Эффективность применения озона для обеззараживания зерна в спиртовом производстве Текст научной статьи по специальности «Промышленные биотехнологии»

СОВРЕМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ для ПРОИЗВОДСТВА НАПИТКОВ

ТЕМА НОМЕРА

УДК 663.6

Эффективность применения озона для обеззараживания зерна в спиртовом производстве

В. В. Кононенко,

канд. техн. наук;

М.В. Туршатов,

канд. техн. наук; В. П. Леденев, канд. техн. наук;

A. О. Соловьев;

ВА. Кривченко,

канд. техн. наук;

Н.Д. Моисеева

ВНИИПБТ - филиал

ФИЦ питания и биотехнологии

B. И. Базиков,

канд. техн. наук ООО «ИЦ БиоПищеМаш»

Введение. Зерно, поступающее на спиртзаводы, подвергается очистке от сорных, зерновых и минеральных примесей на воздушно-ситовых и магнитных сепараторах. В то же время в зерне, помимо макропримесей, содержатся микропримеси, которые представлены микроорганизмами и их метаболитами, а также различными химическими веществами, которыми обрабатывают поля от насекомых и грызунов. В процессе переработки зерна данные микропримеси переходят в полупродукты, что приводит к подавлению роста и развития дрожжей, замедлению процесса брожения, снижению выхода спирта, чрезмерному накоплению в бражке побочных продуктов, которые ухудшают органолептические показатели спирта.

Данную проблему можно решить путем высокотемпературной обработки замесов. Однако, в настоящее время большинство спиртовых заводов перешло на «мягкие» схемы переработки сырья, позволяющие сократить теплоэнергетические затраты и получать спирт более высокого качества. Поэтому вопрос очистки зернового сырья от микропримесей актуален.

Цель работы. Основной целью данной работы стало проведение исследования по глубокой очистке зернового сырья от микрофлоры путем его обработки озонированной водой.

Экспериментальная часть. Из применяемых в настоящее время способов обеззараживания для про-

ведения исследований был выбран способ обработки зерна озоном, так как он наименее энергозатра-тен, прост в аппаратурном плане и эффективен с точки зрения подавления микрофлоры. Известно, что озон — наиболее сильный из всех известных в настоящее время окислителей. Озон достаточно быстро окисляет органические загрязнения, переводя их из растворенного состояния во взвесь, которая отделяется вместе со всплывшим шламом.

Исследования проводили на базе ВНИИПБТ совместно со специалистами ВНИИМИ. Обработку зерна проводили водой, насыщенной озоном в лабораторной моечной машине вибрационного типа. Насыщение воды озоном осуществляли с помощью озонатора мощностью 5 г озона в час. Приток и отвод озонированной воды проводился в непрерывном режиме. Концентрация озона в воде составила 2-3 мг/дм3.

Эффективность обработки зерна озоном определяли методом постановки проб на самозакисание, который заключается в посеве на стерильное осахаренное сусло исследуемых образцов зерна. Степень микробиологической чистоты определяется по нарастанию кислотности в пробах через 24 ч термостатирования при температуре 30 °С. Для проведения анализа были отобраны следующие пробы зерна: зерно исходное; зерно, промытое водопроводной водой; зерно, промытое озонированной водой в течение 3 и 10 мин.

20 ПИВО и НАПИТКИ

5•2017

Результаты и их обсуждение.

Результаты анализа проб на само-закисание представлены в табл. 1.

Нарастание кислотности в пробах с зерном, обработанным озонированной водой, значительно ниже, чем в образцах, где зерно не подвергали обработке озоном, что свидетельствует об эффективности применения озона для обеззараживания зерна. Наглядно результаты эксперимента представлены на рисунке.

Видно, что сусло с зерном, которое промыли в озонированной воде в течение 3 и 10 мин, не было подвергнуто инфицированию через 2 сут, в то время как на сусле с сухим зерном и с промытым обычной водой наблюдался активный рост микрофлоры.

Одна из основных стадий спиртового производства — сбраживание осахаренного сусла. От условий проведения данного процесса напрямую зависит накопление этанола и побочных примесей, а следовательно и качество спирта.

Для определения степени влияния микробиологической чистоты зерна на метаболизм дрожжей в процессе брожения были поставлены пробы по методике Заброд-ского. Данная методика схожа с постановкой проб на самозакисание, но с дополнительным внесением в пробы засевных дрожжей. Нарастание кислотности определяется на 48 и 72 ч брожения при температуре 30 °С.

