курсовая. Квас. Введение Литературный обзор
 Скачать 206.55 Kb.
|
|
СОДЕРЖАНИЕ Введение……………………………………………………………………………...5 1.Литературный обзор………………………………………………………………6 1. 1.История кваса…………………………………………………..................6 1.2.Технология квасов брожения…………………………………………….8 1.2.1.Производство квасного сусла………………………………….10 1.2.2.Сбраживание квасного сусла………………………………….15 1.2.3.Осветление кваса …………………………………………........22 1.2.4.Фильтрование кваса……………………………………………23 1.3. Состав квасов брожения и квасного напитка ………………………..29 1.4. Лекарственно-техническое сырье для безалкогольных напитков…..34 1.5. Характеристика используемого растительного сырья………………40 1.5.1.Липа……………………………………………………………..43 1.5.2.Бессмертник песчаный (цмин)…………………………….......44 1.5.3.Календула……………………………………………………….45 1.5.4.Душица обыкновенная ………………………………………...47 1.5.5.Пижма…………………………………………………………..49 1.6.Использование растительного сырья в качестве стабилизаторов (антиоксидантов) ……………………………………………………………51 2.Экспериментальная часть……………………………………………………….56 2.1. Объекты и методы исследования……………………………………...56 2.1.1 Условия проведения……………………………………………56 2.1.2. Объекты исследования………………………………………...56 2.1.3 Методы анализа………………………………………………....56 2.2. Результаты экспериментов……………………………………………..62 2.2.1.Анализ травяных настоев…………………………………........62 2.2.1.1.Анализ водных настоев……………………………….…..62 2.2.1.2.Анализ водно-ферментных настоев……………………...63 2.2.2.Анализ соков……………………………………………………69 2.2.2.1.Ферментная обработка соков…………………………….70 2.2.3.Анализ готового кваса………………………………………….74 3. Выводы…………………………………………………………………………...77 4. Технологическая часть…………………………………………………………..79 4.1.Технологическая схема приготовления кваса………………………....79 4.2.Продуктовый расчет…………………………………………………….81 5. Экономическая часть…………………………………………………………….95 5.1.Маркетинговые исследования…………………………………………..95 5.1.1. Затраты на проведение исследований……………………..96 5.1.2. Стоимость основным материалов………………………....98 5.1.3. Конкурентоспособность продукта…………………….....100 6. Охрана труда и окружающей среды…………………………………………..102 6.1. Охрана труда…………………………………………………………..104 6.1.1. Требования охраны труда к помещению лаборатории…104 6.1.2. Правила безопасности работы в лаборатории…………..110 6.2.Охрана окружающей среды……………………………………………113 Список используемой литературы……………………………………………….115 ВВЕДЕНИЕ На современном этапе российского производства, несмотря на обилие различных напитков, насыщающих потребительский рынок, квас брожения начинает возвращать утерянные позиции. Основными причинами утраты этих позиций были ограниченный тремя сутками срок хранения кваса брожения и отсутствие стабильного качества напитка. Квас не только утоляет жажду, освежает и бодрит, но и обладает полезными целебными свойствами. Поэтому решение вопросов, связанных с повышением стабильности, а значит и сроков хранения квасов актуально для отечественных производителей напитков. Жесткая конкуренция среди производителей требует постоянного использования нововведений, поиска новых, более совершенных форм выпускаемого товара, улучшения качества товара на всех стадиях производственного цикла – от покупки качественного сырья до продажи потребителю. Технология приготовления традиционного кваса осложняется тем, что он имеет незначительные сроки хранения. В настоящее время существуют приемы, позволяющие увеличить стойкость напитка, но все они либо требуют значительных капитальных вложений на приобретение нового оборудования, подобного пивоваренному, либо малоэффективны. Поэтому актуальны и перспективны исследования, направленные на совершенствование технологии производства кваса. Сегодня перед бродильной промышленностью стоит задача возрождения производства традиционного русского национального напитка. Одна из задач отрасли – использование нетрадиционного сырья для получения новых видов квасов и других напитков брожения, а также применение экстрактов из растительного сырья, направленных на повышение стабильности напитка и увеличения сроков хранения. Целью данной работы является разработка кваса с использованием растительного сырья для обогащения напитка веществами, способствующими увеличению стойкости. 1.ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР 1.1. История кваса Русский квас - один из лучших безалкогольных напитков. По вкусовым и пищевым качествам он не имеет себе равных. Изобретенный более тысячи лет назад, квас пользуется заслуженной популярностью и в настоящее время. На Руси первое письменное упоминание о квасе относится к 989 году, когда киевский князь Владимир обратил своих подданных в христианство. В летописи по этому поводу было написано - "Раздать народу пищу, мед и квас". Квас, изготовленный из ржаного и ячменного солода, обладает не только высокими вкусовыми качествами, но бодрит и нормализует обменные процессы в организме. По воздействию на организм он подобен кефиру, простокваше, кумысу и ацидофилину. Квас, как всякий продукт молочнокислого брожения, регулирует деятельность желудочно-кишечного тракта, препятствует размножению вредных и болезнетворных микробов, поднимает тонус организма, улучшает обмен веществ и благоприятно влияет на сердечно-сосудистую систему. Эти целебные свойства объясняются наличием в нем молочной кислоты, витаминов, свободных аминокислот, различных сахаров и микроэлементов. Квас повышает аппетит, обладает высокой энергетической ценностью. Не случайно рецептами русского кваса заинтересовались во многих странах Западной Европы. На международном конкурсе, проходившем в 1975 году в Югославии, русский квас (из Москвы) получил оценку 18 баллов, а известный напиток кока-кола только 9,8 балла. [ 24 ] На Руси квас был всегда в большом почете. Его варили в монастырях и солдатских казармах, в госпиталях и больницах, в помещичьих усадьбах и крестьянских избах. Способы приготовления кваса, так же как и способы хлебопечения, знали в каждом доме. Многовековой опыт показал, что квас способствует сохранению здоровья и повышает работоспособность. При выполнении тяжелых работ - косьба, пахота, заготовка дров - русский крестьянин брал с собой в качестве питья не молоко и не фруктовые напитки, а квас, считая, что он снимает усталость и восстанавливает силы. Это свойство кваса подтвердили ученые. Введение в рацион питания спортсменов солодового экстракта дало положительный эффект, в частности при больших нагрузках на мышцы. Поэтому напитки из солодового экстракта дают спортсменам для повышения физической работоспособности, снятия усталости и увеличения объема мышц. Бактериологи, инфекционисты и врачи гигиенисты, утверждают, что квас обладает бактерицидными свойствами. В 1913 году В.