Обґрунтування і вибір штамів пивних дріжджів для інтенсифікації бродіння

Кучеренко, Олександр Сергійович

Please use this identifier to cite or link to this item: https://er.chdtu.edu.ua/handle/ChSTU/8140

Title:	Обґрунтування і вибір штамів пивних дріжджів для інтенсифікації бродіння
Authors:	Бондарчук, Зоя Вікторівна Кучеренко, Олександр Сергійович
Keywords:	БРОДІННЯ;ФЕРМЕНТИ;ДРІЖДЖІ;ПИВНЕ СУСЛО
Issue Date:	30-Dec-2023
Abstract:	Кваліфікаційна робота магістра за спеціальністю 181– Харчові технології, освітньої програми «Технології продуктів бродіння і виноробства»– Черкаський державний технологічний університет, Черкаси 2023р. В магістерській роботі проведено обґрунтування та вибір пивних дріжджів для інтенсифікації бродіння. На основі літературних даних проаналізовані та підібрані пивні раси дріжджів, їх вплив на зброджування сусла, можливість прискорити ферментацію, зменшити втрати та заощадити на витраті сировини, води. Вирішенню таких проблем може сприяти застосування іммобілізованих ферментів та пивних дріжджів, які дозволяють збільшити швидкість бродіння за рахунок більшої концентрації клітин. При цьому дріжджі працюють тривалий час без суттєвого приросту біомаси, тому скорочуються витрати сировини на них вирощування. Отримання результату можна досягти лише при застосуванні високоякісних ферментів та правильно підібраної раси дріжджів, а також при виборі певних технологічних режимів, таких як температура, рН, вмісту сухих речовин у суслі
URI:	https://er.chdtu.edu.ua/handle/ChSTU/8140
Appears in Collections:	181 Харчові технології (Харчові технології)

Files in This Item:

File	Description	Size	Format
КРМ_Кучеренко О.С._23.pdf Restricted Access	Кваліфікаційна робота магістра за спеціальністю 181– Харчові технології, освітньої програми «Технології продуктів бродіння і виноробства»– Черкаський державний технологічний університет, Черкаси 2023р. В магістерській роботі проведено обґрунтування та вибір пивних дріжджів для інтенсифікації бродіння. На основі літературних даних проаналізовані та підібрані пивні раси дріжджів, їх вплив на зброджування сусла, можливість прискорити ферментацію, зменшити втрати та заощадити на витраті сировини, води. Вирішенню таких проблем може сприяти застосування іммобілізованих ферментів та пивних дріжджів, які дозволяють збільшити швидкість бродіння за рахунок більшої концентрації клітин. При цьому дріжджі працюють тривалий час без суттєвого приросту біомаси, тому скорочуються витрати сировини на них вирощування. Отримання результату можна досягти лише при застосуванні високоякісних ферментів та правильно підібраної раси дріжджів, а також при виборі певних технологічних режимів, таких як температура, рН, вмісту сухих речовин у суслі	6.27 MB	Adobe PDF	View/Open Request a copy

Show full item record

Extracted text

АНОТАЦІЯ
Кучеренко О.С. Обґрунтування і вибір штамів пивних дріжджів
для інтенсифікації бродіння.
Кваліфікаційна робота магістра за спеціальністю 181 – Харчові
технології, освітньої програми «Технології продуктів бродіння і
виноробства» – Черкаський державний технологічний університет, Черкаси –
2023р.
В магістерській роботі проведено обґрунтування та вибір пивних
дріжджів для інтенсифікації бродіння.
На основі літературних даних проаналізовані та підібрані пивні раси
дріжджів, їх вплив на зброджування сусла, можливість прискорити
ферментацію, зменшити втрати та заощадити на витраті сировини, води.
Вирішенню таких проблем може сприяти застосування іммобілізованих
ферментів та пивних дріжджів, які дозволяють збільшити швидкість бродіння
за рахунок більшої концентрації клітин. При цьому дріжджі працюють
тривалий час без суттєвого приросту біомаси, тому скорочуються витрати
сировини на них вирощування.
Отримання результату можна досягти лише при застосуванні
високоякісних ферментів та правильно підібраної раси дріжджів, а також при
виборі певних технологічних режимів, таких як температура, рН, вмісту
сухих речовин у суслі.
Ключові слова: БРОДІННЯ, ФЕРМЕНТИ, ДРІЖДЖІ, ПИВНЕ
СУСЛО, ДІОКСИД.
2
SUMMARY
Kucherenko O.S. Justification and selection of brewer’s yeast strains to
intensify fermentation
Qualification of the master's work for the specialty 181 - Kharchov
technologies, educational programs "Technologies of products of foraging and
winemaking" - Cherkasy State Technological University, Cherkasy - 2023.
In the master's work, fermentation and selection of brewer's yeast were
carried out to intensify fermentation.
Based on literary data, the selection of beer yeast races, their infusion into
the fermentation of wort, their ability to speed up fermentation, change the
consumption and protect the loss of syringe, water, was analyzed.
The majority of such problems can be caused by stagnation of immobilized
vehicles.
enzymes and brewer's yeast, which allow you to increase the liquidity of the
fermentation at the expense of a higher concentration of cletin. When yeasts work
for an extended period of time without the necessary increase in biomass, growth
will soon be wasted on them.
The best results can be achieved only by stagnation of high-acidity enzymes
and a properly selected strain of yeast, as well as by choosing the right
technological conditions, such as temperature, pH, instead of dry ingredients in the
wort.
Key words: FERMENTATION, FERMENTATION, YEAST, BEER
WORT, DIOXIDE.
3
ЗМІСТ
ВСТУП 5
ГЛАВА 1. АНАЛІТИЧНА ЧАСТИНА 7
1.1.Загальна характеристика та вимоги до пивоварних дріжджів 7
1.2 Інноваційна технології виробництва і застосування сухих пивних 16
дріжджів
1.3 Хімізм спиртового бродіння 18
1.4. Утворення побічних продуктів бродіння 22
1.5.Чинники, що впливають на життядіяльність дріжджів 29
1.6. Зброджування пивного сусла 30
1.7. Доброджування і дозрівання молодого пива 32
1.8. Огляд літератури і перспективи в технології зброджування 34
пивного сусла.
РОЗДІЛ 2. ОБ΄ЄКТИ І МЕТОДИ ДОСЛІДЖЕННЯ 41
2.1 Об΄єкти дослідження 41
2.2 Методи дослідження 43
РОЗДІЛ 3. ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНА ЧАСТИНА 51
3.1 Математико-статистична обробка результатів досліджень 68
РОЗДІЛ 4. ТЕХНОЛОГІЧНА ЧАСТИНА 75
4.1. Принципово-технологічна схема виробництва пива 75
4.2. Опис апаратурно-технологічної схеми 76
4.3 Розрахунок продуктів 78
4.4. Розрахунок економічної ефективності 84
4.5. Вимоги до якості пива 86
РОЗДІЛ 5. ОХОРОНА ПРАЦІ 89
5.1 Аналіз шкідливих факторів на підприємствах галузі 89
5.2 Нормативи параметрів виробничого середовища 90
5.3.Вимоги до вмісту шкідливих речовин у повітрі 91
5.4.Вимоги до рівнів природного і штучного висвітлення робочих 92
місць і приміщень
5.5.Вимоги до рівнів шуму і вібрації 92
5.6.Правила техніки безпеки під час роботи в навчальній лабораторії 92
та надання першої допомоги
5.7. Техніка безпеки і правила роботи в мікробіологічній лабораторії 94
ВИСНОВКИ ТА РЕКОМЕНДАЦІЇ 97
ПЕРЕЛІК ПОСИЛАНЬ 99
ДОДАТКИ 103
4
ВСТУП
Актуальність теми. Найбільш тривала стадія приготування пива –
бродіння та доброджування пивного сусла. При зброджуванні пивного сусла
відбуваються переважно біохімічні процеси і в деякій мірі фізико-хімічні та
хімічні. Від інтенсивності цих процесів залежить не тільки тривалість
приготування пива, але і органолептичні показники пива, стійкість його при
зберіганні.
Головну роль в біохімічних процесах при зброджуванні пивного сусла і
доброджуванні молодого пива відіграють дріжджі. Метаболічна активність
пивоварних дріжджів тісно пов’язана з їх фізіологічним станом. Маючи
розуміння про ріст і розвиток дріжджів, їх взаємозв’язок з оточуючим
середовищем, дозволяє керувати життєдіяльністю мікроорганізмів, надавати
основу для підвищення ефективності виробництва пива та покращувати його
якість.
В пивоварінні для зброджування сусла використовують дріжджі
Saccharomyces cerevisiae як чистих культур, та і у сухому вигляді.
Різноманітність сортів пива вимагає проведення ефективної та
високоякісної ферментації за допомогою інших видів дріжджів без
ймовірності контамінації середовища дріжджами-шкідниками виробництва
та бактеріальною мікрофлорою.
Один із способів підвищення мікробіологічної стійкості пива та
стабілізації його смаку – використання стандартного посівного матеріалу.
Вирішенням цієї проблеми для заводів є застосування сухих активних
пивних дріжджів (АСПД), отриманих в асептичних умовах і мають високу
ксерорезистентність – збереження життєздатності під час зневоднення та
тривалого зберігання у дегідратованому стані.
Метою даної роботи було підібрати штам пивних дріжджів для
інтенсифікації умов бродіння.
5
Відповідно до поставленої мети вирішувалися наступні завдання:
 провести аналіз літературних джерел щодо використання різних
штамів дріжджів в пивоварінні, застосування різних способів для
прискорення процесу бродіння та покращення якості готового напою;
 дослідити динаміку загальної кількості та мертвих дріжджових
клітин під час культивування дріжджів ЧК і сухих;
 дослідити динаміку вмісту спирту під час культивування дріжджів;
удосконалити режим культивування пивних рас дріжджів для
покращення якості ЧКД і сухих дріжджів;
 оцінити якість насіннєвих дріжджів та дати рекомендації щодо їх
використання.
Наукова новизна одержаних результатів:
- обґрунтовано доцільність використання дріжджів штаму для
зброджування пивного сусла.
Практичне значення одержаних результатів. В пивоварінні від
правильного вибору дріжджів і умов бродіння залежить якість готового
напою, а також дає можливість значно скоротити час зброджування пивного
сусла.
Особистий внесок здобувача полягає у проведенні експериментальних
та аналітичних робіт в лабораторних умовах, обробці та узагальненні
результатів, їх теоретичному обґрунтуванні, підготовці результатів до
публікації.
Публікації. . За матеріалами магістерської роботи опубліковано 1 тезу,
у збірнику VІІ міжнародної науково-практичної конференції «Інтеграційні та
інноваційні напрями розвитку харчової індустрії» 2023 року, м. Черкаси.
Структура та обсяг роботи. Робота складається зі вступу, шести
розділів, висновків, списку використаних джерел. Робота викладена на 105
сторінках машинописного тексту, містить 25 таблиць, 30 рисунків. Список
використаних джерел літератури складається з 28 робіт.
6
ГЛАВА 1. АНАЛІТИЧНА ЧАСТИНА
1.1. Загальна характеристика та вимоги до пивоварних дріжджів
Дріжджі, які в використовують у пивоварінні, відносять до царини
грибів Mycota відділу Eumycota класу Ascomycetes родини
Saccharomycetaceae роду Saccaromyces виду Сerevisiae.
У пивоварінні застосовують два типи дріжджів: низового та верхового
бродіння.
Дріжджі низового бродіння, або низові дріжджі, отримали свою назву
завдяки здатності осідати (седіментувати, флокулювати) в кінці процесу
бродіння на дно бродильного апарата у вигляді пластівців.
Дріжджі верхового бродіння, або верхові дріжджі, під час бродіння
піднімаються на поверхню сусла, що зброджується, і утворюють густу піну,
яка періодично видаляється. В кінці головного бродіння ці дріжджі не
осідають, а продовжують розмножуватись. Тому вони отримали назву
верхові дріжджі, а пиво називають пивом верхового бродіння. Проте у
сучасних технологіях одержання пива верхового бродіння цієї ознаки немає:
дріжджі в кінці бродіння осідають на дно апаратів [5].
Штами дріжджів верхового та низового бродіння суттєво різняться за
морфологічними, фізіологічними ознаками, особливостями метаболізму та
рядом важливих виробничих ознак.
Більшість штамів низових дріжджів повністю зброджують рафінозу з
участю ферментів β-фруктофуранозидази, α-галактозидази (мелібіази) і
епімерази. Остання здійснює ізомеризацію галактози в глюкозу, а цукри,що
утворюються при цьому (глюкоза і фруктоза) включаються у метаболізм
дріжджів за такою схемою:
Рафіноза → β-фруктофуранозидаза → мелібіоза + фруктоза
Мелібіоза → α-галактозидаза → галактоза + глюкоза
Галактоза → епімераза → глюкоза.
7
На відміну від низових дріжджів штами верхового бродіння не містять
α-галактозидазу та епімеразу, тому рафінозу вони зброджують лише на 1/3.
Це пов’язано з тим, що β-фруктофуранозидаза гідролізує рафінозу до
фруктози та дисахариду мелібіози, а остання верховими дріжджами не
зброджується[5] .
Індикаторами пива верхового бродіння є такі побічні продукти
бродіння, як 4-вінілгваякол, ізобутилат та 2-фенілетанол (табл. 1.1).
Таблиця 1.1 -. Порівняльна характеристика дріжджів низового і
верхового бродіння за синтезом деяких побічних продуктів бродіння
Побічні продукти бродіння Концентрація у дріжджах, мг/дм3
низових верхових
4-вінілгваякол 0 1,2…4
Ізобутилацетат Менше 0,1 0,05…0,8
Етилацетат 6…26 35…40
2-фенілетанол 10…20 30…50
Крім того, типи дріжджів різняться за інтенсивністю синтезу
етилацетату, який надає пиву особливого ароматичного відтінку.
Концентрація естерів у пиві верхового бродіння досягає 35…40 мг/дм3,
тимчасом як у пиві низового бродіння вона рідко перевищує величину 20
мг/дм3. Проте слід мати на увазі, що кількість побічних продуктів спиртового
бродіння, що утворюються, залежить не лише від штаму дріжджів, а й від
режимів бродіння та доброджування.
Завдяки оригінальним смаку та аромату, яких надають напою побічні
продукти бродіння верхових дріжджів, їх використовують у виробництві
таких типів пива, як Портер, Єль, Стаут, Кельш, Альт, біле пшеничне пиво та
деяких інших[5] .
На вітчизняних пивоварних підприємствах використовують переважно
штами (раси) дріжджів низового бродіння, такі як 776, 11, 44, 41, S-
8
Львівська, 8а(М), 70, 129, 140, 145, 146, 148, 149, Ф-2, Rh, Н, 919, М-И-Х1, М-
И-ХП, P,F-чеська, 34, 34/70, 308, 69 – німецькі.
Обираючи той чи інший штам дріжджів пивовари повинні враховувати
його особливості. Так, у застосуванні класичної технології холодного
бродіння найбільш рекомендовані раси 11, 8аМ, 776, 41 та 44, які
забезпечують глибоке зброджування екстрактивних речовин сусла, швидке
розмноження та помірний вихід біомаси, що дає можливість отримати добре
освітлене пиво з низьким вмістом діацетилу.
Родоначальником багатьох рас дріжджів холодного бродіння була раса
776. Її селекціоновали в Інституті бродіння в Берліні і у вітчизняну колекцію
вона надійшла в 1934 році. Раса 776 середньозброджувальна, добре
флокулює. Крім того, вона здатна зброджувати сусло, отримане з ячменю з
невеликим ступенем проростання, коли у суслі міститься велика кількість
крохмалю, що важко піддається оцукрюванню. Ця раса особливо придатна
для виготовлення пива з використанням несолоджених злаків — рису,
кукурудзи, ячменю [5].
У 1939 р. з виробничих дріжджів раси 776 були виведені три нові
вітчизняні раси – 11, 41 і 44.
Раса 11 має переваги батьківської раси 776: більшою мірою, ніж інші
дріжджі, невимоглива до сировини та може бути використана для
зброджування сусла з додаванням несолоджених матеріалів. Крім того, раса
11 належить до швидкозброджувальних, без періоду адаптації відразу
починає зброджувати мальтозу сусла. Ця раса також витримує високі
(до 9 % об.) концентрації етанолу та сухих речовин.
