Разработка технологии получения сухих активных дрожжей для плодового виноделия тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.18.01, кандидат технических наук Артёмова, Эльвира Вячеславовна

• Артёмова, Эльвира Вячеславовна
• кандидат технических наук
• 2005

Оглавление диссертации кандидат технических наук Артёмова, Эльвира Вячеславовна

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ.

1 ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР.

1.1 Культивирование дрожжей.

1.1.1 Методы культивирования, их особенности.

1.1.2 Факторы, влияющие на процесс культивирования.

1.1.2.1 Температура и кислотность среды.

1.1.2.2 Влияние кислорода на рост дрожжей.

Аэрация и перемешивание культуры.

1.1.2.3 Влияние концентрации сахара.

1.1.2.4 Роль источников азота и фосфора.

1.1.2.5 Влияние компонентов питательных сред на рост и развитие дрожжей.

1.2 Активные сухие дрожжи в виноделии.

1.2.1 Преимущества и недостатки использования активных сухих дрожжей.

1.2.2 Способы получения активных сухих дрожжей.

1.2.3 Влияние температуры и влажности воздуха на процесс сушки дрожжей.

1.2.4 Процессы, происходящие в дрожжевой клетке при сушке.

1.2.5 Режимы и способы сушки дрожжей.

1.2.6 Использование стабилизаторов и эмульгаторов при сушке дрожжей.

1.2.7 Реактивация сухих дрожжей и роль трегалозы в этом процессе.

1.2.8 Хранение сухих дрожжей.

1.3 Выводы и цель работы.

2 ЭКСГШРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ.

2.1 Объекты и методы исследований.

2.1.1 Объекты исследований.

2.1.2 Подготовка материалов к исследованиям.

2.1.3 Состав питательных сред для культивирования дрожжей.

2.1.4 Описание экспериментальных установок.

2.1.5 Методы иследований.

2.1.6 Методы статистической обработки данных.

2.2 Результаты исследований и их обсуждение.

2.2.1 Исследование совместимости различных рас дрожжей и производственных субстратов.

2.2.2 Выбор чистой культуры дрожжей для культивирования с целью получения препаратов АСД.

2.2.3 Оптимизация состава питательной среды для культивирования дрожжей.

2.2.4 Влияние условий культивирования дрожжей на процесс биосинтеза дрожжей.

2.2.5 Разработка технологии получения активных сухих дрожжей.

2.2.6 Исследование технологических свойств АСД «Москва 30» и их использование для получения виноматериалов.

2.2.7 Разработка рациональной технологии получения активных сухих дрожжей.

ВЫВОДЫ.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Разработка технологии получения сухих активных дрожжей для плодового виноделия»

Актуальность темы

Одной из важнейших задач винодельческой промышленности является выпуск высококачественной стабильной продукции, а также возможность расширения ассортимента выпускаемых вин с минимальными затратами.

В связи со снижением площадей виноградников и резким снижением доли отечественного сырья для производства виноградных вин к приоритетным направлениям винодельческой отрасли следует отнести развитие плодового виноделия, к преимуществам которого относится практически неисчерпаемая сырьевая база.

Однако, коренное улучшение качества плодовых вин, повышение их конкурентоспособности возможно лишь на основе глубокого изучения биохимических, микробиологических процессов, основополагающая роль в которых принадлежит дрожжам.

До последнего времени сбраживание плодовых соков проводилось с использованием жидких разводок чистых культур дрожжей Saccaromyces cerevisiae, использование которых позволяет обеспечить полноту выбраживания и микробиологическую чистоту процесса брожения. Вместе с тем, их применение связано с низкими сроками хранения жидких разводок, высокой трудоемкостью процесса воспроизводства дрожжей, недостаточной стабильностью качественных показателей готового продукта. В последние годы в винодельческой промышленности используют препараты активных сухих дрожжей (АСД), производимые за рубежом. Их использование имеет ряд существенных преимуществ, связанных со значительным увеличением сроков хранения, упрощением и ускорением процесса приготовления дрожжевой разводки, обеспечением стандартных органолептических показателей вин.

Однако, несмотря на значительный опыт по выделению и селекции активных штаммов дрожжей для виноделия, накопленный Российскими учеными и специалистами, промышленные препараты сухих дрожжей в нашей стране не производятся. Вследствие этого применение АСД в промышленных масштабах ограниченно из-за относительной дороговизны зарубежных препаратов, а также в связи с недостаточной изученностью их влияния на технологические процессы при производстве винопродукции.