С. Сотников подтвердил гибель в квасе тифозных и паратифозных микроорганизмов. Если учесть, что наряду с микроэлементами в квасе содержится более 10 аминокислот и из них 8 незаменимых, то значение кваса становиться еще более весомым. Количество витаминов в квасе на первый взгляд не очень велико, но их регулярное поступление в организм дает ощутимый положительный эффект. Приготовление кваса по старым рецептам - весьма сложная, трудоемкая и длительная процедура. От замачивания зерна, проращивания его и запаривания до сушки, размола и приготовления сусла проходит более 70 дней. Однако в наше время можно купить концентрат кваса, а уж из него приготовить квас - совсем простое дело. Квас стоит того, чтобы его употреблять как можно чаще. Ведь этот напиток, на самом деле и диетический, и профилактический, снимает усталость и повышает работоспособность. О ценности кваса говорят народные пословицы и высказывания. Вот некоторые из них: "Квас, как хлеб, никогда не надоедает" "Русский квас много народу спас" "И худой квас лучше хорошей воды" "Щи с мясом, а нет - так хлеб с квасом" "Кабы хлеб да квас, так и все у нас" Нужно, чтобы квас был в каждом доме и постоянно. Из литературных источников известно, что искусством приготовления вкусных, острых, душистых "щекочущих" квасов восточные славяне владели еще задолго до образования Киевской Руси. Народные мастера создали множество разновидностей кваса. Даже основные из них трудно перечислить. Наличие кваса указывало на благополучие в доме, на крепость и устойчивость быта. Вспомните поэму Сергея Есенина "Анна Снегина", где он пишет: "У каждого крашены ставни, по праздникам мясо и квас". А.С.Пушкин так выразил ценность кваса: "Им квас как воздух был потребен". В прошлые века русский человек не мог обойтись без кваса. Квас пили во время работы, после работы, перед и после еды. Квас был напитком каждого дня. Известны рецепты овощного, хлебного, березового, яблочного, апельсинового, лимонного, рябинового, брусничного, шиповникового, смородинового, клубничного, земляничного, вишневого, клюквенного квасов, кваса из ревеня, со свеклой, с хреном, кваса «Темного», «Светлого», «Русского», «Петровского», «Конопляного», «Домашнего».[ 24 ] 1.2. Технология квасов брожения Хлебный квас — национальный русский напиток, имеющий многовековую историю. Квас — один из самых лучших жаждоутоляющих напитков с множеством полезных свойств. Это один из распространенных напитков, обладающий приятным ароматом ржаного свежевыпеченного хлеба и кисловато-сладким вкусом. Он содержит разнообразные продукты спиртового и молочнокислого брожения, придающие ему освежающее действие и специфический кисловатый вкус. Питательная ценность 1 дм3 кваса составляет 1000-1170 кДж (240-280 ккал). Квас отличается повышенным содержанием витаминов, особенно группы В. В народной медицине его используют для лечения простуды, лихорадки, заболеваний кишечника, для стимулирования секреции пищеварительных желез. Квас брожения регулирует деятельность желудочно-кишечного тракта, препятствует размножению вредных болезнетворных микробов, улучшает обмен веществ, благотворно влияет на сердечную деятельность.[6 ] Употребление кваса соответствует принципам здорового образа жизни, получившим в последнее время широкое распространение во всем мире. Процесс изготовления кваса имеет многовековую историю, однако до середины прошлого столетия эти технологии имели домашнее или полупромышленное применение. В 60-80-е гг. прошлого столетия начался промышленный выпуск кваса, было освоено производство концентрата квасного сусла и концентрата кваса. В этот период выпуск кваса составлял 30% от всего объема выпуска безалкогольных напитков. В 90-е гг, XX в. наблюдалось резкое падение производства и потребления кваса, в 1993 г. оно составило всего 3%. Затем в 2001-2002 гг. вновь выросло и в 2005 г. уже приблизилось к 10%. В то же время снижение или тем более повышение объемов производства не оказывало влияния на качество технологических процессов. Анализируя состояние научной базы современной технологии квасоварения, можно констатировать, что она осталась на уровне 70-х гг. XX в. и значительно отстает от последних достижений в областях биоинженерных технологий. Для расширения производства кваса необходимо разработать современные технологии, усовершенствовать методы регулирования технико-экономических процессов [2]. В связи с высоким сезонным пиком продаж кваса особую значимость имеют мероприятия, направленные на сокращение продолжительности процесса производства кваса. Безусловно, возможность снижения затратных статей себестоимости продукта также требует тщательного изучения. Исследование проблем квасоварения необходимо начинать с изучения качественных характеристик сырья. Традиционно использование в процессе приготовления квасов брожения зернового сырья: несоложеной ржи, ржаного солода (ферментированного и неферментированного), некоторого количества ячменного солода и иногда кукурузной муки. Как правило, остальные добавки не оказывают особого влияния на ход технологического процесса. В то же время характерные особенности ржаного сырья определяют все основные экономические показатели и качество готового кваса. Основная часть предприятий при производстве квасов брожения использует концентрат квасного сусла.