Дріжджі раси 8аМ селекціоновані з виробничих дріжджів у 1973 році.
Ця раса має високу швидкість розмноження та високу бродильну здатність,
що дає можливість скоротити тривалість головного бродіння на 20 %. При
цьому забезпечує отримання пива з добрими смаковими якостями, а також
вона стійка до високого вмісту спирту та цукрів у суслі.
9
Дріжджі раси 4 поряд із расою S-Львівська дають добре освітлення
напою, пиво чистого, м’якого смаку. При застосуванні цих рас утворюється
менше сивушних масел.
У разі застосування у виробництві води з підвищеною жорсткістю для
використання також рекомендуються раси 41 і 44.
За рівнем редукції діацетилу найкращі результати отримано від
використання рас 11, 8аМ, 44, 776, S-Львівська.
У разі використання рас 11 і 8аМ пиво має найменшу здатність до
колоїдного помутніння.
Для зброджування щільного сусла з вітчизняних рас у першу чергу
можна рекомендувати расу 11. Якщо сусло має густину до 18 % СР, то
доцільним є використання рас 8аМ, 41 і S-Львівська.
Такі раси дріжджів холодного бродіння, як F-чеська, Ф-2, 70 та деякі
інші, хоч і використовуються у виробництві пива, проте невеликою кількістю
підприємств.
Гібридна раса Ф-2, наприклад, глибоко виброджує сусло, вона здатна
зброджувати низькомолекулярні декстрини. Ця раса поряд із расою 145
сприяє найбільшому накопиченню спирту у готовому продукті, при цьому
пиво набуває винного присмаку.
Оцінюючи загалом популярність використання тієї чи іншої раси
дріжджів на вітчизняних підприємствах можна зауважити, що багато з них
віддають превагу расам 8аМ та 11.
Останнім часом на вітчизняних заводах також поширене використання
імпортних дріжджів, які швидко зброджують пивне сусло, а отриманий
продукт має високі органолептичні характеристики. Проте імпортні дріжджі
досить вимогливі до якості солоду, а сам процес бродіння із більшістю цих
рас здійснюється за підвищених температур: 9…10 оС — початкова
температура та 12…16 оС — максимальна (тепле бродіння).
Насправді не можна рекомендувати будь-яку одну расу дріжджів як
найкращу. Кожен пивовар повинен використовувати дріжджі, які
10
відповідають умовам конкретного підприємства. Нема сенсу також
замінювати існуючу на заводі расу на іншу, яка, наприклад, добре
зарекомендувала себе на іншому підприємстві. Солідні пивоварні заводи
працюють на одній расі кілька десятиліть. А якщо процес стає
незадовільним, то справа наймовірніше не в расі дріжджів, а в неякісній
сировині або у порушенні технології [5].
Окремі пивзаводи використовують одночасно дві раси дріжджів. При
цьому слід зауважити: якщо різні раси змішувати під час головного бродіння,
то, враховуючи їх різну швидкість розмножування, можна очікувати, що
згодом одна раса витіснить іншу. У такому разі не слід розраховувати на
отримання пива стабільної якості. У разі застосування двох рас можна
рекомендувати проводити головне бродіння окремо з кожною з них, а потім
змішувати пиво під час доброджування.
Технологія теплого бродіння з’явилась на вітчизняних підприємствах
наприкінці 90-х років ХХ ст. Тепле бродіння дає можливість скоротити
процес приготування пива. Проте неодмінною передумовою тут є відповідий
склад сусла, який характеризується достатнім умістом низькомолекулярного
азоту, цинку, оптимальною інтенсивністю аерації.
Для зброджування сусла за технологією теплого бродіння
використовують раси дріжджів Rh, 34, 37/70, 145, 129, 308, при цьому
рекомендується використовувати не більше як шість генерацій дріжджів.
Відомо, що оптимальні умови аерації забезпечують необхідний рівень
антиоксидантної активності пива, дають можливість поліпшити
органолептичні показники готового продукту та збільшити швидкість
зброджування сусла. Активність бродіння значною мірою залежить від
доступу кисню до дріжджів на початкових стадіях бродіння. Для того щоб
бродіння проходило у нормальному режимі та закінчувалось у терміни,
придатні для технологічного процесу, треба забезпечити струменеві введення
кисню у сусла через 2; 24 та 40 год після внесення дріжджів.
11
Різні раси дріжджів характеризуються різною потребою у кисні. Так,
для раси Rh ця потреба становить 27 мг О2/дм3, а для раси 145 — 18 мг
О2/дм3.
Серед рас теплого бродіння найстійкіші до впливу високих
концентрацій спирту раси Rh, 145 і 34. Спирт у великих концентраціях
пригнічує розмноження і спричиняє загибель клітин рас 129, 308 і 34/70.
Під час зброджування сусла з початковою екстрактивністю 17…23 %
різними расами дріжджів теплого бродіння найефективніше знижується
екстрактивність передусім у разі використання раси Rh, а потім — раси 145.
Порівняння інтенсивності зброджування сусла високої концентрації расами
Rh і 145 показало, що швидкість зброджування расою Rh на 20…30 % вища,
ніж дріжджами раси 145 .
Виробничники відзначають погане освітлення пива під час
застосування багатьох рас теплого бродіння. Погано осідають наприкінці
бродіння раси 308, 129 і 34.
Раса 145 швидко флокулює та надає пиву винного присмаку навіть на
суслі з 11 % СР, тому її рекомендується використовувати за початкової
густині сусла не нижче як 14 %.
Раса 129 найкраще працює на жорсткій воді.
У 1987 р. німецькі дослідники опублікували дані про результати
порівняльного оцінювання органолептичних показників пива, отримані від
застосування 13 рас дріжджів колекції Weihenstephan. Найкращі результати
відмічені під час застосування раси 34, яка найчастіше використовувалась у
той час у Німеччині.
За інформацією останніх років, що надходить з німецького інституту
Weihenstephan, раса 34/70 — одна з найпопулярніших на сьогоднішні. За
допомогою дріжджів цієї раси отримують пиво як у горизонтальних танках,
так і у циліндроконічних бродильних апаратах ЦБА. Ця раса поширена також
і на мінізаводах. Під час застосування раси 34/70 проходить добра редукція
діацетилу і дріжджі добре флокулюють наприкінці бродіння.
12
У тому разі, якщо дріжджі теплого бродіння використовують за
понижених температур, вони не мають переваг за швидкістю зброджування
перед расами холодного бродіння [5].
Із розвитком нових технологій щільного пивоваріння актуальним є
оцінювання штамів дріжджів за такими ознаками, як осмочутливість і
спиртостійкість. Щоб отримати пивні дріжджі, призначені для зневоднення
(сухі дріжджі), приділяють увагу їх здатності синтезувати резервні
вуглеводи, такі як трегалоза та глікоген. У виробництві темних сортів пива
доцільно знати ступінь адсорбції барвних речовин дріжджовими клітинами
різних штамів. Цей показник є також важливим для оцінювання штамів
дріжджів щодо втрат гірких речовин, які адсорбуються на клітинах під час
бродіння.
Отже, з перелічених особливостей штамів пивних дріжджів слід
виділити такі ознаки:
 флокуляційна здатність дріжджів;
 швидкість і ступінь зброджування сусла;
 синтез побічних продуктів бродіння.
У технології пивоваріння також звертають увагу на такі аспекти
флокуляції: її інтенсивність, час настання, швидкість утворення пластівців.
Оскільки під час бродіння багато метаболітичних процесів проходять
на поверхні клітин, то у штамів з високим ступенем флокуляції цикл
головного бродіння скорочується. Це призводить до отримання пива з
високим екстрактом і порушеннями у процесі доброджування, які пов’язані з
низькою концентрацією дріжджів (менш як 0,5 млн клітин/см3). Таке пиво
має низьку біологічну стійкість і характеризується як недоброджене. І
навпаки, у разі повільного осідання дріжджів пиво погано освітлюється, а
надлишковий вміст дріжджових клітин під час доброджування призводить до
появи присмаку автолізованих дріжджів і запаху сірководню. З вітчизняних
рас дріжджів високу здатність до флокуляції має, наприклад, раса 11.
13
Ключова роль у здатності дріжджів флокулювати відводиться манано-
білковому комплексу, який утворює поверхневий шар клітинної стінки.
Зменшення співвідношення манану до білка (у середньому це
співвідношення становить 9:1…12:1) передує початку флокуляції.
Зменшення кількості манану на початку стаціонарної фази, тобто у той
момент, коли спостерігається флокуляція дріжджів, призводить до
підвищення заряду клітин, що сприяє утворенню їх агломератів. Ученими
з’ясовано, що манано-білковий комплекс більш фосфорильований у
флокулювальних дріжджів, ніж у тих, що не флокулюють. При цьому
припускається, що роль фосфатів верхнього шару клітинних стінок полягає у
забезпеченні достатнього електричного заряду клітини для притягування
іонів Са2+ та у подальшому залученні їх у комплекси. З утворенням заряду
пов’язаний також вплив білків на флокуляцію, оскільки карбоксильні групи
амінокислот, що входять до складу білків, також утворюють поверхневий
заряд клітин [5].
Нині виділяють три гіпотези, що пояснюють флокуляцію дріжджових
клітин.
Перша гіпотеза полягає в тому, що флокуляція дріжджів пов’язана з
утворенням зв’язків між іонами Са2+ сусла та іонами СОО– груп білків двох
сусідніх клітин. Крім того, утворюються додаткові водневі зв’язки, що
стабілізують структуру.
Друга гіпотеза пояснює, що флокуляція здійснюється перехресним
з’єднанням іонів Са2+, що містяться у суслі, з двома фосфоманановими
одиницями сусідніх клітин. Водневі зв’язки посилюють цей процес.
Третя, гіпотеза Калюжного, відрізняється від двох попередніх. За
теорією цього вченого клітини дріжджів оточені водною оболонкою та
іонною сферою. Під дією дегідратуючих речовин (наприклад спирту) клітини
втрачають водну оболонку, внаслідок чого зменшується їх іонна сфера та
електричний заряд. Відповідно зменшується сила їх відштовхування, тобто
створюються умови для флокуляції дріжджів.
14
Крім генетичних факторів, на інтенсивність і повноту флокуляції
впливають фактори зовнішнього середовища. До них відносять: склад сусла,
кількість і якість насіннєвих дріжджів, фізико-хімічні умови культивування.
Як правило, початку флокуляції сприяє незбалансований склад сусла,
зокрема недостатня кількість у ньому факторів росту, амінного азоту та
низьке співвідношення цукру і нецукрів. Процес флокуляції пришвидшується
зі збільшенням норми введення насіннєвих дріжджів і за низької температури
ведення процесу бродіння і доброджування. Інтенсивність флокуляції
дріжджів зростає також і за зменшенням величини рН з 5,6 до 4,3…4,0.
Дріжджі дефлокулюють з підвищенням рН (більш як 6,0) або зі зниженням
активної кислотності (менш як 3,0). Аерація сусла перед зброджуванням або
чинить слабкий вплив на флокуляцію, або взагалі не впливає на цей процес.
Однією з найважливіших технологічних ознак дріжджів є також їх
бродильна активність, яка визначає тривалість головного бродіння, фізико-
хімічні властивості пива, його біологічну стійкість. Її оцінюють за такими
показниками, як швидкість споживання цукрів, кількість діоксиду вуглецю,
що виділяється, та величиною кінцевого ступеня зброджування. За ступенем
зброджування всі штами дріжджів поділяють на три групи: низько-,
середньо- та швидкозброджувальні [5].
Швидкість і ступінь зброджування сусла пов’язані з активністю
мальтоперміази, мальтотріозоперміази, α-глюкозидази, β-
фруктофуранозидази, алкогольдегідрогенази — ферментів, що беруть участь
у зброджуванні цукрів сусла. Існує тісний взаємозв’язок між бродильною
активністю і флокуляційною здатністю дріжджів: чим вищий ступінь
флокуляції, тим пізніше досягається кінцевий ступінь зброджування пива.
Швидкість і ступінь зброджування екстракту пивного сусла залежить,
безумовно, також від складу поживного середовища і, зокрема, від
співвідношення між зброджуваними цукрами (глюкоза : мальтоза :
мальтотріоза). Зі збільшенням концентрації глюкози у середовищі
знижується активність перміаз, здійснюється транспорт мальтози і
15
мальтотріози у клітини. При цьому спостерігається зниження швидкості
зброджування сусла. Проте це явище спостерігається не завжди, оскільки
існують штами дріжджів, у яких глюкозна репресія не відбувається.
Бродильна активність клітин дріжджів пов’язана зі швидкістю їх
розмноження, яка є важливою для швидкого зброджування сусла. Швидкість
росту та розмноження клітин у свою чергу залежить від збалансованого
складу сусла (вмісту у ньому α-амінного азоту, факторів росту та деяких
мікроелементів) і наявності у ньому розчинного кисню (більш як 8 мг/дм3).
Велику роль відіграє також і фізіологічний стан дріжджів та їх
концентрація у суслі. Зі збільшенням кількості засівних дріжджів швидкість
зброджування цукрів сусла зростає, в результаті чого знижується тривалість
головного бродіння. Так, зі збільшенням початкової концентрації клітин у
суслі з 11 до 208 млн клітин/см3 тривалість головного бродіння зменшується
від п’яти діб до однієї доби. Дріжджі, які використовуються тривалий час,
або дріжджі, що зберігались у неналежних умовах, також мають низьку
бродильну активність [5].
1.2. Інноваційна технології виробництва і застосування сухих
пивних дріжджів
У хлібопекарській промисловості активні сухі дріжджі давно
застосовують як альтернативу пресованим дріжджам. Їх масове виробництво
почалося з 40-х років ХХ ст. на початку другої світової війни. Американське
керівництво надало значні гранти дріжджовим компаніям для розроблення
способів виробництва великих обсягів сухих дріжджів[5].
Свого часу застосування сухих пивоварних дріжджів не мало успіху
через нестабільність їх життєздатності. Пізніше їх маркетинг, у якому
основна увага приділялась первинному зброджуванню, перемістився до
розведення активних сухих дріжджів.
16
Основними перевагами сухих дріжджів є їх доступність, гнучкість у
використанні, легкість транспортування і можливість довготривалого
зберігання[5].
Технологічний процес виробництва таких дріжджів здійснюється
способом періодичного зброджування меляси, виділення дріжджів із бражки,
безперервного сушіння у тунельних стрічкових сушарках. У технології
сушіння використовують останні досягнення науки і техніки. В сучасних
сушарках дріжджі сушать у псевдозрідженому шарі. Пресовані дріжджі
видавлюють у вигляді стрічки завтовшки до 0,5 мм на сушильну плиту
сушильної камери. Дріжджі в камері піднімаються за допомогою стисненого
повітря (повітряний барботаж). Параметри потоку повітря, температура і
процес дегідратації дріжджів строго контролюються, що дає можливість
висушити дріжджі до вологості 4 % за півгодини. Деякі способи
уможливлюють сушіння за 10 хвилин. Висушені дріжджі швидко
охолоджують, запаковують у пакети з інертним середовищем, що містить
азот, діоксид вуглецю, або під вакуумом для забезпечення їх довготривалої
стабільності. Швидке та кероване сушіння дріжджів дає змогу майже
повністю зберегти їх початкову життєздатність та активність. За температури
4 оС 80 % дріжджів зберігають свою початкову активність протягом
тривалого часу, а за температури 10 ºС виробники гарантують збереження
якості сухих пивоварних дріжджів до двох років [5].
В останні 15 років наукові дослідження в Європі щодо застосування
активних сухих дріжджів у пивоварінні пов’язані з використанням штампів
для верхового і низового бродіння як на великих підприємствах, так і на міні-
пивоварнях.
В останні 10 років на ринку з’явилися сухі пивоварні дріжджі досить
різноманітного асортименту. Зокрема найвідоміші серед них дріжджі
верхового бродіння від іноземних постачальників рас Nottingham, Saflager,
Safbrew, а також три раси низового бродіння Saflager.
17
Виробники, характеризуючи конкретний штам дріжджів, надають
інформацію щодо гарантій їх якості та умов застосування. Так, дріжджі
Nottingham забезпечують швидку ферментацію цукрів сусла за температури
17 оС, що завершується за 4 доби. Після закінчення ферментації відбувається
флокуляція дріжджів і вони випадають на дно апарата у вигляді пластівців.
