Напитки брожения типа кваса на основе меда

                         K_s - константа насыщения, численно равная такой концентрации лимитирующего питательного вещества, при которой предельная скорость роста достигает половины максимальной (предельной) скорости роста, т.е. когда μ_мах=0,5. Значение K_s обычно невелико (порядка нескольких мкг/л) как для углеводов, так и для аминокислот. Таким образом, в полноценной питательной среде K_s по сравнению с S- величина незначительная и ею можно пренебречь, тогда μ=μ_махS/S=μ_мах.

     Следовательно, в полноценной среде скорость роста культуры не зависит от концентрации лимитирующего компонента (за исключением  случаев, когда концентрация слишком мала).

     Удельная  скорость роста лимитируется не только концентрацией субстрата. Главным  фактором, определяющим удельную скорость роста культуры, могут быть продукты обмена веществ - метаболиты. При высокой  концентрации клеток метаболиты накапливаются быстро и могут задерживать их рост уравнение, которое учитывает ее торможение вследствие недостатка субстрата и появляющимися продуктами обмена (уравнение Моно-Иерусалимского):

                                            ,                                                        (19)

                    где K_P – константа Иерусалимского, численно равная концентрации продукта- метаболита, при которой удельная скорость роста равна половине скорости роста в среде без продукта- метаболита, т.е. μ=μ₀/2;

             Р- фактическая концентрация продукта- метаболита, г/л.

     Из  уравнения (19) видно, что увеличение концентрации метаболита Р снижает удельную скорость роста культуры.

     В большинстве случаев трудно определить, какой продукт ингибирует рост продукта обмена. Следовательно, нужно исключить из (19) Р, принимая, что концентрация продуктов обмена пропорциональна количеству перерабатываемого субстрата [2]. 

4. Использование других видов дрожжей и сухих  культур дрожжей и МКБ

 

     Сложный процесс накопления достаточного объема смешанной (комбинированной) закваски не всегда можно организовать на небольших предприятиях по производству кваса, поэтому там для сбраживания квасного сусла часто используют прессованные хлебопекарные дрожжи Saccharomyces cerevisiae. Их проверяют на отсутствие слизеобразующих бактерий и предварительно разбраживают перед внесением в сусло. Для этого готовят квасное сусло из концентрата квасного сусла с массовой долей сухих веществ 3,0 %, добавляют в него сахарный сироп до массовой доли сухих веществ 8,0%, кипятят это сусло в закрытой емкости в течение 30 мин, охлаждают до 28...30°С.

     Расчетное количество прессованных дрожжей (0,15 кг на 100 дал готового кваса) смешивают с водой в соотношении 2:1. Полученную суспензию подкисляют до рН 2,7...2,9 добавлением молочной кислоты (примерно 40 см³ молочной кислоты концентрацией 40 % на 1 кг прессованных дрожжей) и выдерживают в течение 3 ч для подавления посторонней бактериальной микрофлоры. Затем в подкисленную суспензию добавляют пятикратный объем приготовленного сусла с массовой долей сухих веществ 8% и проводят разбраживание в течение 2...3 ч. Дрожжи должны активно разбродиться с образованием на поверхности сусла пены, иметь чистый дрожжевой запах. После разбраживания их передают на брожение.

     Исследованиями  киевских ученых показано, что хорошие  результаты при сбраживании квасного сусла показали винные дрожжи шампанских рас: Днепропетровская, Киевская, Штейнберг-6, пивные дрожжи среднесбраживающих рас 776 и 44, а также спиртовые дрожжи рас М-спиртовая, К-69, XII, использование которых предложено воронежскими учеными.

     В то же время, дрожжи не могут считаться  полноценной заменой комбинированной  закваски, так как не обеспечивают необходимого накопления кислотности, хороших органолептических показателей, поэтому при использовании только дрожжей в рецептуру производства кваса обычно вводят лимонную или молочную кислоты для доведения кислотности кваса до нормы.