[ 2 ] 1.2.1. Производство квасного сусла Обычно при производстве квасов брожения используют озимые сорта ржи с влажностью не более 15,5%. Химический состав ржи (%): крахмал — 60, белок — 9-14, жиры — 2,0, β-глюкан — 1,5-2, пентозаны — 9. Содержание витаминов и минеральных веществ во ржи: ниацин — 12 мкг/г СВ, пантотеновая кислота — 8 мкг/г СВ, тиамин — 4 мкг/г СВ, цинк — 2 мг/100 г СВ, магний — 138 мг/100 г СВ, фосфор — 428 мг/100 г СВ, калий — 524 мг/100 г СВ. Высокое содержание витаминов, макро- и микроэлементов свидетельствует о высокой биологической ценности продуктов переработки ржаного сырья. В то же время значительный уровень пентозанов, других полисахаридных и полипептидных компонентов обусловливает трудности при производстве кваса. Это в первую очередь продолжительная фильтрация ржаного сусла, его высокая вязкость, повышенные потери экстрактивных веществ в технологическом процессе. Все эти факторы указывают на необходимость контроля за проведением гидролиза биополимеров ржи. Отличие ржи по структурно-механическим свойствам от зерен других злаков обусловливает ее поведение при размоле. Ее зерно ведет себя как пластическое тело, а не как хрупкое, что необходимо учитывать при подготовке ржи.[ 7 ] При производстве кваса применяют ржаную муку, что, в свою очередь, влияет на выбор фильтрационного оборудования, особенно в тех случаях, когда доля ржаной муки в составе зернопродуктов превышает 35-40%. При использовании гравитационного способа фильтрации квасного сусла следует ограничить ее количество до 30%. В процессе затирания ржаной муки целесообразно использовать 8-12% высокоферментативного ячменного солода и проводить разваривание ржаной муки под давлением с последующей отработкой отварки ферментами. Сусло из неферментированного ржаного солода также достаточно трудно фильтруется из-за большого количеств ржаных биополимеров. При производстве квасного сусла данный вид солода является поставщиком ферментов, низкомолекулярных углеводов и аминокислот. Красящие и ароматические вещества ферментированного ржаного солода придают квасу специфический хлебный вкус и аромат, поэтому его доля в составе зерновой засыпи достаточно велика и составляет 25-45 % в зависимости от требуемых органолептических характеристик готового кваса. Ферментативная активность этого вида солода невысокая. Чтобы изучить изменение содержания β-глюканов ржи в процессе производства ржаного солода, определяли его содержание в сырье до прорастания и в готовом ферментированном и неферментированном солоде. Для проведения исследования использовали ферментативную методику Мак Клири (МЕГАЗИМ ICC Stand-art Method №168). Полученные данные приведены в таблице 1. Таблица 1 - Содержание β-глюкана в сырье, %СВ
Очевидно, что присутствующие в сырье эндо-β-глюканазы, активность которых максимально проявляется при рН 4,5-4,8 и температуре 40...45 "С, в производстве ржаного солода гидролизуют значительные количества изначального β-глюкана. Особенно явно снижение содержания βглюкана при производстве ферментированного солода. Однако при использовании несоложеной ржи в количестве 30-50 % не следует упускать из внимания изначальное высокое содержание β-глюкана во ржи и его влияние на скорость и эффективность проведения процесса фильтрации квасного сусла. Отчасти дефицит гидролаз может быть восполнен введением в состав зернопродуктов высокоферментативного ячменного солода, однако увеличение его дозы будет способствовать изменению привычного вкусового профиля кваса, поэтому количество ячменного солода должно быть ограничено 8-15% засыпи. Все современные биотехнологии немыслимы без использования ферментных препаратов. Ферменты — это активные биокатализаторы белкового происхождения, широко распространенные в природе, без них невозможно осуществление многих биохимических процессов. Поэтому вполне логично применять ферментные препараты и при производстве кваса для повышения эффективности технологического процесса. Принимая во внимание, что в составе ржи и ржаного солода присутствует значительное количество растворимых и нерастворимых пентозанов и, учитывая высокое содержание β глюкана во ржи, во время затирания целесообразно вносить ферментные препараты, обладающие общей гемицеллюлазной активностью. Гидролиз большого количества белка, содержащегося в ржаной клейковине, требует применения протеолитических ферментов. В случае недостаточного гидролиза крахмальных полисахаридов можно использовать препараты, содержащие α-амилазу. Это относится прежде всего к производствам, где отсутствует разваривание ржаной муки под давлением (целесообразно использовать термостабильную α-амилазу). Определив состав сырья и параметры процесса, можно с успехом подобрать виды ферментных препаратов, обеспечивающих беспроблемную переработку. [ 7 ] Итак, основным сырьем для производства кваса служит концентрат квасного сусла, обладающий значительной вязкостью, что затрудняет его транспортировку, хранение и использование на производстве. Поэтому наиболее перспективно применение порошкообразного концентрата квасного сусла (ПККС). Использование порошкообразных полуфабрикатов в безалкогольном производстве позволяет производить напитки непосредственно в районах потребления, что дает возможность повысить эффективность производства и снизить себестоимость продукции. ПККС, полученный распылительной сушкой, представляет собой однородный высокодисперсный порошок с ароматом ржаного хлеба и кисловато-сладким вкусом, обладающий хорошей сыпучестью и растворимостью. При приготовлении кваса спиртовое брожение — основная и самая длительная производственная стадия, конечный результат которой — превращение сбраживаемых сахаров в спирт и угольную кислоту, но именно благодаря этому длительному процессу формируются характерные вкус и аромат готового напитка.