Результат интеллектуальной деятельности: Способ получения минеральной добавки для пивных дрожжей и способ её применения

Изобретения относятся к пивоваренной промышленности, а именно – к средствам и способам интенсификации процесса брожения, влияющего на качество пива вследствие получения и применения специальной минеральной добавки для пивных дрожжей.

Известен способ активации пивных дрожжей, связанный с обработкой суспензии дрожжевых клеток совместно со средой для активации (молочной сывороткой, пивным суслом или смесью молочной сыворотки и пивного сусла) в соотношении 1:0,5 соответственно путем акустического воздействия низкочастотных колебаний (20-2⋅10⁴ Гц) в роторно-пульсационном аппарате в течение 2 мин. Параметры обработки выбраны с целью снизить количество мертвых клеток, чтобы их количество не превышало 10% (Патент RU № 2234529, опубл. 27.10.2003).

Недостатком данного способа является дополнительное использование оборудования (роторно-пульсационный аппарат, емкости для сбора и хранения пастеризованной молочной сыворотки), что приводит к удорожанию конечного продукта. При этом дополнительно необходимо закупать свежую сыворотку, контролировать ее качество и безопасность, затрачивать средства на затраты электроэнергии для пастеризации, что также не удешевляет технологический процесс.

Известен способ производства пива, при котором применяют неохмеленное сусло, которое подают на брожение, и на стадии главного брожения вносят биомассу дрожжей с добавлением соединений селена в виде взвеси в пропорции 1/30 к объему сусла. Соединение селена вносят в количестве не более 40 мкг/гл в органической форме с плазмолизатом отработанных дрожжей, далее дображивают и осветляют пиво и хмелепродукты вносят на стадии выдержки пива перед розливом в бутылки. По мнению авторов, данный способ производства пива позволит существенно сократить время основного брожения и весь цикл производства пива и будет препятствовать накоплению в составе конечного продукта токсичных веществ из побочных продуктов брожения (Патент RU № 2423417, опубл. 10.07.2011).

Недостатком данного способа является отсутствие стадии охмеления перед задачей дрожжей, поскольку эта стадия обеспечивает хорошее осветление сусла и коагуляцию белковых веществ, участвующих в коллоидном помутнении пива, она обеспечивает переход в сусло необходимых гормоноподобных соединений класса фитостеринов, являющихся фактором роста для дрожжей, что даже на фоне вносимого селена в микроколичествах, будет создавать определенные риски на стадии главного брожения. Также необходимо отметить, что неизвестно влияние накапливающегося селена на организм человека при условии систематического потребления пива.

Известен способ производства пива и способ обработки пивоваренных дрожжей с применением композиции дрожжевой суспензии для пивоварения на основе различных моносахаров, витаминов, селена, янтарной кислоты, коллоидного серебра, продуктов пчеловодства на стадии разбраживания дрожжей перед их внесением в пивное охмеленное сусло в количестве 0,2-10 г/л суспензии дрожжей (Патент RU № 2304611, опубл. 20.08.2007).

Недостатком данного способа является широкий спектр соединений, не характерных для пивоварения и запрещенных к введению в пиво, как например, продукты пчеловодства, согласно действующему ГОСТ 31711-2012 «Пиво. Общие технические условия». Согласно результатам от применения данных добавок по предлагаемому способу, цвет пива возрастал, наравне с вязкостью, что может приводить к удлинению процесса фильтрации, что недопустимо в технологии пива.

Известны зарубежные препараты дрожжевых подкормок, включающих в себя соли цинка, аммония, калия, неорганических веществ, витаминов, аминокислот, экстракт автолизированных дрожжей с цинком и медью, целлюлозы и др. (Пермякова Л.В., Классификация стимуляторов жизненной активности дрожжей / Л.В. Пермякова // Техника и технология пищевых производств – 2016 – т. 42 - № 3 – стр. 46-55). Однако полученные препараты содержат искусственно вносимые в пиво компоненты, что запрещено законами многих стран и приводит к значительному удорожанию конечного продукта.

Наиболее близким к изобретению является способ получения питательной добавки для пивных дрожжей и способ производства пива на ее основе (Патент RU № 2129592, опубл. 27.04.1999). Согласно способу в сусло вводят питательную добавку, включающую диаммоний фосфат, сульфиты цинка и марганца, а также сульфат магния, хлорид кальция и витаминную добавку в виде предварительного полученного автолизата дрожжей. Данную питательную добавку вносят в затор, либо в охмеленное сусло перед началом брожения с таким расчетом, чтобы содержание ионов цинка в сбраживаемом сусле было не более 0,11-0,15 мг/дм³.

Недостатком данного способа является возможные потери на стадиях фильтрации и адсорбция на зерновой дробине составляющих питательной закваски, а также невысокая разница между степенью сбраживания между контрольным и опытным образцами (2,9%). Ничего не сообщается о природе вносимых солей, степенью их химической очистки, то есть возможных примесях.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является получение минеральной добавки повышающей степень сбраживания сусла, интенсифицирующей брожение пива и улучшение его органолептических характеристик.