Охолодження пива та застосування освітлювальних препаратів сприяють
випадінню дріжджів у осад. У разі використання цих дріжджів досягається
високий ступінь зброджування пива. Аромат готового продукту має фруктові
тони, проте за рахунок посиленої флокуляції дріжджів можливе незначне
зниження рівня гіркоти пива [5].
1.3. Хімізм спиртового бродіння
Сумарно процес спиртового бродіння визначається рівнянням Гей-
Люссака
С6Н12О6 = 2С2Н5ОН + 2 СО2.
Це рівняння показує, що з 180 г глюкози може бути отримано 92 г
спирту етилового і 88 г вуглекислого газу. Однак поряд з цими продуктами
завжди, щоправда, у значно менших кількостях, виходить ряд інших -
гліцерин, бурштинова кислота, вищі спирти, альдегіди та ін. [19]
Пастер показав, що зі 100 г сахарози утворюється 105,4 г інвертного
цукру, з якого після зброджування дріжджами виходить 51,1 г спирту
етилового, 48,4 г вуглекислого газу, 3,2 г гліцерину, 0,7 г бурштинової
кислоти і 2 частини інших для продуктів. Таким чином, зі 180 г глюкози має
утворитися не 92 г етилового спирту, а менше – близько 87,2 г. Водночас
Пастер встановив, що накопичуються гліцерин та інші продукти, а також
відбуваються витрати цукру на утворення речовини дріжджів.
Процес бродіння екзотермічний і при розпаді однієї грам-молекули
моносахарида звільняється приблизно 84 кДж (20 ккал) за рахунок хімічного
процесу і близько 17 кДж (4 ккал) за рахунок теплового ефекту розчинення
18
спирту у воді. Це значно менше, ніж у разі повного окислення того ж цукру
за рахунок кисню повітря у процесі дихання.
Спочатку бродіння розглядалося як виключно хімічний процес і тільки
з часу Пастера (з другої половини минулого століття) його стали пов'язувати
з життєдіяльністю живих організмів; Пастер встановив, що мікроорганізми в
анаеробних умовах споживають більше вуглеводів, ніж у аеробних. Він
зробив висновок про наявність двох шляхів опромінення клітинами
мікроорганізмів енергії за рахунок розпаду вуглеводів: при аеробних умовах
шляхом окислення і при анаеробних-шляхом бродіння, причому в першому
випадку розщеплення вуглеводів йде в набагато менших розмірах, ніж у
другому. Звідси видно, що Пастер вважав бродіння фізіологічним процесом,
тісно пов'язаним із життєдіяльністю мікроорганізмів (в даному випадку
дріжджів). Тільки після виділення з дріжджових клітин зимази та здійснення
безклітинного бродіння М. М. Манесеїної, Г. Бухнером, Е. Бухнером і А. Н.
Лебедєвим стало можливим підійти до правильного продукування процесів
бродіння і пов'язати його хімізм з дією ферментів.
С. П. Костичев довів, що на початку спиртового бродіння утворюється
піровиноградна кислота, яка є джерелом утворення оцтового альдегіду і
вуглекислого газу. При утворенні піровиноградної кислоти з цукру
виділяється вільний водень, при наявності якого оцтовий альдегід
відновлюється в етиловий спирт:
С6Н12О6 = 2 СН3 • СО • СООН + 2 Н2;
2СН3 • СО • СООН = 2СН3СНО + 2СО2;
СН3 СНО + 2Н2 = 2 СН3СН2ОН.
Л. А. Іванов є автором ідеї утворення при спиртовому бродінні
фосфорорганічних сполук. При додаванні до збродженої рідини фосфатів
відбувається прискорення зброджування цукру і водночас зменшується
кількість неорганічного фосфату.
19
Гарден вивчав початковий стадії розпаду цукру. При цьому він
встановив, що відбувається з'єднання глюкози з фосфорною кислотою та
утворення гексозофосфорних ефірів, які надалі розщеплюються.
А. Н. Лебедєв, а потім Мейергоф встановили, що глюкоза
розщеплюється на гліцериновий альдегід і діоксиацетон, а потім вже кожне з
цих сполук розпадається на піровіноградну кислоту і водень. Ці автори
одночасно підтвердили виняткову роль фосфорної кислоти у перших стадіях
бродіння. Важлива роль фосфорних ефірів цукру в наступних стадіях їх
перетворення була встановлена при вивченні розпаду вуглеводів у м'язах
тварин Ембденом.
Фосфорна кислота знаходиться у дріжджах та інших живих організмах.
Всупереч існуючому тривалий період часу уявленню про незалежність
процесів бродіння і дихання в даний час доведено єдність цих процесів і
особливо ясно це підтверджено роботами С. П. Костичева. Проміжні
продукти, знайдені в дріжджах при бродінні, знайдені і рослинах;
каталізаторами всіх проміжних реакцій бродіння і дихання є одні й самі
ферменти. [19]
Іншими словами, процес бродіння до утворення піровиноградної
кислоти протікає так само, як це спостерігається при диханні. Процес
бродіння тісно пов'язані з процесом дихання.
Пировиноградна кислота під дією ферменту піруватдекарбоксилази
розщеплюється на ацетальдегід та вуглекислий газ:
СН3 О
С = О СО2 + СН3С Н
СООН Оцтовий альдегід
Альдегід оцтової кислоти, що утворився, приєднуючи два атоми
водню, відновлюється в етиловий спирт, під каталітичною дією ферменту
20
алкогольдегідрогенази, коферментом якої є НАД. Джерелом водню є НАД-
Н2, який утворився на стадій перетворення 1,3-дифосфогліцеринового
альдегіду на 1,3-дифосфогліцеринову кислоту. Віддаючи водень, НАД-Н2
окислюється в НАД, внаслідок чого він знову набуває здатності окислення
нових порцій 1,3-дифосфогліцеринового альдегіду:
Отже, процес зброджування молекули моносахариди в спирт і
вуглекислий газ супроводжується двома основними категоріями реакцій:
фосфорилювання — дефосфоріліронування та окислювально-відновлювальні
реакції. Реакціям переносу водню (НАД•Н2 НАД) та фосфору
(АДФ АТФ) відводиться винятково важливе значення в процесі бродіння
та його енергетики.
Для нормального протікання спиртового бродіння вимагаються певні
умови середовища; у лужному середовищі оцтовий альдегід, що виділився
при розкладанні піровиноградної кислоти, вступає в окисно-відновну
реакцію з іншою молекулою оцтового альдегіду і, приєднуючи молекулу
води, утворює оцтову кислоту та етиловий спирт; паралельно йде реакція
утворення гліцерину:
2C6H12О6 + Н2О = 2СО2 + СН3•СН2ОН + СН3СООН + 2CН2ОН • СНОН•
СН2ОН
Якщо ж оцтовий альдегід зв'язати, наприклад, сірчистим натрієм, то
реакція протікає у бік утворення одною гліцерину:
C6H12О6 = СН3СНО + СО2 + СН2ОН •СНОН•СН2ОН,
На цих прикладах показано вплив проміжних продуктів та реакції
середовища протягом реакцій спиртового бродіння. Природно припустити,
21
такі проміжні продукти, як оцтовий альдегід і оцтова кислота, може бути
використані для побудови речовин клітин і для обміну речовин[19]
1.4. Утворення побічних продуктів бродіння
Як відомо, етиловий спирт як основний продукт спиртового бродіння
не є провідним при формуванні смаку та аромату пива. Смак пива
визначається побічними продуктами обміну речовин дріжджів, такими, як
аліфатичні та ароматичні спирти, ефіри, органічні кислоти, альдегіди, кетони
та сірчисті сполуки.
Утворення вищих спиртів при зброджуванні протікає декілька ми
шляхами (рис. 1.1.). За Ерліхом, дріжджі споживають деякі амінокислоти
шляхом дезамінування з утворенням висших спиртів. Так, з лейцину
утворюється 2-пентанол, з ізолейцину — пентанол, з валіну — 2-бутанол, з
тирозину — тиразол. Коферментом у реакції трансамінування виступає
піридоксальфосфат. [19]
Цей механізм пояснює утворення вищих спиртів з екзогенних
амінокислот, що містяться в пивному суслі.
У процесі бродіння аміак, як показав І. Я. Веселов, зв'язується
піровиноградною кислотою по реакції перемінування. Аміак фактично не
відщеплюється в ході реакції, а зразу здійснюється перенесення аміногрупи
амінокислоти на нові вуглерідні ланцюги, що утворюються з продуктів
перетворення вуглеводів при спиртовому бродінні.
22
н-Пропиловий спирт
СО2 Діацетіл
Пропіоновий
альдегід Треонін Ацетоін
Ацетіл-СоА
α-Кетомас- Піровиноградна
ляна кислота кислота СО2
β-Карбоксі-β- Активний α-Ацетомолоч- Ізобутиловий
оксівалеріа- ацетальдегід на кислота спирт
нова кислота
2Н
α-Ацето- α,β-Діоксиізова Ізомасляний
α-Кетовалеріа- α-оксимас- леріанова кислота альдегід
нова кислота ляна кислота
н - Бутиловий спирт α,β-Діокси – β- СО2 СН3СО-СоА
метилвалеріанова
кислота
2,3-Пентадін
α-Метилмасля-
ний альдегид
α-Кето-β-метил- α-Кетоізова- β-Карбоксі-β-
валеріанова леріанова оксіізокапронова
СО2 кислота кислота кислота
Ізолейцин Валін
Оптично
активний α-Кетоізокап-
аміловий ронова
спирт кислота СО2
Лейцин Ізовалеріановий альдегід
2 Н
Ізоаміловий спирт
Рисунок 1.1. – Синтез вищих спиртів
23
Вищі спирти при бродінні можуть утворюватися і без участі
амінокислот, наприклад через оцтову кислоту (Женев'я, Лафон) за схемою:
оцтова кислота ацетоацетат ацетоїн ізопропанол або ацетон
+ ацетальдегід β, β-диметилакролін пентаном.
Таким шляхом ізовалеріанова кислота перетворюється на ізоаміловий
спирт. Амінокислоти перетворюються на відповідні спирти тільки в
присутності цукру, що зброджується.
Вищі спирти пива являють собою леткі речовини з певними запахом і
смаком, що виявляються особливо помітним з утворенням з них ефірів (табл.
1.2.). Вміст висших спиртів у пиві порівняно невеликий і залежить від складу
сусла, і переважно від виду цукру, що зброджується, виду та кількості
амінокислот, раси дріжджів, температури та режиму бродіння. Вищі спирти
з'являються у пиві на самому початку бродіння, потім їхня кількість зростає
залежно від перерахованих факторів. [19]
Таблиця 1.2. – Характеристика запахів спиртів в залежності від будови
Спирт Структурна формула Запах
Метанол Н-СН2ОН Винний
Етанол СН3-СН2ОН -
Пропанол СН3-СН2-СН2ОН Не приємний різкий,
Ізопропанол СН3-СНОН-СН3 при розбавлені
приємний
Метил-2-пропанол-1 (СН3)2-СН-СН2ОН При розбавлені тонкий
н-Бутанол сн3-‘сн2-сн2-сн2он Маслянистий
н-Пентанол СН3-(СН2)3-СН2ОН Різкий
Метил-3-6утанол-1 (СН3)2-СН-СН2-СН2ОН Сивушний тон
сн3
Метил-2-бутанол-1 СН3-СН2-СН-СН2ОН -
Гексанол СН3-(СН2)4-СН2ОН Жирний, фруктовий
Гептанол СН3-(СН2)5-СН2ОН Фруктово-квітковий
Октанол СН3-(СН2)6-СН2ОН Зрозбавленням
квітковий
Нонанол СН3-(СН2)7-СН2ОН Троянди
Деканол СН3(СН2)8-СН2ОН Квітковий
24
Пивоварені дріжджі в процесі зброджування сусла синтезують ряд
органічних кислот: оцтову, піровиноградну, молочну, яблучну, лимонну та
ін., які містяться в усіх сортах пива. На початку бродіння накопичується
велика кількість оцтової кислоти, а при накопиченні максимальної кількості ।
піровиноградної кислоти вміст оцтової кислоти значно знижується.
Синтез органічних кислот залежить від умов бродіння та раси
дріжджів. Так, при підвищеній аерації середовища він посилюється.
З летких органічних кислот при зброджуванні сусла у найбільшій
кількості утворюються оцтова і мурашина кислоти відповідно 50-150 мг/дм3
і 20-40 мг/дм3. Значна частина оцтової кислоти утворюється при бродінні, а
решта - при доброджуванні.
На смак пива впливають також нелеткі органічні кислоти, наприклад,
що утворюються при анаеробному розщепленні глюкози - піровиноградна,
янтарна, молочна, малеїнова, лимонна, виноградна, щавлева.
Пировиноградна кислота є найважливішим проміжним продуктом
спиртового бродіння.
Бурштинова кислота накопичується в процесі окислення спирту
деякими мікроскопічними грибами, при спиртовому бродінні, а також у циклі
Кребса.
Яблучна кислота є побічним продуктом спиртового бродіння, але
міститься і в ячмені.
Лимонна кислота - побічний продукт бродіння сусла, але може
утворюватися мікроскопічними грибами родини Aspergillus і Penicillium при
солодоращенні.
І. Я. Веселов пропонує наступний шлях утворення бурштинової
кислоти як один із можливих варіантів реакції утворення вищих спиртів за
Ерліхом. У деяких випадках остання стадія дезамінування амінокислот при
бродінні може закінчитися не реакцією відновлення, а реакцією окислення,
при цьому замість спирту утворюється кислота, наприклад, з глутамінової
кислоти янтарна:
25
NH2
СООН-СН2-СН2-СН-СООН + СН2-СО-СООН—►
Глутамінова кислота Піровиноградна кислота
—►СООН-СН2-СН2-СО-СООН4 + СН3-СН-СООН—►
Кетоглутарова кислота NH2
Аланін
—►СООН-СН2-СН2-СОН + СО2 + СН3СООН—►
Бурштинний альдегід Оцтова кислота
—►СООН-СН2-СН2-СООН + СН3-СН2ОН
Бурштинова кислота Етиловий спирт
Складні ефіри утворюються при зброджуванні сусла з летких і
нелетких органічних кислот і вищих спиртів як продуктів життєдіяльності
дріжджів внаслідок реакцій, що каталізуються естеразами дріжджів, тобто
реакцій етерифікації:
R-CН2OH + R´—CОOH R-CН2-O-ОC-R' + Н2О
Складні ефіри накопичуються також при біосинтезі в дріжджових
клітинах. І. Я. Веселов вказує, що правильніше вважати утворення складних
ефірів по реакції між альдегідами як вихідними продуктами для утворення
кислот і вищих спиртів, оскільки аналізи показують, що при реакції
етерифікації зменшується концентрація альдегідів, а не кислот:
R-COH + R´—COH R-CO-О-СН2-R'
У першому випадку має місце біологічна етерифікація (за участю
ферментів), у другому — хімічна (за законом дії мас, згідно з якою швидкість
хімічної реакції пропорційна активним масам реагентів).
26
У міру зменшення в середовищі концентрацій спирту і кислоти
швидкість утворення складних ефірів зменшується і в певний момент у
системі встановлюється рухома рівновага, після якого їх кількість не
збільшується. При бродіння складні ефіри утворюються також з
піровиноградної кислоти при взаємодії ацетил-СоА і спиртів.
Складні ефіри є ароматичними речовинами та головною складовою
запаху (букету) пива. З карбонільних з'єднань при бродінні утворюються
альдегіди, кетони, дикетони та оксикетони (діацетил та ацетоїн).
Альдегіди та кетони – це продукти перетворення вуглеводів та
амінокислот. Альдегіди утворюються при декарбоксилюванні кетокислот.
Біосинтез альдегідів протікає на шляху синтезу вищих спиртів з
амінокислот. Наприклад, ізомасляний альдегід синтезується через α-
кетоїзовалеріанову кислоту. Пировиноградна кислота шляхом конденсації з
«активним альдегідом» перетворюється на α-ацетомолочную кислоту. В
результаті внутрішньомолекулярного перегрупування ацетомолочна кислота
перетворюється на α-кетоїзовалеріанову кислоту. При конденсації ацетил-
СоА з останньою утворюється α-кетоізокапронова кислота, яка також
декарбоксилюється в ізовалеріановий альдегід. Так відбувається
нарощування вуглецевого ланцюга з утворенням більш високомолекулярних
альдегідів.
Альдегіди при бродінні утворюються також при окисленні спиртів як
ферментативним, так і хімічним шляхом. У першому випадку ферментом є
алкогольдегідрогеназа, що вимагає коферменту NAD.
