Технология квасов брожения

Технология квасов брожения

Е.Г. Иванова, Л.В. Киселева, Н.Г. Ленец

ГУ ВНИИпивобезалкогольной и винодельческой промышленности

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 %.

Тенденции роста выпуска и потребления кваса сохраняются и в 2006 г.

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.

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 нефермен-тированного), 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.

В связи с этим первая часть статьи посвящена процессу приготовления квасного сусла для ККС.

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, в-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 проведение при размоле. Ее зерно ведет себя как пластическое тело, а не как хрупкое, что необходимо учитывать при подготовке ржи.

При производстве кваса применяют ржаную муку, что, в свою очередь, влия-

2•2006

50

ет 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 Р-глюканов ржи в процессе производства ржаного солода, мы определяли его содержание в сырье до прорастания и в готовом ферментированном и неферментирован-ном солоде. Для проведения исследования использовали ферментативную методику Мак Клири (МЕГАЗИМ ICC Standart Method № 168). Полученные данные приведены в табл. 1.

Таблица 1

Солод Солод

Показатель Рожь нефермен- ферменти-

тированныи рованныи

Содержание

р-глюкана, 0,78 0,32 0,21

% СВ

Очевидно, что присутствующие в сырье эндо-в-глюканазы, активность которых максимально проявляется при рН 4,5-4,8 и температуре 40...45 °С, в производстве ржаного солода гидро-лизуют значительные количества изначального в-глюкана. Особенно явно снижение содержания в-глюкана при производстве ферментированного солода.

Однако при использовании несоложеной ржи в количестве 30-50 % не следует упускать из внимания изначальное высокое содержание в-глюкана во ржи и его влияние на скорость и эффективность проведения процесса фильтрации квасного сусла.

Таблица 2

Нормы задачи ферментных препаратов Прозрачность, ед. ЕВС Спектр Сахаров, г/ л Вязкость, мПа-с Аминный

Состав сырья Мальтоза Мальто-триоза Глюкоза доля сухих веществв, % азот, мг/100 мл

Кукурузная мука — 4 %, Контроль, без ферментов 10,15 45,8 14,8 15,0 13,804 3,591 17,09

ржаная мука — 46 %%, солод ржаной — 38 %>, солод ячменный — 12% Отварка, биоцеллюлаза — 0,05 кг/ т, затор 62°С, биоцеллюлаза W — 0,05 кг/ т, промальт СМ — 0,05 кг/ т 0,82 52,8 14,6 14,6 13,757 3,122 17,98

Затор 62С, биоцеллюлаза W — 0,1 кг/ т. 0,83 58,0 17,0 16,0 13,992 2,859 17,43

Затор 62°С, биоцеллюлаза 0,15 кг/ т 0,38 74,6 19,8 17,2 14,039 2,697 17,58

Ржаная мука — 50 %>, солод ржаной — 38 %>, Затор 62°С, биоцеллюлаза W — 0,1 кг/ т, промальт — 0,2 кг/ т 0,41 79,8 20,8 16,0 13,863 2,536 19,50

солод ячменный — 12% Затор 62°С, биоцеллюлаза W — 0,1 кг/ т, промальт СМ — 0,1 кг/ т 0,41 72,2 16,0 16,0 14,039 2,632 18,09

Отчасти дефицит гидролаз может быть восполнен введением в состав зернопро-дуктов 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 (3-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 а-амилазу. Это относится прежде всего к производствам, где отсутствует разваривание ржаной муки под давлением (целесообразно использовать термостабильную а-амилазу).

Определив состав сырья и параметры процесса, можно с успехом подобрать виды ферментных препаратов, обеспечивающих беспроблемную переработку.

Учитывая практическую ценность исследований по изучению влияния различных ферментных препаратов на процесс гидролиза биополимеров ржаного сырья, в производственных условиях была про-

ведена работа по получению ККС с использованием ферментных препаратов производства фирмы Kerry Bio-Science (Ирландия).

В процессе производства применяли заводской отварочный режим затирания, предусматривающий низкие (20 °С) начальные температуры и разваривание отварки под давлением.

Всего было произведено шесть партий ККС из ржаного сырья с добавлением ячменного солода, а в некоторых варках — кукурузной муки.

Данные качественных показателей квасного сусла представлены в табл. 2. Сусло для анализа получали после разведения готового концентрата квасного сусла дистиллированной водой в массовом отношении 1:4.

Как следует из приведенных в табл. 2 данных, варьируя дозировки ферментных препаратов, можно получать сусло различного качества. Особенно интересными представляются полученные данные по содержанию сбраживаемых сахаров, и аминного азота, а также по вязкости в образцах квасного сусла.

По содержанию мальтозы колебания от среднего значения составляют ±28 %,

по содержанию мальтотриозы — ±18 %, глюкозы — ±9 %.

Этот факт дает возможность влиять на процесс брожения и потенциально снизить затраты на вносимую сахарозу.

Снижение вязкости квасного сусла, несомненно, позволит оптимизировать процесс фильтрации и обеспечить снижение потерь экстракта в процессе приготовления сусла. Очевидно, что здесь следует обеспечить баланс между органолептиче-скими характеристиками готового кваса, которые более отчетливо выражены при некотором повышении вязкости квасного сусла, и скоростью его фильтрации.

Следовательно, эффективность технологического процесса зависит от правильно подобранных видов и дозировок вносимых ферментных препаратов.

Получены данные, свидетельствующие о том, что при нашей технологической схеме, соотношении и качестве зер-нопродуктов наиболее предпочтительно применение препаратов Биоцеллюлазы № в дозировке 0,1 кг/т зернопродуктов и Промальта CN в количестве 0,2 кг/т зер-нопродуктов.

Продолжение в следующем номере.

Вышла в свет книга

Микробные биокатализаторы для перерабатывающих отраслей АПК

М.: ВНИИПБТ, 2006. — 304 с.

Под редакцией В.А. Полякова, Л.В. Римаревой

Книга посвящена перспективному направлению интенсификации биотехнологических процессов в перерабатывающих отраслях АПК — использованию высокоактивных биологических катализаторов, способствующих существенному увеличению выходов, улучшению качества и продлению сроков хранения готовой продукции в спиртовой, пивоваренной, кондитерской, хлебопекарной, крахма-лопаточной, сыродельческой, мясоперераба-

тывающей и других отраслях АПК. Большое внимание уделено радикальным изменениям функционально технологических свойств сырья под действием ферментного биокатализа на различных стадиях переработки, что открывает широкие возможности создания принципиально новых продуктов для ординарного, профилактического, лечебного и реабилитационного питания различных социальных и возрастных групп населения России.

Контактный тел.: (495) 361-71-61, 362-45-72

2 • 2006

ПИ

НАПИТКИ

51