Схема проведения эксперимента и полученные результаты представлены в табл. 2.

Полученные данные показывают, что в образцах с озонированным зерном нарастание кислотности за 3 сут составило 0,16 °Д, что соответствует нарастанию кислотности в контрольном образце 3, где дрожжи вносили в стерильное сусло. В контрольном образце 1, где в сусло вносили необработанное зерно, нарастание кислотности выше, следовательно, результаты эксперимента подтверждают эффективность применения озона для обеззараживания зерна в спиртовом производстве.

Выводы. Обработка зерна озонированной водой перед производством способствует его обеззараживанию от микроорганизмов, их метаболитов и прочих микро-

Таблица 1

Образец Кислотность на 24 ч, °Д Нарастание кислотности, °Д

Стерильное сусло 0,2 0,05

Сусло с исходным зерном 0,85 0,7

Сусло с зерном, промытым водопроводной водой 0,65 0,5

Сусло с зерном, промытым озонированной водой в течение 3 мин 0,4 0,25

Сусло с зерном, промытым озонированной водой в течение 10 мин 0,3 0,15

Примечание. Начальная кислотность сусла 0,15 °Д.

£

Ш 2

0

1

<

2 ш I-

Внешний вид проб на самозакисание на 48 ч: 1 - стерильное сусло; 2 - стерильное сусло с необработанным зерном;

3 - стерильное сусло с зерном после мойки водопроводной водой;

4 - стерильное сусло с зерном, обработанным озонированной водой в течение 1 мин;

5 - стерильное сусло с зерном, обработанным озонированной водой в течение 3 мин;

6 - стерильное сусло с зерном, обработанным озонированной водой в течение 10 мин

Таблица 2

Образец Стерильное сусло Зерно Дрожжи Время обработки зерна озоном, мин Кислотность, °Д через через 2 сут 3 сут Нарастание кислотности, °Д через 3 сут

Опыт 1 + + + 3 0,25 0,34 0,23

Опыт 2 + + + 5 0,25 0,30 0,19

Опыт 3 + + + 10 0,23 0,29 0,18

Контроль 1 + + + 0,38 0,51 0,4

Контроль 2 + - - - 0,12 0,15 0,04

Контроль 3 + - + - 0,24 0, 2 оо 0,17

Примечание. Начальная кислотность сусла 0,11 °Д.

примесей, которые могут влиять на закисание осахаренного сусла в процессе брожения. Данная методика обеззараживания, благодаря удалению веществ, подавляющих рост дрожжей, может благополучно сказаться на выходе спирта, а также на повышении органолеп-тических показателей готовой продукции.

ЛИТЕРАТУРА

1. Туршатов, М. В. Современная комплексная ресурсосберегающая техно-

логия переработки зерна на спирт и сухие белково-углеводные продукты пищевого и кормового назначения / М. В. Туршатов, А. О. Соловьев, В. В. Ко-ноненко, В. П. Леденев, В. А. Кривченко, Н. Д. Моисеева // Заметки ученого. - — 2016. — № 1 (8). — С. 69-73.

2. Поляков, В.А. Научно-технологические аспекты глубокой очистки зерна в спиртовом производстве / В. А. Поляков, М. В. Туршатов // Хранение и переработка сельхозсырья. — 2008. — № 6. — С. 50-54.

3. Абрамова, И. М. Научное обоснование методологии комплексного контроля

5•2017 ПИВО и НАПИТКИ 21

СОВРЕМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ для ПРОИЗВОДСТВА НАПИТКОВ8

спиртового и ликероводочного производства с целью повышения качества и безопасности алкогольной продукции: дис. ... д-ра техн. наук: 05.18.07 / И. М. Абрамова; Всерос. науч.-исслед. ин-т пивовар., безалкогол. и винодел. пром-сти РАСХН. — М., 2014. — 51 с.

4. Рябова, С. М. Способы повышения микробиологических характеристик сырья в спиртовом производстве / С. М. Рябова, Л. Н. Шабурова, И. С. Ви-тол // Производство спирта и ликеро-водочных изделий. — 2013. — № 2. — С. 11-12.

5. Абрамова, И.М. Технологические требования к пшеничному и ржаному сырью, обеспечивающие высокое качество спирта и ликероводочных изделий / И. М. Абрамова // Хранение и переработка сельхозсырья. — 2011. — № 5. — С. 62-67. <®

Эффективность применения озона для обеззараживания зерна в спиртовом производстве

Ключевые слова

глубокая очистка; зерно; мойка; микропримеси; обеззараживание; озонирование.

