CC BY
30
Влияние экстракта дрожжей на процесс сбраживания плотного пивного сусла
С. С. Горелов
Московский государственный университет пищевых производств
В недалеком прошлом технологии плотного пивоварения стали уделять большое внимание. Это связано, с одной стороны, с изменением налогового законодательства по пиву в европейских странах, с другой — с появлением перспективных рынков в Восточно-Европейском и Азиатском регионах, потребовавших увеличения мощностей имеющихся пивоваренных заводов. По времени этот процесс совпал с развитием и усовершенствованием техники пивоваренного производства.
Технология высокоплотного пивоварения имеет неоспоримое преимущество: оборудование используется более эффективно, т. е. одна варка дает больше пива. Это означает в первую очередь экономию (энергии) затрат на производство пива, величина которой зависит от коэффициентов разведения. Для реализации данных преимуществ следует выполнить ряд условий.
Во-первых, отделение дробления должно иметь повышенную мощность, чтобы переработать большее количество зернопродуктов при том же числе варок. Кроме того, следует уделять максимальное внимание качеству
помола, чтобы получать прозрачное сусло.
Во-вторых, варочное отделение должно быть в состоянии выдавать сусло с повышенным содержанием сухих веществ при постоянном ритме варок и с максимально возможным выходом продукта. С увеличением объема засыпи приходится работать с первым суслом повышенной концентрации для того, чтобы иметь в своем распоряжении большой объем промывной воды для пивной дробины. В любом случае следует очень тщательно определить оптимум, так как при слишком плотных заторах (гидромодуль меньше 2,8) процесс осахаривания займет больше времени и в результате не удастся достичь полноты осахаривания по йодной пробе.
Получение промывных вод для их повторного использования предполагает увеличение длительности фильтрования; при их добавлении к суслу возникают проблемы количественного характера, поскольку каждая последующая промывка приводит к снижению содержания экстрактивных веществ.
К фильтрации затора предъявляются особые требования, поскольку
Продолжительность брожения, сут
— 1 % — Контроль - 0,5 % — 1,5 % Рис. 1. Влияние дрожжевого экстракта на сбраживание 16,2%-ного сусла
ПИ
НАПИТКИ
5•2008
38
система фильтрации имеет определенную пропускную способность. Приходится перерабатывать повышенное количество зернопродуктов, получая то же количество сусла. В фильтрационном аппарате повышается сопротивление слоя дробины, причем число и объем промывных вод, используемых для выщелачивания дробины, увеличиваются.
В-третьих, при кипячении сусла с хмелем следует стремиться к тем же показателям испарения, что и при кипячении обычного сусла. Кипячение должно быть по возможности интенсивным, чтобы обеспечивались эффективная коагуляция белков и хорошее хлопьеобразование. В конце кипячения сусла с хмелем с целью повышения экстрактивности добавляют крахмальную мальтозную патоку. При ее добавлении увеличивается содержание сахаров, а количество аминного азота уменьшается. Эффективность использования горьких веществ снижается, так как доза их внесения возрастает пропорционально концентрации сусла или коэффициенту разведения. Внесение больших количеств горьких веществ, особенно в форме гранул, приводит к появлению большего количества осадка взвесей сусла, что, в свою очередь, означает большие потери горьких веществ за счет удержания большего количества сусла осадком взвесей.
В-четвертых, сбраживание и созревание не должны длиться дольше, чем в случае нормального пива, поскольку в противном случае не получится ожидаемого роста производительности. Этого можно достичь только в случае наличия сусла оптимального состава при его определенной оптимальной аэрации и наличии жизнеспособных дрожжей.
Как следует из перечисленных условий, высокоплотное пивоварение требует тщательной оптимизации отдельных технологических процессов, если нужно не просто улучшить эффективность использования оборудования, но и достичь определенных экономических целей. При этом возникает одна из главных проблем — заставить дрожжи работать при большом содержании сахара в сусле и высокой концентрации алкоголя, образующегося в процессе брожения. Спирт для дрожжей — это яд, от которого они стремятся избавиться, выделяя его из клетки во внешнюю среду.
