Способ производства кваса
KVASS PRODUCTION METHOD

Изобретение относится к пищевой отрасли, в частности к бродильной промышленности, и может быть использовано в производстве напитков брожения, обладающих профилактическими свойствами, а именно кваса с экстрактом из растительного сырья.
Известен способ производства кваса, включающий экстрагирование тимьяна жидкой двуокисью углерода с отделением соответствующей мисцеллы, резку корня одуванчика, его сушку в поле СВЧ до остаточной влажности около 20% при мощности поля СВЧ, обеспечивающей разогрев корня одуванчика до температуры внутри кусочков 80-90°С, в течение не менее 1 часа, обжаривание, пропитку отделенной мисцеллой с одновременным повышением давления, сброс давления до атмосферного с одновременным замораживанием корня одуванчика, дробление и затирание совместно с сухим хлебным квасом и горячей водой и трехкратное настаивание с отделением жидкой фазы от гущи с получением квасного сусла, добавление к квасному суслу 25% рецептурного количества сахара в виде белого сиропа, сбраживание хлебопекарными дрожжами, купажирование с оставшейся частью сахара в виде белого сиропа и розлив (патент RU 2602572, МПК C12G 3/02 (2006.01), A23L 2/38 (2006.01)).
Недостатками описанного способа являются повышенная трудоемкость процесса производства кваса при повышенной стоимости получаемого продукта вследствие необходимости сложной длительной подготовки экстракта тимьяна и обработки корня одуванчика, а также и троекратного настаивания насыщенного содержащимися в мисцелле экстрактивными веществами дробленого корня одуванчика с подготовленным сухим хлебным квасом путем трехкратного настаивания с отделением жидкой фазы от гущи, а также низкая пищевая ценность, обусловленная внесением сахара на стадии брожения.
3
Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сущности и достигаемому результату (прототипом) является способ производства напитка брожения "Свежесть", включающий мойку клубней топинамбура, их тепловую обработку в течение 25-30 мин при температуре 120±2°С и избыточном давлении 0,1 МПа, охлаждение, измельчение до размера частиц 1,5-2,0 мм, экстрагирование клубней топинамбура смешиванием в соотношении 1:3 с предварительно разведенной в 10 раз молочной сывороткой, нагреванием полученной смеси до 80-90°С с выдержкой при этой температуре 30-35 минут, охлаждением до 30-35°С и отпрессовыванием, добавление в полученный экстракт с содержанием сухих веществ 8,2-8,4% разбавленной в 10 раз молочной сыворотки до содержания сухих веществ 5,6-5,8%, сбраживание дрожжами Saccharomyces cerevisiae ВГШ-2 в течение 11-12 ч при 34-35°С, последующее охлаждение до 5-7°С, выдержку при этой температуре 6-8 суток для завершения брожения, декантирование с дрожжевого осадка и добавление аспартама из расчета 0,51 г на 10 дм напитка (патент RU 2218040, МПК A23L 2/00 (2006.01), A23L 2/38 (2006.01), A23L 2/8 (2006.01), А23С 21/08 (2006.01)).
Недостатками описанного выше способа производства напитка брожения являются повышенная трудоемкость реализации вследствие длительной предварительной подготовки топинамбура, требующей дополнительной обработки паром при температуре 120+2°С и избыточном давлении 0,1 МПа и экстракцию молочной сывороткой, и повышенная продолжительность технологического процесса, связанная с длительной предварительной подготовкой топинамбура и выдержкой получаемого напитка в течение 6-8 суток для завершения брожения.
Техническая проблема, решение которой обеспечивается при осуществлении изобретения, заключается в создании способа производства кваса, расширяющего ассортимент, обладающих профилактическими свойствами напитков брожения с растительными компонентами, со сниженной трудоемкостью и сокращенной продолжительностью процесса производства при сохранении высокого качества и потребительских свойств данного продукта.
