CC BY
36
ТЕХНОЛОГИЯ^
УДК 663.52:661.741.122 (079.2)
Переработка зерновой бражки в пищевой уксус с применением структурированных сорбентов
М. Э. Ламберова, канд. хим. наук, доцент; А. А. Ламберова, аспирант
Бийский технологический институт (филиал) Алтайского государственного технического университета им. И. И. Ползунова, г. Бийск
Ключевые слова: алюмоадсорбент; зерновой уксус; пищевой уксус; структурированные сорбенты; цеолит.
Keywords: aluminumadsorbent; the grain vinegar; food vinegar; the structured sorbents; zeolite.
Производство пищевых уксусов в России и за рубежом активно развивается на базе переработки натурального растительного сырья. К таким уксусам относят спиртовой, зерновой и облепихо-вый [1, 2]. Каждый вид природного сырья и его качество определяют трудности его переработки при получении уксуса стандартизованного качества в соответствии с требованиями ГОСТ Р 52101-2003 «Уксусы из пищевого сырья» с 01.07.2004 г. Решение этих задач имеет важное практическое значение.
Принятая в отрасли технология производства спиртового уксуса включает следующие стадии: приготовление сусла из этилового спирта, уксусной кислоты и минеральных солей, ферментация, осветление, консервирование и розлив уксуса. 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 спиртсодержащий полуфабрикат [2-4].
Одним из таких полуфабрикатов можно считать зерновую бражку. Это 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 Лов^Ьас-1вг асвИ и будут определять орга-нолептические свойства зернового уксуса.
Осветление и очистка зерновой бражки и готового уксуса бентонитом позволяют устранить только взвешенные частицы, но неэффективны при удалении растворимых нежелательных примесей, которые в полном объеме содержатся в зерновой бражке, не прошедшей перегонку и ректификацию. Примеси влияют на показатели роста Лсв1вЬас1вг асвИ и накопление ими уксусной кислоты, а также остаются в готовом уксусе [3, 4]. Кроме того, бентонит при перемешивании дает устойчивые суспензии, использует-
Таблица 1
Показатель Заводской норматив ТР-10-10067-99 Фактические данные
Содержание спирта, об. % 7,5-8,5 8,3
Остаточная концентрация Сахаров, % 1,0 4,7
рН 4,2-4,9 4,8
ся однократно, не подлежит регенерации [5].
Стадия культивирования продуцента Лсв1вЬас1вг асвИ при иммобилизации на буковой или другой древесной стружке предполагает большой расход воздуха в ходе принудительной аэрации в непрерывном режиме. При этом длительное ведение процесса приводит к разрушению структуры стружки, и в культуральной жидкости появляются муть и коричневая взвесь, что увеличивает затраты на осветление готового уксуса.
Цель настоящей работы — разработка оптимизированной технологии получения и очистки пищевого уксуса из разного по качеству зернового сырья с применением структурированных сорбентов.
На стадиях осветления и глубокой очистки зерновой бражки из ОАО «Иткульский спиртзавод» и готового уксуса в качестве вспомогательных материалов применяли бентонит (аморфный) и структурированные сорбенты, в том числе с наноразмерами частиц, пор и каналов — цеолит ЫаХ (рис. 1) и алюмоадсорбент А1-796 — термоактивированный оксид алюминия (ТОА): насыпная плотность 0,61 г/см3; удельная поверхность 120 м2 / г.
7-б-5 4 3 2 1-
Неосветленная
Без УЗ С УЗ
Рис. 2. Осветление фильтрата зерновой бражки различными способами:
1 — осветление бентонитом концентрацией 0,5 г/л без УЗ-обработки и с УЗ-обработкой мощностью 100 Вт в течение 2 мин;
2 — осветление AI-796 (ТОА) концентрацией 0,5 г/л без УЗ-обработки и с УЗ-обработкой мощностью 100 Вт в течение 2 мин
8
0
8 ПИВО и НАПИТКИ
2•2012
'ТЕХНОЛОГИЯ Г
Рис. 3. Хроматограмма этилового ректификованного спирта
Рис. 4. Хроматограмма осветленной зерновой бражки
На стадии культивирования Ace-tobacter aceti носителями для иммобилизации клеток были традиционная буковая стружка, а также цеолит NaX и сорбент Al-796 (ТОА). Показана возможность многократного использования выбранных сорбентов после их полной регенерации: при промывке и автоклавировании при 1,5 атм в течение 1 ч сохранялась структура частиц и пор.
