Научная статья на тему 'Пути повышения биологической стабильности медового напитка'

Пути повышения биологической стабильности медового напитка Текст научной статьи по специальности «Промышленные биотехнологии»

CC BY
264
53
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Журнал
Пиво и напитки
ВАК
Ключевые слова
НАПИТОК / ПРЯНОСТИ / БИОЛОГИЧЕСКИ АКТИВНЫЕ ВЕЩЕСТВА / МИКРООРГАНИЗМЫ

Аннотация научной статьи по промышленным биотехнологиям, автор научной работы — Пономарева О.И., Яковлева И.Н.

Исследованы различные способы осветления медового напитка. Разработан способ, обеспечивающий сохранение биологической стабильности напитка в течение двух лет.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Текст научной работы на тему «Пути повышения биологической стабильности медового напитка»

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. &

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.