Решение данной технической проблемы достигается тем, что в способе производства кваса, включающем мойку, измельчение и экстрагирование клубней топинамбура смешиванием с жидкостью, нагреванием до 80-85°С с выдержкой, охлаждением до 30-35°С и отпрессовыванием, сбраживание дрожжами, охлаждение, выдержку полученного продукта для завершения брожения, декантирование с дрожжевого осадка, согласно изобретению при экстрагировании клубней топинамбура производят смешивание с водой в соотношении 1:4 и выдержку при нагревании в течение 40-60 минут, далее для получения гидролизата экстракта топинамбура в полученный экстракт топинамбура на 100 см вносят лимонную кислоту концентрацией 0,2-0,4%, выдерживают при температуре 80-90°С в течение 90-100 минут, фильтруют и концентрируют до содержания сухих веществ 25-30%. Для приготовления квасного сусла используют пивное сусло с содержанием 10-11% сухих веществ в объеме 100 мл на один литр и смешивают концентрат квасного сусла в количестве 5-8 мл на один литр квасного сусла с водой. На стадии брожения вносят гидролизат экстракта топинамбура в количестве 40-60 мл на один литр приготовленного квасного сусла, сбраживают пивными дрожжами квасное сусло с гидролизатом экстракта топинамбура при температуре 20-25°С и выдерживают в течение 16-24 часов. После охлаждения и декантирования сброженное квасное сусло смешивают с концентратом квасного сусла в количестве 8-11 мл на один литр квасного сусла, сахарным сиропом в объеме 50-55 мл на один литр готового кваса и молочной кислотой в количестве 1,0-1,5 мл на один литр готового кваса. Затем производят фильтрование, карбонизацию и розлив кваса.
Снижение трудоемкости процесса производства кваса обусловлено приготовлением гидролизованного лимонной кислотой концентрата экстракта топинамбура путем измельчения корнеплодов, экстрагирования и гидролиза с последующим концентрированием, не требующими дорогого специализированного оборудования и значительных энергозатрат.
Сокращение продолжительности процесса производства кваса обусловлено предварительной подготовкой топинамбура и выдержкой получаемого напитка в течение 16-24 часов для завершения брожения.
Получение кваса высокого качества вызвано использованием биологически активных компонентов, входящим в состав плодов топинамбура - Helianthus tuberosus L.), что обогащает квасное сусло инулином, фруктозой, глюкозой, белком, пищевыми волокнами, широким спектром витаминов и минеральных веществ, что в свою очередь позволяет получать квас с высокими потребительскими свойствами, повышенной пищевой и биологической ценностью. Основной углеводный компонент топинамбура - полифруктозан - инулин стимулирует работу поджелудочной железы, применяется при лечении сахарного диабета, некоторые его производные обладают противоопухолевым действием. Несмотря на высокое содержание углеводов, продукты из топинамбура характеризуются низким гликемическим индексом и рекомендуется для включения в рацион больных сахарным диабетом.
Введение гидролизата экстракта топинамбура вместо 100% общего объема сахарного сиропа, вносимого на стадии брожения, что имеет место при традиционном процессе производства кваса (Помозова, В.А. Производство кваса и безалкогольных напитков/ В.А. Помозова. - СПб.: ГИОРД, 2006. - С. 41-46), является оптимальным, так как интенсифицирует процесс брожения квасного сусла, приводит не только к повышению пищевой ценности, но и к улучшению физико-химических показателей качества кваса, к более полному накоплению вкусовых и ароматических веществ и к улучшению органолептических показателей качества кваса. При разработке технологии производства экстрактов из инулинсодержащего сырья была поставлена задача повысить выход экстракта, обеспечивающего наибольшую массовую долю сухих веществ в экстракте и улучшить его качество по сравнению с существующими способами.
Снижение количества концентрата экстракта топинамбура менее 100% от общего объема сахарного сиропа нецелесообразно, так как понижается скорость брожения квасного сусла и вкусовые свойства кваса практически не улучшаются, а пищевая ценность уменьшается.