[ 14 ] Сухие хлебопекарные дрожжи, используемые при приготовлении кваса, находятся в состоянии анабиоза. Восстанавливается жизнедеятельность дрожжей при благоприятных условиях, дрожжевая клетка нуждается в веществах, растворимых в воде, — углеводах, азотосодержащих соединениях, витаминах и минеральных веществах. При этом в клетках дрожжей повышается активность ферментов и происходит их дополнительный синтез, ускоряются внутриклеточные биохимические превращения. Скорости и направления биохимических реакций, вызываемых дрожжевыми клетками, подвержены адаптивному регулированию. Изменяя концентрацию растворенных веществ в сусле, можно обеспечить поддержание структуры и функции ферментов с регуляцией их активности. Творожная и подсырная сыворотка — вторичный продукт молочной промышленности, богатый биологически активными веществами, служит дешевым и доступным сырьем. Высокая пищевая и биологическая ценность сыворотки обусловлена наличием в ней белков, углеводов, витаминов, минеральных солей, фосфолипидов, органических кислот, азотистых веществ и др., которые составляют 48-52% сухих веществ молока и переходят в сыворотку при производстве сыра, творога, казеина. В состав минеральных веществ сыворотки входят катионы К+, Na+, Са2+, Mg2+ и др.; анионы лимонной, фосфорной, молочной, соляной, серной и угольной кислот. На неорганические соли приходится 67 % фосфора, 78% кальция, 80% магния. Из молока в сыворотку переходит примерно половина микро- и ультрамикроэлементов (Mn, As, J, Si, Ge и др.). Микроэлементный состав молочной сыворотки следующий (мкг/кг): железо — 674,0: цинк — 3108,0; медь — 7,6; кобальт — 6,1 и др. (более 20 наименований). Азотистые вещества сыворотки представлены белковыми и небелковыми соединениями, в среднем на 100 см среды содержится 0,134 мг азота, из которого около 65% составляют белковые азотистые соединения, а 35 % — небелковые. Сывороточные белки обладают высокой калорийностью (13-15% от общей калорийности сыворотки) и содержат все незаменимые аминокислоты. Сыворотка содержит ряд витаминов, относящихся к наиболее ценным ее компонентам. При использовании молочной сыворотки в среде сразу же создаются благоприятные условия для более быстрой перестройки дрожжевых клеток с дыхательного на бродильный тип жизнедеятельности. Биологически активные компоненты сыворотки — соли кальция и фосфора, микроэлементы, аминокислоты и витамины вносят в дозах, стимулирующих биохимические процессы.[ 14 ] Сотрудниками Воронежской Государственной Технологической Академии были приготовлены смеси на основе ПККС, сухой молочной сыворотки и сухих хлебопекарных дрожжей. Влияние молочной сыворотки на процесс брожения кваса контролировали по изменению сухих веществ и титруемой кислотности. Процесс брожения проводили при температуре 30 °С до снижения концентрации сбраживаемого сусла на 1 % по рефрактометру и достижения титруемой кислотности 2,5-3,3смн. раствора NaOH на 100 см кваса. Процесс брожения кваса с внесением сухой молочной сыворотки интенсифицируется, и его продолжительность составила 12 ч (по сравнению с 17 ч для контрольного образца). В результате проведенных опытов было установлено оптимальное соотношение между дрожжами, ПККС и молочной сывороткой и создана рецептура кваса брожения. [ 14 ]Результаты представлены в таблице 2. Таблица 2 - Рецептура кваса брожения
1.2.2. Сбраживание квасного сусла С точки зрения соблюдения технологических параметров сбраживания квасного сусла процесс можно назвать чрезвычайно простым: брожение обычно происходит при температуре 25...28 °С до понижения содержания сухих веществ на 1,0-1,5 % . При этом достигается кислотность 1,2-2,2 к. ед. Показатели готового кваса обеспечиваются последующим купажированием. Вся сложность заключается в том, что производство кваса — микробиологический процесс и для сбраживания квасного сусла используют микробиологические культуры в различной физической форме: хлебопекарные сухие и прессованные дрожжи, чистые культуры квасных дрожжей и молочнокислых бактерий. В некоторых производствах применяют чистые культуры пивоваренных штаммов дрожжей и сухие пивные дрожжи. [ 8 ] Так, Кемеровским технологическим институтом пищевой промышленности, была разработана технологии кваса брожения на основе сухих культур дрожжей и молочнокислых бактерий Классическая технология производства хлебного кваса включает такую сложную стадию, как приготовление комбинированной закваски, состоящей из дрожжей и молочнокислых бактерий. Сложность заключается в разведении чистых культур дрожжей и молочнокислых бактерий путем многократного пересева материала в стерильных условиях для достижения необходимого объема. Такая технология наиболее приемлема для крупных предприятий. Именно применение сухих культур дрожжей и молочнокислых бактерий делает производство кваса доступным и небольшим предприятиям.