З альдегідів у пиві переважає ацетальдегід, що є продуктом бродіння і
надає пиву незрілий смак. [19]
27
Рисунок 1.2. – Схема утворення складних ефірів при бродінні
Діацетил утворюється при бродінні сусла при інфікуванні його
педіококами або молочнокислими бактеріями, під дією деяких рас
пивоварних дріжджів. Вихідним продуктом для його синтезу є
піровиноградна кислота і тіамінпірофосфат, а також Мп2+ або Mg2+. Процес у
цьому випадку каталізують послідовно ферменти піруватдекарбоксилазу, α-
ацетолактатсинтетазу, ацетолактатдекарбоксилазу. Іншим варіантом дріжджі
в присутності NAD перетворюють піровиноградну кислоту на ацетил-СоА,
який, конденсуючись з іншою молекулою піровиноградної кислоти, утворює
α-ацетомолочную кислоту з подальшим декарбоксилюванням її в ацетоїн.
Перетворення ацетоїну на діацетил каталізують ацетоіндегідрогеназу і
NADH2. Схема реакцій синтезу дріжджами ацетоїну та діацетилу наступна:
СН3
I
СН3-СО-СООН— СН3-СО-С-СООН
Піровиноградна кислота І α - Оцтомолочна кислота
ОН
СН3-СО-СН-СН3 СН3-СН-СН-СН3
I Ацетон І І 2,3-Бутандіол (2,3-бутиленгліколь)
ОН ОН ОН
Н3-СО-СО-СН3
Діацетіл
28
Ацетоїн в основному впливає на смак пива. Він утворюється на першій
стадії бродіння, коли дріжджі сильно розмножуються і відбувається
енергійний азотистий обмін речовин. Занадто пізніше аерування, що
викликає новий синтез дріжджової маси, також призводить до утворення
ацетоїну та одночасно стимулює його окислення до діацетилу. Наявність
цукру, що зброджується, підвищує здатність дріжджів відновлювати
діацетил. Відновлення ацетоїну в 2,3-бутандіол каталізується
бутиленглікольдегідрогеназою та NADH2. Три сполуки - ацетоїн, діацетил і
2,3-бутандиол утворюють в пиві окислювально-відновну систему. Залежно
від активності діючих у цій системі ферментів превалюють ті чи інші
продукти перетворення. Якщо в пиві переважають відновлювальні процеси,
то накопичується 2,3-бутандіол. В аеробних умовах збільшується кількість
ацетоіну та діацетилу, що погіршують якість пива.
1.5. Чинники, що впливають на життядіяльність дріжджів
Чинники середовища, що впливають на життєдіяльність дріжджів,
численні та різноманітні. Їх поділяють на біологічні, фізичні та хімічні.
Біологічні чинники — це взаємовідносини між мікроорганізмами,
зумовлені одночасним присутністю серед різноманітних видів. При цьому
характер взаємодії може бути різним залежно від особливостей окремих
організмів у мікробних угрупованнях (симбіоз, метабіоз, комменсалізм,
антагонізм). Біохімічні та біологічні особливості клітини визначають
здатність дріжджів до флокуляції - оборотної агрегації, або аглютинації,
дріжджових клітин. Існує кілька гіпотез, які пояснюють механізм флокуляції
дріжджів. Передбачається, що при флокуляції дріжджі агрегатують в
результаті утворення сольових (іонних) зв'язків між іонами Са2+ і
карбоксильними або фосфатними групами, розташованими на поверхні двох
сусідніх клітин. Структура, що утворилася, стабілізується додатковими
водневими зв'язками. За допомогою електронної мікроскопії Стюарт вдалося
встановити деякі відмінності між структурою флокулюючих і
29
нефлокулюючих клітин. Поверхня нефлокулюючих клітин гладка, клітини
флокулюючих дріжджів мають на поверхні фібрили, або волоски. Штучне
видалення цих волосків призводить до втрати флокулюючої здатності
культури. [19]
На здатність дріжджів до флокуляції впливають внутрішні та зовнішні
чинники. До внутрішніх факторів відносять генетичну природу
мікроорганізму та будову клітинної оболонки дріжджів, до зовнішніх - склад
сусла, норму введення насіннєвих дріжджів, температуру процесу, аерацію
середовища та ін. Таким чином, флокуляційна здатність дріжджів залежить
від хімічних та фізичних факторів, що впливають на життєдіяльність
дріжджів До біологічних факторів відносяться також і особливості
використовуваних дріжджів.
До хімічних факторів відносять склад середовища, концентрацію
речовин, рН, редокс-потенціал, наявність (або відсутність) інгібіторів,
фізіологічно активних речовин. До фізичних належать температура, світло,
промениста енергія, тиск, вологість та ін.
1.6. Зброджування пивного сусла
У пивоварінні розрізняють верхове і низове бродіння, які різняться
між собою застосуванням рас дріжджів і температурним режимом.
При обох типах бродіння розрізняють дві стадії: перша називається
головним бродінням, а друга – доброджуванням і дозріванням пива.
Класичний спосіб. Головне бродіння протікає в закритих бродильних
апаратах, виготовлених із нержавіючої сталі, діаметром 1,8-2,4 м, коефіцієнт
заповнення яких становить 0,9.
Дріжджі зібрані з осаду після першого і наступних виробничих
бродінь, називаються засівними першої і наступної генерацій. Кількість
внесених дріжджів становить 0,04-0,05 дм3 на 1 дал сусла, призначеного для
бродіння. Дріжджі з суслом ретельно перемішують у спеціальному
резервуарі для розброджування продуванням стерильного повітря, діоксидом
30
вуглецю або механічної мішалки або розброджують протягом 1-3 год. при
температурі 5-6 оС. Бродильний апарат заповнюють суслом із кількох варок
знизу, розброджені дріжджі вводять у потік сусла, внаслідок чого
відбувається активне змішування. Через 12 год. сусло перекачують в основні
бродильні апарати. Можна заповнювати бродильні апарати і безпосередньо,
але для цього необхідно використовувати флотацію сусла, яка полягає в
тому, що в потік сусла спочатку вдувають стиснене і роздрібнене до дрібних
частинок стерильне повітря, завдяки чому сусло утворює високий і стійкий
шар піни, а через 2 год. у потік сусла вводять дріжджі [11].
Зброджування сусла класичним способом ділиться на: холодне при
температурі до 9о С або тепле – до 12-19о С, рН не вище 5,8. При бродінні
внаслідок розщеплення цукру виділяється теплота, тому для зниження
температури сусла, що бродить, його охолоджують водою або ропою, які
циркулюють по змійовикам у бродильному апараті. Головне бродіння
протікає у 4 стадії.
Перша стадія (забіл) на поверхні сусла утворюється ніжно-біла піна,
яка триває протягом 1-1,5 доби, характеризується розмноженням дріжджів,
екстракт зменшується на 0,2-0,5 % за добу.
Друга стадія – період низьких завитків: триває 2-3 доби, за кожну добу
зброджується 0,5-1 % екстрактних речовин з інтенсивним виділенням
діоксиду вуглецю. Утворюється густа, компактна піна, виділяються і
окислюються хмельові смоли [11].
Третя стадія – стадія високих завитків – характеризується найбільшою
інтенсивністю бродіння. Тривалість 3 доби, за кожну добу зброджується 1-
1,5 % екстракту з інтенсивним виділенням діоксиду вуглецю. Виділення хме-
льових смол помітне, під кінець піна стає коричневою.
Четвертий період – утворення деки – завитки опадають, дріжджі
утворюють пластівці і випадають в осад, пиво освітлюється, видалення
діоксиду вуглецю майже припиняється, тривалість 2 доби, екстракт
31
зброджується на 0,5-0,2 % на добу. Одержаний продукт називають молодим
пивом.
Головне бродіння триває 6-14 діб залежно від концентрації сусла і
температури бродіння, раси і кількості засівних дріжджів.
Під кінець головного бродіння молоде пиво має температуру 5-6о С,
тому перед перекачуванням на доброджування його охолоджують до
температури 2оС.
Молоде пиво має грубий смак, ще досить каламутне, при перекачуванні
втрачає певну кількість діоксиду вуглецю і не має товарного вигляду.
Речовини, які формують букет молодого пива (діацетил) альдегіди, сірчисті
сполуки, надають пиву незрілого смаку і аромату і при підвищенні
концентрації негативно впливають на його якість. Ці речовини під час
доброджування і дозрівання повинні бути видалені із пива біохімічним
шляхом, що і складає мету дозрівання пива [11].
1.7. Доброджування і дозрівання молодого пива
Речовини, які формують букет готового пива (вищі спирти, естери)
визначають аромат пива і їх наявність у певній кількості забезпечує
одержання якісного пива. Ці речовини не можуть бути видаленні
технологічним шляхом.
Вміст діацетилу в готовому пиві 0,1 мг/дм3, а альдегідів 8-10 мг/дм3 (в
молодому пиві від 20 до 40 мг/дм3) [11].
Тому після головного бродіння молоде пиво перекачують у лагерні
апарати на доброджування і дозрівання, а дріжджовий осад за допомогою
вакууму в спеціальне монжю у дріжджове відділення. Зняті дріжджі
пропускають через вібросито для відокремлення мертвих клітин, білкового
відстою та інших включень. Потім їх ретельно промивають водою, поки вона
не стане прозорою. Дріжджі зберігають під шаром води температурою 0-3°С
в монжю або ванночках, де вони можуть зберігатись не більше 3 діб.
Використовують такі дріжджі до 10 генерацій. Якщо в засівних дріжджах
32
з’явилась стороння мікрофлора, то їх промивають 1%-ним розчином сірчаної
кислоти із розрахунку 0,25-0,5 дм3 на 1 дм3 дріжджів протягом 40 хв., потім
нейтралізують розчином соди NaHCO3[11] .
Втрати сусла і молодого пива складають:
 на змочування суслопроводів і бродильних апаратів – 0,2 % від
об’єму охолоджуваного сусла;
 втрати з декою - 0,3 % від об’єму охолоджуваного сусла; втрати з
дріжджами – 1-1,5 % від об’єму охолоджуваного сусла;
 недійсні втрати, а саме втрати на зменшення сусла внаслідок
охолодження від 20 до 4-5°С – 0,2-0,3 %;
 загальні втрати – 2,0-2,5%.
Молоде пиво для доброджування і дозрівання направляють у закриті
апарати, які знаходяться у лагерному відділенні, в якому підтримується
температура 1-2° С, тиск в апаратах 0,14-0,15 МПа і тривалість процесу
продовжується 21-100 діб.
Доброджування пива характеризується повільним зброджуванням
залишкової кількості цукрів, освітленням, дозріванням, насиченням пива
діоксидом вуглецю, формуванням аромату і смаку.
Виробництво пива в ЦКБА. Охолодженим до температури 10° С
суслом, яке аерують очищеним стерильним повітрям, у 2-3 прийоми
заповнюють апарат протягом доби. В потік аерованого сусла, яким
заповнюють апарат, вводять ЧКД або насіннєві дріжджі. Протягом перших
двох діб температура підвищується до температури 14° С. При цій
температурі головне бродіння закінчується на 5-6 добу при тиску 0,04-0,05
МПа. Після чого конічну частину апарата охолоджують до температури 2° С,
внаслідок чого дріжджі осідають на дно протягом двох діб. Потім
охолоджують циліндричну частину апарату до температури 0-2° С і настає
стадія доброджування та дозрівання молодого пива, яка триває 5-7 діб. Після
закінчення доброджування дріжджі видаляють і зберігають в спеціальних
33
збірниках при температурі l° С. Пиво, якщо потрібно, карбонізують
діоксидом вуглецю протягом 1-2 діб, потім фільтрують і направляють на роз-
лив [11].
Виробництво пива в ЦКБА має такі переваги:
 скорочується металоємність обладнання;
 скорочується тривалість виробничого циклу майже в два рази;
 поліпшуються умови праці і обслуговування та інше[11] .
1.8. Огляд літератури і перспективи в технології зброджування
пивного сусла.
На сьогоднішній день все більш затребуваним у пивоварінні стає
спеціальне застосування інших видів дріжджів, мікроорганізми в процесі
біохімічного розщеплення вуглеводів, органічних кислот, вуглецевмісних
сполук створюють особливий смако-ароматичний профіль готового напою.
В дисертаційній роботі «Біотехнологія пива з застосуванням дріжджів
Brettanomyces: особливості виробництва і новий асортимент продукції»
досліджено вплив різних факторів на зростання клітин, вироблення оцтової
кислоти та етанолу дріжджами Brettanomyces bruxellensis.
Дріжджі Brettanomyces при застосуванні у специфічних умовах часто
перевищують S. cerevisiae: у середовищі зі зниженим вмістом амінного азоту,
низьким значенням pH та підвищеним рівнем етанолу, а також в умовах
лімітованого вмісту вуглеводів та кисню в середовищі показують більше
високу швидкість зростання, ніж S. cerevisiae.
При застосуванні дріжджів Brettanomyces необхідно застосування
установки для пропагації зі скороченням кількості генерацій, що
застосовуються при ферментації сусла, зниженням небезпеки інфікування,
збільшенням періоду адаптації дріжджових клітин до суслу, підвищенням
стабільності якості продуктів пивоваріння.
34
Останнім часом все більше уваги приділяють різним способам
активації бродильної енергії дріжджів, що дає можливість значно
скорочувати час бродіння.
Фізичні способи активації біологічних об'єктів не знайшли широкого
застосування у зв'язку з необхідністю габаритного обладнання. Такі способи
активації здебільшого доступні. Їх застосування виправдане з екологічної
точки зору, оскільки відпадає необхідність утилізації використаних для
обробки розчинів біологічно-активних речовин та хімічних сполук.
У літературі описано застосування цих цілей тиску, в тому числа
акустичного (звук), температури, електричного струму, електромагнітних
полів, світла та радіації.
Окрему увагу у бродильному виробництві приділено хімічних способів
активації дріжджів.
Хімічна активація дріжджів здійснюється за допомогою різних
органічних та неорганічних добавок, що вносяться на різних стадіях
виробництва.
Відомо, що краще поживне середовище (сусло) підготовлено до
зброджування, тим швидше та інтенсивніше пройде процес бродіння і
відповідно підвищити якість готового продукту. Якщо застосувати додаткову
підготовку сусла до зброджування, можна отримати оптимальні результати
бродіння. Різні добавки можуть вноситися на стадії приготування чистої
культури дріжджів, безпосередньо при бродінні, на стадії активації дріжджів,
залежно від їхнього механізму дії та від бажаного результату.
Було проведено дослідження, метою яких була розробка способу
активації пивоварних дріжджів з використанням як активатора водорості
хлорели та інтенсифікація процесів бродіння та дозрівання пива. У роботі
науково обґрунтовано можливість використання водорості хлорели як
активатор пивоварних дріжджів на стадії розведення чистої культури.
Виявлено, що при внесенні водоростей хлорели на середовище
тривалості культивування підвищується дріжджова активність.
35
Встановлено, що при внесенні водорості безпосередньо в чисту
культуру дріжджів дозволяє скоротити тривалість процесу зброджування на
1 добу. Виявлено, що при даному способі внесення добавки збільшується
вміст спирту на 14-20%, видимого ступеня зброджування на 12-18% та
бродильної активності на 9-38% за рахунок глибокого засвоєння дріжджами
редукуючих цукрів та амінного азоту. Експериментально доведено, що
водорості хлорели забезпечують збільшення концентрації всіх амінокислот і
мікроелементів в суслі початковий момент бродіння, що сприяє
інтенсивному зростанню та розмноженню дріжджових клітин, стимулюючи
дріжджовий метаболізм і, як наслідок, інтенсифікуючи процес зброджування.
У роботі Калужніною як активатор бродіння використовували екстракт
кульбаби. В результаті досліджень встановлено, що на початковому етапі
бродіння приріст біомаси незначний, що можна пояснити явищем адаптації
до нових умов навколишній середовища, потім швидкість зростання
популяції різко зростає.
У статті Кошової В. М. [7;8] досліджено вплив трьох рас пивоварних
дріжджів: Німецької, Датської та сухих дріжджів німецької раси Saf lager W
34/70 на зброд-жування 11-відсоткового пивного сусла, виготовленого із
суміші пшеничного і ячмінного солодів в умовах мініпивоварні.
