автореферат диссертации по технологии продовольственных продуктов, 05.18.01, диссертация на тему:Разработка технологии получения сухих активных дрожжей для плодового виноделия

На правах рукописи

АРТЕМОВА ЭЛЬВИРА ВЯЧЕСЛАВОВНА

РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ ПОЛУЧЕНИЯ СУХИХ АКТИВНЫХ ДРОЖЖЕЙ ДЛЯ ПЛОДОВОГО ВИНОДЕЛИЯ

Специальность 05.18.01 - Технология обработки, хранения и переработки

злаковых, бобовых культур, крупяных продуктов, плодоовощной продукции и виноградарства

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва - 2005

Работа выполнена на кафедре «Технология бродильных производств и виноделия» Московского государственного университета технологий и управления (МГУТУ)

Научный руководитель:

доктор технических наук, профессор Рейтблат Белла Борисовна

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Тырсин Юрий Александрович

кандидат технических наук, доцент Белоусова Правда Дмитриевна

Ведущая организация:

Московский государственный

университет пищевых производств

Защита диссертации состоится 1 июля 2005 года в 13 часов на заседании Диссертационного совета Д 212.122.02 в Московском государственном университете технологий и управления по адресу: 109803, Москва, ул. Талалихина, д.31, ауд.36.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Московского государственного университета технологий и управления

Автореферат разослан мая 2005 года.

Ученый секретарь Диссертационного совета,

доктор технических наук, профессор

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

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 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, 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 России следующие технологические инструкции: ТИ 10-15295-2000 «Технологическая инструкция по применению активных сухих дрожжей в виноделии»; ТИ 10-17828-2001 «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.

Апробация работы и публикации

Основные результаты исследований по теме диссертации доложены и обсуждены на научно-практических конференциях: «Пищевая промышленность на рубеже третьего тысячелетия» (г. Москва, 2000 г.), «Вино, пиво и безалкогольные напитки» (г. Москва, 2000 г.), «Инновационные технологии в пищевой промышленности третьего тысячелетия» (г. Москва, 2001 г.), «Актуальные проблемы развития пищевой промышленности и стандартизации пищевых продуктов» (г. Москва, 2002 г.), «Стратегия развития пищевой промышленности» (г. Москва, 2003 г.).

По материалам диссертации опубликовано 9 работ, в которых отражены основные положения диссертации.

Структура диссертации

Диссертационная работа изложена на 159 страницах и состоит из введения, обзора литературы, экспериментальной части, выводов, списка литературы, включающего 175 наименования, и приложений.

Материал иллюстрирован 19 таблицами и 49 рисунками.

1 ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

Литературный обзор обобщает сведения по вопросам культивирования микроорганизмов. Приводятся современные данные о влиянии различных факторов на процесс воспроизводства дрожжей. Рассмотрены различные аспекты применения активных сухих дрожжей в виноделии. Проведен критический анализ способов и режимов сушки дрожжей. Дана характеристика процессам, происходящим в дрожжах при высушивании, реактивации и хранении.

Анализ литературных данных позволил сформулировать цель и задачи настоящего исследования.

2 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ 2.1 Объекты и методы исследований

Объекты исследований

Объектами исследований являлись чистые культуры дрожжей (ЧКД) и активные сухие дрожжи (АСД) Saccharomyces cerevisiae и Saccharomyces bayanus.

Чистые культуры дрожжей получены из коллекции Всероссийского научно-исследовательского института пивоваренной, безалкогольной и винодельческой промышленности (ГУ «ВНИИ ПБ и ВП»).

Промышленные препараты активных сухих дрожжей предоставлены их производителями (фирмы BEGEROW и ERBSLOEH Getraenketechnologie, Германия). Процесс реактивации сухих дрожжей осуществляли в соответствии с рекомендациями изготовителей.

В качестве компонентов питательных сред использовались виноградные и яблочные соки, свеклосахарная меласса, водный раствор аммиака, а также неорганические соли: хлорид калия, сульфат магния и диаммонийфосфат.

Методы исследований

При анализе физико-химических и биохимических показателей образцов пользовались энохимическими методами, описанными в специальной литературе и стандартными методами, изложенными в соответствующих ГОСТах.

Концентрацию дрожжей в исследуемых образцах определяли непосредственным подсчетом в камере Горяева, с одновременной дифференциацией живых и мертвых клеток путем прижизненного окрашивания клеток раствором метиленовой сини. Определение бродильной активности дрожжей осуществляли по массе выделившейся при брожении СО2 . Биомассу дрожжей в процессе культивирования определяли весовым методом.

Для оптимизации технологических процессов применяли методы математического планирования.