В сырье, полуфабрикатах, питательной среде, культуральной жидкости и готовом уксусе до и после очистки исследовали такие показатели, как рН (на ЭВ-74), содержание сухих веществ (на рефрактометре), сахаров, органических кислот, остаточного спирта, КОЕ, количество биомассы клеток, их окраска по Граму — традиционными методами с применением титрования, концентрационного КФК и др. Оценку структуры мелкопористых сорбентов, в том числе с наноразмерами пор и каналов, а также клеток на них осуществляли на электронном растровом микроскопе. Примеси в спирте разного качества, полуфабрикатах, питательной среде и готовом уксусе определяли на хроматографе «Хроматек — Кристалл 5000.1», а основные минеральные компоненты — на спектрофотометре Shimadzu AA 6300. Для УЗ-обработки использовали аппарат «Волна УЗТА-0,4/ 22-О». Для статистической обработки результатов применяли компьютерную программу StatSoft Statistica v6.0 Multilingual.
Зерновую бражку анализировали, сбраживали досуха и подвергали фильтрованию. В фильтрате зерновой бражки определяли физико-химические показатели (табл. 1).
Таблица 2
Вид бражки Ca Содержание элементов, мг/кг Mg K
Неосветленная 13,11 3,09 622,18
Сброженная досуха 13,62 2,76 817,27
Осветленная бентонитом 14,11 3,46 617,64
Осветленная ТОА 12,60 2,28 701,36
Стерильная 14,05 257,31 588,63
Затем фильтрат обработали осветляющими материалами — бентонитом и ТОА.
Далее осветленную зерновую бражку стерилизовали при температуре 112 °С в течение 20 мин и вносили в питательную среду. Также к среде добавляли расчетное количество этилового спирта, минеральных солей, дистиллированной воды. Полученную питательную среду засевали уксуснокислыми бактериями Лсв1оЬас1вт асвИ из ферментеров ООО «Казанский уксусный завод». Культивирование проводили в аэробных условиях при температуре 30 °С в течение 12 сут 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 количества СВ предварительно были сделаны 5%-ные суспензии используемых адсорбентов, которые затем вносили в различных количествах в фильтрат зерновой бражки. Во всех случаях подбирали режимы ультразвуковой обработки — мощность от 100 до 400 Вт, длительность воздействия от 2 до 10 мин.
Сравнительная диаграмма осветления фильтрата зерновой бражки различными осветляющими материалами с УЗ-обработкой в оптималь-
ных режимах и без УЗ-обработки приведена на рис. 2.
Затем определяли количество основных минеральных элементов, вносимых в сусло с подготовленным зерновым полуфабрикатом, чтобы оптимизировать по ним количество добавляемых в сусло солей по рецептуре. Кроме того, оценивали эффективность выбранных структурированных сорбентов по глубокой очистке от примесей в сравнении с этиловым ректификованным спиртом (рис. 3, 4).
По хроматограммам видно, что даже после осветления зерновой полуфабрикат вносит в сусло большое количество примесей, что потребует оптимизации режимов культивирования и ферментации, а также глубокой очистки готового уксуса.
Методом атомно-абсорбционной спектрометрии был установлен минеральный состав бражки (табл. 2) по основным элементам, необходимым для корректировки среды по минеральным веществам.
В питательную среду, состоящую из стерильной бражки, вносили расчетное количество минеральных солей, этилового спирта и засевали маточным уксусом в количестве 10% от объема среды.
Затем отрабатывали режимы культивирования при иммобилизации Лсв1оЬас1вт асвИ на цеолите в сравнении с буковой стружкой с
2 • 2012
ПИВО и НАПИТКИ 9
0,2 -
~~1-1-1-1-1-1-1-1—
1234567 14
Длительность культивирования, сут ■ Среда на буковой стружке с однократным внесением 3 мМ Н202 — Среда на буковой стружке с периодической аэрацией ™ Среда на буковой стружке с постоянной аэрацией « Среда на буковой стружке с ежедневным внесением 1 мМ Н202 ™ Среда на цеолите с однократным внесением 3 мМ Н202 ™ Среда на цеолите с периодической аэрацией « Среда на цеолите с постоянной аэрацией
Среда на цеолите с ежедневным внесением 1 мМ Н202
0
Рис. 5. Зависимость количества клеток АсеЬоЬасЬегасвЫ от длительности
культивирования, носителя и способа аэрации при получении зернового уксуса
9,5
9,0
8,0
-&,9--я-я-----------------------------------------------8,9-8,9---------8,9--8--8----------------------------------------
8,8 8,7 8,7 8,8 8,7 8,7 8,7 8,6
......... ......... ..... ................... ■
7,0
2 3 4 5 6
Среда на цеолите Среда на буковой стружке
1
7
Рис. 6. Сравнительная диаграмма концентрации накапливаемой уксусной кислоты клетками АсвЬоЬасЬвг асвИ в разных способах культивирования при получении зернового уксуса:
1 — без интенсификации;
2 — с УЗ-обработкой 20 Вт (1 мин);
3 — с УЗ-обработкой 20 Вт (5 мин);
4 — с постоянной аэрацией 9 м3/(м3-ч);
5 — с переменной аэрацией 9 м3/(м3-ч);
6 — с однократным внесением Н202 3 мМ;
7 — с ежедневным внесением Н202 1 мМ (длительность культивирования 7 сут, температура 30 °С)
Таблица 3
Содержание, мг/ кг
Элемент Осветленная Готовый зерновой уксус после осветления
зерновая бражка бентонитом с УЗ Al-796
Кальций 14,17 10,61 14,96
Магний 3,46 144,76 354,85
Калий 617,64 361,33 965,46
применением УЗ и разных способов аэрации. В течение 42 сут определяли показатели роста клеток продуцента (рис. 5) и контролируемые показатели ферментации (рис. 6).