Оптимальным режимом ведения процесса экстракции корнеплода топинамбура является температура 80-85°С, время выдержки 40-60 минут, гидромодуль 1:4. Время выдержки менее 40 минут приводит к меньшему выходу инулина в экстракт топинамбура, время выдержки более 60 минут нецелесообразно, так как приводит к разрушению инулина. При гидромодуле менее 1:4 затрудняется последующее фильтрование раствора, а при гидромодуле более 1:4 происходит сокращение экстрактивных веществ в растворе.
Оптимальная продолжительность процесса гидролиза экстракта топинамбура составляет 90-100 минут при температуре 80-90°С и концентрации лимонной кислоты 0,2-0,4%, так как именно при таких значениях наблюдается наибольший выход редуцирующих сахаров из экстракта. Статистическая обработка результатов исследований позволила подобрать оптимальный технологический режим ведения гидролиза экстракта топинамбура. Время процесса гидролиза экстракта топинамбура менее 90 минут считается недостаточным, так как количество редуцирующих сахаров не достигло своего максимального значения, а время процесса гидролиза экстракта топинамбура более 100 минут не способствует дальнейшему накоплению редуцирующих сахаров, в частности фруктозы. Температура процесса гидролиза экстракта топинамбура ниже 80°С или выше 90°С снижает выход редуцирующих сахаров из экстракта.
Концентрирование экстракта топинамбура до содержания сухих веществ, составляющих 25-30%, является оптимальным, так как при содержании сухих веществ, составляющих менее 25%. экстракт топинамбура не достигает требуемой консистенции, а при содержании сухих веществ, составляющих более 30% - экономически нецелесообразно и затрудняет технологический процесс.
Использование пивного сусла с содержанием 10-11% сухих веществ в объеме 100 мл на один литр является оптимальным, так как при использовании пивного сусла с содержанием менее 10% сухих веществ в объеме 100 мл на один литр приведет к снижению активности дрожжевых клеток, использование пивного сусла с содержанием более 11% сухих веществ в объеме 100 мл на один литр будет замедлять процессы брожения.
Смешивание концентрата квасного сусла в количестве 5-8 мл на один литр квасного сусла с водой является оптимальным, так как при смешивании концентрата квасного сусла в количестве менее 5 мл на один литр квасного сусла с водой не будет ощущаться полноты вкуса кваса, смешивание концентрата квасного сусла в количестве более 8 мл на один литр квасного сусла с водой приведет к снижению активности процесса брожения.
Внесение на стадии брожения гидролизата экстракта топинамбура в количестве 40-60 мл на один литр приготовленного квасного сусла является оптимальным, так как при внесении на стадии брожения гидролизата экстракта топинамбура в количестве менее 40 мл на один литр приготовленного квасного сусла не приводит к полной замене сухих веществ сахарного сиропа, внесение на стадии брожения гидролизата экстракта топинамбура в количестве более 60 мл на один литр приготовленного квасного сусла приводит к значительной интенсификации процесса брожения и увеличения содержания этилового спирта в готовом продукте более 1,2%.
Сбраживание пивными дрожжами квасного сусла с гидролизатом экстракта топинамбура при температуре 20-25°С является оптимальным, так как сбраживание пивными дрожжами квасного сусла с гидролизатом экстракта топинамбура при температуре менее 20°С приведет к снижению активности ферментов, участвующих в брожении, а сбраживание пивными дрожжами квасного сусла с гидролизатом экстракта топинамбура при температуре более 25°С приводит к торможению процессов брожения продуктами ферментативных реакций брожения.
Время выдержки квасного сусла с гидролизатом экстракта топинамбура в течение 16-24 часов для завершения брожения является оптимальным, так как при выдержке квасного сусла с гидролизатом экстракта топинамбура менее 16 часов не происходит снижения массовой доли сухих веществ на 1%, выдержка квасного сусла с гидролизатом экстракта топинамбура более 24 часов приведет к повышению уровня этилового спирта, предусмотренного ГОСТом.