[ 9 ] На первоначальном этапе исследований выбраны виды дрожжей и их оптимальные дозировки без внесения молочнокислых бактерий. Были использованы хлебопекарные дрожжи производства новосибирской компании «Проксима» и дрожжи французского производства торговой марки «Саф-Момент», а также винные дрожжи «Фермивин» и «Фермишамп». На основании проведенных был сделан вывод, что для сбраживания квасного сусла хлебопекарные дрожжи более пригодны, чем винные, которые, вероятно, более адаптированы к плодовому суслу. Из хлебопекарных дрожжей для дальнейших экспериментов были выбраны дрожжи французского производства «Саф-Момент». Готовый квас имел невысокие органолептические показатели: невыраженные вкус и аромат, низкую степень насыщения диоксидом углерода. Поэтому была исследована возможность сбраживания квасного сусла с начальной концентрацией сухих веществ 5, 8 и 10 %. Квасное сусло готовили из ККС и сахарного сиропа в тех же пропорциях, что и при классическом способе. Дрожжи вносили из расчета 16, 20 и 24 млн клеток на 1 см сусла. Брожение протекало в течение 44 ч. За это время содержание сухих веществ в образцах понизилось с 5 до 2,5, с 8 до 3,5, с 10 до 4,8 %. Скорость брожения была выше в сусле с начальной концентрацией сухих веществ 8 %, которое было определено как оптимальный вариант. В более концентрированном сусле процесс брожения замедляется, очевидно, из-за большой концентрации красящих веществ [9] Для выбора молочнокислых бактерий, пригодных для сбраживания квасного сусла, использовали сухие бактериальные препараты и закваски для молочной промышленности, выпускаемые ООО «Барнаульская биофабрика». Сбраживанию подвергали 8%-ное квасное сусло, приготовленное из ККС и сахарного сиропа. Дрожжи не вносили для исключения их влияния на процесс молочнокислого брожения. Продолжительность брожения была выбрана одинаковая для всех препаратов — 24 ч, в течение которых исследовали динамику сбраживания по сухим веществам. Первые семь образцов, отличающиеся наилучшей динамикой сбраживания, были проанализированы по органолептическим показателями и для дальнейших исследований были выбраны три закваски: «Бифилакт-Д», Lactobacillus plantarum и ацидофильная палочка. Была предложена новая технология получения кваса: 8%-ное сусло сбраживали до содержания сухих веществ 5,8 %, что соответствует содержанию сухих веществ в готовом скупажированном квасе; разведению и купажированию напиток не подвергали. Исследования были проведены с тремя выбранными заквасками в смеси с сухими хлебопекарными дрожжами. Соотношение дрожжей и молочнокислых бактерий варьировало от 1:1,5 до 1:4. Дрожжи и молочнокислые бактерии после разбраживания в течение 3 ч при температуре 30 °С вносили в квасное сусло с начальным содержанием сухих веществ 8 %. В процессе брожения контролировали убыль сухих веществ. Кроме того, использовали смешанные закваски, содержащие смесь выбранных молочнокислых бактерий в соотношении 1:1 и 1:3. Все образцы сбраживались за сутки до содержания сухих веществ 5,7-5,9 %. На основании анализа динамики брожения был сделан вывод, что для совместного сбраживания с дрожжами наиболее пригодны препараты Lactobacillus plantarum; «Бифилакт-Д» и ацидофильную палочку для дальнейших экспериментов не использовали, так как для первого вида скорость сбраживания оказалась недостаточной, а напиток, полученный с ацидофильной палочкой, имел низкие органолептические показатели. Предполагалось, что закваска, содержащая два вида молочнокислых бактерий, придаст готовому продукту положительные свойства и того и другого вида, но в результате оказалось, что независимо от соотношения видов бактерий квас, сброженный двухвидовой закваской, получил все отрицательные органолептические показатели, присущие квасу, сброженному отдельными видами микроорганизмов: мутноватый цвет, слабую насыщенность углекислотой, слабовыраженные вкус и аромат. Для Lactobacillus plantarum было выбрано оптимальное соотношение с дрожжами 1:3. При увеличении соотношения до 1:4 скорость сбраживания с Lactobacillus plantarum не увеличивалась.[ 9 ] На следующем этапе исследований было оптимизировано соотношение дрожжей и молочнокислых бактерий методом математического планирования. В результате было выявлено, что на скорость сбраживания наибольшее воздействие оказывает количество молочнокислых бактерий, дозировка дрожжей влияет в меньшей степени; оба фактора положительно влияют на скорость сбраживания. Были определены оптимальные количества микроорганизмов, необходимых для сбраживания квасного сусла. В качестве критерия оптимизации была принята максимальная скорость сбраживания квасного сусла без отрицательного влияния на органолептические показатели готового напитка. По результатам эксперимента получены следующие оптимальные дозировки микроорганизмов: дрожжи — 21,7 млн клеток на 1 см сусла, соотношение дрожжей и молочнокислых бактерий — 1:3. Напиток, полученный по разработанной технологии, проанализирован по основным физико-химическим показателям. Таблица 3 - Физико-химические показатели напитка
Квас имел гармоничный кисло-сладкий вкус сброженного напитка, несмотря на относительно высокую кислотность, чистый аромат, цвет, характерный для этого напитка. Таким образом, был сделан вывод, что для производства кваса можно использовать сухие хлебоекарные дрожжи и сухие препараты молочнокислых бактерий. Наилучшие органолептические показатели имеет напиток, полученный сбраживанием квасного сусла с концентрацией сухих веществ 8 % сухими дрожжами и молочнокислыми бактериями вида Lactobacillus plantarum в соотношении 1:3.[ 9 ] Естественно, органолептические характеристики кваса при сбраживании различными микробиологическими культурами существенно различаются. Так, при производстве кваса с использованием только дрожжевых культур из-за отсутствия молочнокислого брожения не происходит накопления кислоты, что компенсируется дозацией органических кислот при купажировании, при этом меняется вкусовой профиль кваса. В отечественной практике получили признание и высоко оцениваются известные квасные брэнды, которые производят с помощью особых микробиологических культур, и в этом также кроется успех продвижения их на рынке безалкогольных напитков.[ 8 ] При производстве кваса на некоторых предприятиях используют сухие или чистые культуры дрожжей Saccharomyces minor (производственные квасные расы М, 131 К) и молочнокислых бактерий расы 11 и 13. Дрожжи Saccharonyces minor были выделены из кислого ржаного теста, т.