Указанный результат достигается тем что, остаточные пивные дрожжи промывают водой, после чего осуществляют автолиз 5-10% раствором NaCl и этиловым спиртом с концентрацией более 90%, путем выдержки дрожжей при температуре 45-55°С, в течение 20-36 ч при перемешивании, с дальнейшим промыванием дрожжей водой и воздействием препарата МЭК на основе ферментов целлюлазного и пектолитического действия при температуре 35-45°С в течение 1,5-2,5 ч в количестве 45-60 мг на 1 дм³ дрожжевой суспензии, и протеолитическими ферментами при температуре 47-63°С в течение 1,5-3,0 ч в количестве 15-25 мг на 1 дм³ суспензии, после чего осуществляется центрифугирование, сушка дрожжевой суспензии, измельчение; затем подготавливается экстракт солодовой дробины, для чего проводят экстракцию Zn²⁺ 0,07-0,15% раствором янтарной кислоты с рН=6,2-6,7 в соотношении 5:4-6 к массе дробины; после чего экстракт фильтруют, затем доводят рН экстракта до 8,7-9,3, затем в экстракт добавляется порошок высушенной дрожжевой суспензии в количестве 345-350 г на 1 гл экстракта; после чего масса выдерживается при температуре 20-26°С в течение 20-30 ч, после чего смесь фильтруется с получением минеральной добавки.

Также указанный результат достигается тем, что минеральную добавку вносят в ток охмеленного сусла, подаваемого на брожение в количестве 1,3-1,5 г/дм³ сусла.

Остаточные пивные дрожжи промывают водой для удаления скопления продуктов автолиза, остатков клеточных клеток, внутреннего содержимого клеток и пр.

Автолиз промытых пивных дрожжей 5-10% раствором NaCl и этиловым спиртом с концентрацией более 90%, путем выдержки дрожжей при температуре 45-55°С, в течение 20-36 ч при перемешивании необходим для инактивации внутренних ферментных систем дрожжевой клетки. При концентрации менее 5% раствора NaCl и этилового спирта менее 90%, при температуре смеси менее 45°С, и выдержки менее 20 ч не достигается в полной мере процесс автолизации ферментов клетки. При концентрации более 10% раствора NaCl, при температуре смеси более 55°С, и выдержки более 36 ч происходит не только автолиз внутреннего содержимого клетки, но и разрыв клеточной оболочки, что приводит к потере клеточных стенок дрожжей, необходимых для последующей сорбции.

Дальнейшая промывка дрожжей водой необходима для удаления образовавшихся продуктов автолиза.

Воздействие препарата МЭК на основе ферментов целлюлазного и пектолитического действия при температуре 35-45°С в течение 1,5-2,5 ч в количестве 45-60 мг на 1 дм³ дрожжевой суспензии, и протеолитическими ферментами при температуре 47-63°С в течение 1,5-3,0 ч в количестве 15-25 мг на 1 дм³ суспензии, необходимо для растворения гемицеллюлоз, белковых и пектиновых веществ, содержащихся в дрожжевой клетке и прочно с ними скрепленной, для их гидролиза и выведения из клетки дрожжей, что достигается промывкой прогидролизованных клеточных стенок.

При гидролизе препаратом МЭК при температуре менее 35°С в течении менее 1,5 ч, в количестве меньшем 45 мг на 1 дм³ дрожжевой суспензии, и протеолитическими ферментами в количестве меньшем 15 мг на 1 дм³ суспензии и температуре менее 47°С менее чем за 1,5 ч будет происходить неполный гидролиз, поскольку не соблюдаются температурные оптимумы и продолжительность обработки дрожжевых клеток. При гидролизе препаратом МЭК при температуре более 45°С в течение более 2,5 ч, в количестве большем 60 мг на 1 дм³ дрожжевой суспензии, и протеолитическими ферментами в количестве большем 25 мг на 1 дм³ суспензии и температуре более 65°С более чем за 2,5 ч будет растворение клеточных стенок за счет внесения большего количества ферментов и большей длительности процесса, что также приведет к потерям при производстве сорбента.

При проведении экстракции Zn²⁺ применяют 0,07-0,15% раствор янтарной кислоты с рН=6,2-6,7 в соотношении 5:4-6 к массе дробины, что необходимо для оптимального извлечения солей с ионами Zn²⁺. При применении раствора янтарной кислоты с концентрацией активного вещества менее 0,07% и рН меньше 6,2 и меньшем соотношении янтарной кислоты и массы дробины будет происходить недостаточная экстракция ионов Zn²⁺, что приведет к потерям и недостаточной интенсификации брожения. При применении раствора янтарной кислоты с концентрацией активного вещества больше 0,15% и рН более 6,7 в большем соотношении янтарной кислоты и массы дробины экстракции может не происходить совсем, что также ведет к потерям и невозможности осуществления интенсификации брожения вследствие отсутствия ионов Zn²⁺ как росторегулирующего фактора.

