Результат интеллектуальной деятельности: Способ производства пищевого уксуса

Изобретение относится к пищевой промышленностям, в частности к глубинным способам производства пищевого натурального уксуса биохимическим методом с участием уксуснокислых бактерий Acetobakter aceti.

Известен способ производства плодового уксуса, предусматривающий подачу в ферментер питательной среды, представляющей собой спирт, виноградные и фруктовые вина, с суммарной концентрацией кислоты и спирта не более 14%, чистой культуры уксуснокислых бактерий, аэрацию, окисление спирта в уксусную кислоту до остаточного содержания спирта 0,2-0,5 об. %, удаление из ферментера 50% содержимого, выдержку сырого уксуса при доступе воздуха в течение 3-4 недель, осветление бентонитом, желатином, фильтрацию, купажирование, повторную фильтрацию через стерильный фильтр и пастеризацию (Галкина Г.В. Производство уксуса с помощью высокоактивных штаммов бактерий. М., ЦНИИТЭИПищепром, «Пищевая промышленность», серия 24 «Спиртовая и ликероводочная промышленность», выпуск 6, 1985, с. 9). Недостатком способа является более низкий выход готового продукта по сравнению с предлагаемым техническим решением. Так же данный способ не предполагает переработку пивного диализата.

Известен способ получения пищевого уксуса, предусматривающий использование зерновой спиртовой бражки двух- или трехсуточного брожения с содержанием спирта 6,8%-8,5%, от которой предварительно отделяют осадок, смешивают его с 30-40%-ным раствором спирта, смесь выдерживают 8-12 ч для автолиза и экстракции биологически активных веществ, содержащихся в осадке, декантируют и осветленную часть задают в исходную, отделенную от осадка, зерновую спиртовую бражку до получения концентрации спирта в смеси 9,2-10% с последующим окислением обогащенной среды уксуснокислыми бактериями в условиях аэрации и перемешивания среды с отбором готового уксуса (а.с. SU 1470760, C12J 1/04, опубл. 07.04.1989).

Недостатком способа является трудоемкость подготовки окисляемой среды и использование спирта, что увеличивает себестоимость уксуса. Так же данный способ не предполагает переработку пивного диализата.

Известен способ производства плодового уксуса путем глубинного культивирования уксуснокислых бактерий во всем объеме жидкости при постоянном дозировании кислорода - 0,05-0,1 дм³/мин на 1 дм³ аэрируемой среды и при температуре 38°С-40°С, съема уксуса при содержании спирта в материале 0,15-0,2 об. %, купажирования, осветления и пастеризации (Энциклопедия виноградарства, Кишинев, Главная редакция Молдавской Советской Энциклопедии, 1987, т. 3, с. 282). Недостатком данного способа является необходимость нагрева культуральной жидкости при окислении спирта до более высоких температур по сравнению с предлагаемым техническим решением и низкий выход готового продукта по сравнению с предлагаемым техническим решением. Так же данный способ не предполагает переработку пивного диализата.

Известен способ производства пищевого уксуса, предусматривающий окисление уксуснокислыми бактериями рабочей среды, состоящей из уксусной кислоты, этилового спирта и концентрата или автолизата дрожжей, в батарее ферментеров, (а.с. SU 1472490, бюл. №14, опубл. 30.12.1989). Недостатками способа являются трудоемкость подготовки рабочей среды, повышенная температура окисления спирта в батарее ферментеров, усиленная интенсивность аэрации и дополнительное применение спирта-ректификата, по сравнению с предлагаемым техническим решением. Так же данный способ не предполагает переработку пивного диализата.

Известен способ производства уксусной кислоты, предусматривающий приготовление питательной среды из этанола, уксусной кислоты и раствора минеральных солей, выдержку среды 2-6 ч, окисление спирта уксуснокислыми бактериями в батарее ферментеров при подаче воздуха и температуре 28-32°С, отбор готового продукта, стерилизацию и осветление (а.с. СССР 955683, бюл. №48, 30.12.1984 C12J 1/04). Недостатком способа является более низкий выход готового продукта по сравнению с предлагаемым техническим решением. Так же данный способ не предполагает переработку пивного диализата.