Статистический анализ проводили с использованием стандартных математических методов (t-теста Стьюдента) в программе Microsoft Excel-2000; критерий вероятности Р< 0,05 принимали достаточным для достоверной разницы групп данных.

Описание экспериментальных установок

Культивирование дрожжей осуществляли в лабораторном ферментере вместимостью 3 л, снабженным четырьмя симметрично расположенными отбойными пластинами, одноярусной мешалкой с шестью лопастями, барботером для подачи стерильного воздуха и системой поддержания заданной температуры. Сушку суспензии винных дрожжей осуществляли на распылительной сушильной установке ЭВ5-02 Р01,О-1,2НК-22 со следующими параметрами: производительность по исходному продукту 1,5-20 кг/ч; температура теплоносителя: на входе в сушилку 80 -*• 400 °С, на выходе из сушилки 40 + 150 °С.

2.2 Результаты и их обсуждение

2.2.1 Исследование совместимости различных рас дрожжей и производственных субстратов

Изучалось влияние промышленных препаратов АСД «Оеноферм Фреддо», «Оеноферм руж», «Оеноферм», «Эрбсле-Мауривин» на процесс сбраживания сред на основе концентрированных виноградных соков.

Использование сухих дрожжей положительно сказывается на органолептических и физико-химических показателях виноматериалов. В частности, при приготовлении виноградных виноматериалов лучшие результаты были получены при использовании препаратов сухих дрожжей «Оеноферм» и «Эрбсле-Мауривин».

Во второй серии экспериментов использовались активные сухие дрожжи «N 96», «Vin 7», «Constantiavin NT 50», «Aroma plus», «Siha Aktiv», «Siha Varioferm». В качестве исходного сырья были выбраны среды на основе виноградного сока фирмы RPB S.A. (Аргентина) и яблочные концентрированные соки, выработанные на Лебедянском экспериментально-консервном заводе (г. Липецк) и заводе по производству соков и яблочного концентрата (г. Губкин, Белгородская обл.)

Процесс брожения контролировали по снижению массовой концентрации сахара в среде и по накоплению биомассы дрожжей.

Сбраживание сахара при использовании виноградного сока и яблочного сока Лебедянского завода было полным для всех вариантов опыта. Во всех исследуемых образцах сахар был сброжен полностью, однако бродильная активность дрожжей была различной. Наиболее активно сахар сбраживали дрожжи «Vin 7», «Siha Aktiv» и «Siha Varioferm». Более низкая бродильная активность была у дрожжей «Constantiavin NT 50» и «Aroma plus».

Все исследуемые расы дрожжей различались по активности размножения и накоплению дрожжевой биомассы (рисунок 1). Этот показатель коррелировал с показателем бродильной активности дрожжей.

• А • АСД' N96"

D 6 - АСД-VINr I

АБВГДЕ А Б В ГДЕ АБВГДЕ Виноградный сок Яблочный сок Яблочный сок

фирмы ЯРВ в А. Белгородского завода Лебедянского завода

Рисунок 1 - Влияние субстрата на прирост биомассы дрожжей

Полученные виноматериалы подвергались органолептическому анализу и характеризовались чистым, развитым ароматом, гармоничным вкусом, с легкими дрожжевыми тонами, характерными для молодых вин.

Таким образом, выявлено положительное влияние испытуемых сухих дрожжей на органолептические свойства полученных виноматериалов. Установлена зависимость процесса сбраживания виноматериалов от качества исходного сырья.

По результатам проведенных исследований для приготовления качественных виноматериалов рекомендуется использовать препараты АСД «Siha Aktiv», «Siha Varioferm» - для получения виноградных виноматериалов; «Constantiavin NT50», «Aroma plus» - для получения яблочных виноматериалов.

Полученные виноматериалы отличаются высокими физико-химическими и органолептическими показателями.

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

Важнейшей технологической задачей является правильный выбор культуры дрожжей для сбраживания плодовых соков. Рассматривая яблочный сок как сырье для виноделия, следует отметить, что присутствующие в нем компоненты: моно- и дисахариды, органические кислоты, фенольные и азотсодержащие вещества, витамины и микроэлементы относятся к биологически активным веществам и оказывают положительное влияние как на микроорганизмы, так и на организм человека. Для приготовления яблочных виноматериалов использовали концентрированный яблочный сок Лебедянского завода и чистые культуры дрожжей рас «Москва 30», «К-17» , «Минская», «Яблочная», а также промышленные препараты АСД «Siha Aktiv», «Aroma plus».

Продолжительность процесса брожения составляла в среднем 14 суток.