Встановлено, що більш якісне пиво отримується із застосуванням Датської та
Німецької рас дріжджів. Сухі дріжджі Saf lager W 34/70 не бажано
використовувати в сухому вигляді, як це прийнято на більшості
мініпивоварень. Якщо не має змоги відмовитись від сухих дріжджів, для
підвищення ефективності викорис-тання їх попередньо потрібно
активізувати.
В роботі «Дослідження процесів зброджування пивного сусла із
застосуванням різних штамів дріжджів» [7]дослідження процесів
зброджування сусла різними штамами дріжджів проводили в два етапи.
Спочатку вивчали флокуляційну здатність дріжджів, а потім динаміку
зброджування сусла. Для досліджень використовували охмелене сусло з
36
концентрацією СР 12%, яке було виготовлене настійним способом із 100%
солоду 1-го класу. Зразки сусла зброджували за температури 14,5... 15,5 °С
протягом 7 діб, потім охолоджували, знімали молоде пиво з дріжджів і
доброджували. За результатами досліджень визначено, що за однакових умов
найбільше накопичення біомаси дріжджів спостерігається на 2...3 добу
бродіння у 2,4 (\М-34/70)...5 (118-05) разів, порівняно з вихідним значенням.
Із поширених на ринку України штамів сухих дріжджів низового бродіння
найкращі флокуляційні властивості має раса \М-34/70, а верхового - \VB-06.
Сумісне використання дріжджів верхового і низового бродіння забезпечує
покращення ступеня зброджування сусла, кількості дріжджових клітин в
молодому пиві та формування дріжджового осаду. [7]
В роботі Косів Р.Б. проаналізовано і досліджені дріжджі рас Saflager S-
23, Saflager W-34/70 , Safbrew T58 та Safbrew S-33. [6]
Дріжджі низового бродіння рас Saflager S-23 та Saflager W-34/70 і
верхового бродіння рас Safbrew T58 та Safbrew S-33 можна рекомендувати
для зброджування висококонцентрованого пивного сусла, оскільки вони
володіють високими осмо-, спирто- та термостійкістю, бродильною
активністю, ступенем зброджування та здатністю до редукції дикетонів.
В своїй наступній роботі Косів Р.Б. дослідив вплив вітамінів на
бродильну енергію дріжджів. Досліджено ефективність застосування
водорозчинних вітамінів групи В при зброджуванні пивного сусла
дріжджами низового бродіння штаму Saflager W-34/70 в умовах
високогустинного пивоваріння. Розглянуто роль вітамінів у хімізмі
спиртового бродіння. Встановлено, що внесення вітамінів групи В у
високогустинне пивне сусло дозволяє підвищити швидкість зброджування
цукрів, швидкість росту та розмноження дріжджів, збільшити ступінь
зброджування молодого пива, концентрацію етанолу в ньому та кількість
накопиченої біомаси дріжджів, інтенсифікувати редукцію віцинальних
дікетонів. Максимальний стимулювальний ефект чинять фолієва та
нікотинова кислоти, тіамін і рибофлавін, а їх оптимальне дозування
37
становить відповідно 0,2, 0,5, 0,06 і 0,05 мг/дм3 . Актуальним залишається
дослідження впливу комбінацій вітамінів і вітаміновмісних субстратів на
зброджування високогустинного пивного сусла. [6]
У роботі «Використання іммобілізованих пивних дріжджів для
зброджування пивного сусла» [1] розглянуто можливість застосування
іммобілізованих пивних дріжджів низового зброджування, включених у
матрицю гелю полівінілового спирту, у виробництві крафтового пива у
закладах ресторанного господарства. Проаналізовано способи іммобілізації
мікроорганізмів та вибір носія. Ефективність включення клітин у гелі
досягається при оптимальному поєднанні розмірів пор гелю клітини
мікроорганізму (дріжджів) та оптимізації мікрооточення клітини. Для
підвищення механічної міцності носіїв і більш міцного утримування
включених у них клітин використовується обробка матриць
біфункціональними зшиваючими реагентами, які здатні взаємодіяти з
функціональними групами, які входять до складу оболонки клітини. [1]
Перевагою методу є його простота, можливість одержання препаратів у
будь якій формі (сферичні частинки, плівки, рулони та ін.), універсальність,
тобто можливість використання для іммобілізації будь яких біологічно
активних речовин. Одержані зразки іммобілізованих клітин стабільні,
оскільки захищені гелем від несприятливих зовнішніх впливів, у тому числі і
від бактеріального забруднення, оскільки крупні бактеріальні клітини не
можуть проникнути у дрібнопористу матрицю. Встановлено переваги
застосування полівінілового спирту у якості носія перед іншими речовинами,
які застосовують для іммобілізації та переваги способу іммобілізації
включення у структуру матриці який відрізняється міцністю фіксації клітин.
Хімічні методи іммобілізації клітин не знаходять широкого
розповсюдження. Вони засновані на утворенні ковалентних зв’язків з
активованим носієм, на поперечній зшивці клітин за рахунок активних груп
амінокислот та інших сполук у оболонці клітин з біфункціональними
реагентами, які в свою чергу, мають токсичну дію на клітини, зменшуючи
38
їхню життєдіяльність. Визначено перспективи застосування іммобілізованих
клітин у процесах бродіння при отриманні спиртовмісної продукції. [1]
Проведено дослідження процесу головного зброджування пивного
сусла та проведена порівняльна характеристика якісного показника, який
визначається видимим ступенем зброджування, між зразком із застосуванням
іммобілізованих дріжджів та зразком із прямим внесенням дріжджів. Можна
стверджувати, що спосіб зброджування пивного сусла із застосування
іммобілізованих дріжджів не впливає на хід технологічного процесу.
Зроблено висновки на користь використання методу зброджування із
застосуванням іммобілізованих клітин, який дає значну економію
матеріальних ресурсів (дріжджів) у порівнянні із класичною технологією
виробництва пива. Запропонована технологія дає можливість значно
зменшити витрати на проведення технологічного процесу освітлення та
фільтрування крафтового пива і квасу при виробництві у закладах
ресторанного господарства, та заощадити матеріальні ресурси, адже
використання дріжджів у іммобілізованому вигляді підвищує кратність їх
застосування. [1]
Проведені Романовою З.М. дослідження впливу додавання ферментних
препаратів Viscoferrm та Brewtan C на стадії бродіння для підвищення
стійкості пива довели доцільність використання Viscoferrm – збалансованої
суміші ксиланази, b-глюканази, амілази, целюлази та протеази, виробленої на
основі культивування штамів pоду Aspergillus та Trichoderma. [12]
Експериментально була досліджена оптимальна доза внесення
препарату – 0,02 г/дал. Авторами роботи встановлено, що додавання
ферментного препарату Viscoferm в концентраціях 0,02…0,04 г/дал на стадії
ферментації також позитивно впливає на динаміку зброджування. Доведено,
що його використання доцільніше ніж галотаніну Brewtan C на стадії
бродіння. Аналіз досліджень одержаного пива показав кращі фізико-хімічні
властивості в порівнянні з контрольним зразком та зразком з добавкою
галотаніну; одержаний зразок заслужив також і на високу органолептичну
39
оцінку [12]. Дослідження комплексного ферментного препарату Viscoferm
продовжено у роботі Лойка С. і Романової З.М. [12] та встановлено, що
кращим зразком є пиво, стабілізоване шляхом добавки комплексних
ферментів Viscoferm на стадії фільтрування затору. Цей зразок пива має
найнижчий таніновий показник, що вказує на найменшу кількість білків,
здатних до утворення помутнінь в ньому в процесі зберігання. Вплив
ферментних препаратів на технологічний процес і якість одержаного
продукту вивчалась і в роботі Кошової В.М. та Мацулевича Н.Є. Причому
автори вводили ферментний препарат Brewers Clarex в сусло перед початком
головного бродіння, а по закінченні фільтрування – ферментний препарат
Profix. Обране дозування дозволяє прискорити технологічний цикл
виробництва і отримати готову продукцію з високими показниками колоїдної
стійкості. Цікаво, що на відміну від більш ранніх даних автори [9] на основі
результатів проведеної дегустації встановили, що зразки готового пива,
одержані з застосуванням ферментних препаратів мають кращі
органолептичні властивості, а у оптимальній концентрації – найвищу
дегустаційну оцінку. І метою наступної роботи [8] було дослідити, яким
чином ферментні препарати впливають на колоїдну стійкість пива та
безпосередньо на органолептичні показники готової продукції. Встановлено,
що застосування ферментних препаратів у співвідношенні 0,175 г/дал
Brewers Clarex (перед зброджуванням і дозріванням) і 0,2 г/дал Profix 6500
(перед розливом) дасть змогу прискорити технологічний цикл виробництва,
отримати готову продукцію з високими показниками колоїдної стійкості.
Проведений аналіз останніх досліджень і публікацій показав, що
питанням ефективності застосування ферментних препаратів в пивоварінні
приділяється значна увага, однак переважно дослідження стосуються впливу
ферментних препаратів на якість (термін придатності) готового напою, а
застосування ферментних препаратів в умовах крафтових виробництв з
метою збільшення виходу продукту за рахунок додаткового розрідження
сусла не проводилось.
40
РОЗДІЛ 2. ОБ΄ЄКТИ І МЕТОДИ ДОСЛІДЖЕННЯ
2.1 Об΄єкти дослідження
В роботі використовували дріжджі ЧК раси 11 і сухі дріжджі раси
SAFLAGER W-34/70.
Раса 11 більшою мірою, ніж інші дріжджі, невимоглива до сировини та
може бути використана для зброджування сусла з додаванням несолоджених
матеріалів. Крім того, раса 11 належить до швидкозброджувальних, без
періоду адаптації відразу починає зброджувати мальтозу сусла. Ця раса
також витримує високі (до 9 % об.) концентрації етанолу та сухих речовин.
Дають гарне освітлення як при головному бродінні, так і при
доброджуванні. За період головного бродіння на стандартному суслі
утворюють 2,96% СО2. Клітини овальної форми, розміром ( 6-8) * ( 8-10)
мкм. Приріст дріжджової маси - 1: 5,7. Надають хороший та повний смак,
невибагливі до сировини, стійкі до автолізу. Скорочують період головного
бродіння по відношенню з 776 расою на 20%.
Рисунок 2.1. – Пивоварні дріжджі раса 11.
41
Дріжджі раси SAFLAGER W-34/70. Високоякісні лагірні дріжджі
низового бродіння дозволяють виробляти добре збалансоване пиво з
фруктовим і квітковим ароматомі, з відмінною питкість і з тонким смаком.
Температура бродіння: 9-22 ° C, ідеально при 12-15 ° C.
Рисунок 2.2. – Пивоварні дріжджі раса SAFLAGER W-34/70.
Для прискорення зброджування пивного сусла використовували
ферментний препарат LALLEMAND AROMAZYME.
Рисунок 2.3. – Ферментний препарат LALLEMAND AROMAZYME.
ABV AROMAZYME – складається з ферментів β-глюкозидази, які
здатні гідролізувати глікозидні зв'язки, вивільняючи сполуки
42
монотерпенового спирту та глюкозу. Він був розроблений для того, щоб
посилити складність хмелевого аромату та смаку пива. Застосування ABV
AROMAZYME під час ферментації дає пивоварам можливість покращити
використання хмелю за рахунок виділення додаткових летучих ароматичних
сполук, тим самим зменшуючи загальну кількість хмелю або
використовуючи менш складні сорти хмелю.
2.2 Методи дослідження
Мікробіологічний контроль дріжджів
Визначення концентрації дріжджів[13;14]
У популяції не всі клітини життєздатні. Живими вважаються ті клітини,
які можуть утворювати колонії на (в) агаризованому середовищі або
суспензію в рідкому поживному середовищі.
У загальну кількість клітин входять живі, пошкоджені та мертві
клітини. Тому розрізняють методи визначення загальної кількості клітин і
кількості живих клітин.
Загальна кількість клітин. Існує кілька методів визначення загальної
кількості клітин. Найпоширенішим є підрахунок загальної кількості клітин
під мікроскопом у тонкому шарі за допомогою лічильної камери:
Підрахунок клітин у лічильних камерах. [13;14]
У камерах Горяева, Тома-Цейса, Бюркера та інших можна підрахувати
великі мікробні клітини дріжджів, спори грибів, великі бактерії, одноклітинні
водорості. Лічильна камера (рис.2.2) – це товсте предметне скло, поділене
чотирма прорізами на три поперечно розташовані площадки. Центральна
площадка маленьким поздовжнім прорізом поділяється на дві (чотири) рівні
частини. На кожній половинці вигравійована cітка. Бічні площадки
розташовані на 0,1 мм вище, ніж центральна (глибина камери), і слугують
для протирання покривного скла.
43
Рисунок 2.4 – Камера Горяєва
Сітка камери Горяєва поділена на 225 великих квадратів (15 рядків по
15 квадратів у рядку). Площа великого квадрата дорівнює 1/25 мм2 і поділена
на 16 малих квадратів. Сторона малого квадрата – 1/20 мм, площа – 1/400
мм2 , об’єм при глибині 1/10 мм – 1/4000 мм3 . Частина великих квадратів
розграфлена вертикально, горизонтально або не розграфлена. Дріжджові
клітини у рідких субстратах підраховують після попереднього розбавлення
водою. У мірну колбу ємністю 100 см3 вносять 2, 4 або 10 см3 дріжджової
суспензії залежно від передбаченої концентрації клітин. Для забарвлення
мертвих дріжджових клітин додають 20 – 30 см3 метиленового синього
(1:5000) або 1 – 5 см3 концентрації 1:40. Камеру та спеціальне шліфоване
покривне скло добре промити і висушити. На поверхню сітки нанести по
невеликій краплині підготовленого розбавлення і накрити покривним склом.
Рідина під покривним склом має розтікатися рівномірно по всій сітці, без
пухирців. Для того щоб об’єм рідини точно відповідав розрахунковому
об’єму камери, покривне скло притерти до бічних площадок камери допоки
не з'являться так звані кільця Ньютона. Можна спочатку притерти покривне
скло, потім за допомогою піпетки заповнити камеру суспензією
мікроорганізмів. Клітини підрахувати через 3 – 5 хв після заповнення камери,
щоб клітини осіли і були видними в одній площині. Рухливі форми
мікроорганізмів перед нанесенням на сітку слід знищити нагріванням або
додати 0,5 см3 40 %-го розчину формаліну. Камеру поставити на предметний
44
столик мікроскопа і розглядати спочатку з об’єктивом 8х, потім 40х. Клітини
підрахувати в п’яти (можна в десяти) великих квадратах по діагоналі або по
кутках сітки і в центрі. Врахувати всі клітини, які містяться всередині
великого квадрата і на суміжних лініях, якщо вони більш як наполовину
лежать усередині квадрата. Клітини, які перетинаються суміжною лінією
навпіл, слід рахувати на двох з чотирьох сторін квадрата; клітини,
розміщенні за межами квадрата, не враховувати.
Кількість клітин у 1 см3
х = (а · 4000 ·в /с) / 1000,
де а – сума клітин, підрахована в п’яти (або в десяти) великих
квадратах сітки;
в – розбавлення вихідного субстрату;
с – кількість малих квадратів, у яких проводився підрахунок.
Виявлення в дріжджових клітинах ліпідних включень, глікогену,
мертвих клітин. [13;14]
Глікоген виявляють за допомогою методу прижиттєвого фарбування
дріжджових клітин розчином йоду, від чого він забарвлюється в червоно-
бурий колір. У разі відсутності глікогену дріжджові клітини забарвлюються в
солом'яно-жовтий колір.
Жирові включення забарвляють суданом ІІІ або 1 %-м розчином
осмієвої кислоти. На предметне скло наносять невелику краплю 40 %-го
розчину формаліну, в яку петлею внесять культуру дріжджів. Формалін
вбиває клітини і робить оболонку більш проникною. Через 5 хв додають
краплю метиленового синього, це через 10 хв - краплю судану ІІІ. Препарат
накривають покривним склом, надлишок рідини видаляють фільтрувальним
папером. Мікроскопують з імерсією. Цитоплазма забарв люється в синій
колір, гранули й краплини жиру - в рожевожовтогарячий.
45
Мертві клітини виявляють фарбуванням метиленовим синім. До краплі
дріжджової суспензії на предметному склі додають краплю розчину
метиленового синього, через 1-2 хв мікроскопують при збільшенні в 400-600
разів. Метиленовий синій дифундує через оболонку мертвої клітини
всередину і забарвлює цитоплазму в синьо-блакитний колір. Живі клітини
при цьому залишаються безбарвними. Підраховують загальну кількість синіх
(мертвих) клітин не менш як у п'яти полях зору, визначають середній
відсоток мертвих клітин.
