CC BY
73
УДК 663.88
Пути повышения биологической стабильности медового напитка
О. И. Пономарева, канд. техн. наук
Санкт-Петербургский институт управления и пищевых технологий И. Н. Яковлева, асп. Санкт-Петербургский институт низкотемпературных и пищевых технологий
Безалкогольные и слабоалкогольные напитки на основе натурального сырья, к которым относится и медовый напиток, служат благоприятной средой для развития различных микроорганизмов, таких, как дрожжи, бактерии и отчасти плесневые грибы. Рост микроорганизмов обусловлен тем, что медовые напитки содержат в значительном количестве сбраживаемые углеводы, а также белки, минеральные вещества и витамины.
К основной группе микроорганизмов, вызывающих порчу продукции, относят дрожжи-сахаромицеты, которые в соответствии с технологией применяют для сбраживания медового сусла. В связи с тем что медовое сусло содержит значительное количество сухих веществ (СВ), для его ферментации требуется довольно большое количество дрожжей, а именно (50-55Ы06 клеток на 1 см3 сусла [1]. Это количество сохраняется в течение всего времени брожения напитка, т. е. активная флокуляция дрожжей в конце процесса приготовления медового напитка, как это происходит при получении пива, практически не наблюдается, что можно объяснить высоким содержанием углеводов в готовом напитке (12-15 % СВ). В табл. 1 приведена сравнительная динамика изменения количества дрожжей (1106 / см3) в процессе сбраживания медового и солодового сусла.
Как следует из приведенных результатов, содержание дрожжей как в начале, так и в конце броже-
Ключевые слова: напиток, пряности, биологически активные вещества, микроорганизмы
ния медового сусла находится примерно на одном уровне. Поэтому для получения напитка с длительным сроком хранения требуется в первую очередь освободить его от дрожжевых клеток, в связи с чем необходимо применить принудительное осветление, т. е. удаление из него взвешенных и коллоидных частиц для придания ему прозрачности, биологической и коллоидной стойкости. Один из путей снижения количества дрожжей — применение флокулянтов, способствующих образованию конгломератов с дальнейшим их осаждением.
Цель настоящего исследования — поиск эффективного пути осветления медового напитка и повышения его биологической стойкости. Известно, что при большом содержании дрожжей в напитке фильтрация на кизельгуровом фильтре в значительной степени затруднена. В этом случае достижение желаемого результата можно достичь либо каскадной фильтрацией, что влечет за собой большой расход кизельгура и увеличение времени фильтрации, либо предварительным осветлением напитка путем сепарации перед подачей на кизельгуровый фильтр. Сепарацию обычно используют для частичного осветления напитков перед
фильтрованием в целях экономии кизельгура и времени фильтрации. Для снижения количества дрожжей в напитке были испытаны два вида сепараторов: камерно-барабанный и тарельчато-барабанный (табл. 2)
Как показал эксперимент, сепарация способствует лишь незначительному снижению дрожжей в напитке. В связи с тем что с помощью сепарации проблему осветления напитка решить не удалось, следующая серия экспериментов была направлена на выбор эффективного оклеивающего материала, т.е. введение в напиток веществ, способных коагулировать, адсорбировать частички мути и выпадать в осадок, увлекая с собой и микроорганизмы. Оклейку широко применяют при производстве различных напитков, при этом она не только способствует осветлению напитка, но и улучшает его вкус и аромат, а также повышает физико-химическую и биологическую стабильность. При оклейке напитка происходят следующие процессы: химическое взаимодействие оклеивающих материалов с дубильными веществами, образование танинов и их коагуляция; адсорбция мутящих веществ на поверхности образовавшихся таннинов; выпадение в осадок образовавшихся комплексов под действием силы тяжести.
Так, предложен способ осветления слабоалкогольного медового напитка при помощи флокулянта «Биофайн» с последующей фильтрацией и пастеризацией при 70 °С [2]. Однако, в связи с тем что при такой температуре медовый напиток не удалось полностью освободить от микроорганизмов, температуру пастеризации повысили до 78 °С. Такой режим приводил к ухудшению потребительских свойств напитка за счет интенсификации реакции меланоидинообразо-вания.