Реферат

На большинстве зерноперерабатывающих предприятий зерновое сырье, поступающее в производство, подвергается очистке от макропримесей, таких как сорные, зерновые, минеральные и другие примеси. Однако, помимо перечисленных примесей в зерне содержатся и микропримеси - посторонняя микрофлора и ее метаболиты, химикаты от насекомых и грызунов и т. д. Данные примеси в значительной мере влияют на ход технологического процесса, выход продукта и его качество. В статье приведены исследования по разработке способа глубокой очистки зерна, поступающего в спиртовое производство, в том числе и от микропримесей. Для этой цели был выбран способ мойки зерна водой, насыщенной озоном до концентрации 2-3 мг/дм3 в течение определенного времени (от 3 до 10 мин). Этот способ был выбран благодаря простоте его реализации и низким эксплуатационным затратам. В работе использовали лабораторную моечную машину вибрационного типа и озонатор производительностью до 5 г озона в час. Эффективность обработки озонированной водой определяли с помощью постановки проб на самозакисание, в котором основной показатель стерильности - нарастание кислотности за 24 ч. В ходе исследований было выявлено, что зерно, обработанное озонированной водой, не было подвергнуто инфицированию, в отличие от необработанных и промытых обычной водопроводной водой образцов. Для максимального приближения условий эксперимента к спиртовому производству был поставлен ряд проб по методике Забродского. Результаты опыта также показали эффективность применения озона для подавления сопутствующей микрофлоры зерна. Таким образом, обработка зерна озонированной водой с концентрацией озона 2-3 мг/дм3 в течение 10 мин позволяет значительно повысить степень его микробиологической чистоты, тем самым повышая выход спирта и улучшая орга-нолептические показатели готовой продукции.

Авторы

Кононенко Валентин Васильевич, канд. техн. наук;

Туршатов Михаил Владимирович, канд. техн. наук;

Леденев Владимир Павлович, канд. техн. наук;

Соловьев Александр Олегович;

Кривченко Вера Александровна, канд. техн. наук;

Моисеева Надежда Дмитриевна

ВНИИ пищевой биотехнологии -

филиал ФИЦ питания, биотехнологии и безопасности пищи,

111033, Россия, г. Москва, ул. Самокатная, д. 4 Б, [email protected]

Базиков Владимир Иванович, канд. техн. наук,

ООО «ИЦ БиоПищеМаш»,

115093, Россия, г. Москва, ул. Люсиновская, д. 35,

[email protected]

Efficiency of Ozone Application for Grain Disinfection in Alcohol Production

Key words

deep cleaning; grain; washing; trace contaminant; disinfection; ozonization.

Abstract

Grain raw material for the production of foodstuffs must be cleaned of both macroimpurities (sorghum, mineral impurities, etc.) and it is not unimportant to subject it to cleaning from microimpurities (microorganisms, chemicals, etc.). In this article an example of the alcohol production is a necessity to clean the grain from the trace in order to increase microbiological purity of wort and consequent higher output of finished product quality. For this purpose, was chosen method for washing the grain with water saturated with ozone to a concentration of 2-3 mg/dm3 for a certain time (3 and 10 minutes). This method was chosen due to its simplicity and low energy consumption. The effectiveness of treatment with ozonated water was determined by sampling for self-oxidation. During the experiments it was revealed that the grain treated with ozonized water on the second day was not infected, in contrast to the samples that were not treated and washed with tap water. In addition, a number of samples were put on Zabrodsky's method, where the increase in acidity in three days coincided with the control samples. Thus, the processing of grain before production by ozonated water allows to increase the degree of microbiological purity, thereby increasing the yield of alcohol and improving the organoleptic parameters of the finished product.

Authors

Kononenko Valentin Vasilievich, Candidate of Technical Science; TurshatovMikhail Vladimirovich, Candidate of Technical Science; Ledenev Vladimir Pavlovich, Candidate of Technical Science; SolovievAlexander Olegovich;

Krivchenko Vera Aleksandrovna, Candidate of Technical Science;

Moiseeva Nadezhda Dmitrievna

All-Russian Research Institute of Food Biotechnology -

branch «Federal Research Center for Nutrition and Biotechnology»

4 B Samokatnaya str., Moscow, 111033, Russia, [email protected]

Bazikov Vladimir Ivanovich, Candidate of Technical Science

LLC «EC BioPischeMash»

35 Lyusinovskaya Str., Moscow, 115093, Russia,

[email protected]

22 ПИВО и НАПИТКИ 5•2017