СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА ОБЛЕПИХОВОГО УКСУСА

Изобретение относится к пищевой промышленности, в частности к способу производства облепихового уксуса.

Главным компонентом пищевого уксуса является уксусная кислота. Получают ее двумя способами - химическим, из продуктов сухой перегонкой древесины, и микробиологическим, посредством брожения спиртосодержащих жидкостей, таких как виноградное вино, сидр, пивное сусло, забродивший мед, соки различных фруктов, из водного раствора этилового спирта и др. В таких жидкостях окисление этанола до уксусной кислоты проводят уксуснокислыми бактериями в большинстве случаев Acetobacter aceti. В результате в готовом продукте оказывается не только кислота, но и небольшое количество сложных эфиров, альдегидов и других органических соединений. Именно благодаря этим веществам пищевой уксус обретает присущий ему особый вкус и приятный аромат (А.С. №№92827, 1296570, 1402612, патенты РФ №№2215780, 2301255 и др.). Разведенная же водой уксусная кислота, полученная химическим путем, лишена этих качеств. Поэтому считается, что в пищевой промышленности и в быту лучше использовать уксус, изготовленный биохимическим способом.

Облепиха является одним из богатых природных источников биологически активных веществ. Плоды облепихи содержат полиненасыщенные жирные кислоты, сахара, каротин, флавоноиды, витамины С, Р, Е, в небольших количествах витамины В1, В2, В9, К, а также макро- и микроэлементы. Поэтому получение облепихового уксуса является актуальной задачей, т.к. уксус применяется в пищевой промышленности (в качестве приправ, для производства соусов, майонеза, заправок, для приготовления напитков, при консервировании), а также в лечебно-профилактических целях, в фармацевтическом производстве и др.

Наиболее близким к заявляемому техническому решению является способ производства облепихового уксуса по патенту РФ №2385924, характеризующийся тем, что из плодов облепихи извлекают сок дроблением, отеканием и прессованием, от сока отделяют масло сепарированием, отстаивают сок для разделения на слой масла и сока, сливают сок и спиртуют его до крепости 10-12 об.% или часть спиртуют, а другую сбраживают насухо, из спиртованного облепихового сока или смеси его со сброженным облепиховым соком готовят питательную среду путем внесения предварительно полученного раствора фосфорно-кислого аммония, перемешивания смеси, окисляют спирт в уксусную кислоту в присутствии воздуха непрерывным или периодическим циркуляционным способом с использованием наполнителя, на котором закреплены уксуснокислые бактерии штамма Acetobacter aceti ВКПМ В-4578, снимают сырой уксус, пастеризуют его, охлаждают до температуры 20-40°C, осветляют обработкой бентонитовой суспензией и одновременно купажируют добавлением питьевой воды и/или абсорбционной воды или сырого облепихового уксуса, декантируют уксус и подвергают фильтрации с последующим розливом или концентрированием и розливом. При этом в качестве наполнителя, на котором закреплены уксуснокислые бактерии, используют стружку из дуба или граба, или бука или березы, или кочерыжки. Окисление проводят при температуре 28-33°C. В полученном уксусе массовая концентрация уксусной кислоты составляет 4-9 г/100 см³.

Недостатками известного способа являются недостаточно высокое качество готового продукта, а также трудоемкость и длительность процесса за счет наличия таких стадий, как извлечение сока из облепихи дроблением, отеканием, прессованием ягод, отделение от него масла сепарированием, отстаивание сока для разделения на слой масла и сока. Кроме того, использование в качестве наполнителя стружки приводит к необходимости впоследствии от нее избавляться, что также удлиняет процесс и делает его более трудоемким.

Задачей настоящего изобретения является разработка нового способа производства облепихового уксуса, который позволяет повысить качество готового продукта, а также сократить длительность и трудоемкость процесса.

Технический результат - выполнение заявленного назначения.