Известен способ производства плодового уксуса, предусматривающий осветление сброженного плодового сока, доспиртовывание его до содержания спирта менее 9% об., приготовление из него питательной среды с добавлением минеральных солей и чистой культуры уксуснокислых бактерий и направление его в окислитель. После окончания процесса окисления снимают сырой уксус, проводят его стабилизацию, купажирование, пастеризацию и фильтрацию. Окисление спирта проводят в присутствии кислорода воздуха под давлением 25-40 кПа при температуре 30°С-32°С до достижения остаточного содержания спирта 0,2-0,3 об. %. (RU 2215780, МПК C12J 1/02, C12J 1/04, опубл. 10.02.2002). Недостатком способа является необходимость применения спирта, введения воздуха под давлением, что требует дополнительных устройств и усложняет процесс производства по сравнению с предлагаемым техническим решением. Так же данный способ не предполагает переработку пивного диализата.

Известны глубинные и циркуляционные микробиологические способы производства уксусной кислоты (а.с. SU 1724682, C12J 1/04, опубл. 07.04.1992, 1409651, опубл. 15.07.1988), способы получения пищевого уксуса (а.с. СССР 269930, опубл 11.04.1972, а.с. СССР 969713, опубл. 30.10.1982, а.с. SU 1555352, опубл. 07.04.1990, а.с. SU 1611925, опубл. 07.12.1990), технология которых предусматривает как периодическое, так и непрерывное проведение процесса окисления этилового спирта уксуснокислыми бактериями в условиях интенсивной аэрации среды, определенных температурных режимах, различные вариации подготовки питательной (рабочей) среды, различные добавки для улучшения органолептических характеристик продукта. Недостатком способов является как затруднительность разделения потоков, сложность подготовки питательных сред, так и подспиртовывание рабочей смеси на разных стадиях производственного процесса, что существенно повышает себестоимость продукта, по сравнению с предлагаемым техническим решением. Так же данный способ не предполагает переработку пивного диализата.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является способ производства облепихового уксуса (RU 2552889, МПК C12J 1/04, опубл. 10.06.2015), предусматривающий получение из мезги плодов облепихи с использованием сахарозы сброженного виноматериала с содержанием спирта не менее 12,0% об., перемещение в ацетатор после осветления, добавление питьевой воды до содержания титруемых кислот 1,5-3,0% в пересчете на уксусную кислоту и до содержания этилового спирта 2,5-7,0% об., глубинное культивирование при температуре 30±2°С путем добавления культуры уксуснокислых бактерий Acetobakter aceti до снижения содержания этилового спирта до 0,1-0,3% об., с последующей фильтрацией уксуса перед розливом. Недостатком способа является применение в технологии сахара для высокого наброда спирта, который потом опять разбавляется водой, что существенно удорожает производство уксуса и увеличивает его себестоимость по сравнению с предлагаемым техническим решением. Так же данный способ не предполагает переработку пивного диализата.

Техническим результатом предлагаемого способа является получение уксуса с массовой концентрацией уксусной кислоты 4,5-6,5 г/100 см³ с характерными специфическими органолептическими показателями, использование в качестве культуральной спиртосодержащей жидкости пивного диализата - вторичного продукта пивоваренного производства, обеспечивая тем самым безотходность технологического процесса производства пива.

Указанный результат достигается способом производства пищевого уксуса, предусматривающим окисление спиртосодержащей среды глубинным методом уксуснокислыми бактериями Acetobakter Aceti в условиях интенсивной аэрации среды в ферментере, при определенных температурных режимах, частичным отбором готового продукта, осветление и пастеризацию, отличающийся тем, что в качестве спиртосодержащей среды используется пивной диализат, сконцентрированный до объемной доли этилового спирта от 5,0% до 8,0%, окисление его в ферментере при температуре 28°С-32°С до объемной доли остаточного спирта 0,15-0,2% об., в условиях интенсивной аэрации с подачей в нижнюю часть ферментера в окисляемую среду очищенного воздуха со скоростью 3-4 м³/час на 1 м³ окисляемой среды.