Таким образом, особую значимость приобретает разработка щ технологии получения препаратов сухих дрожжей для плодового виноделия на основе отечественных селекционированных активных штаммов, а также изучение влияния промышленных препаратов АСД на процесс брожения и качество вин.

Цель и задачи исследования

Целью работы являлась разработка комплексной технологии производства АСД для плодового виноделия на основе изучения закономерностей процессов культивирования и высушивания селекционированных штаммов дрожжей.

Для достижения цели были поставлены и решены следующие задачи:

• исследовать принципиальную возможность и целесообразность применения сухих дрожжей при сбраживании сусла и производственных субстратов на основе концентрированных плодовых соков;

• провести анализ технологических свойств промышленных препаратов активных сухих дрожжей с целью их использования при производстве высококачественных плодовых виноматериалов;

• осуществить подбор чистых культур дрожжей Saccharomyces cerevisiae, предназначенных для промышленного получения препаратов АСД;

• установить закономерности процесса воспроизводства дрожжей, ф1 оптимизировать состав питательных субстратов и технологические режимы культивирования с целью достижения максимального накопления дрожжевой биомассы;

• разработать щадящие режимы распылительной сушки дрожжей с подбором протекторов, позволяющих сохранить высокую жизнеспособность и ферментативную активность культуры;

• разработать комплексную технологию производства промышленных препаратов активных сухих дрожжей с целью их применения в плодовом виноделии;

• провести анализ полученных препаратов активных сухих дрожжей, изучить их влияние на органолептические и физико-химические показатели виноматериалов.

Научная новизна

Научно обоснованы и экспериментально установлены закономерности процессов культивирования и сушки дрожжей.

Показана принципиальная возможность применения чистых культур дрожжей Saccharomyces cerevisiae, рас «Москва 30» и «К-17» для получения препаратов АСД.

Выявлены общие тенденции процесса размножения дрожжей и параметры, лимитирующие рост культуры. Определены технологические режимы, обеспечивающие существенное повышение концентрации клеток дрожжей при минимальном потреблении компонентов питательных сред. Показана возможность интенсификации технологических процессов при использовании сбалансированных субстратов на основе яблочного сока и мелассы.

Впервые изучен и оптимизирован процесс распылительной сушки жидкой разводки дрожжей S. cerevisiae, расы «Москва 30». Подобрана защитная среда, позволяющая сохранить необходимую бродильную активность высушиваемой культуры. Установлена оптимальная температура теплоносителя, способствующая получению высококачественных препаратов активных сухих дрожжей.

Практическая ценность

Установлена целесообразность применения промышленных препаратов АСД для сбраживания плодовых соков и производственных субстратов на основе концентрированных яблочных соков. Показано, что использование препаратов АСД способствует равномерному и полному сбраживанию сахара и повышению экстрактивности виноматериалов, при этом качество вина в значительной степени определяется подобранной культурой дрожжей.

Изучены и рекомендованы для отечественного виноделия промышленные препараты активных сухих дрожжей «Siha Aktiv», «Siha Varioferm» при производстве виноградных виноматериалов и «Constantiavin NT 50», «Aroma plus» при производстве яблочных виноматериалов.

Разработана рациональная комплексная технология производства активных сухих дрожжей, предназначенных для использования в плодовом виноделии, и предложено ее аппаратурное оформление.

Разработаны и утверждены Минсельхозом РФ следующие технологические инструкции: ТИ 10-15295-2000 «Технологическая инструкция по применению активных сухих дрожжей в виноделии»; ТИ 1017828-2001 «Технологическая инструкция по производству вина плодового по специальной технологии "Лучезарное"»; ТИ 10-23279-03 «Технологическая инструкция по производству вина плодового по специальной технологии "Дуэт"».

Проведены опытно-промышленные испытания предлагаемой технологии производства активных сухих дрожжей.