Поставленная задача решается предлагаемым способом производства облепихового уксуса, характеризующегося тем, что плоды облепихи измельчают, полученную мезгу сбраживают путем добавления питьевой воды до содержания органических кислот 0,7±0,05% и сахара до содержания сахаров 200 г/л, смесь перемешивают, добавляют разводку винных дрожжей и выдерживают при температуре 20±1°C до содержания этилового спирта не менее 12 об.%, полученный виноматериал декантируют, осветляют 5% водной суспензией бентонита, которую вносят в количестве от 1 до 7 г/л в пересчете на сухой бентонит, фильтруют, осветленный виноматериал перемещают в ацетатор, добавляют к нему питьевую воду до содержания титруемых кислот 1,5-3,0 об.% и до содержания этилового спирта 2,5-7,0 об.%, смесь перемешивают и подвергают глубинному культивированию при температуре 30±2°C путем добавления культуры уксуснокислых бактерий Acetobacter aceti до снижения содержания этилового спирта до 0,1-0,3 об.%, после чего уксус подвергают фильтрации через фильтр с размерами пор 0,2 мкм с последующим розливом.

В заявляемом способе производства уксуса производят сбраживание не облепихового сока (как в прототипе), а мезги (измельченной ягоды). Это позволяет не только сбраживать сахара, но и экстрагировать фенольные, азотистые и другие полезные вещества, содержащиеся в кожице и семенах облепихи, что позволяет сохранить практически все биологически активные вещества в получаемом уксусе и, как следствие, повысить его качество.

Следует отметить, что традиционные технологии получения виноматериала из облепихи базируются на сбраживании сока, полученного после прессования. При этом сведений о возможном получении облепиховых виноматериалов сбраживанием на мезге из уровня техники не известно; поэтому параметры стадии сбраживания мезги определялись опытным путем.

В заявляемом техническом решении к мезге перед началом брожения добавляют питьевую воду до содержания органических кислот 0,7±0,05%. Именно такое содержание органических кислот является оптимальным для процесса брожения. При содержании органических кислот более 0,7% процесс брожения замедляется, а при содержании органических кислот менее 0,7% теряются органолептические свойства, присущие исходному сырью и, как следствие, ухудшается качество конечного продукта.

Также перед началом процесса брожения добавляют сахар до содержания сахаров в сусле 200 г/л, включая сахар, содержащийся в ягоде. При сбраживании такого сусла содержание спирта в виноматериале будет составлять 12 об.%; это предотвращает развитие посторонней микрофлоры и возникновение заболеваний облепихового виноматериала, которые отрицательно сказываются на качестве готового продукта.

В связи с наличием в сбраживаемой среде большого количества масла было необходимо определить температуру брожения, которая предотвращала бы исключение нежелательных микробиологических процессов, приводящих к снижению качества целевого продукта, а также позволила бы максимально использовать потенциал ароматических и биологически активных веществ, что также оказывает существенное влияние на качество готового уксуса.

В эксперименте исследовались образцы сусла, подвергаемые брожению при различных температурах (16±1°C, 20±1°C и 24±1°C). Далее в полученных образцах определяли основные показатели химического состава (в частности, массовую концентрацию фенольных веществ, процианидинов и др.) и показатели цветности. Кроме того, проводилась оценка состава ароматических соединений при различной температуре ведения процесса брожения, а также дегустационная оценка (по 100-балльной системе). С учетом полученных данных, оптимальной температурой осуществления процесса брожения облепихового сусла оказалась температура 20±1°C.

Виноматериал, полученный из плодов облепихи, представляет собой сложную композицию, состоящую из водной фазы с растворенными в ней веществами, а также частиц плодовой мякоти и оболочки, содержащих внутриклеточное масло, и капель свободного масла, выделившегося при механическом измельчении плодов, т.е. по сути - это трехфазная система: жидкая фаза - масляная фаза - твердая фаза. Плотность этих трех фаз различна. В ягодах и соке облепихи масло образует устойчивый комплекс с пектинами и веществами белковой природы, поэтому для эффективного осветления виноматериала необходимо либо удалить, либо разрушить данный комплекс. В данном случае традиционные методы фильтрации и осветления малопригодны. Отстаивание и декантация облепихового виноматериала требует больших производственных площадей с низкими положительными температурами воздуха в течение длительного периода времени (до 72 часов). Сепарация виноматериала на тарельчатом сепараторе не позволяет полностью извлекать мякоть из сока вследствие малого различия между дисперсными системами. Под действием центробежных сил виноматериал разделяется не на две фракции (твердую и жидкую), а на четыре - свободное масло, маслосодержащая мякоть, осветленный сок и осадок твердых частиц мякоти. Разделение в центробежном поле оказалось очень сложным и плохо масштабируемым процессом. Использование фильтрации также оказалось малопригодным, т.к. фильтрующие перегородки с крупными порами не сдерживали мякоть и масло, а мелкопористые фильтры быстро забивались частицами мякоти, на которых накапливалось масло, и скорость снижалась вплоть до полного прекращения процесса.