Результаты, представленные в таблице 1, свидетельствуют о том, что виноматериалы, приготовленные с использованием сухих дрожжей, не уступают по физико-химическим показателям виноматериалам, полученным с использованием жидких разводок чистых культур дрожжей.

Одним из важнейших показателей, объективно отражающим качество плодового вина, является содержание остаточного экстракта. Наиболее экстрактивный (17,63 г/дм3) виноматериал был приготовлен с использованием жидкой разводки дрожжей «Москва 30». При использовании дрожжей «Aroma plus» экстрактивность вина была несколько ниже (15,07 г/дм3). Таким образом, нами установлено, что экстрактивность полученных виноматериалов зависит от применяемой расы дрожжей.

Сравнительный анализ бродильной активности у АСД при сбраживании яблочных виноматериалов показал, что этот показатель был более высоким у дрожжей «Siha Aktiv». Дрожжи «Aroma plus» сбраживали сок менее активно. Дрожжи «Москва 30» имели максимальную среди исследуемых культур бродильную активность (рисунок 2).

Таблица 1 - Влияние расы дрожжей на физико-химические показатели яблочных виноматериалов

Показатели яблочных виноматериалов чкд «Москва-30» Куль А у « чкд 1 «Минская» ~ 03 лнных ; i §1 tr ю » фожже « > •а и < С <п S 55 * St АСД «Aroma plus»

Массовая концентрация сахара, г/дмЗ: в соке 180 180 180 180 180 180

в виноматериале 3,0 2,8 4,0 5,0 2,8 2,7

Этанол в виноматериале, % об. 10,53 10,72 10,30 10,05 10,61 10,74

Массовая концентрация титруемых кислот, г/дмЗ в соке 9,8 9,8 9,8 9,8 9,8 9,8

в виноматериале 7,2 7,0 8,0 7,9 6,8 7,1

Массовая концентрация летучих кислот, г/дмЗ: в виноматериале 0,30 0,33 0,49 0,39 0,32 0,28

Альдегиды в виноматериале, мг/дмЗ 76 74 80 72 78 72

Аминный азот, мг/дмЗ: в соке 125,5 125,5 125,5 125,5 125,5 125,5

в виноматериале 38,55 40,0 45,42 52,36 34,20 41,16

Активная кислотность (рН): в соке 3,40 3,40 3,40 3,40 3,40 3,40

в виноматериале 3,38 3,35 3,43 3,26 3,41 3,37

Остаточный экстракт в виноматериале, г/дмЗ 17,63 16,32 15,10 15,14 16,72 15,07

Рисунок 2 - Изменение бродильной активности дрожжей при сбраживании яблочного сока 10

Для ЧКД «К-17» существенное повышение бродильной активности наблюдалось на 2-е сутки брожения, а для ЧКД «Минская» этот показатель плавно нарастал на протяжении всего процесса брожения, и на 14-е сутки брожения оставался высоким. Наименьшая бродильная активность наблюдалась у ЧКД «Яблочная».

Проведенные нами исследования показали, что используемые дрожжи оказывают существенное влияние на качество и состав вина. Правильно подобранная культура дрожжей является важнейшим технологическим фактором в процессе получения высококачественных виноматериалов.

Таким образом, на основании анализа физико-химических и органолептических показателей полученных виноматериалов для получения сухих дрожжей выбрана чистая культура «Москва 30».

2.2.3 Оптимизация состава питательной среды для культивирования дрожжей

Важнейшими компонентами производственных субстратов, оказывающими влияние на физиологическую активность и метаболизм дрожжей, являются сахара и соединения азота.

Восстановленные концентрированные соки содержат необходимые для развития и размножения дрожжевых клеток сахара. Однако в этих субстратах имеется дефицит источников азотного питания.

С целью определения оптимального состава питательной среды нами был поставлен полный факторный эксперимент второго порядка и проведена математическая обработка полученных результатов. В соответствии с планом эксперимента питательные среды содержали различное количество сахара и аммиачного азота. Питательные среды готовили на основе концентрированных соков. Брожение проводили на чистых культурах дрожжей S. cerevisiae расы «47-К» (для виноградного сока) и расы «Москва 30» (для яблочного сока).

Опыты по оптимизации состава среды проводили в соответствии с исходными данными, приведенными ниже.

Номер питательной среды 12 3 4 5

Массовая концентрация сахара, г/дм3 20 2 0 1 5 0 150 85

Содержание аммиачного азота, мг/дм3 40 120 40 120 80

Подсчет дрожжей проводили в процессе культивирования каждые 6 ч. Минимальное накопление дрожжей было зафиксировано при их культивировании на питательных средах 1 и 4. Положительное влияние на выход биомассы дрожжей оказала среда с содержанием сахара 85 г/дм3 и аммиачного азота 80 мг/дм3 (среда 5). При использовании этой среды накопление дрожжевых клеток было максимальным (323 млн. клеток/см3 - при культивировании на виноградном соке и 378,6 млн. клеток/см3 - при культивировании на яблочном соке). На питательных средах 2 и 3 прирост дрожжей составлял 224,3 — 284,4 млн. клеток/см3 в среде с виноградным соком и 257,3 — 360,9 млн. клеток/см3 в среде с яблочным соком.