е. «из производства», и поддерживаются в активном состоянии в коллекции промышленных культур. Клетки этих дрожжей небольшого размера, неподвижные и не способны сбраживать мальтозу. Молочнокислые бактерии, используемые при производстве кваса, — гетероферментативные рода Lactobacillus, подрода Betabacterium (если следовать старой классификации, учитывающей способ ферментации). При сбраживании они образуют молочную кислоту, уксусную кислоту, этанол и диоксид углерода. Они хорошо сбраживают мальтозу, мальтотриозу и сахарозу. Температурный оптимум жизнедеятельности равен 30 °С. Большинство гетероферментативных молочнокислых бактерий для роста и размножения нуждаются в присутствии в питательной среде витаминов (пантотената кальция, ниацина, тиамина и фолиевой кислоты) и различных аминокислот, так как протеолитическая активность молочнокислых бактерий незначительна. Среди витаминов и факторов роста, необходимых для дрожжей (пекарских, пивных и квасных), можно назвать: витамины — биотин, пиридоксин, пантотеновая кислота, тиамин, Р-аминобензойная кислота, никотиноамид: минеральные соединения — фосфаты, сульфаты, хлориды; ионы металлов — К+, Mg2, Са2+, Fe2+, Cu2+, Zn2+, Мп2+; аминокислоты — треонин, валин, аспарагин, серии, метионин, лейцин, изолейцин и др.[ 8 ] Квасное сусло, поступающее на брожение, зачастую не содержит нужного для сбраживающих микроорганизмов количества витаминов, минералов, полипептидных и углеводных компонентов. Так, содержание аминного азота не превышает 160 мг/дм3, а количество сбраживающих сахаров по глюкозе, мальтозе и мальтотриозе — 14, 50 и 15г/дм3. Последнее компенсируется дозацией сахарозы. Однако в то же время аминный азот, витамины и минеральные вещества также должны присутствовать в требуемых количествах. Этот недостаток можно устранить внесением препаратов, содержащих сбалансированную комбинации незаменимых аминокислот, комплекса витаминов и минеральных веществ. Микробиологическая чистота культур, используемых для сбраживания квасного сусла, значительно влияет на интенсивность процесса, вкусовые характеристики и стойкость готового продукта. Процесс сбраживания кваса происходит при температуре 25...28 °С. В этом температурном диапазоне способны активно развиваться различные микроорганизмы. Квасное сусло контаминируется многочисленными микроорганизмами, попадающими вместе с сырьем, технологической водой, вспомогательными материалами, вносимыми производственными микробиологическими культурами и воздухом. Эти микроорганизмы колонизируют емкости и коммуникации при недостаточной санитарной обработке оборудования.[ 8 ] К основным органолептическим дефектам кваса относят уксуснокислое скисание, вызванное действием уксуснокислых бактерий рода Acetobacter и Gluconobacter. Наиболее часто встречающиеся бактерии Acetobacter — строгие аэробы, утилизирующие этанол (в качестве источника углерода), окисляя его до уксусной кислоты. При этом на поверхности кваса формируется характерная пленка или кольцеобразные образования. Контаминация мицелиальными грибами обусловливает появление характерного плесневелого вкуса и запаха, что делает квас непригодным к употреблению. Наиболее часто встречается контаминация кваса плесневелыми грибами родов Aspergillus, Penlcillium, Rhlzopus. Поражение мицелиальными грибами наблюдается на поверхностях и стенках помещений, емкостного оборудования, коммуникаций,тары с остатками кваса, зерна. В помещениях особенно часто можно встретить плесени при повышенной влажности воздуха и недостаточной вентиляции. Следующая группа контаминирующих микроорганизмов — энтеробактерии (семейство Enterobacteriaceat). В качестве источника углерода энтеробактерии используют глюкозу с образованием различных органических кислот (муравьиной, янтарной, молочной), этанола, ацетона, 2,3-бутанола. В этом случае квас мутнеет, приобретает неприятные вкус и запах. Оптимум жизнедеятельности энтеробактерий находится в температурном диапазоне 25...35 °С, что соответствует температурам сбраживания квасного сусла, поэтому контаминирование данными микроорганизмами опасно для производства кваса, особенно до и в начале брожения. Дикие дрожжи также могут стать причиной появления в квасе посторонних ароматов, мути, поверхностной пленки и осадка. В некоторых случаях они продуцируют уксусную кислоту или сложные эфиры. Дикие дрожжи отличаются от культурных большей продуктивностью и скоростью размножения, особенно в условиях, оптимальных для их жизнедеятельности. Таким образом, для получения кваса высокого качества требуется обеспечить на предприятии самый высокий уровень санитарно-гигиенического состояния технологического процесса с проведением строгого микробиологического контроля поступающего сырья, воды, воздуха, полупродуктов, производственных культур, санитарной обработки оборудования и коммуникаций, а также личной гигиены персонала. [8] 1.2.3. Осветление кваса При производстве кваса особую задачу представляет увеличение срока хранения. Для получения квасов брожения со сроком хранения более 5-7 сут, что является реальным требованием потребителя, содержание жизнеспособных микроорганизмов в квасе должно быть менее 5-105 кл/см. Тепловая обработка кваса вызывает гибель всех микроорганизмов, однако, чтобы уничтожить присутствующие в квасе термоустойчивые бактерии и дикие дрожжи, требуется увеличить интенсивность термообработки, что может негативно отразиться на вкусе и аромате кваса вследствие появления окисленного и пастеризационного тонов. Кроме того, в случае использования поточной пастеризации большое количество клеток дрожжей и бактерий, оседающих на поверхностях теплообменника, снижает, а при большей нагрузке может полностью блокировать пастеризацию. При этом значительно увеличиваются расходы на мойку и дезинфекцию оборудования. Для улучшения прозрачности кваса, повышения его стойкости и улучшения органолептических характеристик сброженное квасное сусло охлаждают до температуры 2...7 °С, пропуская через пластинчатый теплообменник или с помощью рубашек охлаждения или змеевиков. Холодное сусло при этой температуре выдерживают до 72 ч.