Разработка процесса получения зернового биохимического уксуса из зрелой бражки

РАЗРАБОТКА ПРОЦЕССА ПОЛУЧЕНИЯ ЗЕРНОВОГО БИОХИМИЧЕСКОГО УКСУСА ИЗ ЗРЕЛОЙ БРАЖКИ Д. В. Фунтиков, А. А. Ламберова, М. Э. Ламберова В настоящее время в пищевой промышленности актуальным является переход на натуральные уксусы и расширение их ассортимента.

К натуральным относят спиртовой, винный, яблочный, рисовый, бальзамический, солодовый уксусы. Вкус и аромат натурального уксуса определяют вещества, содержащиеся в исходном сырье. В своем составе натуральный уксус содержит ценные микроэлементы, такие как калий, марганец, железо, фосфор, а также органические кислоты и биологические стимуляторы.

Уксус из пищевого сырья? водный раствор уксусной кислоты, полученный, путем аэробного окисления с помощью уксуснокислых бактерий Acetobacter aceti из пищевого спиртосодержащего сырья с последующей пастеризацией и очисткой.

В промышленности стандартная питательная среда для Acetobacter aceti состоит из спирта этилового ректификованного, уксусной кислоты, минеральных солей.

Ректификованный спирт получают путем очистки спирта-сырца от примесей ректификацией.

Ректификованный этиловый спирт дорог и относится к акцизным компонентам. Это не дает расширить производство уксуса на его основе, поэтому есть необходимость замены его на любой спиртосодержащий полуфабрикат.

Одним из таких полуфабрикатов можно считать зрелую зерновую бражку. Бражка — сложная многокомпонентная система, состоящая из воды (82−90% мас.), сухих веществ (4−10% мас.) и этилового спирта с сопутствующими летучими примесями (5−9% мас. или 6−11% об.).

В ней содержится ряд вкусовых и ароматических веществ, которые не усваиваются бактериями Acetobacter aceti и будут определять органолептические свойства зернового уксуса.

Целью данной работы было разработка процесса получения зернового биохимического уксуса из зрелой бражки.

Для достижения этой цели были поставлены следующие задачи:

— подобрать оптимальные дозы осветляющих материалов бентонита и термоактивированного оксида алюминия при приготовлении полуфабриката из зрелой бражки и изучить влияние ультразвука (УЗ) на процесс осветления зрелой бражки.

— определить способность уксуснокислых бактерий Acetobacter aceti накапливать уксусную кислоту при внесении в питательную среду различных количеств осветленной бражки и установить оптимальную дозу осветленной бражки в среде.

— изучить зависимость концентрации накапливаемой уксусной кислоты в культуральной жидкости от режимов УЗ-обработки и длительности культивирования.

— подобрать оптимальные режимы УЗ-обработки для максимального накопления уксусной кислоты бактериями Acetobacter aceti.

— определить содержание остаточного спирта в культуральной жидкости при замене этилового спирта на осветленную бражку в оптимальных дозах и режимах культивирования с УЗ-обработкой и без нее.

Работа выполнена на базе кафедры биотехнологии Бийского Технологического Института с использование штамма Acetobacter aceti с Казанского уксусного завода.

Зерновую зрелую бражку с ОАО"Иткульский спиртзавод" подвергли фильтрованию через матерчатый фильтр. В фильтрате зерновой бражки были определены физико-химические показатели, представленные в таблице 1.

спирт бражка алюминий оксид Таблица 1 — Физико-химические показатели зрелой бражки

Затем фильтрат обработали осветляющими материалами бентонитом и термоактивированным оксидом алюминия (ТОА) (см. таблицу 2).

Таблица 2 — Физические показатели термоактивированного оксида алюминия

Далее осветленную зерновую бражку стерилизовали при температуре 112 С 20 минут и вносили в питательную среду. Также к среде добавляли расчетное количество спирта этилового, минеральных солей, дистиллированной воды. Полученную питательную среду засевали уксуснокислыми бактериями Acetobacter aceti Казанского уксусного завода. Культивирование проводили в аэробных условиях при температуре 30 С в течение 12 суток и изучали влияние ультразвука различной мощности и длительности. В полученном растворе уксуса определяли концентрацию уксусной кислоты, остаточное содержание спирта в среде, морфологию клеток. При обработке осветляющими материалами для снижения СВ, предварительно были сделаны 5%-ные суспензии используемых адсорбентов, которые затем вносили в различных количествах в фильтрат зрелой бражки. Во всех случаях подбирали режимы ультразвуковой обработки — мощность от 100 до 400 Вт, длительность воздействия от 2 до 10 минут.

Сравнительная диаграмма осветления фильтрата зрелой бражки различными осветляющими материалами и УЗ приведена на рисунке 1.