Смешивание квасного сусла с концентратом квасного сусла в количестве 8-11 мл на один литр квасного сусла, сахарным сиропом в объеме 50-55 мл на один литр готового кваса и молочной кислотой в количестве 1,0-1,5 мл на один литр готового кваса является оптимальным, что позволяет достигнуть наилучших показателей вкуса.
3
Способ производства кваса включает мойку, измельчение и экстрагирование клубней топинамбура смешиванием с водой в соотношении 1: 4, нагреванием до 80-85°С с выдержкой при нагревании в течение 40-60 минут, охлаждением до 30-35°С и отпрессовыванием, для получения гидролизата экстракта топинамбура внесение в полученный экстракт топинамбура на 100 см лимонной кислоты концентрацией 0,2-0,4%, выдержку при температуре 80-90°С в течение 90-100 минут, фильтрацию и концентрирование до содержания сухих веществ 25-30%, для приготовления квасного сусла использование пивного сусла с содержанием 10-11% сухих веществ в объеме 100 мл на один литр и смешивание концентрата квасного сусла в количестве 5-8 мл на один литр квасного сусла с водой, на стадии брожения внесение гидролизата экстракта топинамбура в количестве 40-60 мл на один литр приготовленного квасного сусла, сбраживание пивными дрожжами квасного сусла с гидролизатом экстракта топинамбура в количестве 40-60 мл на один литр приготовленного квасного сусла при температуре 20-25°С и выдержку в течение 16-24 часов, охлаждение, декантирование с образованием дрожжевого осадка, смешивание сброженного квасного сусла с концентратом квасного сусла в количестве 8-11 мл на один литр квасного сусла, сахарным сиропом в объеме 50-55 мл на один литр готового кваса и молочной кислотой в количестве 1,0-1,5 мл на один литр готового кваса, фильтрование, карбонизацию и розлив кваса.
Способ производства кваса осуществляется следующим образом. Использовали пивное сусло с содержанием 10-11% сухих веществ на стадии приготовления квасного сусла в объеме 100 мл на один литр. В пивное сусло вводили заданное количество гидролизата экстракта топинамбура, производя полную замену вносимого на стадии брожения сахарного сиропа в объеме 25% от общего количества, то есть 40-60 мл на один литр приготовленного сусла, затем вносили концентрат квасного сусла из расчета 40% от общей нормы, что составляет 5-8 мл на один литр квасного сусла, подготовленную воду, дрожжи, перемешивали до растворения, доводили водой подготовленное сусло до плотности 3,6-3,8%). Квасное сусло выдерживали в течение 5-10 минут. Далее сусло охлаждали до температуры 20-25°С и передавали на брожение.
Брожение квасного сусла проводили при температуре 20-25°С до понижения истинного содержания сухих веществ в сусле на 1 г в 100 г сброженного сусла, то есть до плотности 2,6-2,8%, и достижения кислотности не ниже 2 кислотных единиц. Время брожения составило 16-24 часа.
Сброженное квасное сусло охлаждали до температуры 2-5°С в течение суток для осаждения дрожжей. Далее сброженное сусло, не задевая образовавшегося осадка дрожжей, осторожно передавали в купажную емкость. При купажировании вносили концентрат квасного сусла в количестве 60% от общей нормы, 75% сахарного сиропа от общего количества и расчетное количество пищевой молочной кислоты. После купажирования сусло тщательно перемешивали и выдерживали в течение 30-60 минут. Далее передавали сброженное сусло на фильтрацию и карбонизацию. Фильтрацию кваса осуществляли на сепараторе, охлаждали до температуры 1-2°С, карбонизировали углекислотой и передавали квас на розлив. Готовый квас получали с массовой долей сухих веществ 6,8-7,2% и кислотностью 2,5-2,8 к.ед.
Способ производства кваса иллюстрируется следующим примером.