Заключение диссертации по теме «Технология обработки, хранения и переработки злаковых, бобовых культур, крупяных продуктов, плодоовощной продукции и виноградарства», Артёмова, Эльвира Вячеславовна

142 ВЫВОДЫ

1. Установлена принципиальная возможность и целесообразность применения препаратов активных сухих дрожжей при сбраживании яблочного и виноградного сусел и производственных субстратов на основе концентрированных соков. Показано, что использование препаратов активных сухих дрожжей обеспечивает равномерное и полное сбраживание сахара, а культура дрожжей в значительной степени определяют качество виноматериала.

2. Проанализированы технологические свойства промышленных препаратов активных сухих дрожжей и рекомендованы дрожжи «Siha Aktiv», «Siha Varioferm» для получения виноградных виноматериалов и дрожжи «Constantiavin NT50», «Aroma plus» для приготовления высококачественных яблочных виноматериалов.

3. Подобраны чистые культуры дрожжей Saccharomyces cerevisiae рас «Москва 30» и «К-17» для промышленного получения препаратов активных сухих дрожжей с последующим их использованием в плодовом виноделии.

4. Оптимизированы состав питательных субстратов на основе яблочного сока и мелассы, а также условия жизнедеятельности дрожжей S. cerevisiae раса «Москва 30». Установлены концентрации сахара (86 - 96 г/дм ) и аммиачного азота (93 - 106 мг/дм ) в среде, способствующие максимальному накоплению дрожжевых клеток. Разработана технология культивирования дрожжей с использованием сбалансированных субстратов на основе яблочного сока и мелассы.

5. Показано, что лимитирующим параметром процесса культивирования является скорость перемешивания. Установлено, что оптимальный массообмен в среде достигается при аэрации 0,35-0,45 дм /дм хмин и скорости перемешивания 740-880 об./мин.

6. Исследованы и оптимизированы режимы распылительной сушки жидкой разводки дрожжей S. cerevisiae раса «Москва 30». Для защиты клеток от воздействия повышенных температур рекомендовано использовать 2,5%-ный крахмальный гель. Показано, что при температуре теплоносителя на входе и выходе из сушильной установки соответственно 90°С и 50°С достигается максимальная производительность по испаренной влаге при конечной влажности продукта 6,5%.

7. Разработана рациональная технология производства активных сухих дрожжей, предназначенных для использования в плодовом виноделии. Проведенные технологические испытания полученных препаратов показали их высокую физиологическую активность, возможность сохранения необходимых качественных показателей в течение 6 мес., а также стабильно высокие физико-химические, биохимические и органолептические показатели приготовленных с их использованием виноматериалов и вин.

Ориентировочный экономический эффект от внедрения новой технологии составляет 1097 руб. на 1000 дал вина. * *

Автор выражает глубокую благодарность д.т.н., профессору A.JI. Панасюку, к.т.н., профессору В.В. Жировой, к.т.н., доценту О.В. Розправковой за ценные советы и помощь при проведении исследований.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Артёмова, Эльвира Вячеславовна, 2005 год

1. Абрамов Ш.А., Котенко С.Ц., Долгатова Б.И.и др. // Способы получения питательной среды для выращивания хлебопекарных дрожжей. Патент РФ № 2084519 ФФ//НБН 1997, №20.

2. Абрамов Ш.А., Котенко С.Ц., Эфендиева Д.А. и др. Новая питательная среда для выращивания дрожжей // Прикладная биохимия и микробиология. 1995, т.З, вып.1, с.54-56.

3. Андреева Е.А., Шульговская Е.М., Работнова И.Л. Торможение роста Candida utilis Н1" и ОН" ионами // Микробиология, 1970, т.39, с.269-273.

4. Артемова Э.В. Влияние активных сухих дрожжей на производственные субстраты // Виноделие и виноградарство, 2005, №3, с.44-45.

5. Артемова Э.В., Рейтблат Б.Б., Жирова В.В. Влияние активных сухих дрожжей и исходного сырья на качество виноматериалов // Ликероводочное производство и виноделие, 2003, №3 (39), с.7-9.

6. Артемова Э.В., Рейтблат Б.Б., Жирова В.В. Выбор производственного субстрата для культивирования дрожжей // 9-ая Международная научно-практическая конференция «Стратегия развития пищевой промышленности», М: МГТА, 2003, вып.8, т.1, с. 140-143.

7. Асонов Н.Р. Микробиология // М.: Агропромиздат, 1991. 351 с.