[ 8 ] Для проведения более эффективного осветления кваса можно применять осветляющие средства. В виноделии и пивоварении для этой цели широко используют коллагены, смешивание с которыми рекомендуется проводить в охлажденном состоянии и с минимальным сдвигом. 1.2.4. Фильтрование кваса. Квас можно фильтровать различными способами. Использование кизельгуровых фильтров, широко применяемых в пивоварении, при фильтрации кваса экономически нецелесообразно только из-за того, что они не в состоянии задерживать те микроорганизмы, которые присутствуют в квасе, а более высокая степень прозрачности неизбежно сопряжена с потерей характерных органолептических показателей (цвета и аромата) и традиционного вкусового профиля напитка. Поэтому в зависимости от требований к срокам хранения кваса стадия фильтрации может присутствовать или отсутствовать в технологическом процессе. Так, совсем не фильтруют неосветленные нефильтрованные квасы со сроком хранения 2 сут. Квасы для более длительного хранения обычно фильтруют на пластинчатых фильтрах с применением фильтр-картона марки «Т» или аналогичных. При производстве квасов брожения с повышенной стойкостью фильтрация — одна из важнейших стадий, определяющих стойкость готового напитка. При производстве квасов брожения со стойкостью не менее 60 сут обязательны пастеризация или обеспложивание кваса. Микробиологические показатели квасов брожения различной степени осветления и способов фильтрации регламентируются требованиями технологических инструкций и СанПиН 2.3.2.1078-01. [ 8 ] Фильтрация — это процесс удаления из продукта (в данном случае — из кваса) взвешенных частиц. Взвешенные частицы, которые присутствуют в квасе перед фильтрацией, это микроорганизмы и мутеобразующие частицы. В зависимости от принятой на предприятии технологии производства в квасе могут присутствовать хлебопекарные дрожжи, квасные дрожжи, пивоваренные дрожжи, молочнокислые бактерии, инфицирующие микроорганизмы. Клетки различных дрожжей по размерам близки друг к другу. Пивоваренные дрожжи имеют размер клеток 5-10 мкм, квасные дрожжи — длину 6,3-7,5 мкм, ширину 5-7 мкм, хлебопекарные —длину 6-14 мкм, ширину 3,6-8 мкм. Размеры клеток молочнокислых бактерий значительно меньше: длина их колеблется от 1,1 до 2,1 мкм, а ширина составляет 0,5-0,6 мкм. Кроме микроорганизмов в квасе присутствуют взвешенные частицы немикробиологического происхождения из концентрата квасного сусла (ККС). Количество этих частиц и их размер зависят от ассортимента используемого для производства ККС сырья, технологических режимов производства концентрата и применяемого оборудования. В концентрате квасного сусла могут присутствовать довольно крупные единичные частицы хлебных припасов, а также мутеобразующие коллоидные частицы значительно меньшего размера — менее 1 мкм. При этом количество взвешенных частиц и их размер могут значительно колебаться в различных партиях ККС.[ 2 ] На процесс фильтрации могут оказывать влияние присутствующие в концентрате квасного сусла углеводы (декстрины, пентозаны, гумми-вещества), имеющие высокую молекулярную массу. Высокомолекулярные вещества, в том числе гуммивещества ржи и ржаного солода, могут оказывать влияние на фильтруемость кваса двумя путями: если они присутствуют в квасе в виде геля или_нерастворимых частиц, то может наблюдаться снижение производительности (фильтрующей способности) фильтрующего слоя из-за_блокировки пор; если они присутствуют в квасе в растворенной форме, то фильтруемость кваса может ухудшаться из-за повышенной вязкости напитка. На тип и количество присутствующих в поступающем на фильтрацию квасе взвешенных частиц оказывают влияние качество концентрата квасного сусла; принятая технология производства кваса (с использованием хлебопекарных дрожжей или смешанной культуры); степень осаждения клеток дрожжей в конце брожения: наличие бактерий во взвешенном состоянии; применение предварительного осветления или сепарирования кваса. Все эти факторы определяют суммарную нагрузку на фильтр. Для того чтобы квасы брожения, разлитые в бутылки или другую тару, сохраняли свои органолептические показатели в течение требуемого периода времени, к процессу фильтрации предъявляются определенные требования. Их можно сформулировать следующим образом: обеспечение требуемой производительности фильтра; высокое качество фильтрации за счет возможно более полного удаления микроорганизмов и взвешенных частиц немикробиологического происхождения: оптимальный расход вспомогательных материалов. Все эти требования взаимосвязаны, так как прозрачность кваса обусловлена присутствием в нем взвешенных частиц различного происхождения, а фильтруемость напитка и расход вспомогательных материалов зависят от количества присутствующих в продукте частиц и их характера.[ 2 ] Как можно более полное удаление микроорганизмов из кваса снизит микробиологическую нагрузку на последующий процесс пастеризации, так как при высокой микробиологической нагрузке нельзя полностью исключить присутствие в пастеризованном квасе жизнеспособных клеток, что в конечном счете приведет к изменению физико-химических и микробиологических показателей напитка и снижению его срока годности. Присутствие в отфильтрованном квасе взвешенных частиц немикробиологического происхождения, как и большого количества высокомолекулярных коллоидов, может снижать эффективность процесса пастеризации в результате загрязнения поверхности пластин пастеризатора, вследствие чего ухудшается процесс теплопередачи и снижается уровень температурного воздействия на клетки микроорганизмов. Для достижения высоких экономических показателей процесс фильтрации должен обеспечивать требуемую производительность фильтра при оптимальном расходе вспомогательных материалов и при минимальных потерях напитка. Снижение нагрузки на фильтр может быть достигнуто уменьшением содержания в квасе дрожжевых клеток и взвешенных коллоидных частиц путем добавления флокулянтов (осветлителей), центрифугированием. По некоторым данным, современный сепаратор может удалить из напитка тонкие частицы размером между 1 и 5 мкм с эффективностью от 30 до 99 %. Поэтому только одно сепарирование, особенно при высокой микробиологической нагрузке, не может обеспечить длительного срока хранения (годности) напитка, но, несомненно, позволяет снизить нагрузку на фильтр и тем самым увеличить продолжительность рабочего цикла.