     Ранее было рекомендовано использовать сушеные  культуры квасных дрожжей и МКБ, которые готовили в лаборатории ВНИИПБП. Сушеные дрожжи имели внешний вид короткой вермишели. Их фасовали в пакеты по 100г. В лаборатории завода готовили 20 дм³ квасного сусла с массовой долей сухих веществ 8 % так, как описано выше, кипятили его в течение 30 мин, охлаждали до 28...30°С. В тщательно вымытую и продезинфицированную бутыль рабочим объемом 20 дм³ вносили 100 г сушеных дрожжей, наливали туда 5 дм³ сусла и оставляли для размножения на 18...24ч при 26...30°С. Затем доливали в бутыль еще 15 дм³ сусла и вновь оставляли на 8...12 ч. Готовую разводку дрожжей в количестве 15 дм³ передавали в чан вместимостью 100 дм³, куда наливали 85 дм³ стерильного квасного сусла с массовой долей сухих веществ 6 % и оставляли на 18...24ч до интенсивного брожения. В бутыль с 5 дм³ разводки сушеных дрожжей доливали 15 дм³ стерильного квасного сусла с массовой долей сухих веществ 8 % и оставляли на 12 ч до интенсивного забраживания. Операции по доливу разводки суслом в бутыли, включая отбор разводки и долив свежего сусла, повторяли 5...6 раз.

     Из  чана на 100 дм³ разводку дрожжей передавали в производство в бродильный аппарат объемом 1000 дал.

     Молочнокислые бактерии (МКБ) сушили на пивной дробине, фасовали в пакеты по 100г. В лаборатории завода готовили 20 дм³ стерильного квасного сусла с массовой долей сухих веществ 8 % так, как описано выше.

     В тщательно вымытую и продезинфицированную бутыль рабочим объемом 20 дм³ вносили 100 г сушеных МКБ, наливали туда 5 дм³ сусла и оставляли для размножения на 24 ч при температуре 26...30°С. Затем доливали в бутыль еще 15 дм³ сусла и вновь оставляли на 24 ч. Готовую разводку МКБ в количестве 5...6 дм³ передавали в производство в бродильный аппарат объемом 1000 дал вместе с разводкой дрожжей.

     В бутыль с 5 дм³ разводки сушеных МКБ доливали 15 дм³ стерильного квасного сусла с массовой долей сухих веществ 8 % и оставляли на 24 ч. Операции по доливу разводки суслом в бутыли, включая отбор разводки и долив свежего сусла, повторяли 5...6 раз.

     Производство  сушеных квасных дрожжей и МКБ было организовано только в небольших объемах, поэтому они не могли обеспечить потребность всех предприятий отрасли. Из-за трудоемкости процесса сушки оно было прекращено.

     В настоящее время исследуется  возможность применения сушеных  пивных дрожжей для производства кваса.

     Если  завод или цех использует для  производства кваса жидкие пивные дрожжи, то их расход должен составлять 1,5...2,0 дм³ на 100 дал сусла. Рекомендуется провести предварительное разбраживание дрожжей так же, как прессованных хлебопекарных дрожжей [1]. 

   

4. Напитки брожения типа кваса на основе меда

 

     В последнее время, особенно в течение последних трех лет, производство кваса стабильно растет, вновь появился интерес производителей и потребителей к квасу и другим национальным напиткам брожения (сбитню, медовухе).

     Издревле  напитки на основе меда были традиционными  напитками русского народа. Существовала масса рецептов производства различных как слабоалкогольных, так и крепких напитков на основе меда.

     Медовые напитки брожения современного поколения разнообразны как по сырьевому составу, так и по способам производства. Как правило, для достижения глубокого выбраживания в современных условиях сбраживание медового сусла производится с помощью различных рас винных, пивных и хлебопекарных дрожжей. Разные виды дрожжей сбраживают медовое сусло с различной скоростью, формируют специфические органолептические характеристики напитка.

     Основной  недостаток медовых напитков брожения, медовух промышленного производства – их «тяжелый вкус», чему способствуют высокая температура брожения, недостаток аминного азота в медовом сусле, длительный цикл производства. Это приводит к накоплению побочных продуктов брожения в высоких концентрациях, что отражается на вкусовых достоинствах напитков, снижая освежающее действие и пищевую ценность. Поэтому они не стали продуктами массового потребления.

     При использовании медового сусла необходимо уделять внимание особенностям протекания биохимических и микробиологических процессов, так как это сусло в отличие от зернового или плодово-ягодного неоптимально по соотношению сбраживаемых углеводов и аминного азота, содержит мало минеральных компонентов, в которых нуждаются дрожжи. Для эффективного брожения и развития дрожжей в сбраживаемой среде необходимо оптимизировать состав сусла и соблюдать рациональные условия брожения, от которых зависит качество напитка.

