Способ получения минеральной добавки для пивных дрожжей и способ её применения
METHOD OF PRODUCING MINERAL ADDITIVE FOR BREWER'S YEAST AND METHOD OF USING IT

Изобретения относятся к пивоваренной промышленности, а именно – к средствам и способам интенсификации процесса брожения, влияющего на качество пива вследствие получения и применения специальной минеральной добавки для пивных дрожжей.
4
Известен способ активации пивных дрожжей, связанный с обработкой суспензии дрожжевых клеток совместно со средой для активации (молочной сывороткой, пивным суслом или смесью молочной сыворотки и пивного сусла) в соотношении 1:0,5 соответственно путем акустического воздействия низкочастотных колебаний (20-2⋅10 Гц) в роторно-пульсационном аппарате в течение 2 мин. Параметры обработки выбраны с целью снизить количество мертвых клеток, чтобы их количество не превышало 10% (Патент RU № 2234529, опубл. 27.10.2003).
Недостатком данного способа является дополнительное использование оборудования (роторно-пульсационный аппарат, емкости для сбора и хранения пастеризованной молочной сыворотки), что приводит к удорожанию конечного продукта. При этом дополнительно необходимо закупать свежую сыворотку, контролировать ее качество и безопасность, затрачивать средства на затраты электроэнергии для пастеризации, что также не удешевляет технологический процесс.
Известен способ производства пива, при котором применяют неохмеленное сусло, которое подают на брожение, и на стадии главного брожения вносят биомассу дрожжей с добавлением соединений селена в виде взвеси в пропорции 1/30 к объему сусла. Соединение селена вносят в количестве не более 40 мкг/гл в органической форме с плазмолизатом отработанных дрожжей, далее дображивают и осветляют пиво и хмелепродукты вносят на стадии выдержки пива перед розливом в бутылки. По мнению авторов, данный способ производства пива позволит существенно сократить время основного брожения и весь цикл производства пива и будет препятствовать накоплению в составе конечного продукта токсичных веществ из побочных продуктов брожения (Патент RU № 2423417, опубл. 10.07.2011).
Недостатком данного способа является отсутствие стадии охмеления перед задачей дрожжей, поскольку эта стадия обеспечивает хорошее осветление сусла и коагуляцию белковых веществ, участвующих в коллоидном помутнении пива, она обеспечивает переход в сусло необходимых гормоноподобных соединений класса фитостеринов, являющихся фактором роста для дрожжей, что даже на фоне вносимого селена в микроколичествах, будет создавать определенные риски на стадии главного брожения. Также необходимо отметить, что неизвестно влияние накапливающегося селена на организм человека при условии систематического потребления пива.
Известен способ производства пива и способ обработки пивоваренных дрожжей с применением композиции дрожжевой суспензии для пивоварения на основе различных моносахаров, витаминов, селена, янтарной кислоты, коллоидного серебра, продуктов пчеловодства на стадии разбраживания дрожжей перед их внесением в пивное охмеленное сусло в количестве 0,2-10 г/л суспензии дрожжей (Патент RU № 2304611, опубл. 20.08.2007).
Недостатком данного способа является широкий спектр соединений, не характерных для пивоварения и запрещенных к введению в пиво, как например, продукты пчеловодства, согласно действующему ГОСТ 31711-2012 «Пиво. Общие технические условия». Согласно результатам от применения данных добавок по предлагаемому способу, цвет пива возрастал, наравне с вязкостью, что может приводить к удлинению процесса фильтрации, что недопустимо в технологии пива.
Известны зарубежные препараты дрожжевых подкормок, включающих в себя соли цинка, аммония, калия, неорганических веществ, витаминов, аминокислот, экстракт автолизированных дрожжей с цинком и медью, целлюлозы и др. (Пермякова Л.В., Классификация стимуляторов жизненной активности дрожжей / Л.В. Пермякова // Техника и технология пищевых производств – 2016 – т. 42 - № 3 – стр. 46-55). Однако полученные препараты содержат искусственно вносимые в пиво компоненты, что запрещено законами многих стран и приводит к значительному удорожанию конечного продукта.