Культуральні ознаки дріжджів[13;14]
Культуральні ознаки дріжджів визначають на щільних і рідких
середовищах. Під час росту на щільних середовищах клітини дріжджів
утворюють різноманітні колонії залежно від їх родової (видової) належності.
Описують колонії, звертаючи увагу на такі культуральні ознаки:
- поверхня - гладка, шорстка, складчаста, горбкувата, з радіальними
колами та ін.;
- профіль - плоский, опуклий, кратероподібний, конусоподібний та ін.;
- край колоній - рівний, хвилястий, торочкуватий, лопатевий, зубчастий
та ін.;
- консистенція - масляниста, плівкова, в'язка та ін.
Фізико-хімічний контроль пивного сусла і пива[15]
Визначення діацетила в пиві
Проведення аналізу:
Підготовлену пробу пива налити в мірну колбу на 100 мл, перелити в
перегінну колбу. Відігнати 25 мл пива в циліндр, поміщений в ємність з
холодною водою. У приймальний циліндр внести піпеткою 0,5 мл
дистильованої води, поставивши його так, щоб кінчик алонжі був опущений
в воду.
46
Після перегонки готують такі проби по дві паралельно:
Сліпа проба. - 10 мл 10% -го розчину етилового спирту.
Стандартна проба - 9,9 мл 10% -го розчину етилового спирту.
Дистилят - 10 мл дистиляту.
У пробірки зі стандартною пробою налити по 0,1 мл робочого розчину
диацетила. У всі пробірки налити по 0,5 мл 1% -го розчину
ортофенілендіамін, закрити пробками і добре перемішати, поставити в темне
місце на 30 хвилин.
Перед спектрофотометрірованіем в усі пробірки додати по 2 мл 4N
розчину HCl. Вимірювання проводити на довжині хвилі 335 нм. Кювети - 10
мл. Встановлювати нуль перед кожною парою проб по відношенню до
дистильованої води.
Обробка результатів:
Вміст диацетила в пиві визначається за формулою:
Д = ((Сср.д. – Сср.сл.) / (Сср.ст. – Сср.сл)) • Кф,
де Сср.д. - показання спектрофотометра по дистиляту (середнє за двома
паралельними пробами);
Сср.сл.- показання спектрофотометра по сліпий пробі (середнє за двома
паралельними пробами);
Сср.ст.- показання спектрофотометра за стандартною пробі (середнє за
двома паралельними пробами);
Кф - коефіцієнт перерахунку, Кф = 0,617.
Визначення масової частки СР у пивному суслі ареометричним
методом[15]
Ареометричний метод визначення масової частки сухих речовин
базується на залежності густини розчину від вмісту в ньому сухих речовин,
які визначають за допомогою ареометра. Дія ареометра заснована на
47
гідростатичному законі Архімеда, згідно з яким тіло, що занурене в рідину,
виштовхується силою, яка дорівнює масі рідини, що була витіснена.
Ареометр являє собою тіло, що плаває в рідині. При одній і тій самій масі
ареометра глибина його занурення і витіснений ним об'єм залежать тільки від
густини досліджуваного розчину. Чим вище густина рідини, тим менше
занурюється в неї ареометр і навпаки. Покази ареометру для світлих розчинів
знімають за нижнім меніском, а темних – за верхнім.
Техніка аналізу.Для аналізу використовують попередньо
профільтроване і охолоджене до температури 20о С сусло. Покази ареометра
при температурі 20о С вказують на вміст СР у суслі.
Визначення видимого та дійсного екстракту пива[15]
Метод заснований на визначенні екстрактивних речовин пива, яке зві-
льнене від діоксиду вуглецю, за відносною густиною.
Техніка аналізу. Для визначення видимого екстракту пиво, яке
попередньозвільнене від діоксиду вуглецю, наливають по стінці у циліндр,
вимірюють температуру, занурюють ареометр і визначають вміст сухих
речовин, враховуючи температуру проби.
Визначення вмісту спирту і дійсного екстракту у пиві дистиляційним
методом з використанням ареометру[15]
Наявність в пиві спирту та екстрактивних речовин, які мають різні
фізико-хімічні показники, впливає на точність їх визначення. Тому для
знаходження дійсного значення вмісту спирту та екстрактивних речовин
необхідно відділити їх одне від одного перегонкою. Далі дистилят пива,
одержаний перегонкою, і залишок, що знаходиться в перегінній колбі,
доводять до початкової маси дистильованою водою з подальшим
визначенням вмісту спирту і екстракту ареометричним методом.
Техніка аналізу. Перед початком аналізу колби для перегонки і
прийманнядистиляту зважують на вагах з точністю до 0,01 г. Потім у
48
перегінну колбу зважують 200,00 г пива, яке попередньо звільнене від
діоксиду вуглецю. В приймальну колбу наливають 10-15 см3 дистильованої
води і занурюють у неї кінець трубки холодильника. Збирають прилад і
розпочинають перегонку, під час якої в холодильник безперервно подають
холодну воду.
Пиво в перегінній колбі нагрівають до кипіння і забезпечують його рів-
номірний рівень. Під час дистиляції слідкують за тим, щоб до стінок
перегінної колби не прилипали екстрактивні речовини. Як тільки у
приймальній колбі набереться ⅔-¾ частини рідини від взятого об'єму пива,
перегонку закінчують. Далі доводять температуру рідини приймальної колби
до 20º С і додають дистильовану воду до 200,00 г загальної маси рідини.
Вміст колби ретельно перемішують і визначають концентрацію спирту
ареометром. Концентрацію спирту в пиві визначають в масових відсотках.
Далі вміст перегінної колби охолоджують до температури 20º С і на
вагах доводять дистильованою водою до маси 200,00 г, ретельно
перемішують його і цукроміром визначають концентрацію сухих речовин,
яка відповідає вмісту дійсного екстракту.
Визначення кольору сусла
Для дослідів було взято сусло вироблене в промислових умовах на міні
пивоварні. Визначення масової частки сухих речовин в суслі проводили після
його кип’ятіння з хмелем. [15]
Колір сусла становить: 0,38 см³ 0,1 моль/дм³ І2 на 100 см³ сусла.
Визначення титрованої кислотності сусла
Кислотність охмеленого сусла розраховують за кількістю витраченого
розчину гідроксиду натрію концентрацією 1 моль/дм³ на 100 см³ сусла за
формулою [15]:
Х= V · Kп
49
де: V - об’єм розчину гідроксиду натрію концентрацією 1 моль/дм³,
витрачений на титрування;
Kп ̶ коефіцієнт поправки робочого розчину гідроксиду натрію;
Титрована кислотність сусла становить:
Х = 0,19 см³ 1 моль/дм³ NaOH на 100 см³ сусла
Визначення pH сусла[15]
pH охмеленого сусла визначали за допомогою pH-метр-мінівольтметра.
50
РОЗДІЛ 3. ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНА ЧАСТИНА
Досліджування проводились в лабораторії кафедри харчових
технологій Черкаського державного університету.
Спочатку визначали активність дріжджів.
За 20 - 25 хв до початку занять розводили дріжджі у 10 % -му розчині
сахарози, підігрітому до температури 29 ºC. У колбу об’ємом 250 мл
наливали 50 - 100 мл 15 % - го розчину сахарози і додавали 10 мл розведених
дріжджів. Колбу закривають гумовою пробкою з газовідвідною трубкою.
Нижній кінець трубки занурювали у посудину з водою. Для збирання
СО2 нижній кінець трубки з’єднували з пробіркою. У результаті
життєдіяльності дріжджів через 10 - 20 хв з колби починає виділятися СО2.
СО2 витісняло воду з колби, яка надходила у мірний циліндр. Кожні 30 хв,
визначала об’єм витісненої води і записували у таблицю.
Отриманні результати наведені в таблиці 3.1.
Таблиця 3.1. – Активність дріжджів
Тривалість, хв
Дріжджі/ Обєм
витісненої води, мл 30 60 90 120 150 180 210 240
Раса 11 6,5 10,5 30,5 42 48 54 76 72
SAFLAGER W- 4,3 5,9 21,0 40,5 45 52 70 70
34/70.
80
70
60
50 30
40 690030 1
20 115200
10
0 22
8
41000
Раса 11
SAFLAGER W-34/70.
Рисунок 3.1. - Активність дріжджів
51
Проаналізувавши дріжджі визначили, що чиста культура дріжджів раси
11 має дещо кращі показники ніж сухі дріжджі SAFLAGER W-34/70. Вони
досить швидко пристосовуються до середовища, і вже з перших хвилин
починають зброджувати сусло. Дріжджі раси SAFLAGER W-34/70
потребують більш тривалої Лаг -фази.
Рисунок 3.2. – Визначення кількості колоній на середовищі Сабуро
агарі.
Наявність жирових включень, глікогену визначали мікроскопуванням
за допомогою забарвлення.
Рисунок 3.3. – Визначення жирових включень.
52
Глікоген виявляють за допомогою методу прижиттєвого фарбування
дріжджових клітин розчином йоду. В дріжджах раси 11 клітини забарвились
в червоно-бурий колір, що говорить про достатню кількість глікогену, це
обумовлено ти, що раса 11 культивується і накопичує свою біомасу на
солодовому суслі, багатому вуглеводами, у дріжджах раси SAFLAGER W-
34/70 виявили не достатню кількість глікогену.
Рисунок 3.4. – Визначення глікогену.
Жирові включення в обох расах дріжджів відповідали нормі, так як цей
показник характеризує старість клітин, можна зробити висновок, що клітини
придатні до зброджування.
Мертві клітини виявляли фарбуванням метиленовим синім і
підраховували їх кількість на камері Горяєва. За нормативними показниками
їх кількість не повинна перевищувати 5% від загальної кількості. В обох
расах – відповідність до норми.
53
Рисунок 3.5. – Підрахунок живих і мертвих клітин на камері Горяєва.
На другому етапі роботи готовували пивне сусло.
Світлий ячмінний солод подрібнювали, змішували з водою, нагрівали і
витримували 3 паузи:
1. Білкова пауза: температура 56ºС, тривалість 30 хв.
2. Мальтозна пауза: температура 63ºС, тривалість 30 хв.
3. Декстрина: температура 70ºС, тривалість 30 хв.
Після чого підігрівали до температури 75ºС і витримували до повного
оцукрення, яке визначали за йодною шкалою.
Після оцукрення охолоджували, і фільтрували.
Рисунок 3.6. – Пивне сусло.
54
Для охмеління сусла використовували хміль Варріор.
Рисунок 3.7. – Хміль Варріор.
Хміль у гранулах Варріор
Використання: Для гіркоти. Рідше – для аромату
Аромат: Грейфрут, лимон, трохи хвої.
Типи пива: Лагери та елі.
Взаємозамінність: Коламбус, Магнум, Наггет.
Альфа кислотність: 17,8%
Загальний опис: Відмінний хміль з високою "альфа" для отримання
тонкої гіркоти.
Охмелене сусло проаналізували і показники записали в таблиці 3.2.
Таблиця 3.2. – Склад пивного сусла
Вміст
Масова Колірні-
сть, см3 р- амінного Кислотніс
№ Зразок частка азоту, ть, NaOH
СР ну I2 0,1 мг/100мл 0,1 рН
моль/дм3 моль/дм3
1 Сусло 13 1,8 20,3 1,4 5,2
55
Наступний етап роботи – визначення бродильної активності дріжджів.
Аналізували 4 зразка:
1 зразок – збродження сусла проводили ЧКД раса 11.
2 зразок – збродження проводили сухими дріжджами раси SAFLAGER
W-34/70.
3 зразок – збродження сусла проводили ЧКД раса 11 + ферментний
препарат LALLEMAND AROMAZYME.
4 зразок – збродження проводили сухими дріжджами раси SAFLAGER
W-34/70+ ферментний препарат LALLEMAND AROMAZYME.
Бродіння проводили при температурі 5, 10,15ºС.
Ферментний препарат (ФП) готували наступним чином: 1 г
розбавляла в 10 мл води, для визначення оптимальної кількості ферментного
препарату вносили 0,1 см3, 0,3 см3, 0,5 см3 отриманого розчину на 1 л сусла.
Дріжджі готували наступним чином:
Расу SAFLAGER W-34/70 спочатку змішували з стерильним суслом
1:10, активували протягом 15-30 хвилин при температурі 23 ° C ± 3 °С, після
чого додавали до пивного сусла.
Расу 11 переносили в колбу на 250 см3, куди попередньо налили
стерильне сусло витримували 24 години в термостаті при температурі 23 ° C
± 3 °С.
В отриманих дріжджових суспензіях визначали кількість клітин,
результати наведені в таблиці 3.3.
Таблиця 3.3. – Кількість дріжджових клітин
Дріжджі Кількість
клітин,
млн.клітин/мл.
Раса 11 23
Раса SAFLAGER W-34/70 20
56
Визначаємо видимий ступінь зброджування у зразках в залежності від
дозування ФП і температури бродіння.
При головному бродінні більша частина екстрактивних речовин
перетворюється в продукти бродіння. Хід цього процесу контролюють за
ступенем зброджування. Розрізняють видимий і дійсний ступінь
зброджування. Якщо вміст екстракту визначають у пиві в присутності спирту
та СО2, то це видимий екстракт. Використовуючи його значення,
обчислюють видимий ступінь зброджування. Дійсний ступінь зброджування
знаходять за величиною дійсного вмісту екстракту, що визначають, після
видалення спирту та діоксиду вуглецю, пікнометричним методом (по
відносній густині сусла або пива). Кінцевий ступінь зброджування, тобто
максимально можливий в процесі бродіння, не досягається. У світлих сортів
пива видимий ступінь зброджування становить 61-69 %.
Таблиця 3.4. –Видимий ступінь зброджування при дозуванні ФП в
кількості 0,1 см3
Зразок Тривалість головного бродіння, год
24 48 72 96 120 144 168
Температура бродіння 5ºС
1 4,3 12,3 22,4 46,8 57,3 58,5 60,3
2 3,8 10,5 18,4 42,5 50,5 52,6 57,4
3 4,8 12,6 22,7 47,3 57,8 59,4 60,8
4 4,2 11,1 18,4 43,2 51,0 54,5 58,9
Температура бродіння 10ºС
1 4,0 11,8 22,5 47,0 56,9 58,0 60,3
2 4,1 10,9 18,8 43,1 51,7 58,6 59,4
3 4,6 12,2 20,7 43,6 56,2 58,3 60,0
4 4,7 11,1 18,4 43,2 51,0 60,5 60,9
Температура бродіння 15ºС
57
1 3,8 11,2 20,5 46,8 55,7 57,3 59,3
2 4,3 11,3 19,2 44,5 56,1 60,0 61,3
3 4,2 11,4 19,1 42,9 55,7 57,9 59,8
4 4,8 11,7 18,8 43,9 56,1 60,9 60,9
70
60
50
40
ЗЗррааззок 1
30 ЗЗрразоазоокк 2
к 43
20
10
0
24 48 72 96 120 144 168
Рисунок 3.8. - Видимий ступінь зброджування при дозуванні ФП в
кількості 0,1 см3 при температурі 5ºС.
70
60
50
40
ЗЗразо
30 Зррааззоокк 21
Зразокк 34
20
10
0
24 48 72 96 120 144 168
Рисунок 3.9. - Видимий ступінь зброджування при дозуванні ФП в
кількості 0,1 см3 при температурі 10ºС.
58
70
60
50
40 ЗЗЗррааззоокк 21
30 Зррааззоокк 43
20
10
0
24 48 72 96 120 144 168
Рисунок 3.10. - Видимий ступінь зброджування при дозуванні ФП в
кількості 0,1 см3 при температурі 15ºС.