Предлагаемый способ осуществляют следующим образом.

Пивной диализат концентрируют до объемной доли этилового спирта от 5,0% до 8,0%. Пивной диализат, образующийся при получении безалкогольного пива, содержит 0,5 - 0,7% об. спирта, а процесс получения уксуса целесообразно проводить при исходной концентрации объемной доли этилового спирта в культуральной жидкости не ниже 5%. Концентрирование пивного диализата выше 8,0% об. спирта нерентабельно для производителей пива, поскольку требует высоких энерго- и трудозатрат.

Непрерывно в нижнюю часть ферментера (окислителя) подают очищенный воздух из расчета 3-4 м³/час на 1 м³ окисляемой среды, что позволяет не только обеспечивать культуральную жидкость кислородом воздуха, но и дополнительно перемешивать ее под действием проходящего воздуха. Подача воздуха менее 3 м³/час на 1 м³ окисляемой среды приводит к недостаточному снабжению клеток уксуснокислых бактерий растворенным кислородом при глубинном культивировании, что приостанавливает их ферментативную деятельность. При количестве кислорода в газовой фазе более 4 м³/час на 1 м³ окисляемой среды тормозится их размножение.

Температуру в ферментере (окислителе) поддерживают на уровне 28°С-32°С. Повышение температуры используемой культуральной жидкости выше оптимальной приводит к повреждению и даже гибели уксуснокислых бактерий, а также резко увеличивает потери при испарении. Пониженное значение температуры снижает активность уксуснокислых бактерий, удлиняет продолжительность цикла. Резкие изменения температуры или перерывы в аэрации среды недопустимы, так как задерживают окислительный процесс или приводят к его полной остановке.

Процесс окисления проводят до содержания остаточного спирта в культуральной жидкости 0,15-0,2% об. Процесс считается законченным при данном содержании остаточного (неокисленного) спирта.

Способ производства пищевого уксуса иллюстрируется следующими примерами его осуществления:

Пример 1.

В ферментер вносят разводку уксуснокислых бактерий Acetobakter Aceti в количестве 20% от реактивного объема аппарата. Размножение чистой культуры уксуснокислых бактерий осуществляют только перед пуском ферментера с использованием той же питательной среды путем последовательного ее размножения.

Пивной диализат, сконцентрированный до объемной доли этилового спирта 5,0%, пастеризуют и направляют в ферментер (окислитель).

Непрерывно в нижнюю часть ферментера (окислителя) подают очищенный воздух из расчета 3 м /час на 1 м окисляемой среды.

Температуру в ферментере (окислителе) поддерживают на уровне 32°С.

Процесс окисления проводят до содержания остаточного спирта в культуральной жидкости 0,15% об. Полученный уксус частично отбирают из нижней части аппарата, осветляют и пастеризуют, а в окислитель подают новую порцию пивного диализата.

В готовом уксусе массовая концентрация уксусной кислоты составляет 4,5 г/100 см³.

Примеры 2-3.

Способ производства пищевого уксуса вели по технологии, описанной в Примере 1, но с другим содержанием компонентов смеси и с другими параметрами операций, описанных в Примере 1.

В результате применяемой технологии был получен уксус с массовой концентрацией уксусной кислоты не менее 4,5 г/100 см³ и не более 6,5 г/100 см³.

Предлагаемый способ обеспечил получение нового вида уксуса из пивного диализата, обладающего, в отличии от уксусов из водно-спиртовых растворов, характерными специфическими органолептическими свойствами, с легким пивным ароматом, в сочетании с хлебными тонами, стабильного по качеству, при этом достигается экономия средств ввиду использования вторичного сырья и исключение дополнительного спиртования среды.