3
Наиболее близким к изобретению является способ получения питательной добавки для пивных дрожжей и способ производства пива на ее основе (Патент RU № 2129592, опубл. 27.04.1999). Согласно способу в сусло вводят питательную добавку, включающую диаммоний фосфат, сульфиты цинка и марганца, а также сульфат магния, хлорид кальция и витаминную добавку в виде предварительного полученного автолизата дрожжей. Данную питательную добавку вносят в затор, либо в охмеленное сусло перед началом брожения с таким расчетом, чтобы содержание ионов цинка в сбраживаемом сусле было не более 0,11-0,15 мг/дм.
Недостатком данного способа является возможные потери на стадиях фильтрации и адсорбция на зерновой дробине составляющих питательной закваски, а также невысокая разница между степенью сбраживания между контрольным и опытным образцами (2,9%). Ничего не сообщается о природе вносимых солей, степенью их химической очистки, то есть возможных примесях.
Техническим результатом предлагаемого изобретения является получение минеральной добавки повышающей степень сбраживания сусла, интенсифицирующей брожение пива и улучшение его органолептических характеристик.
3
3
2+
Указанный результат достигается тем что, остаточные пивные дрожжи промывают водой, после чего осуществляют автолиз 5-10% раствором NaCl и этиловым спиртом с концентрацией более 90%, путем выдержки дрожжей при температуре 45-55°С, в течение 20-36 ч при перемешивании, с дальнейшим промыванием дрожжей водой и воздействием препарата МЭК на основе ферментов целлюлазного и пектолитического действия при температуре 35-45°С в течение 1,5-2,5 ч в количестве 45-60 мг на 1 дм дрожжевой суспензии, и протеолитическими ферментами при температуре 47-63°С в течение 1,5-3,0 ч в количестве 15-25 мг на 1 дм суспензии, после чего осуществляется центрифугирование, сушка дрожжевой суспензии, измельчение; затем подготавливается экстракт солодовой дробины, для чего проводят экстракцию Zn 0,07-0,15% раствором янтарной кислоты с рН=6,2-6,7 в соотношении 5:4-6 к массе дробины; после чего экстракт фильтруют, затем доводят рН экстракта до 8,7-9,3, затем в экстракт добавляется порошок высушенной дрожжевой суспензии в количестве 345-350 г на 1 гл экстракта; после чего масса выдерживается при температуре 20-26°С в течение 20-30 ч, после чего смесь фильтруется с получением минеральной добавки.
3
Также указанный результат достигается тем, что минеральную добавку вносят в ток охмеленного сусла, подаваемого на брожение в количестве 1,3-1,5 г/дм сусла.
Остаточные пивные дрожжи промывают водой для удаления скопления продуктов автолиза, остатков клеточных клеток, внутреннего содержимого клеток и пр.
Автолиз промытых пивных дрожжей 5-10% раствором NaCl и этиловым спиртом с концентрацией более 90%, путем выдержки дрожжей при температуре 45-55°С, в течение 20-36 ч при перемешивании необходим для инактивации внутренних ферментных систем дрожжевой клетки. При концентрации менее 5% раствора NaCl и этилового спирта менее 90%, при температуре смеси менее 45°С, и выдержки менее 20 ч не достигается в полной мере процесс автолизации ферментов клетки. При концентрации более 10% раствора NaCl, при температуре смеси более 55°С, и выдержки более 36 ч происходит не только автолиз внутреннего содержимого клетки, но и разрыв клеточной оболочки, что приводит к потере клеточных стенок дрожжей, необходимых для последующей сорбции.
Дальнейшая промывка дрожжей водой необходима для удаления образовавшихся продуктов автолиза.
3
3
Воздействие препарата МЭК на основе ферментов целлюлазного и пектолитического действия при температуре 35-45°С в течение 1,5-2,5 ч в количестве 45-60 мг на 1 дм дрожжевой суспензии, и протеолитическими ферментами при температуре 47-63°С в течение 1,5-3,0 ч в количестве 15-25 мг на 1 дм суспензии, необходимо для растворения гемицеллюлоз, белковых и пектиновых веществ, содержащихся в дрожжевой клетке и прочно с ними скрепленной, для их гидролиза и выведения из клетки дрожжей, что достигается промывкой прогидролизованных клеточных стенок.
