Разработка биотехнологии особого игристого кваса

Актуальность работы. В конце 90-х годов XX века в России потребительский рынок стал проявлять интерес к старинным забытым национальным напиткам. В тоже время производители прохладительных слабоалкогольных и безалкогольных напитков заинтересованы в расширении ассортимента изделий. Кроме того, правительство Российской Федерации разработало концепцию государственной политики в области здорового питания населения на период до 2005 г., утверждённую постановлением Правительства РФ № 917 от 10.08.1998 г., в которой отдаётся предпочтение разработке новых видов пищевых продуктов, приготовленных с использованием нетрадиционных видов сырья, и способствующих укреплению здоровья населения.

Продуктом, отвечающим всем перечисленным выше требованиям, является особый игристый квас. Этот напиток просуществовал в России сравнительно недолго — с конца XVII до начала XX века, т. е. около 200 лет, в то время, как квас известен более 1000 лет /83/. Его производство было кустарным, никогда не существовало технологии крупномасштабного производства этого напитка, не было и методов техно-химического контроля производства.

Напитку никогда не уделяли должного внимания, хотя он очень интересен с точки зрения потребительских свойств, и позиции биотехнологии. «Особый игристый квас» — продукт совместного молочнокислого и спиртового брожения, однако, в отличие от кваса, брожение законченное. Поведение смешанных культур микроорганизмов в производстве кваса не достаточно изученный вопрос. Периодическая культура такого типа, в условиях дображивания и выдержки не изучалась. Кроме того, применение такого разнородного состава зерновой засыпи, как при приготовлении этого напитка, встречается только в спиртовом производстве.

Цель и задачи исследования

Целью исследования является разработка технологии особого игристого кваса на основе современных биотехнологических представлений о процессах сбраживания сусла из поливидов зернового сырья.

Исходя из поставленной цели были определены следующие задачи:

— проанализировать состав и органолептические свойства сусла и напитка, приготовленного по сохранившимся историческим рецептурам;

— разработать технологию приготовления комбинированного зернового сусла с использованием типового оборудования, исследовать и оптимизировать композицию зернопродуктов для получения сусла, наиболее близкого к историческому;

— изучить процесс ферментации сусла смешанной культурой дрожжей и молочнокислых бактерий, выбрать наиболее целесообразный качественный и количественный состав закваски;

— разработка математической модели периодической ферментации сусла с использованием культуры дрожжей и молочнокислых бактерий в условиях дображивания для управления процессом биосинтеза особого игристого кваса;

— разработать технологию промышленного производства и техническую документацию на предлагаемый напиток.

Научная новизна.

— получены уравнения, позволяющие рассчитать физико-химические показатели сусла для особого игристого кваса и определить оптимальный состав зернопродуктов, применяемых для его приготовления;

• - усовершенствованы методики исследования углеводного и белкового (по фракциям) состава продуктов, предложена методика определения цветности;

— разработан новый способ приготовления сусла для особого игристого кваса;

— впервые исследован углеводный и белковый (по фракциям) состав смешанного зернового сусла и особого игристого кваса, получены закономерности, позволяющие прогнозировать физико-химические показатели сусла и особого игристого кваса в зависимости от состава зерновой за-сыпи;

— разработана аналитическая модель ферментации смешанной периодической культуры микроорганизмов в условиях контролируемой конкуренции;

— разработана технология особого игристого кваса с использованием типового оборудования.

Практическая ценность и реализация результатов работы.

Согласно проведенным исследованиям, внедрение напитка особого игристого кваса в производство позволит:

— расширить ассортимент слабоалкогольных напитков более дешевым и качественным русским национальным напитком;

— рационально использовать сырьё, за счет утилизации дробины повысить рентабельность производства;

— повысить эффективность контроля производства за счет использования предложенных методов исследования.

ВЫВОДЫ.

В результате проделанной работы можно сделать следующие выводы.

1. Изучен процесс приготовления сусла для выдержанного кваса. Разработаны режимы проведения технологического процесса приготовления сусла с использованием стандартного оборудования пивоваренного завода. Получена оптимальная композиция зернопродуктов в % от засыпи (ячменный солод: ржаной солод: ржаная мука: пшеничная мука: гречневая мука = (21−35):(21−24):(20−24):(11−15):(10−20).), необходимых для приготовления напитка, не отличающегося по физико-химическим и органолептическим показателям от «кислых щей», приготовленных по старинному рецепту и технологии. Изучено влияние состава помола зернопродуктов на основные физико-химические показатели сусла. Определен оптимальный состав помола (шелуха — 8,5%- крупная крупка — 15%- мелкая крупка — 20,6%- мука — 55,9%) для получения высококачественного сусла.

2. Впервые изучен фракционный состав белковистых веществ сусла специального выдержанного кваса. Получены регрессионные зависимости количества белка во фракции от состава зерновой засыпи, описывающие данные с вероятностью 95%.

3. Предложено использование процесса дображивания при производстве напитков типа кваса. Исследован процесс дображивания выдержанного кваса. Определены наиболее целесообразные температура дображивания (2−5 °С) и продолжительность процесса (19−21 сут.). Впервые изучена динамика содержания фракций белковых веществ напитка в процессе дображивания напитка. Получены регрессионные зависимости изменения содержания каждой фракции от состава зерновой засыпи. Получены зависимости изменения фракций белковистых веществ от продолжительности дображивания напитка. Впервые проведено исследование динамики содержания этилового спирта и примесей в процессе дображивания специальных сортов выдержанного кваса.

4. Впервые определена регрессионная зависимость между количеством белковистых веществ во фракции с ММ < 5 ООО Дальтон и суммой высших спиртов, образующихся в процессе дображивания напитка. Предложены зависимости для прогнозирования белкового состава (по фракциям), суммы (и состава отдельных) высших спиртов в готовом напитке, в зависимости от исходного состава зерновой засыпи.

5. Предложена математическая модель процесса ферментации сусла периодической смешанной культурой микроорганизмов в условиях контролируемой конкуренции видовразработана имитационная модель этого процессана основе сопоставления моделей с экспериментальными данными, получены аналитические зависимости, адекватно описывающие процесс.

6. Разработана техническая документация на производство особого игристого кваса «Воронежский», позволяющая на имеющемся стандартном оборудовании получать новый вид напитка себестоимость которого составит 20,9 р/дал.