Таблиця 3.5. –Видимий ступінь зброджування при дозуванні ФП в
кількості 0,3 см3
Зразок Тривалість головного бродіння, год
24 48 72 96 120 144 168
Температура бродіння 5ºС
1 4,3 12,3 22,4 46,8 57,3 58,5 60,8
2 3,8 10,5 18,4 42,5 50,5 52,6 57,9
3 5,1 12,8 23,9 49,7 59,8 60,4 61,8
4 4,8 12,1 18,8 44,4 51,9 56,5 59,3
Температура бродіння 10ºС
1 4,3 12,3 22,4 46,8 57,3 58,5 60,3
2 3,8 10,5 18,4 42,5 50,5 52,6 57,4
3 5,0 12,8 23,5 48,4 58,9 60,3 60,8
4 5,2 13,1 19,5 44,8 53,6 61,9 62,4
59
Температура бродіння 15ºС
1 4,3 12,3 22,4 46,8 57,3 58,5 60,3
2 3,8 10,5 18,4 42,5 50,5 52,6 57,4
3 4,8 11,2 22,7 47,0 56,9 58,4 59,8
4 5,4 15,5 20,4 45,2 52,7 61,3 62,0
70
60
50
40 Зразок 1
30 ЗЗЗрразок 2
рааззоокк 34
20
10
0
24 48 72 96 120 144 168
Рисунок 3.11. - Видимий ступінь зброджування при дозуванні ФП в
кількості 0,3 см3 при температурі 5ºС.
70
60
50
40
30 ЗЗЗрр
раааззоокк 12
20 Зраззоокк 34
10
0
24 48 72 96 120 144 168
Рисунок 3.12. - Видимий ступінь зброджування при дозуванні ФП в
кількості 0,3 см3 при температурі 10ºС.
60
70
60
50
40 ЗЗррааззоокк 2130 ЗЗррааззоокк 34
20
10
0
24 48 72 96 120 144 168
Рисунок 3.13. - Видимий ступінь зброджування при дозуванні ФП в
кількості 0,3 см3 при температурі 15ºС.
Таблиця 3.6. –Видимий ступінь зброджування при дозуванні ФП в
кількості 0,5 см3
Зразок Тривалість головного бродіння, год
24 48 72 96 120 144 168
Температура бродіння 5ºС
1 4,3 12,3 22,4 46,8 57,3 58,5 60,3
2 3,8 10,5 18,4 42,5 50,5 52,6 57,4
3 5,5 13,0 24,5 50,9 59,9 60,8 61,9
4 5,0 12,5 19,0 45,1 52,5 57,7 60,2
Температура бродіння 10ºС
1 4,3 12,3 22,4 46,8 57,3 58,5 60,3
2 3,8 10,5 18,4 42,5 50,5 52,6 57,4
3 5,3 13,0 23,4 49,0 59,3 60,2 60,5
4 5,2 14,7 20,4 45,3 56,1 61,8 62,0
Температура бродіння 15ºС
61
1 4,3 12,3 22,4 46,8 57,3 58,5 60,3
2 3,8 10,5 18,4 42,5 50,5 52,6 57,4
3 5,0 12,4 22,9 47,1 56,8 57,3 60,0
4 5,4 16,7 21,8 46,7 54,5 61,7 62,0
70
60
50
40
ЗЗррааззоок 1
30 ЗЗррааззоокк
к 324
20
10
0
24 48 72 96 120 144 168
Рисунок 3.14. - Видимий ступінь зброджування при дозуванні ФП в
кількості 0,5 см3 при температурі 5ºС.
70
60
50
40 Зразок
30 ЗЗррааззоокк 21
Зразок 43
20
10
0
24 48 72 96 120 144 168
Рисунок 3.15. - Видимий ступінь зброджування при дозуванні ФП в
кількості 0,5 см3 при температурі 10ºС.
62
70
60
50
40 ЗЗррааззок
30 Зразоокк 21
Зразок 43
20
10
0
24 48 72 96 120 144 168
Рисунок 3.16. - Видимий ступінь зброджування при дозуванні ФП в
кількості 0,5 см3 при температурі 15ºС.
Проаналізувавши отриманні данні можна зробити висновок, що на
видимий ступінь зброджування суттєво впливаєв температура бродіння, так
раса дріжджів краще зброджувалась при більш низьких температурах,
натомість у раси SAFLAGER W-34/70 кращі результати при температурі 10 –
15 ºС. Додавання ФП дещо прискорює зброджування сусла, і при
концентрації 0,3 см3 і 0,5 см3 ми спостерігаємо значне скорочення часу, на 6
добу (144 год) при температурі 10ºС для обох рас видимий ступінь
зброджування становив понад 60%, що є нормованим показником. Для раси
11 такий показник ми бачимо і при температурі 5 ºС.
Висновок: Оптимальне дозування ферментних препаратів становить 0,3
см3 для обох рас дріжджів, температура для 11 раси – 5 ºС, для раси
SAFLAGER W-34/70 – 10 ºС.
63
В подальшому визначали здатність дріжджів до розмноження, це має
дуже велике значення в пивоваріння, т.як. бродіння починається лише після
утворення певної кількості біомаси живих клітин.
Отриманні данні в таблиці 3.7.
Таблиця 3.7.- Концентрація дріжджових клітин
Зразок Початкова Тривалість бродіння, год
концентрація, 24 48 72 96 120 144
млн..кл/мл
1 23 31 47 57 52 29 14
2 20 26 43 53 47 26 10
3 23 38 52 64 61 33 13
4 20 30 48 62 58 27 11
При внесенні ферментних препаратів значно більше накопичується
біомаса дріжджів, це обумовлено тим, що ферментні препарати каталізують
гідроліз високомолекулярних сполук.
70
60
50
40
ЗЗррааззо30 Зразоокк 12
Зразокк 43
20
10
0
0 24 48 72 96 120 144
Рисунок 3.17. - Концентрація дріжджових клітин.
Додавання ферментних препаратів призводить до значного зростання
64
питомої швидкості розмноження культури, а також скорочення часу генерації
відповідно на 4 і 5% (таблиця 3.7). Істотно відрізняється кількість
дріжджових клітин у стаціонарної фази (рисунок 3.17).
Таблица 3.8 – Вплив ферментних препаратів на фізіологічні показники
дріжджів
Зразки Тривалість Кількість клітин, % від загальної кількості
витримки, год Брунькуючи З глікогеном Мертві
1 1 36,2 28.3 6,3
2 36,5 28.9 7,1
3 38,7 29,4 7,8
2 1 32,7 21.4 8,5
2 33,4 22.3 8,9
3 36,9 22,7 9,1
3 1 39,6 30,1 5,4
2 40,4 31.6 5,1
3 43,1 34,7 4,8
4 1 37,8 24.3 7,7
2 38,3 25.1 6,2
3 44,7 26,6 6,3
445
350
230
250 Б
15 ЗМгрлуеінркоьк
твгіе
унюочми
10
05
1 2 3
Рисунок 3.18. – Фізіологічні показники дріжджів 1 зразка.
65
40
35
30
25
20 Бру
15 МЗглеінкькуючи
10 ртовгіеном
5
0
1 2 3
Рисунок 3.19. – Фізіологічні показники дріжджів 2 зразка.
540
34
5
50
2305 Брунькуючи
210
105 МЗглеірктовгіеном
50
1 2 3
Рисунок 3.20. – Фізіологічні показники дріжджів 3 зразка.
540
450
335
205 ЗБгрлуінкоькгеунючи
20 ом
1105 Мертві
50
1 2 3
Рисунок 3.21. – Фізіологічні показники дріжджів 4 зразка.
При витримці дріжджів в пивному суслі протягом 3 годин в 1 зразку
кількість бруньок збільшилось на 6,5%, глікогену на 3,7%, мертвих клітин –
19,2%.
66
2 зразку кількість бруньок збільшилось на 11,5%, глікогену на 5,7%,
мертвих клітин – 6,6%.
3 зразку кількість бруньок збільшилось на 8,1%, глікогену на 13,3%,
мертвих клітин зменшилось на 1,1%.
4 зразку кількість бруньок збільшилось на 15,5%, глікогену на 8,7%,
мертвих клітин зменшилось на 7,8%.
Виходячі з отриманних данних у раси 11 при внесенні ФП кількість
бруньок збільшилось на 19,8%, глікогену на 35,0%, мертвих клітин
зменшилося майже на 94%.
У раси SAFLAGER W-34/70 при внесенні ФП кількість бруньок
збільшилось на 17,5%, глікогену на 14,7%, мертвих клітин зменшилося
майже на 15,4%.
40
35
30
25
20
15 ЗБгрлуінкоькгеунюочми10
5
0
раса 11 раси SAFLAGER W-34/70
Рисунок 3.22. – Фізіологічні показники дріжджів раси 11 і раси
SAFLAGER W-34/70.
67
Фізико-хімічні показники молодого пива наведені в таблиці 3.9.
Таблица 3.9 - Фізико-хімічні показники молодого пива
Показники Зразки
1 2 3 4
Спирт, %об 3,6 3,2 4,0 3,8
Дійсна 60,3 57,4 60,8 62,4
ступінь
зброджування,
%
рН 4,2 4,5 4,2 4,6
Кислотність 2,3 2,5 2,4 2,53
Діацетіл, 1,2 1,4 0,9 1,1
мг/дм3
Колір 1,6 1,8 1,6 1,8
Висновок: В роботі дослідили, що відновлення бродильної активності
сухих пивоварних дріжджів, зазвичай залежить від конкретних виробничих
умов, а саме: температури бродіння, та оптимальної кількості ферментних
препаратів. Проаналізувавши расу SAFLAGER W-34/70 можна
рекомендувати для зброджування пивного сусла з використанням ФП.
3.1 Математико-статистична обробка результатів досліджень
Математико-статистична обробка результатів досліджень здійснена
методом регресійно-кореляційного аналізу.
Було визначено вхідні параметри, що регулюють видимий ступінь
зброджування крохмалю від температури і часу.
Вхідні параметри процесу:
- τ – тривалість бродіння, год;
- Т-температура бродіння, ºС.
Вихідна функція:
- ВСЗ – Видимий ступінь зброджування, %.
У загальному вигляді функцію можна представити так:
ВСЗ = f (Т, τ)
68
Загальна схема математичної моделі зображено на рис. 3.23.
x1 (Т)
ОХТ у (ВСЗ )
х2 (τ)
Рисунок 3.23 – Загальна схема математично-статистичної моделі
Побудова плану повного факторного експерименту
Для проведення дослідів складають план з відповідними матрицями
планування експерименту із вказуванням кількості дослідів та межі зміни
факторів.
Матриця являє собою перелік варіантів, взятих в даній серії дослідів. В
матриці повного факторного експерименту (ПФЕ) досліджувані фактори
змінюються лише на двох рівнях: верхньому та нижньому.
Кількість дослідів повного факторного експерименту:
,
де n=2 - кількість вхідних факторів.
Кількість дублюючих дослідів m=2.
Нормалізація вихідного рівняння регресії, тобто перетворення змінних
хі в безрозмірні нормалізовані zi:
,
де хі - значення фактора на «+»-рівні;
х0 - значення фактора на 0-рівні;
Δхі - крок варіювання.
Рівняння регресії матиме наступний вигляд:
.
Визначивши, які фактори впливають на процес, визначаються їх рівні
варіювання та крок варіювання:
69
Таблиця 3.10 – Вихідні дані
Одиниці Крок Верхній Нижній
Фактор 0-рівень
вимірювання варіювання рівень «+» рівень «-»
х1 (Т) ºС 0 24 168 24
х2 (τ) год 5 5 10 5
Матриця повного двофакторного експерименту наведена у табл. 3.8 :
Таблиця 3.11 – Матриця повного двофакторного експерименту
№
z z z
досліду. 0 1 2 z1·z2
1 + + + +
2 + + - -
3 + - + -
4 + - - +
Результати експериментів і розрахунків наведено в табл.3.12.
Таблиця 3.12– Результати досліджень
Розрахунки
№ досліду
у1 у2 Відхилення,%
1 60,3 60,8 60,55 0,125 60,305 0,245
2 57,4 57,7 57,55 0,02 57,8 0,25
3 61,8 60,8 61,3 0,5 61,54 0,24
4 59,3 62,4 60,85 4,8 60,61 0,24
70
Перевірка однорідності дисперсій
Дисперсія паралельних дослідів кожного рядка матриці плану
розраховується за рівнянням:
,
де m=2 – кількість паралельних дослідів.
;
;
;
Найбільше значення max з усіх розрахованих складає:
;
Сума дисперсій розраховуємо за формулою:
Розраховуємо критерій Кохрена:
Примітка: табличне значення критерію Кохрена Gкр, для значень
ступеня свободи f1=N=4 та f2=m-1=2-1=1, рівня значущості α=5% становить
0,9065.
71
Отже, дисперсії вихідного параметру в паралельних дослідах є
однорідними, тобто отримане рівняння регресії є відтворюваним.
Загальна похибка дослідів становить:
Розрахунок коефіцієнтів рівняння регресії
;
Перевірка значущості коефіцієнтів регресії
Дисперсія коефіцієнтів регресії складає:
,
Відхилення будь-якого коефіцієнту розраховуємо за формулою:
,
де tT=2,78—табличне значення критерія Стьюдента для ступеню
свободи f1= N(m-1) = 4(2-1) = 4 та рівня значущості α=5% [ ].
72
Розрахунок значення критерію Стьюдента для кожного коефіцієнту
регресії:
;
;
;
.
Примітка: tbi > tT, виконання цієї умови дає підставу констатувати
значущість відповідного і-го коефіцієнту. В нашому випадку значущими є
коефіцієнти b0, b1, b2, b12.
Записуємо в остаточному вигляді отримане рівняння регресії першого
порядку:
Підставляючи значення кожного фактора в отримане рівняння регресії,
отримаємо розрахункові значення функції та порівнюємо їх із
дослідними значеннями:
Перевірка рівняння регресії на адекватність
Підставляючи значення кожного фактора в отримане рівняння регресії,
отримано розрахункові значення функції, які порівнюються з дослідними
значеннями.
73
Перевірка отриманого рівняння регресії на адекватність дійсному
процесу:
S2зал = 1/2 [(0,245)2 +(0,25)2+(0,24)2+(0,24)2]=0,12
Розрахунок значення критерію Фішера:
Примітка: за таблицями для ступеня свободи f1 = N - l = 4-3 = 1 та
f2 = N (m -1) = 4 , рівня значущості α=5%;
де l=2—кількість коефіцієнтів в рівнянні регресії, які стоять перед
основними факторами, табличне значення критерію Фішера: FT=224,6.
Перевірка умови адекватності:
Fp < FT= 0,088 < 224,6.
Отже, отримане рівняння регресії є адекватним дослідженому процесу,
що також доводиться порівнянням дисперсій.
РОЗДІЛ 4. ТЕХНОЛОГІЧНА ЧАСТИНА
4.1. Принципово-технологічна схема виробництва пива
74
Солод
Повітря Очистка доміши
Подрібнення
Пара Затирання конденсат
Вода
Пара Сусловаріння Вторинна пара
Хміль Конденсат
Відстоювання Осад
Холодна вода Охолодження Відпрацьована вода
Холодоносій Відпрацьований холодоносій
Дріжджі Головне бродіння Відпрацьовані дріжджі
ФП
Доброджування
Фільтрація
На розлив
4.2 Опис апаратурно-технологічної схеми
75
Рисунок 4.1. –Апаратурно-технологічна схема виробництва пива
Апаратурно-технологічна схема виробництва пива представлена на
рис.4.1. Технологічний процес виробництва пива починається з підготовки
зернової сировини на очисних установках. Солод зі складського приміщення
поступає на полірувальну машину 1, а ячмінь проходить очистку на
повітряно-ситовому сепараторі 2. Далі очищене зерно самопливом поступає в
бункери для неподрібненого зерна 3 та 4. З бункерів зернопродукти теж
самопливом ідуть на дробіння. Солод дробиться на солододробарці 5, а
ячмінь – на вальцьовому станку 6. Подрібнена сировина норією 7 подається
на автоматичні ваги 8, з яких самопливом надходить в бункери для
подрібненої сировини 9 та 10. З бункерів подрібнені зернопродукти
направляються в заторні апарати 11 на затирання.
76
Процес затирання проходить за двовідварним способом. Готовий затір
поступає на фільтраційний апарат 13 для відокремлення зернової дробини.
Перше мутне сусло повертають на фільтрування насосом 15, а дробина після
закінчення процесу фільтрування вивантажується в збірник насосом 14.
Сусло з фільтраційного апарата подається насосом 15 в сусловарильний
апарат 17 для кип’ятіння з хмелем. Даний апарат обладнано
теплообмінником 16 для утилізації тепла, що виділяється при охмеленні.