Рисунок 1 — Сравнительная диаграмма осветления фильтрата бражки различными способами Варианты:

1 — осветление бентонитом концентрацией 0,5 г/л без УЗ и осветление бентонитом концентрацией 0,5 г/л с мощностью УЗ 100 Вт, длительность обработки 2 минуты;

2 — осветление ТОА концентрацией 0,5 г/л без УЗ и осветление ТОА концентрацией 0,5 г/л с мощностью УЗ 100 Вт, длительность обработки 2 минуты.

На рисунке 2 и 3 показаны результаты культивирования уксуснокислых бактерий в течение 12 суток на стандартной среде и на среде, содержащей зрелую бражку. Для этого в питательную среду вместо этилового спирта вносили зрелую бражку и весь комплекс минеральных веществ, необходимых уксуснокислым бактериям. Также устанавливали режимы УЗ? обработки культуральной жидкости и ее влияние на количество накапливаемой уксусной кислоты в среде. Культивирование проводилось с использованием ультразвука мощностью 20 Вт и длительностью от 1 до 5 минут. Оптимальной долей заменяемого ректификованного спирта на осветленную бражку оказалась ее 100%-ная замена, при максимальной концентрации 8,8 г/100 см3 уксусной кислоты в среде. Максимальная концентрация уксусной кислоты, полученной при культивировании на стандартной среде, составила 8,8 г/100 см3.

Максимальная концентрация уксусной кислоты полученной при культивировании на стандартной среде с использованием УЗ составила 8,7 г/100 см3. Концентрация уксусной кислоты полученной при культивировании на 100%? ной бражке с использованием УЗ — 8,8 г/100см3.

По итогам культивирования была построена диаграмма зависимость максимального накопления уксусной кислоты от доли осветленной зрелой бражки в среде и ультразвуковой обработки (рисунок 2).

Наибольшее количество уксусной кислоты 8,8 г/л, образуется в стандартной и в среде со 100%-ной заменой спирта на бражку без использования УЗ. Применение ультразвука уменьшает количество накапливаемой уксусной кислоты до 8,7 г/см3 в обоих вариантах.

Сравнительная диаграмма зависимости остаточного спирта от доли бражки в среде и УЗ обработки представлена на рисунке 3. Содержание остаточного спирта в среде на 7 сутки культивирования в стандартной среде без УЗ, составило 0,6% об. При использовании УЗ мощностью 20 Вт в течение 1 минуты минимальное количество остаточного спирта при культивировании на стандартной среде — 0,68% об.

Рисунок 2? Диаграмма зависимости максимальной концентрации накапливаемой уксусной кислоты от доли бражки в среде и УЗ обработки Варианты: 1- стандартная среда; 2 — среда с долей осветленной бражки 100%.

Длительность культивирования 7 суток Минимальное количество остаточного спирта в среде со 100%-ной долей бражки в среде без использования УЗ составило 0,70% об. Минимальное количество остаточного спирта в среде со 100%-ной долей бражки в среде с применением УЗ мощностью 20 Вт и длительностью обработки 1 минута — 0,71% об.

Рисунок 3 — Сравнительная диаграмма зависимости остаточного спирта от доли бражки в среде и УЗ обработки Варианты: 1- стандартная среда; 2- среда с долей осветленной бражки 100%

Длительность культивирования 7 суток.

Применение ультразвука дает положительный результат лишь только на стадии осветлении зрелой бражки.

Полученные результаты позволяют сделать вывод о перспективе использования зерновой зрелой бражки для получения зернового биохимического уксуса с применением уксуснокислых бактерий Acetobacter aceti.

1. Семенова А. Н. Целительный яблочный уксус / А. Н. Семенова. — СПб: ИД «Невский проспект», 1999. — 187 с.

2. ГОСТ 52 101–2003. Уксусы из пищевого сырья. Общие технические условия. — Введ. 2004;07−01. — М.: ВНИИПБТ, 2003. — 24 с.

3. Ламберова А. А., Кошелев Ю. А., Ламберова М. Э. Переработка фракций после ректификации этилового спирта бактериями Acetobacter aceti. // Ж. «Производство спирта и ликероводочных изделий», № 2. 2009. — С. 12−14.

4. Яровенко В. Л. Справочник по производству спирта. Сырье, технология и технохимконтроль / В. Л. Яровенко, Б. А. Устинников, Ю. П. Богданов, С. И. Громов. — М.: Легкая и пищевая промышленность, 1981. — 336 с.

5. Яровенко В. Л. Технология спирта / В. Л. Яровенко, В. А. Маринченко, В. А. Смирнов и др.; под ред. проф. В. Л. Яровенко. — М.: Колосс, 1999. — 464 с.

6. Муратова Е. И. Биотехнология органических кислот и белковых препаратов: учебное пособие / Е. И. Муратова, О. В. Зюзина, О. Б. Шуняева. — Тамбов: Изд-во Тамб. гос. техн. ун-та, 2007. — 80 с.

7. ТУ 2163? 007 — 5 766 557? 2000. Активный ингредиент (термоактивированный оксид алюминия).? Выдан 2005? 30? 11.