Микробиологические основы биотехнологического процесса брожения виноградного сусла
Микрофлора винограда, сусла и вина играет большую, если не самую важную роль в виноделии. Основным процессом виноделия, который превращает виноградный сок в натуральное виноградное вино, является спиртовое брожение, проведенное винными дрожжами.
Историческая справка Много столетий в истории виноделия был неизвестен механизм спиртового брожения, и только Луи Пастер в XIX веке раскрыл механизм алкогольного брожения и установил, что ответственными за преобразование виноградного сахара в этиловый спирт являются дрожжи.
Спиртовое брожение, которое лежит в основе виноделия, основной технологический этап процесса. Природу спиртового брожения установил Луи Пастер в 60 -х годах XIX века. Спиртовое брожение вызывается спиртными грибками, среди них различают дрожжи верхового и низового брожения. В виноделии используют дрожжи следующих видов: род Hanseniaspora, вид Hanseniaspora uwarum, род Hansenula, род Pichia, род Saccharomyces vini, род Saccharomyces oviformis, род Sygosaccharomyces.
Винодельческая промышленность - одна из древнейших промышленностей, корни ее развития уходит в глубокую древность. Сейчас виноделие определяется как совокупность технологических процессов приготовления вин, основанных на спиртовом брожении сахаров, позволяя получать различные типы вин с содержанием спирта 9 -20% об. , используя, конкретные приемы. Виноградное вино, в свою очередь, определяется как напиток спиртового брожения виноградного сока. Вино отличается многообразием вкусовых и ароматических свойств. Благодаря содержанию аминокислот, полифенолов, витаминов, минеральных солей и других полезных веществ, вина имеют профилактические бактерицидные свойства.
Вся микрофлора винограда и вина может быть условно разделена на две основные группы: первая, исполняющая положительное воздействие и вторая, негативно действующая на качество вина. Это условное разделение основано на том, что одни те же виды микроорганизмов могут выполнять как положительное, так и отрицательное влияние на качество вина. Так, серая гниль влияет разрушающим методом на виноград и может привести к его гибели. В то же время благородная плесень Botritis cinerea при благоприятных климатических условиях благотворно влияет на виноград и способствует получению прекрасных полусладких вин типа Шато-Икем.
Виноградные дрожжи будучи основным генератором алкогольного брожения, имеют положительный влияние. В то же время клеточные дрожжи могут негативно влиять на качество вина.
Молочнокислые бактерии могут быть виновниками болезней вина – молочнокислое скисание. В то же время эти же бактерии выступают регуляторами яблочно-молочного брожения, которое играет положительную роль в виноделии столовых вин, особенно красных.
Дрожжи-шизолсахаромицеты в плодовоягодном виноделии негативно влияют на качество вин, потребляя органические кислоты и резко снижая титруемую кислотность. В виноделии при соблюдении условий они могут проводить биологическое кислотоснижение, регулируя высокую титруемую кислотность.
При проведении тщательного микробиологического контроля всех стадий технологического процесса будет получено вино с очень высокими органолептическими показателями. Вкус и букет таких вин отличается особым изяществом.
гия произво дства пива
Классическая технология производства пива включает следующие основные этапы: получение солода из ячменя, приготовление сусла, сбраживание сусла, выдержку (дображивание) пива, обработку и розлив пива. Это длительный сложный процесс, который длится 60— 100 дней и во многом зависит от квалификации пивовара. Несмотря на то, что исходным сырьем являются одни и те же компоненты, качество пива, вырабатываемое разными предприятими, различно.
Получение солода В пивоварении солод играет роль источника не только активных ферментов, но и того комплекса органических (прежде всего водорастворимых сахаров) и минеральных веществ, который позволяет с участием этих ферментов получить пивное сусло, пригодное для сбраживания. Чем больше в солоде накопится простых сахаров, необходимых для брожения, тем активнее будет идти сам процесс сбраживания и тем больше накопится спирта. Ячмень, используемый для приготовления солода, замачивают в специальных чанах с водой с температурой 12— 17°С. В зерне, по мере возрастания влажности, активизируются клеточные ферменты и ускоряются катализируемые ими биохимические процессы. Это приводит к резкому повышению интенсивности дыхательных процессов и ускорению гидролиза полисахаридов до простых Сахаров, необходимых для этих биохимических процессов. Замачивание приостанавливают при достижении влажности зерна 42— 45% при производстве светлого солода и 45— 47% — темного. Потери сахаров на процессы дыхания в период замачивания достигают 1, 5%, при этом наибольшую активность приобретают амилолитические и протеолитические процессы.