В любом технологическом процессе важное звено, связанное со спиртовым брожением, — это физиологическое состояние дрожжей. Оно особенно сказывается при их использовании при сбраживании сусла с большой
Продолжительность брожения, сут — 1 % — Контроль - 0,5 % — 1,5 % Рис. 2. Влияние дрожжевого экстракта на сбраживание 18,3%-ного сусла
9
8 - "к u 7 о ' " о \ б - cd" о Ь 5- о Е 4 " ío 3 -
1 2 - о & ш 1 -
i i i 1 1 1 1 1 1
■ 1 ■ 2 Нз Н4 Нб ■ бб Н7 Н8 ■9 10 11 12 13 14 15
Продолжительность бр ожения, сут
- 1 % — Контроль — 0,5 % — 1,5 %
Рис. 3. Влияние дрожжевого экстракта на сбраживание 20,3%-ного сусла
плотностью. В научно-технической литературе имеются многочисленные сведения об улучшении физиологического состояния дрожжей путем воздействия на посевной материал различных физических факторов: температуры, давления, обработки в магнитном поле, токами СВЧ, лазером, ультрафиолетовыми лучами, ультразвуком и т.п. [1]. Питательные среды обогащают биологически активными добавками — экстрактами растительного происхождения. В то же время полный спектр биологически активных веществ, которые являются необходимыми компонентами питательной среды и участвуют в процессе метаболизма дрожжей, содержится в дрожжевых экстрактах. Поэтому целесообразно исследовать влияние полученных дрожжевых экстрактов на процесс сбраживания высокоплотного сусла [2].
Данная статья посвящена изучению влияния дрожжевого экстракта на бродильную активность дрожжей в условиях высокоплотного пивоварения. В работе использованы образцы сусла с массовой долей сухих веществ 16,3; 18,2 и 20,3 %, которые были поставлены на брожение с температурой 9 °С и плотностью засева 23 млн/см3. В сусло добавляли дрожжевой экстракт [2] в количестве 0,5; 1 и 1,5 % от объема сбраживаемой среды. В ходе процесса брожения вели наблюдение за убылью сухих веществ и физиологическим состоянием дрожжевых клеток. Контролем в эксперименте служили материалы с суслом, не обработанным экстрактом.
Результаты исследования по влиянию различных концентраций дрожжевого экстракта представлены на рис. 1, 2 и 3.
Зависимость бродильной активности дрожжей Saccharomyces cerevisiae, штамм 34 при сбраживании 16,2%-ного сусла с добавлением различной концентрации дрожжевого экстракта представлена на рис. 1. Как видно из этого рисунка, бродильная активность при добавлении 1 %-ного экстракта была выше контрольного варианта на 20 % и составляла 5,9 г/ 100 см3 СО2, в то время как в контрольном варианте бродильная активность составляла всего лишь 5,0 г/100 см3 СО2, при этом она достигала своего максимума в опытном варианте на сутки раньше по сравнению с контролем. Кроме того, бродильная активность в вариантах с добавлением 0,5 и 1,5 % экстракта была ниже контрольного.
Как видно из рис. 2 и 3, внесение дрожжевого экстракта в количестве 0,5 и 1,5 % ингибировало бродильную активность дрожжей. Оптимального
значения она достигла при внесении в сусло 1 % экстракта.
По результатам полученных данных о влиянии дрожжевого экстракта на бродильную активность в плотном сусле можно сделать вывод о том, что при введении экстрактов в количестве 0,5 и 1,5 % данные образцы ухудшали исследуемый показатель. Поэтому дальнейшее изучение этих вариантов считали нецелесообразным.
Далее мы исследовали влияние дрожжевого экстракта в количестве 1 % от объема на флокуляционную способность штамма 34, количество почкующихся клеток и накопление спирта в процессе сбраживания пивного сусла с начальной плотностью 16,2; 18,3 и 20,3 %. Результаты приведены в табл. 1, 2 и 3.
Из данных этих таблиц следует, что при введении экстракта в количе-
стве 1 % от объема сбраживаемой среды значительно сокращалась лаг-фаза, что дает наибольший прирост биомассы дрожжей в короткие сроки и ведет к более быстрому сбраживанию сусла с высокой плотностью.
Мы провели анализ экспериментального зрелого пива, полученного на сусле пивоваренного завода «Ва-гант» с различной плотностью. Экстракт добавляли в концентрации 1 %. Результаты представлены в табл. 4.
