Изучение способа активации спиртовых дрожжей

ТЕХНОЛОГИЯ

УдК 663.14.038.3; 663.14.031.3

изучение способа активации спиртовых дрожжей

О. Ю. Калужина,

канд. тенх. наук Башкирский государственный аграрный университет

Основные стадии получения спирта включают в себя подготовку сырья для сбраживания, сбраживание сусла, перегонку спирта из бражки и его очистку. Самая продолжительная стадия — это сбраживание крахмалсодержа-щего сырья. Она состоит из двух основных этапов — дрожжегене-рирования и брожения. Основным компонентом на данных этапах служат дрожжи. В спиртовой промышленности применяются дрожжи Saccharomyces cerevisiae. Основное требование к ним — высокая бродильная активность, устойчивость к сахарам и спирту, высокая скорость размножения и глубокая степень сбраживания субстрата.

В последние годы в спиртовой промышленности использу-

ются следующие расы дрожжей: Saccharomyces cerevisiae 985 Т, 985 О, Y 717, Y 1986, 1039 и другие [1, 2]

Одна из важных задач производства спирта — это повышение физиологической активности дрожжей с целью сокращения сроков дрожже-генерирования и брожения. Улучшению физиологического состояния способствуют различные способы обработки дрожжей. Особо распространен способ обогащения питательной среды для выращивания дрожжей разными подкормками. Например, добавление азотного, фосфорного питания, активация дрожжей с помощью некоторых химических веществ [3-6].

В данной научно-исследовательской работе исследовали воз-

90 -

4 8 12 16 20

Продолжительность дрожжегенерирования, ч

Контроль 0,2 % 0,4 % 0,6 % 0,8%

150 -г

120 -

60 -

30 -

0

0

Рис. 1. Влияние дозы внесения экстракта люцерны на общее количество клеток в процессе дрожжегенерирования

30 ПИВО и НАПИТКИ 2017

Технология

можность активации спиртовых дрожжей экстрактом люцерны [5]. Он представляет собой природный органоминеральный комплекс, который содержит в своем составе широкий набор аминокислот, фла-воноиды, органические кислоты, другие биологически важные соединения, микроэлементы, витамины, в том числе витамин Е [7].

Зерновой замес, используемый в исследованиях, готовили по механико-ферментативной схеме водно-тепловой обработки сырья в лабораторных условиях. Концентрация сухих веществ (СВ) в полученном сусле составила 18 %, титруемая кислотность — 0,26 градусов, активная кислотность — 5,0; содержание нерастворенного крахмала 2,16 г/ 100 см3 и содержание сбраживаемых веществ — 9,6 г / 100 см3. Все показатели находятся в допустимых пределах для зернового замеса спиртовой промышленности.

Количество внесения экстракта люцерны определяли путем оценки его влияния на морфологические признаки и физиологическое состояние дрожжей в процессе дрожже-генерирования. Процент внесения составлял: 0,2; 0,4; 0,6; 0,8 % от объема суспензии. В контрольном варианте засевные дрожжи получали без внесения экстракта. Результаты исследования представлены на рис. 1-3.

При внесении экстракта люцерны в количестве 0,2% прирост биомассы, количество почкующихся клеток и клеток с гликогеном незначительно изменялись по сравнению с контролем. В опытном образце при внесении 0,4 % экстракта прирост биомассы превышал контроль в 2 раза. При дальнейшем увеличении дозы экстракта люцерны до 0,6 %; 0,8 % существенного изменения в приросте биомассы не наблюдалось по сравнению с дозой внесения 0,4% (рис. 1). Количество клеток с гликогеном при внесении 0,4 % экстракта люцерны превышало контроль на 15 % (рис. 2). Количество почкующихся клеток в опытном образце достигало максимального количества через 12 ч брожения и превышало контроль на 9 %. При увеличении дозы экстракта люцерны до 0,6 %; 0,8 % количество почкующихся клеток превышает контроль на 5% и 6 %

40 -

30 -

4 8 12 16 20

Продолжительность дрожжегенерирования, ч

Контроль 0,2 % 0,4 % 0,6 % 0,8%

24

60 -г

г 50 -

20 -

10 -

0

0

Рис. 2. Влияние дозы внесения экстракта люцерны на количество клеток с гликогеном в процессе дрожжегенерирования

60

50

2 30

20

4 8 12 16 20

Продолжительность дрожжегенерирования, ч

Контроль 0,2 % 0,4 % 0,6 % 0,8%

Рис. 3. Влияние дозы внесения экстракта люцерны на количество почкующихся клеток в процессе дрожжегенерирования

соответственно (рис. 3). Количество мертвых клеток в опытных и контрольном образцах не превышало 2 %.

Важным фактором, определяющим эффективность спиртового производства, служит физиологическая активность дрожжевых клеток. От бродильной активности и продуктивности дрожжей зависят стабильность процесса брожения, скорость сбраживания крахмалсо-держащего сырья и выход целевого продукта.

Таким образом, оптимальная доза внесения экстракта люцерны на стадии дрожежгенерирования составила 0,4 % от общего количества суспензии. Продолжитель-

ность дрожжегенерирования сократилась на 4 ч.