Осуществление фильтрации экстракта необходимо для удаления грубых взвесей, препятствующих дальнейшей сорбции ионов Zn²⁺, перешедших в раствор.

Буферность полученного экстракта доводится до 8,7-9,3 для осуществления оптимального процесса сорбции. В случае кислотности экстракта менее 8,7 или более 9,3 процесс сорбции осуществлен не будет, по причине отсутствия на поверхности сайтов биосорбента необходимой концентрации ОН^- заряженных ионов, отвечающих за осаждение ионов Zn²⁺ на своей поверхности, что и отвечает за процесс сорбции.

Внесение порошка высушенной дрожжевой суспензии в количестве 330-350 г на 1 гл экстракта осуществляется в целях проведения сорбции ионов цинка. В случае снижения количества высушенной дрожжевой суспензии менее 330 г или более 350 г на 1 гл экстракта будет приводить к неэффективной сорбции ионов Zn²⁺, что будет выражаться в неэффективности всей вышеописанной технологии и интенсификация брожения происходить не будет.

Выдержка массы осуществляется при температуре 20-26°С в течение 20-30 ч, после чего смесь фильтруется с получением минеральной добавки. В случае снижения температуры менее 20°С и продолжительности процесса менее 20 ч или же большей температуре чем 26°С и продолжительности более будет наблюдаться менее эффективная сорбция или ее не будет вообще, поскольку будут нарушены параметры сложного ионного взаимодействия между активными сайтами биосорбента и адсорбируемым ионом Zn²⁺. Фильтрация минеральной добавки осуществляется с целью получения чистого сорбента с адсорбированным микроэлементом.

Минеральную добавку вносят в ток охмеленного сусла, подаваемого на брожение в количестве 1,3-1,5 г/дм³ сусла, что необходимо для питания дрожжей с целью активации их роста и развития. При внесении минеральной добавки в меньшем количестве чем 1,3 г/дм³ сусла, не будет происходить активации роста, что не будет вызывать интенсификацию брожения. При увеличении дозировки минеральной добавки больше 1,5 г/дм³ сусла, могут происходить нежелательные процессы в развитии дрожжей, что скажется на органолептическом профиле сбраживаемого сусла, что считается пороком и ведет к потерям.

Заявляемый способ получения минеральной добавки для пивных дрожжей и способ её применения иллюстрируется следующими примерами его осуществления.

Пример 1. Для приготовления минеральной добавки для пивных дрожжей берут остаточные пивные дрожжи, которые промывают водой. Автолиз осуществляют 5% раствором NaCl и этиловым спиртом с концентрацией 90%, при температуре 45°С, в течение 20 ч постоянно перемешивая. По окончании процесса промывают дрожжи водой. Затем осуществляется воздействие препарата МЭК на основе ферментов целлюлазного и пектолитического действия при температуре 35°С в течение 1,5 ч в количестве 45 мг на 1 дм³ дрожжевой суспензии, и протеолитическими ферментами при температуре 47°С в течение 1,5 ч в количестве 15 мг на 1 дм³ суспензии. Полученную смесь центрифугируют, сушат и измельчают. Затем подготавливается экстракт солодовой дробины, для чего проводят экстракцию Zn²+ 0,07% раствором янтарной кислоты с рН=6,2 в соотношении 5:4 к массе дробины. Затем экстракт фильтруют и доводят рН до 8,7. После чего в экстракт добавляется порошок высушенной дрожжевой суспензии в количестве 330 г на 1 гл экстракта. Полученная масса выдерживается при температуре 20°С в течение 20 ч, после чего смесь фильтруется с получением минеральной добавки. Полученную минеральную добавку для пивных дрожжей вносят в ток охмеленного сусла, подаваемого на брожение в количестве 1,3-1,5 г/дм³ сусла.

Примеры 2-4.

Процесс получения минеральной добавки для пивных дрожжей и способ её применения вели по технологии, описанной в Примере 1, но с другими параметрами процессов и соотношением компонентов смеси:

Заявляемый способ применения минеральной добавки для пивных дрожжей иллюстрируется следующими примерами его осуществления.

Пример 5. Минеральную добавку вносят в ток охмеленного сусла, подаваемого на брожение, в количестве 1,3 г/дм³ сусла.

Примеры 6-7. Процесс внесения минеральной добавки для пивных дрожжей вели по технологии, описанной в Примере 5, но с другими соотношениями:

Применение предлагаемой технологии позволяет за счет внесения минеральной добавки в ток охмеленного сусла перед брожением повысить степень сбраживания сусла на 10-12%, интенсифицировать брожение пива на 1-2 суток, а также улучшить его органолептические характеристики. Данный эффект осуществляется посредством внесения с препаратом адсорбированного иона Zn²⁺, влияющего на рост и развитие дрожжевых клеток, то есть на метаболические и ферментативные процессы в клеточной стенке, позволяющие получить сбалансированное пиво за счет входящих в его состав вторичных продуктов брожения: вторичных спиртов, эфиров, карбонилов, кетонов и т.д.