Разработка методов активации сухих пивоваренных дрожжей для заводов малой мощности

Разработка методов активации сухих пивоваренных дрожжей для заводов малой мощности

Разработка методов активации сухих пивоваренных дрожжей для заводов малой мощности

Большую роль в результативности биотехнологических процессов, происходящих во время сбраживания пивного сусла, играют свойства и активность используемых дрожжей Saccharomyces cerevisiaе, которые характеризуются различной бродильной активностью, неодинаковой способностью к потреблению питательных веществ сусла и образованием различных метаболитов [1, 2, 4]. Поведение дрожжей при производстве пива зависит как от условий и параметров технологического процесса, так и от используемого сырья, состава воды, изменения морфологии дрожжевой клетки от генерации к генерации и многих других факторов. В условиях малых пивоваренных заводов технологу необходимо контролировать процесс на всех стадиях производства, следить за качеством как сырья, таки конечного продукта. Малые предприятия редко могут себе позволить профессиональные микробиологические лаборатории с отделением чистой культуры и вынуждены пользоваться сухими пивоваренными дрожжами, которые широко представлены на отечественном рынке. Сухие дрожжи низового брожения (поставляются в розничную продажу французской фирмой Lesaffregroup) обеспечивают глубокое выбраживание сахаров сусла и особенный характерный чистый органолептический букет. В качестве объекта исследования мы использовали расу сухих дрожжей S. cerevisiae штамма Saflager S-189. Дрожжи были получены на пивоваренном заводе Hыrlimann (Швейцария) и входят в коллекцию Weihenstephan под номером W195. Штамм очень известен, используется в мировой практике на большинстве пивоваренных заводов. Эти дрожжи рекомендуются для получения широкого ассортимента пива низового брожения [3, 4].

Для введения дрожжей в производственный цикл необходимо и активировать, т. е. запустить в них основные физиологические процессы (повысить влажность, активировать ферменты и биологические процессы обмена веществ). Существует несколько способов активации сухих дрожжей перед подачей их на главное брожение: введение дрожжей в часть отбираемого сусла с последующей аэрацией, добавление в сусло специальных активирующих препаратов химической природы и последующее их удаление из конечного продукта [2, 6]. Данные способы довольно дорогостоящие и не всегда приемлемы для мини-пивоваренных заводов, ориентированных на выпуск «живого», нефильтрованного, непастеризованного и неконсервированного пива. В процессе высушивания дрожжи претерпевают воздействие многих стрессовых факторов, таких как обезвоживание, повышение осмотического давления, колебание температуры и pH, отрицательно влияющих на активность ферментных комплексов и общее физиологическое состояние культуры. Реактивация - неотъемлемая часть применения сухих дрожжей - процесс восстановления активности ферментных систем клетки и функции таких клеточных структур, как митохондрии. Аминокислотно-витаминный активатор (АВА) - естественный стимулятор, полученный из остаточных пивных дрожжей. АВА служит источником аминокислот, витаминов и других соединений, необходимых клетке для ее развития. С помощью данного препарата происходят интенсификация процесса размножения дрожжей, повышение их физиологического состояния и сокращение длительности процесса получения физиологически активной чистой культуры дрожжей [5].На кафедре «Процессы ферментации и промышленного биокатализа» и учебно-экспериментальном мини-пивоваренном заводе АНО «НТЦ « Солод, напитки, концентраты и добавки» при МГУПП было изучено влияние АВА на физиологическое и морфологическое состояние сухих пивоваренных дрожжей и их бродильную активность. Для проведения экспериментов использовали 12 %-ное светлое пивное сусло, физико-химические показатели которого представлены в табл. 1.

Таблица 1

Изучали влияние АВА на процесс брожения пива с определением оптимальной концентрации его внесения. АВА для проведения работы был получен из дрожжей штамма Saflager S-189 первой генерации[5]. Дрожжевая культура была разброжена в пивном сусле при температуре 20…22 °C и добавлении АВА в количестве 0,2; 0,5 и 1,0 % к массе сухих дрожжей, задаваемых в производственный цикл. Экспериментальные данные представлены на рис. 1-3.

Добавление активатора в количестве 0,2 и 0,5 % стимулировало рост и накопление запасных питательных веществ дрожжевыми клетками. В то же время избыточное количество АВА в дозировке, равной 1,0 %, несколько подавляло рост и активность дрожжей. Подсчеты проводили среди клеток, находящихся во взвешенном состоянии в бродящем сусле. Как видно из рисунков, обработка дрожжей перед засевом способствует их большей физиологической устойчивости. Так, увеличение биомассы с засевной дозировки в2,8 млн клеток / мл в опыте, обработанном АВА (0,2 %), возросло до7,4 млн клеток / мл, в то время как в контрольном образце - до 5,26 млн клеток / мл. Данные по количеству клеток с резервными питательными веществами в обработанных образцах (0,2 и 0,5 %) также показали результат выше по сравнению с контрольными образцами. При этом лучшие результаты были получены при обработке засеваемых сухих пивоваренных дрожжей АВА в дозировке 0,2 % к их массе. Далее на экспериментальном мини-пивзаводе с варочным оборудованием на 300 л был проведен ряд опытов для изучения обработки дрожжей АВА перед брожением на ход технологического процесса. Для этого дрожжи, обработанные АВА в оптимальном количестве 0,2 %, были заданы в сусло с 12,0 % сухих веществ, и главное брожение длилось 7 сут при температуре 10…12 °C с последующим охлаждением до 6…8 °C в конце брожения. Эта первая задача обработанных сухих дрожжей в сусло на брожение соответствовала нулевой генерации. В данных опытах нулевые генерации обработанной и контрольной пробы достигли необходимой величины видимого экстракта на седьмые сутки брожения в опыте (4,4 %) и в контроле (4,5 %) со степенью сбраживания 63,3 % в опыте и 62,5 % в контроле. Динамика сбраживания видимого экстракта опытного и контрольного образцов сусла показана на рис. 4.

