Разработка процесса получения зернового биохимического уксуса из зрелой бражки

Разработка процесса получения зернового биохимического уксуса из зрелой бражки

РАЗРАБОТКА ПРОЦЕССА ПОЛУЧЕНИЯ ЗЕРНОВОГО БИОХИМИЧЕСКОГО УКСУСА ИЗ ЗРЕЛОЙ БРАЖКИ

Д.В. Фунтиков, А.А. Ламберова, М.Э. Ламберова

В настоящее время в пищевой промышленности актуальным является переход на натуральные уксусы и расширение их ассортимента.

К натуральным относят спиртовой, винный, яблочный, рисовый, бальзамический, солодовый уксусы. Вкус и аромат натурального уксуса определяют вещества, содержащиеся в исходном сырье. В своем составе натуральный уксус содержит ценные микроэлементы, такие как калий, марганец, железо, фосфор, а также органические кислоты и биологические стимуляторы [1].

Уксус из пищевого сырья − водный раствор уксусной кислоты, полученный, путем аэробного окисления с помощью уксуснокислых бактерий Acetobacter aceti из пищевого спиртосодержащего сырья с последующей пастеризацией и очисткой [2].

В промышленности стандартная питательная среда для Acetobacter aceti состоит из спирта этилового ректификованного, уксусной кислоты, минеральных солей [3].

Ректификованный спирт получают путем очистки спирта-сырца от примесей ректификацией [4].

Ректификованный этиловый спирт дорог и относится к акцизным компонентам. Это не дает расширить производство уксуса на его основе, поэтому есть необходимость замены его на любой спиртосодержащий полуфабрикат.

Одним из таких полуфабрикатов можно считать зрелую зерновую бражку. Бражка - сложная многокомпонентная система, состоящая из воды (82-90 % мас.), сухих веществ (4-10 % мас.) и этилового спирта с сопутствующими летучими примесями (5-9 % мас. или 6-11 % об.) [5].

В ней содержится ряд вкусовых и ароматических веществ, которые не усваиваются бактериями Acetobacter aceti и будут определять органолептические свойства зернового уксуса.

Целью данной работы было разработка процесса получения зернового биохимического уксуса из зрелой бражки.

Для достижения этой цели были поставлены следующие задачи:

подобрать оптимальные дозы осветляющих материалов бентонита и термоактивированного оксида алюминия при приготовлении полуфабриката из зрелой бражки и изучить влияние ультразвука (УЗ) на процесс осветления зрелой бражки.

определить способность уксуснокислых бактерий Acetobacter aceti накапливать уксусную кислоту при внесении в питательную среду различных количеств осветленной бражки и установить оптимальную дозу осветленной бражки в среде.

изучить зависимость концентрации накапливаемой уксусной кислоты в культуральной жидкости от режимов УЗ-обработки и длительности культивирования.

подобрать оптимальные режимы УЗ-обработки для максимального накопления уксусной кислоты бактериями Acetobacter aceti.

определить содержание остаточного спирта в культуральной жидкости при замене этилового спирта на осветленную бражку в оптимальных дозах и режимах культивирования с УЗ-обработкой и без нее.

Работа выполнена на базе кафедры биотехнологии Бийского Технологического Института с использование штамма Acetobacter aceti с Казанского уксусного завода.

Зерновую зрелую бражку с ОАО«Иткульский спиртзавод» подвергли фильтрованию через матерчатый фильтр. В фильтрате зерновой бражки были определены физико-химические показатели, представленные в таблице 1.

спирт бражка алюминий оксид

Затем фильтрат обработали осветляющими материалами бентонитом и термоактивированным оксидом алюминия (ТОА) (см. таблицу 2) [7].

Таблица 2 - Физические показатели термоактивированного оксида алюминия

Далее осветленную зерновую бражку стерилизовали при температуре 112 °С 20 минут и вносили в питательную среду. Также к среде добавляли расчетное количество спирта этилового, минеральных солей, дистиллированной воды. Полученную питательную среду засевали уксуснокислыми бактериями Acetobacter aceti Казанского уксусного завода. Культивирование проводили в аэробных условиях при температуре 30 °С в течение 12 суток и изучали влияние ультразвука различной мощности и длительности. В полученном растворе уксуса определяли концентрацию уксусной кислоты, остаточное содержание спирта в среде, морфологию клеток. При обработке осветляющими материалами для снижения СВ, предварительно были сделаны 5 %-ные суспензии используемых адсорбентов, которые затем вносили в различных количествах в фильтрат зрелой бражки. Во всех случаях подбирали режимы ультразвуковой обработки - мощность от 100 до 400 Вт, длительность воздействия от 2 до 10 минут.

Сравнительная диаграмма осветления фильтрата зрелой бражки различными осветляющими материалами и УЗ приведена на рисунке 1.