8. Бабакина Э.Л. Технология получения активных сухих дрожжей рода Шизосахаромицес и их использование при производстве виноматериалов // Дисс. к.т.н., Ялта, 1987. 205 с.

9. Бакушинская О.А., Белова Л.Д. и др. Контроль производства хлебопекарных дрожжей //М.: «Пищевая пром-сть». 1978, 165 с.

10. Баштанная И.И. Расы дрожжей, пригодные для брожения виноградного сусла при низкой температуре // Винодельческая пром-сть, 1960, №7, с. 1014.

11. Бекер М.Е. Ускоренная сушка дрожжей во взвешенном состоянии и влияние основных малоизвестных факторов на активность сушеных дрожжей // Автореф. дисс. к.т.н., Ялта, 1959.

12. Бекер М.Е., Бруновский Ю.Ю., Виестур У.Э., Упит А.А. Влияние распыления суспензии клеток микроорганизмов на их жизнеспособность // Изв. А. Н. Латв. ССР, 1965, №1 (201), с.71-74.

13. Бекер М.Е., Дамберг Б.Э., Раппопорт А.И. Анабиоз микроорганизмов. // Рига: «Зинатне», 1981.-253 с.

14. Берри Д. Биология дрожжей // М.: «Мир», 1985.

15. Бирюков В.В., Кантере В.М. Оптимизация периодических процессов микробиологического синтеза//М.: «Наука», 1985, 288 с.

16. Бирюков В.В., Штоффер Л.Д. Влияние перемешивания на распределение питательных веществ и метаболитов в суспензии микроорганизмов при культивировании // Прикладная биохимия и микробиология. 1971, т.7, вып.1, с.12-13.

17. Бирюков В.В., Штоффер Л.Д. Сравнительный анализ влияния механизмов перемешивания при культивировании микроорганизмов // Микробиологическая пром-сть, 1970, №2, с. 11-14.

18. Бочарова Г.А. Исследование процесса сушки пекарских дрожжей комбинированным методом // Автореф. дисс. к.т.н., Воронеж, 1972.

19. Бурьян Н.И. Микробиология виноделия // Ялта, 1997, с.432.

20. Бурьян Н.И. Практикум по микробиологии виноделия // Ялта, 1997, с.432.

21. Бурьян Н.И. Сравнительное изучение различных методов хранения культур винных дрожжей в музее // Труды ВНИИВиВ «Магарач», 1960, №9, с.53-81.

22. Валуйко Г.Г. Виноградные вина // М.: «Пищевая пром-сть». 1978, 254 с.

23. Вееелов И.Я., Осипов Ф.М. Размножение дрожжей низового брожения в зависимости от аэрирования // Сборник научно-исследовательских работ сектора пивоваренной промышленности ЦНИЛБП, 1939.

24. Виестурс У.Э., Кристапсонс М.Ж., Былинкина Е.С. Культивирование микроорганизмов. Биоинженерные основы // М.: «Пищевая пром-сть», 1980, 231 с.

25. Винаров А.Ю., Кафаров В.В., Гордеев А.С. Влияние состояния смешения на процесс роста микроорганизмов // Микробиологическая пром-сть, 1973, №5, с.15-18.

26. Виноградова А.А., Мелькина Г.М., Фомичев Л.А. Лабораторный практикум по общей технологии пищевых производств // под ред. Ковальской Л.П. -М.: Агропромиздат, 1991, 335 с.

27. Витринская A.M., Меледина Т.В. Значение уровня трегалозы в сушеных пекарских дрожжах для их реактивации и последующего размножения // Прикладная биохимия и микробиология. 1979, вып. 15, №2, с.227-232.

28. Витринская A.M., Розманова Н.В., Палагина Н.К., Хрычева А.Н. Особенности аэробного размножения дрожжей // Микробиология. 1973, т.43. вып.2, с.274-279.

29. Витринская A.M., Розманова Н.В., Палагина Н.К., Хрычева А.Н. Соотношение дыхательной и бродильной активности у Saccharomyces cerevisiae при аэробном размножении // Микробиология. 1971, т.40, вып.2, с.207-212.

30. Витринская A.M., Т.М. Меледина, И.А. Карпышева и др. Зависимость размножения дрожжей от условий выращивания посевного материала // Хлебопекарная и кондитерская пром-сть. 1985, №4, с.41-43.33