На основании полученных результатов создана математическая модель процесса культивирования дрожжей и рассчитаны уравнения регрессии. Оптимизированы условия культивирования дрожжей для различных критериев оптимальности.

Для определения оптимальных параметров технологического процесса применяли следующие формулы:

После проведения математической обработки полученных результатов уравнения регрессии имели вид:

У = 17,025 + 2Д75х Х1 - 0,675 хХ2 - 6,125 х X, х Х2, при культивировании дрожжей «47-К» на виноградном соке; У = 22,4 + 4,65хХ, -0,35хХ2 -7,6хХ1хХ2

при культивировании дрожжей «Москва-30» на яблочном соке.

Математический анализ подтвердил, что утилизация сахара проходит достаточно полно, причем концентрация утилизируемого субстрата играет в этом процессе более значительную роль, чем другие показатели.

Оптимальное содержание сахара и аммиачного азота, рассчитанное на основании полученных уравнений составило соответственно 78 г/дм3, 94 мг/дм3 при культивировании дрожжей на виноградном соке и 82 г/дм3, 105 мг/дм3 при культивировании дрожжей на яблочном соке.

Для получения промышленных препаратов сухих дрожжей процесс культивирования дрожжей осуществляют на питательных средах, основным компонентом которых является меласса. Ценность ее заключается в том, что наряду с высоким содержанием углеводов (58-60 %), в ней присутствуют азотистые вещества, витамины, микроэлементы и другие вещества, необходимые для нормальной жизнедеятельности дрожжей. Мы использовали мелассу наряду с яблочным соком в составе питательной среды для культивирования ЧКД расы «Москва 30».

Культивирование осуществляли на яблочном соке и мелассе с добавлением минеральных солей в следующем количестве: КС1 - 35,0 г/дм3, MgSO4 - 1,53 г/дм3, (NH4)2HPO4 - 7,0 г/дм3. Для оптимизации состава питательной среды также был поставлен полный факторный эксперимент второго порядка в соответствии с вышеприведенным планом.

Полученные данные подтверждают, что состав субстрата значительно влияет на динамику процесса размножения дрожжей.

Интенсивное размножение дрожжей и накопление биомассы отмечено на средах 2, 3 и 5 при культивировании на яблочном соке и на средах 2, 3,4, 5 при культивировании на мелассе. Наиболее быстрое и интенсивное увеличение численности клеток дрожжей происходит в средах содержащих мелассу (рисунки 3, 4). Прирост биомассы дрожжей в образцах, содержащих мелассу, был выше, чем в образцах, культивируемых на яблочном соке в 1,2 — 1,3 раза (рисунок 5). Добавление к питательной среде источников фосфора, калия, азота, магния положительно влияет на рост и активность размножения дрожжевых клеток и увеличивает выход биомассы дрожжей в 1,5 раза.

В результате проведенных экспериментальных исследований и их математического анализа установлены оптимальные концентрации сахара и аммиачного азота в среде, обеспечивающие интенсивный рост и размножение

13

дрожжей: соответственно 96 г сахара/дм3 и 106 мг азота аммиака/дм3 — в среде с яблочным соком; 86 г сахара/дм3 и 93 мг азота аммиака/дм3 — в среде, содержащей мелассу.

О 6 12 18 24 30 36 42 48 54 60 Б6 72

Продолжительность культивирования, ч

Рисунок 3 - Кривые роста культуры «Москва 30» на яблочном соке

О 6 12 18 24 30 ЗЕ 42 48 54 Б0 66 72

Продолжительность культивирования, ч

Рисунок 4 - Кривые роста культуры «Москва 30» на мелассе

14

□Яблочный сок, культура "Москва 30

О-

7

Питательная среда 1

Питательная Питательная Питательная Питательная среда 2 среда] среда 4 среда!