Как видно из табл. 4, показатели опытного образца проанализированного молодого пива с добавлением дрожжевого экстракта практически не отличаются от контрольного варианта без добавления экстракта. Было отмечено более глубокое сбраживание сусла в опытном варианте по сравнению с контрольным: 16,2%-ного сусла — на 4,9 %, 18,3%-ного —
5 • 2008
39
Таблица 1
Исследуемые Продолжительность брожения, сут
показатели при сбраживании 1 2 3 4 5 6 7 8
16,2%-ного сусла Контроль 1 % Контроль 1 % Контроль 1 % Контроль 1 % Контроль 1 % Контроль 1 % Контроль 1 % Контроль 1 %
Сухие вещества, % 15,6 15,5 14,9 14,5 13,9 13,4 12,8 12,3 11,7 11,0 10,2 9,8 9,8 9,0 9,2 8,0
Содержание спирта, об. % 0,5 0,6 1,8 2,0 3,0 3,2 4,0 4,3 4,8 5,4 5,0 5,5 5,0 5,5 5,0 5,5
Количество клеток во взвешенном состоянии, млн/см3 23,0 26,0 34,5 38,5 42,0 58,0 54,5 71,5 67,0 57,5 78,0 48,0 63,4 36,6 52,0 29,0
Количество почкующихся клеток,% 34,2 36,5 37,0 40,2 48,0 48,5 43,6 35,0 32,5 23,7 26,5 20,8 23,5 17,6 21,0 16,3
Таблица 2
Исследуемые Продолжительность брожения, сут
показатели при сбраживании 1 2 3 4 5 6 7 8
18,3%-ного сусла Контроль 1 % Контроль 1 % Контроль 1 % Контроль 1 % Контроль 1 % Контроль 1 % Контроль 1 % Контроль 1 %
Сухие вещества, % 17,6 17,6 16,3 16,2 15,9 15,7 14,8 14,1 13,8 13,0 12,2 11,3 11,7 10,0 10,8 8,9
Содержание спирта, об.% 0,9 1,0 22 2,5 3,5 3,9 4,9 5,3 5,5 6,2 6,0 6,7 6,0 6,9 6,0 6,9
Количество клеток во взвешенном состоянии, млн/см3 23,0 23,5 29,5 30,2 43,0 61,8 69,0 106,0 104,1 95,0 107,0 67,5 96,8 45,2 50,5 31,0
Количество почкующихся клеток, % 21,5 20,5 46,3 50,8 54,5 70,4 73,4 127,8 103,4 108,1 95,2 94,2 68,0 73,0 39,5 40,3
Таблица 3
Исследуемые Продолжительность брожения, сут
показатели при сбраживании 1 2 3 4 5 6 7 8
20,3%-ного сусла Контроль 1 % Контроль 1 % Контроль 1 % Контроль 1 % Контроль 1 % Контроль 1 % Контроль 1 % Контроль 1 %
Сухие вещества, % 20,2 20,2 19,3 19,5 18,3 18,1 17,4 16,8 16,2 15,8 15,1 14,0 14,1 12,9 13,8 12,0
Содержание спирта, об.% 1,8 1,9 3,1 3,5 5,0 5,5 6,5 7,0 7,0 8,2 7,1 8,7 7,2 8,9 7,2 8,9
Количество клеток во взвешенном состоянии, млн/см3 25,0 25,5 34,0 36,0 57,5 88,5 78,0 104,0 94,5 143,5 132,0 128,0 126,0 103,0 107,0 89,5
Количество почкующихся клеток, % 32,4 32,4 51,2 54,7 68,5 70,4 74,1 48,4 52,2 39,0 46,2 31,0 38,0 27,6 32,0 24,2
Таблица 4
Начальное содержание сухих веществ, % Содержание СО2, мас. % Алкоголь, об. % Титруемая кислотность, см3 1н. №0Н/100 см3 РН Сухие вещества, % Оценка, баллы
1 % Контроль 1 % Контроль 1 % Контроль 1 % Контроль 1 % Контроль 1 % Контроль
16,2 0,51 0,50 5,4 5,1 2,0 2,0 4,52 4,50 7,8 8,2 24,5 24,2
18,3 0,49 0,49 6,8 6,1 2,1 2,1 4,57 4,56 8,0 8,9 24,5 24,2
20,3 0,47 0,48 8,9 7,8 2,3 2,3 4,63 4,61 9,7 11,2 24,4 24,1
на 10,1 %, а 20,3%-ного — на 12,3 %. Продолжительность сбраживания сусла плотностью 16,2; 18,3 и 20,3 % сокращалась при внесении 1 % экстракта А2 в среднем на 1,5 сут.
Установлено, что оптимальной является концентрация экстракта 1 % от объема сбраживаемой среды.
При внесении экстракта в сусло с массовой долей сухих веществ 16,2; 18,3 и 20,3 % улучшается физиологическое состояние дрожжей. Установлено стимулирующее воздействие на фло-куляционную способность дрожжей, бродильную активность, количество почкующихся клеток.
ЛИТЕРАТУРА
1. Активация дрожжевых клеток Sacchaгomyces ceгevisiae//Успехи современных естествознаний. 2003. № 3.
2. Горелов С. С., Ильяшенко Н. Г., Кречетнико-ва А. Н., Бетева Е. А., Гернет М. В. Изучение состава экстрактов осадочных пивных дрож-жей//Пиво и напитки. 2004. № 4.
5•2008
40