Способ осветления напитков с помощью оклейки различными адсор-
Таблица 1
Сусло В начале брожения Образование низких завитков Образование высоких завитков В конце брожения
Медовое 50-55 55-60 55-60 53-55
Солодовое 20-25 50-60 25-30 3,5-1,5
Таблица 2
Напиток Количество дрожжевых клеток в напитке, 1-106/см3
Без осветления 53
После осветления
в камерно-барабанном 42
сепараторе
После осветления
в тарельчато- барабанном 39
сепараторе
бентами и флокулянтами получил наиболее широкое распространение в виноделии. Известно, что для достижения кристальной прозрачности и продолжительной устойчивости вин к помутнениям различной природы в винодельческой промышленности применяют желатины, бентониты, препараты на основе диоксида кремния, силикагеля и т.д.
Оклеивающие материалы разделяют на три группы:
вещества, вступающие в химическое взаимодействие с составными частями напитка: рыбий клей, желатин, альбумин, казеин и желтая кровяная соль;
инертные вещества (дисперсные минералы), не входящие в химическое взаимодействие с составными частями напитка, а проявляющие в основном коагуляционный механизм осветления: целлюлоза, асбест, бентонитовые глины, кизельгур, каолин и древесный уголь;
флокулянты, среди которых наиболее широкое применение для осветления вина получил полиакриламид (ПАА).
Кроме того, в последнее время на отечественном рынке представлены новые препараты, разработанные французской фирмой Martin Vialatte Oenologie [3]. Основная особенность большинства препаратов компании — их комплексный характер, при котором один препарат позволяет решать сразу несколько задач, стоящих перед технологом винодельческого предприятия.
Для осветления медового напитка исследовали материалы, широко и эффективно применяемые в виноделии, а именно препараты фирмы «Дёллер»: «Эрбигель» (желатин), «Рыбная паста Эрбслё» (рыбий клей), «Nacalit с пониженным содержанием железа» (бентонит), «Клар-Золь Супер» (кизельзоль), полиакрил-амид.
Желатин представляет собой водорастворимый продукт разложения нерастворимых в воде коллагеновых волокон (коллаген — основной компонент расщепления соединительных тканей млекопитающих) и состоит примерно из 85-87 % белка, 9-12 % воды и 2-4 % минеральных солей. Характерная структура коллагена обусловлена высоким содержанием аминокислот пролина и оксипролина в сочетании с обилием неполярных аминокислот с короткими боковыми
цепями глицина и аланина. Кислотные и основные функциональные группы аминокислотных боковых цепей придают желатину свойства полиэлектролита. Эти электрически заряженные участки цепей до некоторой степени регулируют взаимодействие молекул желатина между собой и молекулами напитка.
Рабочий раствор желатина готовят непосредственно перед оклейкой. Желатин замачивают в небольшом количестве холодной воды для набухания, после чего температуру повышают до 40...45 °С и поддерживают ее до полного растворения желатина. Затем к раствору желатина добавляют осветляемый напиток. Для каждой партии напитка устанавливают необходимую дозу желатина на основании результатов проведения пробной оклейки в лабораторных условиях. Эффективность стабилизации напитков во многом зависит от температуры. Оптимальна температура около 15 °С, как при снижении, так и повышении температуры даже до 20 °С эффективность применения желатина значительно снижается. Процесс осветления напитка желатином длится около 12 сут.
Рыбий клей пищевой представляет собой высушенные упругие пластины из плавательных пузырей рыбы и так же, как и желатин, является амфотерным электролитом. Он имеет волокнистую структуру, свойственную коллагену. При растворении клея эта структура нарушается, частицы дезориентируются и, переходя в раствор, дезагрегируют. Рыбий клей довольно легко растворяется в десятикратном количестве осветляемого напитка, после чего раствор вносят в остальной напиток. Использовать рыбий клей в сочетании с кислым кизельзолем рекомендуется в соотношении 4:1, осветление продолжается около 48 ч.