3
Производят мойку, инспекцию, очищение от кожицы и измельчение до размеров частиц 2-3 мм клубней топинамбура. Далее совершают экстрагирование клубней топинамбура смешиванием с водой в соотношении 1:4, нагреванием при температуре 80-85°С в течение 40-60 минут, охлаждением до 30-35°С и отпрессовыванием. Затем для получения гидролизата экстракта топинамбура в готовый экстракт на 100 см вносят лимонную кислоту концентрацией 0,2-0,4%, выдерживают на водяной бане при температуре 80-90°С в течение 90-100 минут, фильтруют и концентрируют до содержания сухих веществ 25-30%.
Таким образом, гидролиз экстракта топинамбура осуществляют при нагревании водного раствора экстракта топинамбура в присутствии лимонной кислоты. Исследовали влияние лимонной кислоты на выход редуцирующих сахаров топинамбура. Вносили концентрацию лимонной кислоты от 0,2 до 2,0% на 100 мл экстракта топинамбура. Проводили гидролиз при разных температурных режимах - от 60 до 90°С в течение от 20 до 120 минут. Статистическая обработка результатов эксперимента позволила подобрать оптимальный технологический режим ведения гидролиза экстракта топинамбура.
Готовят квасное сусло, для чего используют пивное сусло с содержанием 10-11% сухих веществ в объеме 100 мл на один литр и смешивают концентрат квасного сусла в количестве 5-8 мл на один литр квасного сусла с водой. Сбраживают пивными дрожжами квасное сусло с гидролизатом экстракта топинамбура в количестве 40-60 мл на один литр приготовленного квасного сусла при температуре 20-25°С, выдерживают в течение 16-24 часов, осуществляют охлаждение и декантирование. Затем сброженное квасное сусло смешивают с концентратом квасного сусла в количестве 8-11 мл на один литр квасного сусла, сахарным сиропом в объеме 50-55 мл на один литр готового кваса и молочной кислотой в количестве 1,0-1,5% мл на один литр готового кваса. Далее затем производят фильтрование, карбонизацию и розлив кваса.
Дозы концентрата экстракта топинамбура, заменяющие сахарный сироп в процентном соотношении, были подобраны экспериментально. Замена сахарного сиропа на стадии брожения производилась в количестве 20, 30, 40, 50, 75 и 100%. Итого исследовали 6 образцов кваса с различными дозами экстракта топинамбура. Контролем послужил образец без введения концентрата экстракта топинамбура. Анализировали динамику брожения данных образцов на протяжении 24 часов с интервалом измерений 2 часа. Определяли массовую долю сухих веществ в квасе и его титруемую кислотность. Образцы с частичной заменой сахарного сиропа на 75% и 100% сбраживаются за 12 часов, эти показатели являются самыми лучшими по скорости брожения. Образцы с частичной заменой сахарного сиропа на 30% и 40% сбраживаются за 14 часов, а контрольный образец и образец с частичной заменой сахарного сиропа на 20% сбраживаются за 16 часов. Замена сахарного сиропа в количестве 100% на стадии брожения концентратом экстрактом топинамбура позволяет интенсифицировать процесс сбраживания сахаров на 4 часа по сравнению с контролем.
На основании проведенных исследований установлено, что по физико-химическим показателям наилучшим является образец кваса с заменой сахарного сиропа в количестве 100% от объема, идущего на брожение. Следовательно, согласно полученным результатам исследований можно рекомендовать использовать в технологии производства кваса на стадии брожения экстракт топинамбура для замены сахарного сиропа в количестве 100% от объема, идущего на брожение, благодаря чему интенсифицируется процесс сбраживания квасного сусла и улучшаются органолептические и функциональные свойства готового напитка.
Так как предлагаемый способ реализуется в получаемом напитке, обладающем профилактическими свойствами и способствующим формированию здорового питания населения, на стадии брожения сахарный сироп, необходимый для совершения процесса производства кваса по традиционной технологии, заменяется на экстракт топинамбура, что обеспечивает снижение гликемического индекса.