Заявителем были испытаны различные фильтровальные материалы: фильтровальная бумага («голубая лента»), фильтрокартон (фирмы «PALL»), бельтинг, бязь, PTFE, но ни в одном из случаев не было получено положительных результатов по осветлению виноматериала, что, вероятно, связано с образованием на поверхности фильтровального материала гидрофобной пленки из масла, которая препятствует разделению водорастворимых компонентов. Единственным способом осветления облепихового виноматериала оказалось осветление с помощью адсорбентов (бентонитовых глин).

Бентонит - это коллоидный электролит, представляющий собой большой пористый многовалентный анион, имеющий в водных суспензиях отрицательный заряд. Благодаря этому он нейтрализует заряды белковых коллоидов, вызывая выпадения в осадок, в основном, высокомолекулярных фракций белка. Вместе с тем бентонит осаждает пектин и другие коллоиды. Осветление осуществляли введением 5%-ной водной суспензии в количестве от 1 до 7 г/л в пересчете на сухой бентонит. Использование бентонита для осветления облепихового виноматериала позволяет получить осветленное облепиховое вино, которое при хранении не расслаивается с образованием масляной пленки и может использоваться для получения облепихового уксуса.

Из уровня техники не известно использование бентонита для осветления виноматериала из облепихи. Известно только использование бентонита для осветления сока из облепихи. Но виноматериал и сок - это различные по своему составу композиции. Здесь следует отметить разницу между соком, в котором отсутствует мякоть, семена ягоды и практически большая часть масла, и виноматериалом, который содержит и сок, и мякоть, и семена, и масло. Поэтому и технология осветления бентонитом сока не даст должного эффекта при осветлении виноматериала.

В известном способе производства уксуса осветление также производят бентонитовой суспензией, но не облепихового сока, а практически готового уксуса, который уже не представляет собой трехфазную систему. Поэтому в известном способе использовалась стандартная, известная из уровня техники, технология осветления бентонитом. В заявляемом же процессе для осветления виноматериала, который представляет собой трехфазную систему, использовали 5% водную суспензию бентонита, процентное содержание которой было подобрано экспериментальным путем. Именно при таком процентном содержании бентонитовой суспензии удалось эффективно осветлить облепиховый виноматериал. Кроме того, неожиданно было обнаружено, что применение бентонита на стадии осветления виноматериала впоследствии улучшает процесс отделения бактериальной массы от уксуса.

В заявляемом способе перед культивированием в осветленный виноматериал добавляют питьевую воду до содержания титруемых кислот 1,5-3,0 об.% и до содержания этилового спирта 2,5-7,0 об.%. Экспериментально было доказано, что именно такое содержание титруемых кислот и спирта в облепиховом виноматериале позволяет получать уксус с содержанием уксусной кислоты 4-10%. Содержание уксусной кислоты в уксусе менее 4% приводит к нестабильности готового продукта, а при содержании уксусной кислоты более 10% останавливается жизнедеятельность уксуснокислых бактерий.

В известном способе окисление (культивирование) спирта в уксусную кислоту проводят поверхностным методом с использованием уксуснокислых бактерий Acetobacter aceti, которые закреплены на наполнителе (стружке). Это приводит впоследствии к необходимости избавляться от наполнителя, что, как уже указывалось выше, делает процесс более трудоемким и длительным.

В заявляемом процессе культивирование осуществляется глубинным методом с использованием бактерий Acetobacter aceti, но без использования наполнителя.

В заявляемом способе, так же, как и в прототипе, культивирование (окисление) проводили при температуре 30±2°C. Эта температура обеспечивает нормальную жизнедеятельность уксуснокислых бактерий. При температуре ниже 28°C скорость культивирования (окисления) начинает падать вплоть до почти полной остановки процесса, а при температуре выше 32°C наблюдается массовая гибель бактерий. Фильтрацию уксуса рекомендуется проводить через фильтр с размерами пор 0,2 мкм. Это позволяет стерилизовать уксус (удалять микроорганизмы), не подвергая его пастеризации при 85°C (как в прототипе).