(сахар 20 тУдмЗ, (сахар 20 т?дмЗ, (сахар 150 г/дмЗ, {сахлр 150 г/дмЗ, (сахар 85 гУднЗ, азот40 мг/дмЗ) азот 120 уг/дуЗ) азот40 мгГдмЗ) азот 120 мг/дмЗ) азат80 иг/дыЗ)

Рисунок 5 - Прирост биомассы дрожжей «Москва 30» при культивировании на среде, содержащей яблочный сок и мелассу

2.2.4 Влияние условий культивирования дрожжей на процесс биосинтеза дрожжей

К важным параметрам культивирования относятся концентрация растворенного в культуральной среде кислорода и степень турбулизации среды. Полученные с помощью современных методов исследования экспериментальные данные и теоретические расчеты показывают, что выбор оптимального содержания кислорода в среде при культивировании дрожжей должен базироваться на дифференцированном подходе к исследуемой культуре.

С целью определения оптимального соотношения аэрации и перемешивания при культивировании дрожжей «Москва 30» был поставлен полный факторный эксперимент второго порядка. Для приготовления питательной среды использовали восстановленный концентрат яблочного сока. Концентрация сахара в исходном субстрате составляла 96 г/дм3, а содержание аммиачного азота - 106 мг/дм3.

Оптимизацию условий культивирования осуществляли в соответствии с исходными данными, приведенными ниже:

Номер исследуемого режима 12 3 4 5

Подача кислорода, дм"7дм3хмин ОД 0,2 0,6 0,6 0,4

Скорость перемешивания, об./мин 350 1250 350 1250 800

Установлено, что лимитирующими параметрами культивирования являются количество подаваемого кислорода и скорость перемешивания культуральной жидкости. Наиболее благоприятным для физиологического состояния дрожжей был режим 5 , прирост биомассы при этом составил 433,1 млн. клеток/см3.

На основании математического анализа результатов эксперимента нами получено уравнение регрессии и рекомендованы условия культивирования дрожжей на яблочном соке. Уравнение процесса имеет вид:

У = 24,125+1,725 х X, - 2,925 х Х2 -10,125 х X, х Х2.

Для максимального выхода биомассы дрожжей расы «Москва 30» при культивировании на яблочном соке необходимо соблюдать следующий режим: аэрация — 0,34 дм3/дм3хмин.; скорость перемешивания — 877 об./мин.

С целью уточнения режимов культивирования дрожжей на субстрате, содержащем мелассу и яблочный сок, поставлен двухфакторный эксперимент. Среда содержала мелассу и яблочный сок в равных соотношениях, минеральные соли добавляли в следующем количестве: KCl - 35 г/дм3, MgS04 - 1,53 г/дм3, (NH4)2HP04 - 7,0 г/дм3; концентрация сахара составляла 96 г/дм3, концентрация аммиачного азота- 106 мг/дм3.

Максимальное количество биомассы дрожжей было накоплено в среде 2 (рисунок 6).

После проведения математической обработки полученных результатов уравнение регрессии имело вид:

У = 44,550 - 2,Ох X, + 3,750х Х2 - 15,100х X, X Хг.

Математический анализ полученных результатов позволил рекомендовать следующий режим культивирования дрожжей на среде, содержащей мелассу и яблочный сок: аэрация — 0,45 дм3/дм3хмин; скорость перемешивания — 740 обУмин.

Рисунок 6 - Влияние режима культивирования на динамику размножения дрожжей «Москва 30» на среде с мелассой и яблочным соком

Таким образом, при культивировании дрожжей на среде, содержащей мелассу, содержание кислорода должно быть более высоким, а скорость перемешивания более низкой, чем на среде, содержащей яблочный сок.

2.2.5 Разработка технологии получения активных сухих дрожжей

С целью получения высокоэффективных препаратов сухих дрожжей использовали жидкие разводки селекционированных в нашей стране чистых культур дрожжей. Для исследований были отобраны дрожжи «Москва 30». Обезвоживание проводили методом распылительной сушки на пилотной установке ЭВ5-02 Р01,О-1,2НК-22.

Для защиты клеток от воздействия повышенных температур был использован 2,5%-ный водно-крахмальный гель, который вводили в дрожжевую разводку в количестве 1,5% непосредственно перед сушкой. Дрожжевая суспензия выдерживалась с крахмальным гелем в течение 60 мин. Дрожжи находились в физиологически активном состоянии, число живых клеток составляло 94 - 97%.

Основные параметры режимов сушки приведены в таблице 2.