3
3
3
3
При гидролизе препаратом МЭК при температуре менее 35°С в течении менее 1,5 ч, в количестве меньшем 45 мг на 1 дм дрожжевой суспензии, и протеолитическими ферментами в количестве меньшем 15 мг на 1 дм суспензии и температуре менее 47°С менее чем за 1,5 ч будет происходить неполный гидролиз, поскольку не соблюдаются температурные оптимумы и продолжительность обработки дрожжевых клеток. При гидролизе препаратом МЭК при температуре более 45°С в течение более 2,5 ч, в количестве большем 60 мг на 1 дм дрожжевой суспензии, и протеолитическими ферментами в количестве большем 25 мг на 1 дм суспензии и температуре более 65°С более чем за 2,5 ч будет растворение клеточных стенок за счет внесения большего количества ферментов и большей длительности процесса, что также приведет к потерям при производстве сорбента.
2+
2+
2+
2+
При проведении экстракции Zn применяют 0,07-0,15% раствор янтарной кислоты с рН=6,2-6,7 в соотношении 5:4-6 к массе дробины, что необходимо для оптимального извлечения солей с ионами Zn. При применении раствора янтарной кислоты с концентрацией активного вещества менее 0,07% и рН меньше 6,2 и меньшем соотношении янтарной кислоты и массы дробины будет происходить недостаточная экстракция ионов Zn, что приведет к потерям и недостаточной интенсификации брожения. При применении раствора янтарной кислоты с концентрацией активного вещества больше 0,15% и рН более 6,7 в большем соотношении янтарной кислоты и массы дробины экстракции может не происходить совсем, что также ведет к потерям и невозможности осуществления интенсификации брожения вследствие отсутствия ионов Zn как росторегулирующего фактора.
2+
Осуществление фильтрации экстракта необходимо для удаления грубых взвесей, препятствующих дальнейшей сорбции ионов Zn, перешедших в раствор.
-
2+
Буферность полученного экстракта доводится до 8,7-9,3 для осуществления оптимального процесса сорбции. В случае кислотности экстракта менее 8,7 или более 9,3 процесс сорбции осуществлен не будет, по причине отсутствия на поверхности сайтов биосорбента необходимой концентрации ОН заряженных ионов, отвечающих за осаждение ионов Zn на своей поверхности, что и отвечает за процесс сорбции.
2+
Внесение порошка высушенной дрожжевой суспензии в количестве 330-350 г на 1 гл экстракта осуществляется в целях проведения сорбции ионов цинка. В случае снижения количества высушенной дрожжевой суспензии менее 330 г или более 350 г на 1 гл экстракта будет приводить к неэффективной сорбции ионов Zn, что будет выражаться в неэффективности всей вышеописанной технологии и интенсификация брожения происходить не будет.
2+
Выдержка массы осуществляется при температуре 20-26°С в течение 20-30 ч, после чего смесь фильтруется с получением минеральной добавки. В случае снижения температуры менее 20°С и продолжительности процесса менее 20 ч или же большей температуре чем 26°С и продолжительности более будет наблюдаться менее эффективная сорбция или ее не будет вообще, поскольку будут нарушены параметры сложного ионного взаимодействия между активными сайтами биосорбента и адсорбируемым ионом Zn. Фильтрация минеральной добавки осуществляется с целью получения чистого сорбента с адсорбированным микроэлементом.
3
3
3
Минеральную добавку вносят в ток охмеленного сусла, подаваемого на брожение в количестве 1,3-1,5 г/дм сусла, что необходимо для питания дрожжей с целью активации их роста и развития. При внесении минеральной добавки в меньшем количестве чем 1,3 г/дм сусла, не будет происходить активации роста, что не будет вызывать интенсификацию брожения. При увеличении дозировки минеральной добавки больше 1,5 г/дм сусла, могут происходить нежелательные процессы в развитии дрожжей, что скажется на органолептическом профиле сбраживаемого сусла, что считается пороком и ведет к потерям.