Бентонит — это смесь минералов, основной компонент которой представлен монтмориллонитом в количестве 70-90 %. Бентонит — универсальный осветлитель и стабилизатор вина. Его отличительные особенности: поглощение определенного количества танина; связывание коллоидных взвешенных частиц; эффективное флокуляционное осветление; образование более тяжелых частиц; быстрое осаждение осадка; адсорбция протеина. Кроме того, бентонит обеспечивает сохранение
цвета напитка. Бентонит эффективен при очистке виноградного сусла, виноградного и других фруктовых соков, молодого вина. Дозировка составляет от 50 до 150 г/1 О0 дм3 раствора [4]. Для осветления вино-материалов применяют 20%-ную водную суспензию бентонита, которую готовят в соответствии с инструкцией. Поскольку эффективны лишь набухшие бентониты, проводят их предварительное набухание в течение более 8 ч. Путем повышения температуры до 60 °С и перемешивания время набухания можно сократить до 3-4 ч. Затем необходимое количество суспензии смешивают с небольшим объемом виноматериа-ла и полученный раствор немедленно при постоянном перемешивании вносят в подлежащее осветлению количество напитка и оставляют для осветления примерно на 10 сут.
Кизельзоль (Клар-Золь Супер) представляет собой водный коллоидный раствор кремниевой кислоты. Высококонцентрированные стабильные кизельзоли производят двух типов: щелочной и кислый. Кизельзоль обладает значительной интенсивностью зарядов, благодаря чему он эффективен в небольших концентрациях, однако действует только в сочетании с белоксодер-жащими веществами. При этом хлопьеобразование происходит благодаря взаимодействию отрицательно заряженных частиц кизельзоля с положительно заряженными коллоидами, например, желатина. Ки-зельзоль в сочетании с желатином способствует эффективному удалению высокомолекулярных веществ из виноматериала и его осветлению. Обычно используют 5-10-кратное количество 15%-ного раствора ки-зельзоля по отношению к желатину, причем для ярко окрашенных напитков применяют более низкую дозировку, чем для менее окрашенных. В любом случае необходимую дозировку препаратов определяют с помощью предварительных экспериментов. Раствор кизельзоля готовят в соответствии с инструкцией, соблюдая температурный режим — оптимальная температура в интервале от 3 до 20 °С.
Полиакриламидные флоку-лянты (ПААФ) — синтетические органические полимеры, высокомолекулярные водорастворимые соединения. В настоящее время пер-
2 • 2009
45
спективно исследование влияния так называемых флокулянтов «прямого действия», т. е. без дополнительного применения коагулянтов. Исследованиями ряда авторов при использовании модельных растворов и молодого пива установлено, что ПААФ в незначительных количествах (0,4 мг/дм3) эффективно удаляют вещества, образующие муть в сброженных напитках, способствуют быстрому осаждению дрожжевых клеток, не оказывают неблагоприятного воздействия на процессы формирования органолептических показателей готового напитка [5].
Для обработки виноматериалов готовят 0,5%-ный раствор полиакрил-амида в воде с температурой 60 °С при постоянном интенсивном перемешивании. Полученный раствор хранят не более 3 сут. Перед обработкой его разводят напитком до концентрации 0,05 %. При сочетании ПАА с бентонитом в напиток сначала вводят необходимое количество бентонитовой суспензии, затем после перемешивания — соответствующую дозу ПАА. Оптимальная дозировка ПАА составляет 3-7 мг/дм3 в зависимости от состава напитка, характера мути и количества вносимого бентонита. Осветление завершается через несколько часов.
Для получения наиболее эффективного осветления медового напит-
ка исследуемые материалы использовали как в чистом виде, так и в сочетании с другими веществами. Перед применением готовили рабочие растворы всех препаратов.
После окончания процесса осветления напиток снимали с осадка декантацией либо фильтрованием на кизельгуровом фильтре, при этом фиксировали продолжительность оклейки, вид образовавшегося осадка. Эффективность действия того или иного вещества на напиток оценивали по содержанию дрожжей, плесневых грибов и бактерий в осветленных образцах (табл.3).