Таблица 2 - Основные параметры режимов сушки дрожжей

Номер опыта Температура входящего воздуха, ^ ,С Температура выходящего воздуха, °С Влажность полученного продукта, % Количество живых клеток, %

1 режим 120 60 7,2 80

2 режим 120 55 6,3 73

3 режим 90 55 5,5 82,5

4 режим 90 50 6,5 92,4

5 режим 90 45 7,5 90

6 режим 120 65 7,4 49

Для определения технологических показателей процесса сушки и его экономической эффективности пользовались следующими расчетными формулами:

Количество испаренной влаги (р1):

а=е2х 1-—

с2

,кг

где 22 — количество концентрата поступающего на сушку; с\ — содержание сухих веществ в концентрате, %; с2 — содержание сухих веществ в готовом продукте, %. Производительность сушилки по испаренной влаге (0):

где — количество испаренной влаги, кг; — время сушки, ч. После проведения математической обработки результатов получили следующие значения производительности по испаренной влаге:

Таким образом, при температурных режимах: Гкс,=120°С и («ьк«=60°С,

достигалась максимальная производительности по испаренной влаге, но при режиме и

дрожжи после высушивания имеют недостаточное количество жизнеспособных клеток 73%

Для промышленного использования был выбран режим сушки с параметрами texe= 90°С и teblie= 50оС. Данный режим позволяет осуществлять процесс сушки быстро и обеспечивает получение дрожжей хорошего качества.

Таким образом, анализ полученных данных показал, что метод распылительной сушки является приемлемым и перспективным для получения промышленных препаратов активных сухих дрожжей для плодового виноделия.

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

Высушивание дрожжей приводит к глубоким изменениям в структурной организации клетки и проницаемости мембран. В связи с этим физиологическая активность сухих дрожжей зависит не только от режима сушки и условий хранения, но и от метода их реактивации. Реактивацию препаратов АСД «Москва 30» осуществляли путем смешивания навески препарата в количестве 0,2 г/дм3 с восстановленным яблочным соком при температуре ЗО°С и постоянном перемешивании в течение 60 минут. Затем полученную разводку дрожжей использовали для сбраживания сока из восстановленного яблочного концентрата. Контрольное брожение осуществляли с использованием жидкой разводки дрожжей «Москва 30» и промышленного препарата АСД «Aroma plus».

В ходе брожения все анализируемые дрожжи равномерно сбраживали сахар. Препараты АСД не уступали по показателю бродильной активности контрольным образцам дрожжей (рисунок 7).

Лучшие результаты с быстрым забраживанием получены при использовании жидкой разводки дрожжей «Москва 30». Несколько ниже была активность у препарата АСД «Москва 30», полученного высушиванием при í«ií=90oC и /в|>ав=450С. Физико-химические показатели полученных виноматериалов соответствовали ГОСТ 28616-90 «Вина плодовые. Общие технические условия» (таблица 3).

О 1 2 3 4 5 б 7 8 9 10 11 12 13 14

Длительность брожения, сутки

Рисунок 7 - Влияние режима сушки на бродильную активность сухих дрожжей

Таблица 5 - Влияние режима сушки дрожжей на физико-химические

показатели яблочных виноматериалов

культуры дрожжей и режимы сушки Массовая концентрация сахара, г/дм3 Объемная доля этилового спирта, % Массовая концентрация титруемых кислот, г/дм3 Массовая концентрация летучих кислот, г/дм3 Альдегиды, мг/дм3

чкд «Москва 30» 2,0 10,4 7,6 0,46 58,48

АСД «Aroma plus» 1,8 10,5 6,2 0,40 59,36

АСД «Москва 30» гет„=120°С; W„=60°C 2,5 10,2 7,6 0,33 67,28

АСД «Москва 30» ffix 120 С; t9bCL^=55 С 2,2 10,1 7,9 0,33 59,36

АСД «Москва 30» '«11=90 С; teblj 5=55 С 2,1 10,4 7,8 0,40 66,40

АСД «Москва 30» fsx«=90°C; г,шв=50°С 1,8 10,5 6,8 0,33 63,41

АСД «Москва 30» 'ere^O С,/выг«=45 С 2,8 10,0 7,3 0,26 58,16

Данные органолелтического анализа виноматериалов представлены в таблице 4. Лучшую оценку - 8,4 балла получили образцы, приготовленные с использованием АСД «Aroma plus» и АСД «Москва 30», высушенных при í«r«=120°C и ?вьив=60°С. Несколько ниже были оценены образцы, сброженные с использованием АСД «Москва 30», высушенными при режимах: tex¿= 90оС и Ъых «=55 С, tex ,¡=90 С и teb!x а=50°С, tex в=90 С и t6bl±e=A5 С.