Заявляемый способ получения минеральной добавки для пивных дрожжей и способ её применения иллюстрируется следующими примерами его осуществления.
3
3
2
3
Пример 1. Для приготовления минеральной добавки для пивных дрожжей берут остаточные пивные дрожжи, которые промывают водой. Автолиз осуществляют 5% раствором NaCl и этиловым спиртом с концентрацией 90%, при температуре 45°С, в течение 20 ч постоянно перемешивая. По окончании процесса промывают дрожжи водой. Затем осуществляется воздействие препарата МЭК на основе ферментов целлюлазного и пектолитического действия при температуре 35°С в течение 1,5 ч в количестве 45 мг на 1 дм дрожжевой суспензии, и протеолитическими ферментами при температуре 47°С в течение 1,5 ч в количестве 15 мг на 1 дм суспензии. Полученную смесь центрифугируют, сушат и измельчают. Затем подготавливается экстракт солодовой дробины, для чего проводят экстракцию Zn+ 0,07% раствором янтарной кислоты с рН=6,2 в соотношении 5:4 к массе дробины. Затем экстракт фильтруют и доводят рН до 8,7. После чего в экстракт добавляется порошок высушенной дрожжевой суспензии в количестве 330 г на 1 гл экстракта. Полученная масса выдерживается при температуре 20°С в течение 20 ч, после чего смесь фильтруется с получением минеральной добавки. Полученную минеральную добавку для пивных дрожжей вносят в ток охмеленного сусла, подаваемого на брожение в количестве 1,3-1,5 г/дм сусла.
Примеры 2-4.
Процесс получения минеральной добавки для пивных дрожжей и способ её применения вели по технологии, описанной в Примере 1, но с другими параметрами процессов и соотношением компонентов смеси:
№ п/п
Наименование компонента или действия
Пример 1
Пример 2
Пример 3
Пример 4
1
Концентрация NaCl, %
5
7
8
10
2
Концентрация этилового спирта, %
90
93
96
Более 98
3
Температура автолиза, °С
45
48
52
55
4
Продолжительность автолиза, ч
20
25
30
36
4
Температура ферментолиза, °С
35
38
42
45
5
Температура протеолиза, °С
47
53
58
63
6
Количество МЭК, мг/1 дм<sup>3</sup> дрожжевой суспензии
45
50
55
60
7
Количество протеаз, мг/1 дм<sup>3</sup> дрожжевой суспензии
15
18
22
25
8
Концентрация раствора янтарной кислоты, %
0,07
0,09
0,12
0,15
9
рН раствора янтарной кислоты
6,2
6,4
6,5
6,7
10
Соотношение раствора янтарной кислоты и массы дробины
5:4
5:4,5
5:5
5:6
11
рН экстракта
8,7
8,9
9,2
9,3
12
Количество высушенной дрожжевой суспензии, г/гл
330
335
340
350
13
Температура сорбции, °С
20
22
24
26
14
Продолжительность сорбции, ч
20
24
28
30
Заявляемый способ применения минеральной добавки для пивных дрожжей иллюстрируется следующими примерами его осуществления.
3
Пример 5. Минеральную добавку вносят в ток охмеленного сусла, подаваемого на брожение, в количестве 1,3 г/дм сусла.
Примеры 6-7. Процесс внесения минеральной добавки для пивных дрожжей вели по технологии, описанной в Примере 5, но с другими соотношениями:
№ п/п
Наименование компонента
Пример 6
Пример 7
1
Концентрация минеральной добавки, г/дм<sup>3</sup>
1,4
1,5
2+
Применение предлагаемой технологии позволяет за счет внесения минеральной добавки в ток охмеленного сусла перед брожением повысить степень сбраживания сусла на 10-12%, интенсифицировать брожение пива на 1-2 суток, а также улучшить его органолептические характеристики. Данный эффект осуществляется посредством внесения с препаратом адсорбированного иона Zn, влияющего на рост и развитие дрожжевых клеток, то есть на метаболические и ферментативные процессы в клеточной стенке, позволяющие получить сбалансированное пиво за счет входящих в его состав вторичных продуктов брожения: вторичных спиртов, эфиров, карбонилов, кетонов и т.д.