Рисунок 1 - Сравнительная диаграмма осветления фильтрата бражки различными способами

Варианты:

- осветление бентонитом концентрацией 0,5 г/л без УЗ и осветление бентонитом концентрацией 0,5 г/л с мощностью УЗ 100 Вт, длительность обработки 2 минуты;

- осветление ТОА концентрацией 0,5 г/л без УЗ и осветление ТОА концентрацией 0,5 г/л с мощностью УЗ 100 Вт, длительность обработки 2 минуты.

На рисунке 2 и 3 показаны результаты культивирования уксуснокислых бактерий в течение 12 суток на стандартной среде и на среде, содержащей зрелую бражку. Для этого в питательную среду вместо этилового спирта вносили зрелую бражку и весь комплекс минеральных веществ, необходимых уксуснокислым бактериям. Также устанавливали режимы УЗ − обработки культуральной жидкости и ее влияние на количество накапливаемой уксусной кислоты в среде. Культивирование проводилось с использованием ультразвука мощностью 20 Вт и длительностью от 1 до 5 минут. Оптимальной долей заменяемого ректификованного спирта на осветленную бражку оказалась ее 100 %-ная замена, при максимальной концентрации 8,8 г/100 см3 уксусной кислоты в среде. Максимальная концентрация уксусной кислоты, полученной при культивировании на стандартной среде, составила 8,8 г/100 см3.

Максимальная концентрация уксусной кислоты полученной при культивировании на стандартной среде с использованием УЗ составила 8,7 г/100 см3. Концентрация уксусной кислоты полученной при культивировании на 100 % − ной бражке с использованием УЗ - 8,8 г/100см3.

По итогам культивирования была построена диаграмма зависимость максимального накопления уксусной кислоты от доли осветленной зрелой бражки в среде и ультразвуковой обработки (рисунок 2).

Наибольшее количество уксусной кислоты 8,8 г/л, образуется в стандартной и в среде со 100 %-ной заменой спирта на бражку без использования УЗ. Применение ультразвука уменьшает количество накапливаемой уксусной кислоты до 8,7 г/см3 в обоих вариантах.

Сравнительная диаграмма зависимости остаточного спирта от доли бражки в среде и УЗ обработки представлена на рисунке 3. Содержание остаточного спирта в среде на 7 сутки культивирования в стандартной среде без УЗ, составило 0,6 % об. При использовании УЗ мощностью 20 Вт в течение 1 минуты минимальное количество остаточного спирта при культивировании на стандартной среде - 0,68 % об.

Рисунок 2 − Диаграмма зависимости максимальной концентрации накапливаемой уксусной кислоты от доли бражки в среде и УЗ обработки

Варианты: 1- стандартная среда; 2 - среда с долей осветленной бражки 100 %.

Минимальное количество остаточного спирта в среде со 100 %-ной долей бражки в среде без использования УЗ составило 0,70 % об. Минимальное количество остаточного спирта в среде со 100 %-ной долей бражки в среде с применением УЗ мощностью 20 Вт и длительностью обработки 1 минута - 0,71 % об.

Рисунок 3 - Сравнительная диаграмма зависимости остаточного спирта от доли бражки в среде и УЗ обработки

Варианты: 1- стандартная среда; 2- среда с долей осветленной бражки 100 %

Длительность культивирования 7 суток.

Применение ультразвука дает положительный результат лишь только на стадии осветлении зрелой бражки.

Полученные результаты позволяют сделать вывод о перспективе использования зерновой зрелой бражки для получения зернового биохимического уксуса с применением уксуснокислых бактерий Acetobacter aceti.

ЛИТЕРАТУРА

1. Семенова А.Н. Целительный яблочный уксус / А.Н. Семенова. - СПб: ИД «Невский проспект», 1999. - 187 с.

. ГОСТ 52101-2003. Уксусы из пищевого сырья. Общие технические условия. - Введ. 2004-07-01. - М.: ВНИИПБТ, 2003. - 24 с.

. Ламберова А.А., Кошелев Ю.А., Ламберова М.Э. Переработка фракций после ректификации этилового спирта бактериями Acetobacter aceti. // Ж. «Производство спирта и ликероводочных изделий», № 2. 2009. - С. 12-14.

. Яровенко В.Л. Справочник по производству спирта. Сырье, технология и технохимконтроль / В.Л. Яровенко, Б.А. Устинников, Ю.П. Богданов, С.И. Громов. - М.: Легкая и пищевая промышленность, 1981. - 336 с.

. Яровенко В.Л. Технология спирта / В.Л. Яровенко, В.А. Маринченко, В.А. Смирнов и др.; под ред. проф. В. Л. Яровенко. - М.: Колосс, 1999. - 464 с.

. Муратова Е.И. Биотехнология органических кислот и белковых препаратов: учебное пособие / Е.И. Муратова, О.В. Зюзина, О.Б. Шуняева. - Тамбов: Изд-во Тамб. гос. техн. ун-та, 2007. - 80 с.

. ТУ 2163 − 007 - 05766557 − 2000. Активный ингредиент (термоактивированный оксид алюминия). − Выдан 2005 − 30 − 11.