Таблица 4 - Органолептическая оценка яблочных виноматериалов сброженных с использованием сухих дрожжей

Культуры дрожжей и режимы сушки Элементы оценки Общий балл

Прозрачность Цвет Аромат Вкус

ЧКД «Москва 30» Прозрачное, без посторонних включений Темно-соломенный Чистый, плодовые тона Чистый, не достаточно гармоничный 8,1

АСД «Aroma plus» Прозрачное, без посторонних включений Светло-соломенный Чистый, ярко выраженные яблочные тона Типичный, сортовой, яблочные тона 8,4

АСД «Москва 30» /«„=120°С, í««.=60°C Прозрачное, без посторонних включений Темно-соломенный с золотистыми тонами Тона выдержки, выраженные яблочные тона Полный, гармоничный 8,4

АСД «Москва 30» /«хг=120°С; ^(ыг 5°С Прозрачное, без посторонних включений Янтарный Чистый, плодовые тона Чистый, винный 8,2

АСД «Москва 30» í«.=90°C, f«r.=55"С Прозрачное, без посторонних включений Соломенный Чистый, плодовые тона Винный, гармоничный 8,3

АСД «Москва 30» г„.,=№С, tata 0=5(fC Прозрачное, без посторонних включений Темно-янтарный с золотистыми тонами Свежесть в аромате, чистые тона Округлый, винный тон 8,3

АСД «Москва 30» f«^90°C, 45°С Прозрачное, без посторонних включений Соломенный Чистый, плодовые тона Чистый, гармоничный 8,3

Таким образом, в ходе проведенных испытаний установлено, что применение сухих дрожжей способствует чистому, равномерному брожению и, как следствие, получению виноматериалов с высокими органолептическими показателями.

2.2.7 Разработка рациональной технологии получения активных сухих дрожжей Проведенные исследования позволили разработать технологию получения АСД «Москва 30», предназначенных для сбраживания плодовых соков.

Технологический процесс осуществляют следующим образом (рисунок 8). Из сборника 1 меласса насосом 2 направляется в мерник 3, откуда насосом 4 подается в рассиропник 5, в котором она разбавляется горячей водой (90°С), выдерживается 30 мин и подается на кларификатор 7, где освобождается от механических примесей. Подготовленная меласса направляется в резервуар 15, куда поступают остальные компоненты питательной смеси. Концентрированный сок из сборника 9 насосом 10 направляется в мерник 11, откуда насосом 12 подается в резервуар 13 для разбавления горячей водой. Восстановленный сок насосом 14 направляется в резервуар 15. Раствор аммиака готовят в емкости 16. Растворы солей (диаммонийфосфат, сульфат магния, хлорид калия) готовят в емкости 17. Питательная среда с массовой концентрацией сахара 90 г/дм3 нагревается до 120°С в пластинчатом теплообменнике 19, выдерживается 30 сек., охлаждается до 80°С и направляется в сборник 20, куда из емкости 21 дозируется серная кислота до рН среды 4,0-4,5. Подготовленная питательная среда подается в дрожжевой аппарат 23, туда же подается чистая культура дрожжей «Москва 30» из расчета содержания исходной концентрации 3-5 млн. клеток/см3. Воздух поступает от воздуходувки 24 через индивидуальное дозирующее устройство и кольцевой перфорированный барботер. Активное размножение дрожжей обеспечивается при температуре 20°С. Оптимальный массобмен в аппарате создается с помощью интенсивного перемешивания 740-880 об./мин и подачи воздуха в количестве 0,35-0,45 дм3/мин на 1 дм3 культуральной жидкости. Для лучшей турбулизации и создания дополнительных контуров перемешивания дрожжевой аппарат оснащен отбойными пластинами. Образующийся при выращивании дрожжей диоксид углерода отводится через гидравлический затвор, заполненный антисептической жидкостью. Для разрушения пены, образующейся при аэрации и перемешивании, в процессе культивирования

ШГТЛИИГ ЛИЯ ДРОЖЖЕЙ грк

^ ВОДА ВОЯ*

I ЖБПАПШ I I БЕНТОНИТ

Рисунок 8 - Технологическая схема получения и использования активных сухих дрожжей в плодовом виноделии

1,9, 15, 20 - сборник; 2, 4, 6, 8, 10, 12, 14, 18, 22, 26, 33, 38, 44, 49 - насос центробежный; 3, 11 - мерник; 5 - рассиропник; 7 - кларификатор; 13 - резервуар для восстановления концентрированного сока; 16 - емкость для приготовления аммиачного азота; 17 - емкость для растворения минеральных солей; 19 — пластинчатый теплообменник; 21 — емкость с серной кислотой; 23 — дрожжевой аппарат; 24 - воздуходувка; 25 - воздушный фильтр; 27 - сушильная камера; 28 - емкость для выдержки дрожжевой суспензии с крахмальным гелем; 29 - емкость для приготовления крахмального геля; 30 - сборник сухих дрожжей; 31 - смеситель для регидратации сухих дрожжей; 32 - бродильный резервуар; 34 - резервуар для дображивания; 35 - сепаратор; 36, 42, 47 - фильтр-пресс; 37 - купажный резервуар; 39 - резервуар для оклейки купажа; 40 - емкость для замачивания желатина; 41 - емкость для приготовления бентонита; 43 - резервуар для отдыха оклеенного купажа; 45 - пластинчатый охладитель; 46 — резервуар для обработки холодом; 48 - резервуар для отдыха обработанного купажа; 50 — свечной фильтр.