Для проращивания замоченное зерно направляют в солодовни различных конструкций (ящики или барабанные установки). Процесс солодоращения проводят при температуре 15— 19°С и хорошей аэрации зерна в течение 5— 8 суток. При этом эндосперм зерна к концу соложения размягчается и легко растирается за счет гидролиза крахмала амилазами, а гемицеллюлоз — цитазой (комплексом ферментов). В проращиваемом зерне накапливаются растворимые сахара — мальтоза, глюкоза, фруктоза и другие сахара, придающие солоду сладковатый вкус. При гидролизе фитина ферментом фитазой образуются инозит и кальций-магниевая соль фосфорной кислоты. Присутствие инозита в сусле стимулирует жизнедеятельность дрожжей, а фосфорная кислота определяет кислотность солода и сусла. За счет активизации протеолитических процессов (протеиназ, пептидаз и амидаз) сложные комплексы азотистых соединений гидролизуются с образованием растворимых белков, пептонов, аминокислот, аммиака. В процессе проращивания зерна, наряду с гидролизом, протекают и процессы синтеза физиологически активных соединений. Так, в соложеном ячмене накапливаются витамины группы В, токоферолы, аскорбиновая кислота. Особенно возрастает содержание рибофлавина (до 210 мг на 100 г сухого вещества). В дальнейшем при химическом взаимодействии продуктов гидролиза с активными соединениями образуются новые, свойственные проросшему и высушенному зерну, ароматические и вкусовые вещества. Поэтому из сырого (зеленого) солода нельзя получить пиво.
Для придания необходимых свойств и хорошей сохраняемости солод сушат при различных температурных режимах до остаточной влажности 2— 3, 5%. Различные температурные режимы и продолжительность сушки позволяют получить солод с разными показателями качества и соответствующими технологическими свойствами. Именно от качества исходного солода, в свою очередь, будет зависеть тип производимого пива (светлое, полутемное, темное). Для выработки отечественных сортов пива получают солод следующих видов: светлый, темный, карамельный и жженый.
Приготовление сусла Дробленый солод, и при необходимости несоложеные материалы, смешивают с горячей водой в соотношении 1: 4. Полученную смесь медленно перемешивают при подогревании до температуры 50— 52°С в течение 10— 30 мин. 15— 20% растворимых веществ солода при этом переходят непосредственно в раствор без ферментативной обработки. Одновременно происходит ферментативный гидролиз водонерастворимых азотистых веществ и фитина. Затем смесь переводят в заторные чаны, где под действием ферментов солода происходят дальнейший гидролиз и превращение водонерастворимых веществ сырья в водорастворимые, формирующие экстракт будущего сусла. Для обеспечения максимального перехода веществ в раствор затор медленно нагревают при постоянном перемешивании до 70— 72°С (настойный метод).
При другом (декокционном) способе 1/3 затора перекачивают в кипятильный котел, где кипятят 15— 30 мин, после чего объединяют и перемешивают с остальной частью затора. Повторяя эту операцию 2— 3 раза, доводят температуру всего затора до требуемого значения. При этом длительность всего процесса приготовления затора составляет 3— 3, 5 ч. Это затирание солода необходимо для дальнейшего ферментативного гидролиза крахмала. Последовательность превращений крахмала при гидролизе под действием а- и 3 -амилаз такова: ♦ крахмал—амилодекстрины—эритродекстрины—ахродекстрины; ♦ мальтодекстрины—мальтоза—глюкоза.
Наряду с полным осахариванием крахмала до глюкозы в заторе завершается протеолиз белков, продукты которого играют большую роль в формировании органолептических свойств и устойчивости пива при хранении. Осахаренный затор затем направляют на фильтрование для отделения жидкой части сусла от твердой фазы затора. При этом фильтрующий слой образует сама твердая фаза затора — пивная дробина (негидролизуемые компоненты, клеточные оболочки, коагулированные при нагревании белки), оседающая на сетках фильтрационных чанов, фильтр -прессов, применяемых для фильтрования пивного сусла. Отделять пивную дробину молено и с помощью саморазгружающихся центрифуг.