Использование Н2О2 в питательной среде для аэрации за счет работы каталазы клеток несколько снижает показатели роста даже при оптимальных режимах добавления. Ингибирующий эффект для роста клеток может играть положительную роль при интенсификации ферментации и позволит провести пастеризацию готового уксуса в мягком режиме или совсем ее исключить.
Результаты на рис. 5 различаются незначительно, поэтому для уменьшения расхода воздуха выбираем предварительную однократную аэрацию в течение суток при культивировании на цеолите 4 сут как более технологичном носителе.
В таких же условиях в течение 42 сут определяли показатели ферментации (рис. 6) и после 14 сут получили стойкое их снижение.
Наибольшее накопление уксусной кислоты наблюдали при культивировании на цеолите с постоянной и переменной аэрацией. Использование цеолита в качестве носителя для клеток позволило уменьшить в 7 раз расход кислорода. Ультразвук, независимо от длительности обработки уменьшал накопление уксусной кислоты при обоих способах культивирования.
Результаты по остаточному спирту подтверждают целесообразность применения цеолита в качестве носителя и ингибирующее действие ультразвука, что можно использовать на стадии консервирования уксуса без термообработки.
Затем раствор уксуса пастеризовали при температуре 65 °С без выдержки. Полученный раствор уксусной кислоты осветляли бентонитом и ТОА. В осветленном уксусе определяли основные минеральные вещества и содержание примесей. Предварительно были сделаны 5%-ные суспензии используемых адсорбентов, которые затем вносили в готовый уксус в количестве от 0,5 до 2,5 г/л. Продолжительность осветления составила 2 сут при температуре 22 °С. Наилучший результат — 6,2 % СВ был получен при использовании алюмоадсорбен-та с концентрацией 0,5 г/л. После
10 ПИВО и НАПИТКИ 2 • 2012
осветления в готовом уксусе определяли содержание основных минеральных элементов (табл. 3).
Осветление и очистка зернового уксуса бентонитом с УЗ или А1-796 не привели к нежелательному уменьшению основных минеральных элементов в готовом уксусе.
Зерновой уксус, изготовленный из осветленной зерновой бражки, был чище после обработки бентонитом с УЗ или А1-796. Хромато-графический анализ показал, что культивирование на цеолите позволяет получить уксус с минимальным количеством примесей при переменной аэрации без дополнительной очистки.
Полученные результаты позволяют сделать вывод о перспективе использования зерновой зрелой бражки для получения зернового биохимического уксуса с применением уксуснокислых бактерий Лсв1вЬас1вг асвИ на структурированных сорбентах — цеолитах и алюмоадсорбентах.
Применение ультразвука дает положительный результат лишь только на стадии осветления зрелой бражки.
ЛИТЕРАТУРА
1. Ламберова, А. А. Переработка обле-пихового сока бактериями Acetobacter aceti/А. А. Ламберова, Ю. А. Кошелев, М. Э. Ламберова // Хранение и переработка сельхозсырья. — 2009. — № 9. — С. 48-49.
2. Волкова, Г. С. Ресурсосберегающая технология производства уксуса с использованием вторичных ресурсов спиртового производства/ Г. С. Волкова, Е. В. Кук-сова // Производство спирта и ликеро-водочных изделий. — 2011. — № 1. — С. 16-19.
3. Ламберова, А. А. Переработка фракций после ректификации этилового спирта бактериями Acetobacter aceti/'А. А. Ламбе-рова, Ю. А. Кошелев, М. Э. Ламберова // Производство спирта и ликероводочных изделий. — 2009. — № 2. — С. 12-14.
4. Ламберова, А. А. Очистка спиртового уксуса наноадсорбентами /А. А. Ламберова, М. Э. Ламберова // Производство спирта и ликероводочных изделий. — 2010. — № 2. — С. 22-24.