Оба образца бродили достаточно интенсивно и окончательно выбродили к седьмым суткам брожения. Далее отделенные дрожжи после брожения и обработки АВА снова были использованы для сбраживания 12 %-ного пивного сусла на первую генерацию. Первая генерация обработанных и контрольных образцов дрожжей при равной задаче в 12 млн клеток / см 3 достигла положенной видимой концентрации сухих веществ на седьмые сутки брожения: в опытном образце 4,4 % и в контрольном 5,3 %обработанные дрожжи сохраняют устойчивую динамику к увеличению количества почкующихся клеток (см. табл. 2) и клеток, содержащих гликоген (см. табл. 3).

Таблица 2

Таблица 3

Обработка дрожжей повлияла и на прирост их биомассы (млн клеток / мл), и в тоже время обработанные дрожжи лучше флокулировали на стадии охлаждения пива перед перекачкой его на дображивание (табл. 4).

Таблица 4

Обработка дрожжей АВА в количестве 0,2 % способствует их более высокой устойчивости к стрессовым факторам, накоплению биомассы и сохранению физиологического устойчивого состояния от генерации к генерации. По завершении главного брожения молодое пиво выдерживали при температуре 0…2 °C в течение 18 сут. Готовое пиво, полученное с использованием АВА в количестве 0,2 %, обладало хорошими органолептическими показателями, имело плотную и компактную мелкозернистую пену, а также более высокую степень осветления и меньшую цветность (в опыте с АВА - 1,37 см 3 йода на 100 см 3 воды, в контроле - 1,54 см 3 йода на 100 см 3 воды).

Выводы

Таким образом, на заводах малой мощности для более интенсивного сбраживания пивного сусла и сокращения сроков брожения можно рекомендовать обработку АВА в количестве 0,2 % в качестве активатора для сухих пивоваренных дрожжей. Ускорение сроков ведения главного брожения особенно необходимо в напряженные периоды работы мини-предприятий, а именно в весенне-летний период и предпраздничные дни [6].

В результате проведенных исследований было изучено влияние аминокислотно-витаминного активатора (АВА) на бродильную активность сухих пивных дрожжей штамма Saflager S-189. И при оптимальной температуре брожения (10…12 °C) и при классической схеме сбраживания (6…8 °C) предобработка дрожжей с помощью АВА в количестве 0,2 % способствует более интенсивному приросту биомассы дрожжей, однако с увеличением концентрации АВА свыше 1,0 % происходит частичное подавление их жизненной активности. Обработка сухих дрожжей перед подачей на главное брожение АВА в количестве 0,2 % стабилизирует физиологическое состояние дрожжей, способствует повышению их бродильной активности, увеличению биомассы и количества клеток с гликогеном, а также почкующихся клеток. Экспериментально получено подтверждение, что действие АВА в дозировке 0,2 % увеличивает бродильную активность дрожжей от генерации к генерации.

Разработан и рекомендован способ добавления АВА в технологический процесс производства пива. АВА необходимо добавлять в количестве 0,2 % от массы сухих дрожжей на стадии предварительного разбраживания дрожжей при температуре 20…22 °C перед задачей их на главное брожение для повышения их бродильной активности. Применение АВА в концентрации 0,2 % от количества добавляемых сухих дрожжей позволяет сократить срок главного брожения в среднем на одни сутки и увеличить сбраживание сусла, применение АВА при последующих генерациях дает возможность сократить общее количество добавляемых сухих дрожжей. Экономическая эффективность, ожидаемая при использовании АВА на заводе мощностью 1000 л пива в сутки, составит около 295 200 руб. в год (при 350 днях работы).

Список использованной литературы

. Жвирблянская А.Ю. Дрожжи в пивоварении / А.Ю. Жвирблянская, В.С. Исаева. - М.: Пищевая промышленность, 1979.

. Спецификация на пивоваренные дрожжи расы Saflager S-189.

. Фергюс, Д.П. Микробиология пива / Д.П. Фергюс, Й. Кемпбелл. - СПб.,2005.

. Патент 2151794 РФ МКИ С12 N 1 / 16, 1 / 18 // (С 12 N 1 / 16, С 12 R 1:865). Способ активации дрожжей / Л.Н. Шабурова, Н.Г. Ильяшенко, А.И. Садова, М.В. Гернет, А.М. Хныкин. (РФ) - 99101648 / 13, заявл. 29.01.1999, опубл. 27.06.2000. Бюл. № 18.

. Тихомиров В.Г. Пиво и его производство / В.Г. Тихомиров, А.М. Хныкин. - М.: Экслибрис, 2007.