Приведенные результаты свидетельствуют о том, что использование таких оклеивающих материалов, как рыбий клей, желатин и бентонит, не обеспечивает освобождение медового напитка от дрожжей и других микроорганизмов. Сочетания рыбий клей + бентонит, желатин + + бентонит, рыбий клей + кизель-золь, желатин + кизельзоль оказало на качество осветления незначительный эффект. Наиболее высокие результаты осветления с образованием обильных хлопьевидных осадков за короткий период получены при сочетании кизельзоля с фло-кулянтом ПАА, а также бентонита с ПАА. В этих случаях в напитке отсутствовали дрожжи и плесневые грибы, однако оставалось некоторое
Таблица 3
Оклеивающие препараты Содержание микроорганизмов, КОЕ/см3 Продолжи-
КМАФАнМ Дрожжи Плесневые грибы тельность оклейки, мин Вид осадка
Напиток до внесения препаратов 7402 4407 20 — —
Рыбий клей 6402 4407 20 Более 60 мин Пылевидный
Желатин 6402 4-107 20 То же »
Бентонит 6,6402 4-107 20 » »
Бентонит + рыбий клей 4,6402 3,2407 17 30 »
Бентонит + желатин 3,8402 2,6407 12 30 »
Кизельзоль +желатин 5Д-102 3,8407 19 50 »
Кизельзоль + рыбий клей 5,9402 3,4407 17 50 »
Кизельзоль + ПАА 1Д101 0 0 15 Плотный хлопьевидный
Бентонит + ПАА М01 0 0 10 То же
Таблица 4
Определяемые показатели Допустимый Длительность хранения при температуре 20 °С, год
уровень 1 2 3
КМАФАнМ, К0Е/100 см3 Не более 5-102 Менее 10 Менее 10 Менее 10
БГКП (колиформы) в 10 см3 Не допускается 0 0 0
Патогенные, в том числе сальмонеллы, в 25 см3 То же 0 0 0
Дрожжи и плесени в 40 см3 » 0 5 55
количество бактериальных клеток, для освобождения от которых потребовалось холодное стерильное фильтрование напитка.
Холодная стерилизация представляет собой метод фильтрации и стерилизации посредством применения мембран без теплового воздействия. Данный метод позволяет получить высокое качество напитка, а также значительно снизить энергозатраты [6]. Эти фильтры, как правило, используют на стадии заключительной фильтрации и устанавливают в линии непосредственно перед устройством розлива.
С целью установления срока, в течение которого микробиологические показатели напитка остаются неизменными, он был оставлен на хранение при температуре 20 °С в течение трех лет. Напиток анализировали после одного, двух и трех лет хранения (табл. 4).
Результаты, приведенные в табл. 4, свидетельствуют о том, что биологическая стабильность медового напитка сохраняется в течение двух лет.
Таким образом, для достижения биологической стабильности медового напитка необходимо проводить следующие операции: осветление напитка при помощи оклеивающих материалов, фильтрация на кизель-гуровом фильтре, холодно-стерильное фильтрование.
ЛИТЕРАТУРА
1. Пономарева О. И., Яковлева И. Н. Дрожжи для сбраживания плотного медового сусла//Индустрия напитков. 2008. № 1. С. 16-19.
2. Емельянова Л. К., Елисеев М. Н. Повышение биологической стойкости медового напитка//Пиво и напитки. 2003. № 6. С. 28-29.
3. Бурцев Б., Агеева Н. Новые препараты для обработки и стабилизации виномате-риалов//Индустрия напитков. 2008. № 2. С. 68-70.
4. Хурцилава Е. Современный подход для выбора бентонита при производстве виноградных вин//Индустрия напитков. 2007. № 2. С. 80-84.
5. Сергеева И. Ю., Помозова В. А., Шевченко Т. В., Сыроватко А. Л. Применение флокулянтов для повышения стойкости сброженных напитков//Пиво и напитки. 2007. № 5. С. 24-27.
6. Стогний А. Н. Фильтрационные элементы для пивоваренной промышленности//Пи-во и напитки. 2008. № 1. С. 50-51. &