[ 2 ] Существуют различные системы для фильтрации напитков: через картон, через слой вспомогательного материала (фильтрационных порошков) — в намывных фильтрах, на мембранных фильтрах. Схема фильтрации может быть одностадийной (при использовании намывной фильтрации) или многостадийной (сначала намывной фильтр, затем пластинчатый или мембранный). Для фильтрации кваса чаще всего применяют намывные фильтры. Принцип намывной фильтрации состоит в том, что процесс осуществляется через слой вспомогательного вещества, намываемого на перегородки. В зависимости от конструкции фильтра перегородки могут быть из опорного картона (рамные фильтры), сетки (сетчатые фильтры), свечей (сетчатые фильтры).Существует три типа фильтрационных материалов, которые используют при намывной фильтрации: кизельгур, перлит, целлюлоза. Кизельгур — самый распространенный фильтрационный порошок. Перлит применяют редко, в основном для частичной замены грубого кизельгура. Использование перлита может быть достаточно эффективным, если в напитке присутствуют в основном дрожжи и довольно крупные частицы (размером более 5 мкм), мелкие частицы он отделяет плохо. Кроме того, из-за низкой плотности перлита затраты на его транспортировку выше, чем затраты на кизельгур. Кизельгур за счет своей пористости способен задерживать мелкие частицы, но большое количество взвесей может снизить проницаемость фильтрационного слоя кизельгура вплоть до его блокировки. В этом случае может помочь добавление порошка перлита.[2 ] Фильтрационную целлюлозу используют исключительно при намывке предварительного фильтрующего слоя. Целлюлоза способствует быстрому созданию предварительного слоя высокого качества даже при большом размере отверстий (щелей) и идеальна при фильтрации на поврежденных фильтрационных элементах (сетках, свечах). На процесс фильтрации кваса брожения оказывают влияние следующие факторы: содержание в нефильтрованном квасе дрожжевых клеток и бактерий; содержание коллоидных частиц; вязкость кваса; используемые вспомогательные материалы; конструкция фильтра, применяемая система фильтрации; параметры процесса (давление при фильтрации, температура напитка); ошибки оператора. Первые три фактора обусловлены качеством сырья и тем, насколько оптимально протекали процессы при сбраживании квасного сусла и его осветлении. Вязкость кваса и содержание в нем взвешенных частиц немикробиологического происхождения обусловлены качеством используемого ККС. Для производства ККС применяют сырье (рожь, ячмень и недостаточно модифицированный ячменный солод), которое содержит большое количество высокомолекулярных полимеров, имеющих высокую вязкость. Если процесс производства ККС недостаточно оптимизирован, то сам концентрат и получаемое из него квасное сусло могут иметь довольно высокую вязкость, что может привести к замедлению процесса фильтрации (особенно при производстве кваса с высокой плотностью сусла — 7,5-8,0 %). Различное содержание взвешенных частиц в используемых партиях ККС также будет оказывать влияние на процесс фильтрации и прозрачность кваса. Взвеси, присутствующие в напитке, в зависимости от их природы могут по-разному блокировать фильтрующий слой. Так, 1 г «слизистых» аморфных веществ может вызвать тот же эффект блокировки, что и 10 г более «жестких» сферических частиц, хотя крупные частицы быстрее блокируют фильтрующий слой.[ 2 ] МИЦ «Пиво и напитки 21 век» было исследовано влияние качества ККС на процесс фильтрации квасного сусла и кваса брожения. Для проведения исследований были выбраны четыре образца ККС, выпускаемые наиболее крупными российскими производителями. С использованием этих концентратов по одинаковой рецептуре (35 г/л каждого концентрата и 50 г/л сахара) в лабораторных условиях были приготовлены образцы квасного сусла, которые имели близкие значения массовой доли сухих веществ, однако цвет и мутность сусла были различными. Результаты проведенных исследований позволяют сделать вывод, что на процесс фильтрации кваса большое влияние оказывают качество используемого концентрата квасного сусла, применяемая технология производства и санитарно-микробиологическое состояние производства. Проблем, связанных с качеством используемого концентрата квасного сусла, можно избежать при правильном подборе концентрата квасного сусла. При этом качество ККС при производстве фильтрованного кваса следует оценивать с учетом не только его органолептических и стандартных физико-химических показателей, но и фильтруемости квасного сусла. В настоящее время специалисты МИЦ разрабатывают рекомендации по оценке фильтруемости концентратов квасного сусла.[ 2 ] Технология кваса может включать и другие технологические стадии, такие, как купажирование кваса с сахарным сиропом и другими вкусоароматическими компонентами, насыщение кваса диоксидом углерода (карбонизация) и розлив кваса. Таким образом, технология производства кваса – сложный многостадийный процесс, имеющий микробиологические, физические и физико-химические аспекты, которые нуждаются в научном обосновании и тщательном изучении. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||