилием струны поток смеси, подаваемый с пульсирующим давлением, вызывает в струнах колебаний с заданной частотой. Поток при взаимодействии со струнами воспринимает ультразвуковую волну и несет ее на себе до полного затухания. Количество струн рассчитывают таким образом, чтобы за время прохождения через них и время затухания ультразвуковой волны в потоке смеси энергия ультразвуковых колебаний, передаваемая потоку, была не меньше 400 Дж/л, что обеспечивает сочетание коагуляции и седиментации взвеси адсорбированных сорбентом бел-

2

Р

V

2

ков и окислительных ферментов и стерилизацию смеси.

После обработки смеси ультразвуком осадок отделяют от продукта одним из известных способов, например фильтрацией, а затем, при раздельном выводе, сок или виноматериал пускают на расфасовку, осадок - на дальнейшую переработку.

Установка для осуществления предлагаемого способа содержит емкости для подачи сока или виномате-риала и подготовленной суспензии сорбента; смесительную емкость для приготовления смеси перерабатываемого продукта с сорбентом в заданной пропорции; насос для обеспечения пульсирующей подачи смеси на ультразвуковую обработку в емкости, за которой расположено устройство для отделения осадка от готового продукта и их раздельного вывода, выполненное, например, в виде самоочищающегося фильтра.

В полости емкости для ультразвуковой обработки смеси установлены приспособления для регулировки усилия натяжения струны.

При работе установки обрабатываемый продукт и суспензия сорбента попадают в смесительную емкость в заданной пропорции, где осуществляют их смешивание в непрерывном потоке. Затем насосом смесь откачивают в емкость для ультразвуковой обработки. Насос любого типа обеспечивает пульсацию давления в потоке перекачиваемой смеси за счет периодичности выдачи смеси его рабочими органами (лопатками, поршнями, шестернями), которая сохраняется на некоторой длине трубопровода, по которому осуществляют транспортировку смеси, причем, чем больше длина этого трубопровода и чем больше его гидравлическое сопротивление, тем интенсивнее затухают колебания давления, создаваемые насосом, поэтому для максимально эффективного использования колебания давления смеси, насос следует устанавливать непосредственно перед емкостью, в которой натянуты струны. Пульсация давления смеси необходима для генерации

автоколебаний в струнах, так как в противном случае вместо автоколебаний в них будут происходить статические прогибы.

При прохождении через емкость поток смеси при взаимодействии со струнами, натянутыми с помощью приспособлений с усилием, рассчитанным по (11), вызывает в них автоколебания с заданной частотой, которые воспринимаются потоком. Благодаря ультразвуковой волне в потоке происходит коагуляция и седиментация взвеси сорбента с адсорбированными белками и окислительными ферментами, а также стерилизация за счет разрыва оболочек или их необратимой деформации у любых видов и форм микроорганизмов, подвергшихся воздействию ультразвука достаточной энергии. Максимальная амплитуда ультразвуковых колебаний возникает при перпендикулярном потоку расположении струн и совпадении частоты колебания давления с заданной частотой колебания струны или кратной ей величиной, а при параллельном расположении струн в потоке автоколебания в них не возбуждаются. Далее на фильтре осуществляют отделение осадка от готового продукта и их раздельный вывод.

Таким образом, сокращение энергоемкости и снижение себестоимости обеспечивается за счет отсутствия необходимости внешнего подвода энергии для создания ультразвуковых колебаний в потоке и совмещения операций осветления и стерилизации, а также увеличения времени затухания ультразвуковой волны при ее генерации самим потоком смеси, который затем будет являться и ее носителем. Кроме того, проведение стерилизации пищевых продуктов ультразвуком обеспечивает повышение качества за счет исключения возможности испарения или термодеструкции питательных и ароматических веществ.

Кафедра технологии и организации виноделия и пивоварения

Поступила 20.07.06 г.

663.223.1.001.5

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ОЦЕНКА БИОЛОГИЧЕСКОЙ АКТИВНОСТИ СУХИХ ДРОЖЖЕЙ В ПРОЦЕССЕ ВТОРИЧНОГО БРОЖЕНИЯ

Л.М. ВИНОГРАДОВА, Э.М. СОБОЛЕВ

Кубанский государственный технологический университет

В процессе изготовления игристых вин классическим способом особое место занимают биохимические процессы, которые вместе с микробиологическими составляют основу технологического превращения вина в шампанское [1].

Особенности современной технологии шампанского производства, в частности специфические условия среды, в которой происходит брожение, предъявляют особые требования к шампанским расам дрожжей [2].

Дрожжи различаются по физиологическим и биохимическим свойствам. При отборе рас для проведения вторичного брожения учитывают не только активность их брожения и дыхания, но и биосинтезирующую способность обогащать вино комплексом активных ферментов и других биологически активных соединений, обусловливающих формирование высоких органолептических качеств продукции.

К преимуществам использования в первичном и вторичном виноделии активных сухих дрожжей перед жидкими разводками относятся: простота приготовления, сокращение времени и затрат труда, возможность