В заявляемом и в известном способах для получения уксуса используют питьевую воду. Вода является сырьем для производства пищевого уксуса, и от ее качества зависит качество конечного продукта. Поэтому в процессе получения облепихового уксуса и используют питьевую воду.

Полученный по заявленному способу облепиховый уксус определяли на содержание в нем органических кислот, биологически активных веществ (БАВ), то есть полифенолов, флавоноидов (таблица 1), катехинов (таблица 2), а также макро- и микроэлементов (таблица 3), и сравнивали полученные показатели с прототипом.

Из таблицы 1 видно, что облепиховый уксус содержит большое количество полифенолов, мощных природных антиоксидантов.

Из таблицы 2 видно, что уксус богат катехином, его содержание соответствует 52% от суточной потребности.

Из таблицы 3 видно, что в облепиховом уксусе содержится значительное количество железа и марганца.

Как видно из таблиц 1, 2, 3, почти все сравниваемые показатели прототипа ниже показателей по заявляемому способу. Это наглядно говорит о более высоком качестве облепихового уксуса, полученного предлагаемым способом.

Таким образом заявляемый способ производства облепихового уксуса позволяет обеспечить достижение поставленной технической задачи, а именно:

- способ обеспечивает получение целевого продукта более высокого качества (уксус богат катехинами, полифенолами, флавоноидами, макро- и микроэлементами);

- способ исключает необходимость получения облепихового сока дроблением, отеканием, прессованием, отделением от него масла сепарированием, отстаиванием сока для разделения на слой масла и сока (длительность которых составляет до 150 часов);

- способ исключает стадию удаления наполнителя (стружки), требующую дополнительного времени и оборудования;

- способ исключает стадию пастеризации, которая также сказывается на трудоемкости процесса;

- способ прост, сокращает длительность процесса получения облепихового уксуса (до 72 часов) и делает его менее трудоемким;

- способ позволяет получать уксус с содержанием уксусной кислоты 4-10%.

Пример конкретного выполнения.

Плоды облепихи измельчают. Измельченную ягоду и выделившийся сок перекачивают в емкость для брожения. В эту же емкость добавляют воду питьевую до содержания органических кислот 0,7±0,05%, в пересчете на яблочную кислоту, и сахар до содержания сахаров в сусле 200 г/л. Все компоненты перемешивают, после чего добавляют разводку винных дрожжей. Далее смесь подвергают брожению при температуре 20±1°C. В процессе брожения производят периодическое механическое перемешивание сбраживаемого материала. Брожение прекращают по достижению концентрации этилового спирта не менее 12% об. Получившийся облепиховый виноматериал декантируют (снимают с осадка) и перекачивают в емкость для осветления виноматериала. Туда же вносят расчетное количество 5% водной суспензии бентонита в количестве 5 г/л. После внесения бентонита виноматериал перемешивают в течение 30 минут и отстаивают в течение 24 часов, после чего осветленный материал перекачивают через фильтр в емкость для хранения облепихового виноматериала. Из этой емкости необходимое количество виноматериала перекачивают в ацетатор, туда же добавляют расчетное количество воды питьевой до содержания этилового спирта в среде 4,5% об. и содержания титруемых кислот в пересчете на уксусную кислоту - 1,5% об. Полученную смесь перемешивают в течение 30 мин, после чего в ацетатор вносят культуру уксуснокислых бактерий и осуществляют культивирование (окисление) смеси глубинным способом. Культуральную жидкость в ацетаторе непрерывно циркулируют в течение 48 часов до снижения содержания этилового спирта до 0,1-0,3% об. Температуру в ацетаторе поддерживают на уровне 30±2°C путем подачи в теплообменник циркуляционного контура окислителя холодной воды.

После окончания цикла уксус из ацетатора фильтруют через фильтр с размерами пор 0,2 мкм. Готовый уксус разливают в стеклянные бутылки и укупоривают.

Полученный облепиховый уксус представляет собой прозрачную жидкость без помутнений, янтарного цвета, кислого, характерного для уксуса вкуса, без постороннего привкуса, с запахом, характерным для облепихи. Содержание уксусной кислоты составляет 5%.

Промышленная применимость.

Как видно из примера конкретного выполнения, способ производства облепихового уксуса прост и технологичен, не требует разработки специального оборудования, т.е. предлагаемое техническое решение обладает промышленной применимостью.