Отфильтрованное сусло и полученные после промывания дробины воды переводят в сусловарочный котел для кипячения с хмелем, упаривания до нужной концентрации и стерилизации. При высокой температуре полностью инактивируются ферменты и коагулирует часть растворимых белков, а горькие и ароматические вещества хмеля растворяются в сусле. При этом крупные хлопья коагулированного белка, оседая, захватывают частицы мути и тем самым осветляют сусло.
Хмелевая а-кислота (гумулон), которая при кипячении переходит в изогумулон (хорошо растворимый в воде), является в основном источником своеобразной горечи, свойственной пиву. Растворимость (3 -кислоты незначительна, а мягкая сх-смола гидролизуется с образованием (3 -смолы и отщеплением изобутилового альдегида и уксусной кислоты, участвующих в формировании специфического аромата и вкуса как сусла, так и пива. Норма расхода хмеля, в зависимости от сорта пива и его рецептуры, составляет от 22 до 45 г/да л. Охмеленное сусло, доведенное до нужной плотности, пропускают через хмелецедильник, охлаждают до 4— 6°С, а затем освобождают от коагулированных белков с помощью сепараторов. Во время этих операций сусло окончательно осветляется и насыщается кислородом, что необходимо для развития дрожжей.
Сбраживание сусла Происходит в открытых или закрытых, деревянных или металлических емкостях специальными расами дрожжей низового и верхового брожения. Для особых сортов портера в конце брожения вводят слабобродящие дрожжи рода бреттаномицетов, придающие пиву особый специфический аромат. На поверхности сусла через 15— 20 ч после внесения дрожжей появляется полоса белой пены (стадия забела), а затем вся поверхность бродящего сусла покрывается мелкоячеистой пеной с постепенно увеличивающимися завитками. Достигнув максимума, завитки опадают, пена уплотняется и становится коричневой. Осевшую пену (деку) из-за горького вкуса обязательно удаляют с поверхности сусла. В конце брожения низовые дрожжи оседают на дно. Осветлившаяся жидкость называется зеленым, или молодым, пивом. В нем, наряду с накопившимися в результате брожения этилового спирта и углекислого газа, накапливается и целый ряд побочных продуктов, участвующих в создании вкуса и аромата пива. Процесс главного брожения завершается за 7— 9 сут. К этому моменту в пиве остаются несброженными еще около 1, 5% сахаров.
Выдержка (дображивание) пива Способствует окончательному формированию потребительских достоинств пива. Для дображивания молодое пиво перекачивают в герметично закрывающиеся металлические танки, внутренняя поверхность которых покрыта специальным пищевым лаком. В зависимости от сорта пиво выдерживают при температуре 0— 3°С в течение 11— 100 сут. В результате дображивания остаточного сахара несколько возрастает крепость пива, происходит дополнительное насыщение его углекислотой и осветление. Взаимодействие разнообразных первичных и вторичных продуктов главного и побочных процессов брожения приводит к формированию новых веществ, обусловливающих характерные вкус и аромат зрелого пива, а также его сортовые особенности.
Обработка и розлив пива После лабораторного и органолептического контроля, подтверждающих качество выработанного пива, его обрабатывают и разливают. Для придания прозрачности пиво фильтруют через прессованные пластины из различных фильтрующих масс, и лучшими из них являются диатомитовые (кизельгуровые) фильтры. В процессе осветления пиво теряет значительную часть двуокиси углерода, поэтому допускается дополнительное введение углекислоты перед розливом с последующей выдержкой в течение 4— 12 ч для ее ассимиляции. Пиво — освежающий, насыщенный диоксидом углерода, пенистый напиток, получаемый в результате сбраживания пивного сусла специальными расами пивных дрожжей. Пивное сусло приготавливают из дробленых зерно-продуктов: преимущественно ячменного или пшеничного солода, ячменя, пшеницы, кукурузы и другого зерна, воды, сахара и хмелепродуктов.
Скачать презентацию Микробиологические основы биотехнологического процесса брожения виноградного сусла
Пищевая промышл. брожение.ppt