5. Ламберова, А. А. Применение мелкопористых сорбентов в биотехнологии пищевого уксуса/А. А. Ламберова, М. Э. Лам-берова // Естественные и технические науки. — 2011. — № 5. — С. 94-105. ®
'ТЕХНОЛОГИЯ
Витаминный «заряд» от Тихорецкого пивоваренного завода
Тихорецкий пивоваренный завод продолжает расширять линейку безалкогольных напитков. В феврале в продажу поступил новый газированный напиток «Ситро» со вкусом цитрусовых.
ООО «Тихорецкий пивоваренный завод» специализируется на производстве «живого» пива, безалкогольных напитков, питьевой воды. Входит в пятерку крупнейших пивоваренных предприятий Краснодарского края.
После продолжительной холодной зимы организм человека как никогда нуждается в хорошем витаминном заряде и в ярком солнце. Именно этими причинами руководствовались специалисты завода, создавая новинку. За основу напитка «Ситро» взяли сочетание цитрусовых: сладкий солнечный апельсин, ароматный мандарин и освежающий лимон. Именно в этих фруктах сосредоточен мощный заряд витамина С, который укрепляет иммунитет и повышает тонус организма. Кристальная артезианская вода, натуральные компоненты, купаж сочных цитрусовых ароматов, смягченный мягкими нотками ванили, — все это слагаемые «Ситро».
Солнечный цвет и сочная цитрусовая свежесть напитка наполняют организм новыми жизненными силами и яркими оттенками настроения.
«Ситро» — это семейный напиток, который прекрасно утоляет жажду и тонизирует.
В продаже напиток представлен в стеклянной бутылке вместимостью 0,5 л и ПЭТ-бутылке — 1,5 л.
Heineken выступает за ответственное потребление
пива
HEINEKEN
Компания Heineken представила очередной этап программы по умеренному употреблению пива под названием «Рассвет принадлежит знающим меру» (Sunrise belongs to moderate drinkers).
Новый проект — часть глобальной кампании Heineken «Открой свой мир» — мир широких возможностей и ярких впечатлений, которые становятся доступными при ответственном употреблении алкоголя.
Миллионы людей во всем мире наслаждаются вкусом пива Heineken. Они потребляют его умеренно, поскольку ведут здоровый образ жизни.
Тема умеренного потребления и ответственности за свое поведение перед собой и обществом очень актуальна в данный момент. Директор по маркетингу Heineken Russia Богуслав Бишоп говорит: «Наша политика в области употребления алкоголя основывается на чувстве личной ответственности. Мы хотим производить, продвигать на рынок и продавать пиво, оказывая положительное воздействие на общество. И поэтому уделяем большое внимание вопросу умеренного потребления. Традиционные послания обычно носят более назидательный характер. А мы стремимся вдохновлять наших потребителей на умеренное потребление. Уверен, что креативное обращение принесет гораздо больше пользы и станет действительно хорошим стимулом для саморегулирования».
Реализация проекта «Рассвет принадлежит знающим меру» осуществляется с помощью различных online и offline медиаканалов, особое внимание уделено социальным сетям.
«Рассвет» (The Sunrise) — так называется яркий видеоролик, адресованный прогрессивной молодежи. Молодой человек в разгар клубной пятницы отказывается от очередной порции пива в пользу воды и, несмотря на это, проводит ночь, полную ярких впечатлений. Герой встречает первые лучи солнца в приятной компании. Перед ним открываются новые возможности и прекрасный рассвет — вдохновение утра. Посмотреть ролик можно на канале Heineken в YouTube, странице в Facebook и на сайте компании www.heineken.com.
«Герой нашего ролика — «человек мира», он выражает важную концептуальную жизненную идею: нет никаких ограничений, когда вы знаете свои пределы. Мы хотим показать, что наслаждение Heineken в умеренных количествах может быть неотъемлемой частью вашей активной жизни — встреч с друзьями, знакомства с интересными людьми и получения нового опыта. Ключ к здоровому образу жизни — умеренность», — добавляет Богуслав Бишоп.
Запуск кампании «Рассвет принадлежит знающим меру» также был поддержан интересной маркетинговой активацией: в четырех городах по всему миру—Лондоне, Рио-де-Жанейро, Сан-Франциско и Хошимине — в местах, откуда открывается самый захватывающий вид рассвета, были установлены диваны Heineken. У потребителей была возможность стать частью этого проекта — не только насладиться встречей удивительного рассвета, но и разместить свои фотографии лучших моментов восхода солнца на странице Heineken в Facebook.
2 • 2012 ПИВО и НАПИТКИ