     Целью работы, проводимой в Кемеровском институте, было исследование возможности получения слабоалкогольных напитков брожения типа кваса на основе меда с использованием дрожжей, выделенных из продукта пчеловодства – перги.

     Дрожжи  выделены в Кемеровском технологическом институте пищевой промышленности из четырех образцов перги, полученной из разных регионов. Показана эффективность их использования для сбраживания медового сусла с высокой начальной экстрактивностью до 20 %, определены оптимальные параметры их развития. В данном исследовании одна из первых задач – оптимизация состава сусла и режимов брожения при сбраживании сусла с низкой начальной экстрактивностью.

     Все исследования проводили на стерильном медовом сусле с содержанием сухих веществ 8 %, которое сбраживали медовыми дрожжами при температуре 30 °С до содержания сухих веществ 5,5–5,8 %. В качестве источника азота использовали препарат Rhodia Zumesite, представляющий собой пищевую подкормку для дрожжей и имеющий в своем составе соли аммония и витамины. Рекомендуемое количество внесения препарата для пивных дрожжей 5–6 г/дал. При проведении эксперимента препарат вносили в количествах 4, 5, 6 и 7 г/дал.

     Кроме изучения влияния концентрации азотистых  веществ на процесс брожения параллельно  проводили исследования по выявлению  оптимальной нормы внесения дрожжей в медовое сусло. Норма внесения пивных дрожжей для производства пива 25 млн кл. /см³. Исследован процесс сбраживания медового сусла в диапазоне концентраций 20–40 млн кл./см³. В процессе сбраживания через каждые 3 ч определяли массовую долю сухих веществ, общее количество жизнеспособных дрожжевых клеток, процент мертвых и почкующихся.

     Содержание мертвых клеток в процессе брожения увеличивалось незначительно и не превышало 8,5 %, количество почкующихся возрастало к концу брожения. Полученные результаты позволяют отметить, что на скорость брожения медового сусла и на физиологические показатели медовых дрожжей в процессе брожения существенно влияют как норма засева дрожжевых клеток, так и количество вносимой подкормки для дрожжей. Однако при любой дозировке медовых дрожжей наблюдается одинаковая зависимость как продолжительности брожения медового сусла, так и накопление дрожжевой биомассы от содержания источника азота в сусле.

     В соответствии с рисунками 3 – 5, наиболее быстрое и глубокое сбраживание сусла наблюдается при внесении Rhodia Zumesite в количестве б г/дал. При этой же дозировке практически во всех случаях к концу брожения содержание мертвых клеток минимально и составляет 6,5-8,5 % от общего количества клеток. Для накопления почкующихся клеток такое количество вносимого препарата также оптимально. Так, количество почкующихся клеток к концу брожения при норме засева медовых дрожжей 40 млн кл./см³ составляет 32 % от общего количества клеток, а при норме засева 30 и 20 млн кл./см³– 45 и 42 % соответственно.

Рисунок 3 – Динамика брожения медового сусла медовыми дрожжами при различном уровне азота (норма внесения дрожжей – 20 млн кл./см³) 

Рисунок 4 – Динамика брожения медового сусла медовыми дрожжами при различном уровне азота (норма внесения дрожжей – 30 млн кл./см³)  

Рисунок 5 – Динамика брожения медового сусла медовыми дрожжами при различном уровне азота (норма внесения дрожжей – 40 млн кл./см³)

     В соответствии с рисунками 6 – 8 при слишком низкой концентрации азотистого питания (4 г/дал) наблюдается низкая бродильная активность дрожжей, количество почкующихся клеток к концу брожения составляет 20-30%, а содержание мертвых несколько выше, чем при дозировке азота 6 г /дал. При повышенной концентрации азота в сусле тормозятся процессы брожения и размножения дрожжей.

Рисунок 6 – Динамика концентрации жизнеспособных клеток с различным количеством Rhodia Zumesite (норма внесения дрожжей – 20 млн кл./см³) 

 

Рисунок 7 – Динамика концентрации жизнеспособных клеток с различным количеством  Rhodia Zumesite (норма внесения дрожжей – 30 млн кл./см³)