Далее засевными дрожжами, активированными экстрактом люцерны, сбраживали ржаное сусло. В контрольный образец добавляли такое же количество засевных дрожжей, полученных без внесения экстракта люцерны.

Засевные дрожжи, активированные экстрактом в количестве 0,2 %, значительных изменений на процесс брожения не оказывали. Бродильная активность в опытном образце, сброженным засевными дрожжами при внесении 0,4 % экстракта, увеличилась на 17 % по сравнению с контролем. При дозировке активатора в процессе

40

о 10

0

0

24

2017 ПИВО и НАПИТКИ 31

Рис. 4. Изменение бродильной активности дрожжей в процессе сбраживания сусла засевными дрожжами, активированными экстрактом люцерны

Таблица 1

Показатели Контроль Опыт

Массовая доля нерастворенного крахмала, % 0,13 0,07

Массовая концентрация несброженных углеводов, г/100 см3 0,32 0,22

Активная кислотность, рН 4,75 4,72

Концентрация СВ, % 7 5

Титруемая кислотность, град. 0,35 0,39

Объемная доля спирта, % 7,48 7,85

Таблица 2

Примеси Содержание, мг/дм3

Контроль Опыт, 0,2% Опыт, 0,4% Опыт, 0,6%

1-Пропанол 113,45 104,96 98,72 113,87

2-Пропанол 0 0 0 0

1-Бутанол 9,73 8,03 6,69 7,67

2-Бутанол 0 0 0 0

Изобутанол 857,93 784,735 726,930 772,05

Изоамилол 2397,59 1900,320 1793,023 1839,74

Метанол, об.% 1,93 1,81 1,37 1,75

Ацетальдегид 485,99 434,567 424,567 428,15

Метилацетат 75,18 70,98 66,18 66,89

Этилацетат 156,98 132,792 124,567 126,24

Сумма примесей 4098,78 3438,194 3242,427 3356,431

приготовления засевных дрожжей 0,6 % и 0,8 % бродильная активность увеличилась на 13% и 11 % соответственно.

Процесс брожения сокращается на 8 ч в опытном образце при внесении засевных дрожжей, активированных экстрактом люцерны в количестве 0,4 % (рис. 4).

Результаты исследований показывают, что внесение экстракта люцерны, который служит богатым источником аминокислот, улучшает физиологическое состояние дрожжей, способствует процессу интенсификации сбраживания сусла.

Бражка — конечный продукт процесса брожения. Нормальная бражка должна иметь кислый

спиртовой вкус без какой — либо горечи. Цвет бражки светло — коричневый. В бражке анализировали следующие показатели: массовую долю нерастворенного крахмала, массовую концентрацию несбро-женных углеводов, активную и титруемую кислотность, объемную долю спирта. Физико-химические показатели зрелой бражки приведены в табл. 1.

По результатам анализа таблицы можно сделать следующие выводы: в результате сбраживания сусла дрожжами, активированными экстрактом люцерны, увеличилась объемная доля спирта на 0,37 % по сравнению с контролем, уменьшились массовая концентрация несброжен-

ных углеводов на 0,10 г / 100 см3; массовая доля нерастворенного крахмала 0,06%; концентрация СВ по сравнению с контролем на 2%. Активная кислотность повысилась на 0,03 по сравнению с контролем; так же увеличилась титруемая кислотность на 0,4 град.

Для определения влияния активированных дрожжей на накопление летучих примесей спирта при брожении проводили анализ образцов бражного дистиллята методом газовой хроматографии. Содержание летучих примесей спирта в бражном дистилляте представлены в табл. 2.

Анализируя таблицу можно сделать следующие выводы: общее количество летучих примесей спирта снизилось в 1,26 раза по сравнению с контролем при сбраживании сусла дрожжами, активированными экстрактом люцерны в количестве 0,4%. Тогда как при сбраживании сусла дрожжами, активированными экстрактом люцерны в количестве

0.2. и 0,8 %, количество летучих примесей снизилось в 1,13 и в 1,12 раза соответственно по сравнению с контролем.

Таким образом, при сбраживании зернового замеса дрожжами, активированными экстрактом люцерны, продолжительность процесса сокращается на 20 ч. Так же сокращается количество летучих примесей бражного дистилята и повышается выход спирта. В связи с вышесказанным, применение данного способа активации дрожжей актуально для спиртовой промышленности.

ЛИТЕРАТУРА

1. Кадиева, А. Т. Влияние условий спиртового брожения на физиолого-биохимические особенности новых рас спиртовых дрожжей Saccharomyces cerevisiae 985 Т и 985О/ А. Т. Кадиева, М. Б. Оверченко, Н. И. Игнатова, Т. М. Шелехова, Л. В. Римарева // Хранение и переработка сельхозсырья. — 2003. — № 11. — С. 72-73.

2. Пат. 237866 Российская Федерация. Штамм дрожжей Saccharomyces cerevisiae 1039, обладающий осмофильными свойствами, для получения спирта // Рима-рева Л. В., Оверченко М. Б., Игнатова Н. И., Останина Е. В., Поляков В. А. опубл. 02.07.2008.

3. Бодрова, О. Ю. Активирующий эффект воздействия дрожжевого экстракта на

32 ПИВО и НАПИТКИ 2017