используется пеногаситель. Готовая разводка дрожжей направляется на сушку. Для обезвоживания дрожжей применяется распылительный метод сушки с заданной температурой воздуха на входе в сушильную камеру (90°С) и заданной температурой воздуха при выходе из камеры (50°С).

Для сохранения жизнеспособности дрожжей перед поступлением в сушильную камеру 27 дрожжевая разводка выдерживаются в течение 30 мин. в емкости 28 с крахмальным гелем, количество-которого составляет 1,5% от массы дрожжей. Суспензия крахмального геля готовится в емкости 29.

Высушенные дрожжи через циклон собираются в сборнике 30, а затем расфасовываются в герметичную тару.

Перед задачей на брожение проводится реактивация дрожжей. АСД в количестве 0,2 г/дм3 разводятся в восстановленном яблочном соке с введением дополнительного азотного питания в смесителе 31. Реактивация осуществляется в течение 2-3 ч при периодическом перемешивании и температуре среды 30°С.

Брожение проводят в резервуаре 32 в течение 10-12 суток при температуре 20°С. После окончания брожения виноматериал снимают с дрожжевого осадка и осветляют отстаиванием при температуре 10-12°С. Полученный виноматериал обрабатывают в соответствии с «Технологической инструкцией по обработке виноматериалов с целью обеспечения их розливостойкости» (ТИ 10-84-94, утв. 23.11.94) и купажируют для получения однородных партий.

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/дм3) и аммиачного азота (93 - 106 мг/дм3) 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 дм3/дм[мин и скорости перемешивания 740-880 об./Умин.

6. Исследованы и оптимизированы режимы распылительной сушки жидкой разводки дрожжей S. cerevisiae раса «Москва 30». Для зашиты 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 А.Л. Панасюку, к.т.н., профессору В.В. Жировой, к.т.н., доценту О.В. Розправковой за ценные советы и помощь при проведении исследований.

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Рейтблат Б.Б., Жирова В.В., Курочкин А.Ю., Артемова Э.В. Сравнительные исследования сухих активных штаммов дрожжей для производства оригинальных вин // 6-ая Международная научно-практическая конференция «Пищевая промышленность на рубеже третьего тысячелетия», М: МГТА, 2000, вып.5, т.2, с.185-186.

2. Рейтблат Б.Б., Жирова В.В., Курочкин А.Ю., Артемова Э.В. Сравнительные исследования активных сухих штаммов дрожжей для производства оригинальных вин // Международный семинар «Вино, пиво и безалкогольные напитки», М: МГУПП, 2000, с. 10-11.

3. Рейтблат Б.Б., Жирова В.В., Курочкин А.Ю., Артемова Э.В. Оптимизация процесса культивирования активных штаммов дрожжей // 7-ая Международная научно-практическая конференция «Инновационные технологии в пищевой промышленности третьего тысячелетия», М: МГТА, 2001,вып.6,т.1,с.21-22.

4. Рейтблат Б.Б., Жирова В.В., Артемова Э.В. Оптимизация процесса культивирования дрожжей в плодовом производстве // 8-ая Международная научно-практическая конференция «Актуальные проблемы развития пищевой промышленности и стандартизации пищевых продуктов», М: МГТА, 2002, вып.7,т.1,с.93-94.

5. Артемова Э.В., Рейтблат Б.Б. Влияние различного состава среды на культивирование дрожжей в плодовом производстве // 8-ая Международная научно-практическая конференция «Актуальные проблемы развития пищевой промышленности и стандартизации пищевых продуктов», М: МГТА, 2002, вып.7, т.1,с.95-96.

6. Артемова Э.В., Жирова В.В., Рейтблат Б.Б. Сравнительные исследования культур винных дрожжей для плодового виноделия // 8-ая Международная научно-практическая конференция «Актуальные проблемы развития пищевой промышленности и стандартизации пищевых продуктов», М: МГТА, 2002, вып.7, т.1, с.96-98.

7. 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.

8. 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.

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

Отпечатано в ЗАО «Ассистент» Заказ № 139 Тираж: 70 экз.

107996, г.Москва, ул.Гиляровского, 31, тел.684-82-10,684-80-03

\

15 !!,ЗГ, Elb ^

ч " V

% .

Уж

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.

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.

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.

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