Охмелене сусло проходячи хмелецідильник 18 для відокремлення хмелевої
дробини з допомогою насоса 19 передається на гідроциклон 20 для
освітлення. В гідроциклоні гаряче сусло освітлюється від тонких завислих
часточок і частково охолоджується. Потім освітлене сусло відцентровим
насосом 21 перекачується в пластинчастий теплообмінник 22, який має дві
секції – водяного та розсільного охолодження. В першій секції сусло
холодною водою охолоджується до 23 0С, в другій розсолом до температури
бродіння 6 0С. Охолоджене сусло поступає бродильний апарат відкритого
типу 23 або в циліндро-конічний бродильний апарат 33.
Процес бродіння в апаратах відкритого типу триває 7-10 діб при
температурі 60С після чого молоде пиво насосом 24 направляють на
доброджування в лагерні танки 25. Відпрацьовані дріжджі з бродильних
апаратів перекачуються на зберігання в дріжджові ванни 39. Дріжджі під час
зберігання в ваннах промиваються холодною водою, що подається зі
збірника 38. Процес доброджування в залежності від сорту пива може
тривати від 11діб до 3-4 місяців і навіть більше. За цей час в пиві остаточно
формується смак та аромат, відбувається насичення продукту вуглекислим
газом. Та після доброджування пиво потребує фільтрування. Цей процес
здійснюється на діатомітовому фільтрі 30 з допомогою насоса 26, дозаторів
суспензії кізельгурового порошку 27,28 та насоса-дозатора 29. Перед
фільтруванням необхідно створити фільтруючий шар кізельгуру на
перегородках фільтра 30. Це здійснюється наступним чином: в дозатор 27
завантажується кізельгур і розбавляється пивом, що подається насосом 26,
77
далі з допомогою цього ж насоса суспензію з дозатора змушують рухатись по
замкненому контуру через фільтр 30. Коли фільтруючий шар намитий
приступають до фільтрування. Насосом 26 безперервно подається пиво на
фільтр, а насосом-дозатором 29 з дозатора 28 в його потік вприскується
необхідна для нормального ходу процесу фільтрування кількість суспензії
кізельгурового порошку. Пиво, що пройшло даний процес на кізельгуровому
фільтрі поступає на наступне фільтрування на знепліднюючий фільтр 31,
фільтруючим матеріалом в якому служить целюлоза.
Якщо процес бродіння відбувається в циліндро-конічних бродильних
апаратах 33, то потреби в наступному доброджуванні немає, адже і бродіння і
доброджування відбуваються в одному апараті. ЦКБА охолоджуються за
допомогою сорочок, по яких циркулює розсіл. Тривалість перебування
продукту в цих апаратах 14-18 діб. Після зброджування пива протягом десяти
діб проводиться перше знімання дріжджів з конічної частини апарата. Друге
знімання проводять перед передачею пива на освітлення. Відпрацьовані
дріжджі через проміжне монжю 35 поступають на вакуум-монжю 36, з якого
передаються на промивання та зберігання до дріжджових ванн 39. Готове
пиво з ЦКБА подається на фільтрування насосом 26.
4.3.Розрахунок продуктів
Визначення виходу екстракту у варильному цеху з 100 кг зернової
сировини [21;22]
Покращене готується із 100% світлого солоду. Звідси маса солоду
Q'=100кг. Втрати солоду при поліруванні Вп =0,5% до маси.
Qп=Q' (ПП /100)=100(0,50/100)=0,50 кг.
де Q' - маса солоду, кг;
Вп – втрати солоду при поліруванні, %.
78
Кількість полірованого солоду розраховуємо за формулою:
Qнс=Q'(100 – Пп /100)=100(100 – 0,5/100)=99,5кг.
При вологості солоду W'=5,6% кількість сухих речовин:
в солоді
Q'сp=Qпс(100 - W'/100)=99,5(100 – 5,6/100)=93,93 кг.
Екстрактивність солоду Е' приймається рівною 76% маси сухих
речовин. Звідси вміст екстрактивних речовин:
в солоді
Q'ep=Q'cр(E'/100)=93,93(76/100)=71,39 кг.
Втрати екстракту у варильному цеху Пе дорівнюють 2,6% до маси
зернопродуктів , або
Qnp=Q(Пе /100)=100(2,6/100)=2,6 кг.
Звідси в сусло перейде екстрактивних речовин:
Ес=Qep - Qnp=71,39 – 2,6=68,79 кг.
Визначення кількості проміжних продуктів і готового пива.
В гаряче сусло відповідно з розрахунком переходить наступна кількість
екстрактивних речовин (в кг): для Покращене 68,79 кг.
Маса сусла визначається співвідношенням кількості екстрактивних
речовин до масової частки сухих речовин в початковому суслі, поділеної на
79
100. Масова частка сухих речовин в початковому суслі (е) для Покращене
11% густина сусла при 200С (d) дорівнює 1,0442 кг/м3 , для. Маса сусла
Qc=Ec(100/e), (4.1)
Об'єм сусла при 200С
Vc=Qc /d, (4.2)
Таким чином,
для Покращене
Qc=68,79(100/11)=625,36 кг,
Vc=625,36/(1,0442x10)=59,89 дал,
Коефіцієнт об'ємного розширення при нагріванні до 1000С дорівнює
1,04. З урахуванням цього коефіцієнта об'єм гарячого сусла Vrc дорівнює для
пива:
для Покращене
59,89• 1,04 = 62,28 дал.
Витрати сусла Пхд в варильному цеху з солодовою і зерновою
дробиною, на стадії освітлення і охолодження сусла дорівнюють для
Покращене, пива 6% об'єму гарячого сусла.
Об'єм холодного сусла
Vxc=Vrc(100 – Пхс /100), (4.3)
Таким чином:
80
Vxc=62,28(100 – 6/100)=58,55 дал,
Кількість нефільтрованого і фільтрованого пива залежить від способу
зброджування пивного сусла.
Зброджування по періодичній схемі.
Втрати в відділенні головного бродіння Пб приймають рівними 2,3%
об'єму холодного сусла для Покращене.
Об'єм молодого пива
Vмп=Vхс (100 – Пб /100), (4.4)
Отже,
Vмп=58,55 (100 – 2,3/100)=57,20 дал,
Враховуючи, що на стадії бродіння в бродильний апарат додаєм
ферментні препарати 0,03 см3 на 1 л розраховуємо їх кількість з врахуванням
об’єму сусла.
Vс=57,20• 0,03=1,716 дал.
Втрати в відділенні доброджування і відділенні фільтрування Пдф
Покращене 2,35 % , в тому числі втрати при фільтруванні Пф, Покращене
1,55 % . Отже, втрати при доброджуванні Пд = Пдф – Пф, для пива
відповідно дорівнюють 0,8%.
Об'єм нефільтрованого пива
Vнф = Vмп (100 – Пд /100), (4.5)
81
Отже,
Vнф = 57,20 (100 – 0,8 /100) = 56,74 дал,
Об'єм фільтрованого пива
Vфп = Vмп (100 – Пдф / 100), (4.6)
Отже,
Vфп = 56,74(100 – 2,35 /100) = 55,41 дал,
Кількість товарного пива
Vтп = Vфп (100 – Прl / 100) , (4.7)
Отже,
Vтп = 55,41 (100 – 1,37 /100) = 54,65 дал,
Загальні видимі втрати по рідкій фазі діляться по різниці між об'ємом
гарячого сусла і товарного пива і містять:
62,28 – 54,65 = 7,63 дал,
або по відношенню до об'єму гарячого сусла:
(7,63 / 62,28)100 = 12,25,
Розрахунок кількості проміжних продуктів та готового пива можна
визначити при заповненні таблиці 4.1
Таблиця 4.1 - Зведена таблиця розрахунку продуктів
Сировина і Одиниці Покращене
82
продукти вимірю- На 100 кг зернової На 1 дал пива На1000 дал
вання сировини
Зернова
сировина
Солод світлий кг 100 1,830 1830
Всього: кг 1,830 1830
Інші види
сировини:
Хміль кг 2,1 0,038 38
Проміжні
продукти і
товарне пиво
Сусло гаряче дал 62,28 1,140 1140
Сусло холодне дал 58,55 1,071 1071
Пиво молоде дал 40,04 0,733 733
Ферментні дал 1,716 0,0314 31,4
препарати
Пиво дал 56,74 1,038 1038
нефільтроване
Пиво дал 55,41 1,014 1014
фільтроване дал - 0,015 15
Дріжджі засівні дал 54,65 1 1000
Пиво товарне
Відходи:
Дробина кг 108,96 1,994 1994
солодова
Дробина кг 0,71 0,013 13
хмельова кг 1,59 0,029 29
Білковий осад
Дріжджі кг 5,5 0,101 101
залишкові
4.4. Розрахунок економічної ефективності
Розрахунок собівартості продукції до впровадження результатів НДР
83
Стаття 1 «Сировина та матеріали»[18]
Таблиця 4.2- Сировина та матеріали
«Жигулівське»
Солод світлий кг 1,830 40,0 73,2
Хміль кг 0,038 968 36,8
Дріжджі кг 0,01 9000 90
Всього: 200
Транспортно- 15,26
заготівельні
витрати (7,8 %)
Всього 215,26
Стаття 2 «Допоміжні матеріали» [18]
Таблиця 4.3- Розрахунок витрат на допоміжні матеріали
Назва Одиниця Норма витрат на 1 Оптово-
сировини виміру дал відпускна Затрати на 1
ціна дал, грн
Діатоміт кг 0,025 160,0 4
Вода м³ 0,08 35 2,8
Фільтр-
картон кг 0,0014 150,0 0,21
Сода
каустична кг 0,024 40 0,96
Всього: 3,97
Стаття 3 «Паливо, холод та електроенергія на технологічні цілі» [18]
84
Назва сировини
Одиниця виміру
Норма витрат
на 1 дал
Оптово-
відпускна
ціна, грн
Затрати на 1 дал
Таблиця 4.4- Розрахунок витрат на паливо, холод та електроенергію
Оптово-
Назва Одиниця виміру Норма витрат Затрати на 1
на 1 дал відпускна ціна,
грн дал, грн
Холод МДж 0,7 11,6 8,12
Стиснуте
повітря м³ 0,2 8,14 1,628
Електроенергія кВт 1,8 3,2 5,76
Газ м3 9,02 7,88 71,1
Всього 86,6
Собівартість за статтями 1,2,3 склала:
215,26+3,97+86,6 =305,82 грн/дал.
Розрахунок собівартості продукції після впровадження результатів НДР
Таблиця 4.6- Сировина та матеріали
«Покращене»
Солод світлий кг 1,830 40,0 73,2
Хміль кг 0,038 968 36,8
Дріжджі кг 0,01 9000 90
Ферментні
препарати кг 0,0314 1500 47,1
Всього: 247,1
Транспортно- 18,8
заготівельні
витрати (7,8 %)
Всього 265,88
Собівартість за статтями 1,2,3 склала:
265,88+3,97+86,6 =356,45 грн/дал.
Висновок
85
Назва сировини
Одиниця виміру
Норма витрат
на 1 дал
Оптово-
відпускна
ціна, грн
Затрати на 1 дал
Аналізуючи розрахунки, бачимо, що собівартість пива «Покращеного»
дещо вища ніж «Жигулівського», різниця складає 50,63 грн за 1 дал, це
обумовлено тим що в Покращене додаєм ферментні препарати, але
враховуючі те, що саме ферментні препарати на 1-2 доби зменшують
тривалість бродіння, що дозволить збільшити продуктивність, тому вважаю,
що використання сухих дріжджів і ферментних препаратів економічно
вигідно.
356,45– 305,82= 50,63 грн /дал.
4.5. Вимоги до якості пива
Вимоги до якості пива наведені в ДСТУ 3888:2015 Пиво. Загальні
технічні умови[28].
Вимоги до фізико – хімічні показників пива наведені в таблиці 4.7
Таблиця 4.7 - Фізико – хімічні показники
Масова Масова Кислот- Колір, см3 Масова Стійкість, не менше, діб
частка частка ність см3 0,1 частка Фільтроване Нефільтрован
сухих спирту, 1 моль/дм3 моль/дм3 діоксиду е
речо- не розчину розчину вуглецю,
вин у менше, гідроксиду йоду на не пас- непа- Освіт- Не
почат- % натрію на 100 см3 менше, % тери- сте- лене осві
ковому 100см3 води зова- ризо тлен
суслі, пива не ване е
%
Світле
11 2,8 1,3 – 2,8 0,4 – 1,8 0,30 30 7 5 3
12 3,4 1,7 – 3,2 0,4 – 1,8 0,33 30 8 5 3
86
Вимоги до органолептичних показників пива наведені в таблиці 4.8
Таблиця 4.8 - Органолептичні показники якості пива
Назва Характеристика показника
показника Фільтроване пиво Нефільтроване пиво: освітлене і
неосвітленее
світле напівтемне темне світле напівтемне темне
Зовнішній Прозора піниста рідина, без осаду та Прозора піниста рідина, без
вигляд сторонніх включень осаду та сторонніх включень, не
властивих продукту
(допускається наявність
дріжджового осаду та слабка
опалесценція)
Смак Солодовий Солодовий Повний Чистий смак збродженого
та смак із солодовий солодового напою з хмелевою
хмельовий присмаком смак з гіркотою та з приємним
смак з карамельног яскраво присмаком дріжджів. Сторонній
гіркотою, о солоду, вираженим присмак не допускається
що приємною карамельн
відповідає гіркотою, що им смаком,
сорту пива відповідає приємною
сорту пива гіркотою,
що
відповідає
сорту пива
Аромат Аромат, що відповідає сорту пива, Аромат збродженого солодового
чистий, без сторонніх запахів та напою. Допускається слабкий
присмаків дріжджовий аромат. Сторонні
запахи не допускаються
Піноутво- Пиво з масовою часткою сухих речовин у початковому суслі від 8 % до
рення 11,5%:
висота піни, не менше, мм – 20,0
піностійкість, не менше, мм – 2,0
Пиво з масовою часткою сухих речовин у початковому суслі від 12 % до
20%:
висота піни, не менше, мм – 30,0
піностійкість, не менше, мм – 2,0
Примітка. Додаткові вимоги до смаку і аромату пива встановлюються виробником у
рецептурі на кожну назву
Вимоги до мікробіологічних показників пива наведені в таблиці 4.9
87
Таблиця 4.9 - Мікробіологічні показники пива
Назва показника Норма Метод
непастеризоване пастеризоване випробу-
пиво в пляжках з пиво пиво в вання
масовою часткою сухих розливне пляшках,
речовин, % фільтроване металевих
8 - 11,5 12 - 20 і нефільтро- банках та
ване інших видах
споживчої
тари
Бактерії групи не допус- не не не Згідно з
кишкової палички кається в 3 допускаєть допускаєть- допускається ГОСТ
(коліформи), БГКП см3 ся в 10 см3 ся в 1 см3 в 10 см3 30518
Кількість – – – 5·102 Згідно з
мезофільних ГОСТ
аеробних та 18963
факультативно –
анаеробних
мікроорганізмів, не
більше ніж,
КУО/см3
Патогенні не не не не Згідно з
мікроорганізми, в допускає- допускаєть допускаєть- допускається порядком
тому числі роду ться в 25 -ся в 25 см3 ся в 25 см3 в 25 см3 держав-
Сальмонела см3 ногосаніт
ар-
ного
нагляду
Вимоги до вмісту токсичних елементів у пиві наведені в таблиці 4.10
Таблиця 4.10 - Вміст токсичних елементів у пиві
Назва токсичного Допустимі рівні, не більше, мг/кг Метод випробування
елемента
Ртуть 0,005 Згідно з ГОСТ 269227
Залізо 15,0 Згідно з ГОСТ 26928
Миш`як 0,2 Згідно з ГОСТ 26928
Мідь 5,0 Згідно з ГОСТ 26928
Свинець 0,3 Згідно з ГОСТ 26928
Кадмій 0,03 Згідно з ГОСТ 26928
Цинк 10,0 Згідно з ГОСТ 26928
N-нітрозаміни 0,003 Згідно з ГОСТ 26928
88
РОЗДІЛ 5. ОХОРОНА ПРАЦІ
5.1 Аналіз шкідливих факторів на підприємствах галузі
Міністерство охорони здоров'я України затвердило своїм наказом від
27.12.2001р. № 528 Гігієнічну класифікацію праці по запоказникамиах
шкідливості та небезпечності факторів виробничого середовища, важкостізі
та напруженості трудового процесу. Відповідно до цього нормативного
документу, розрізняють шкідливі виробничі фактори: фізичні
(несприятливий мікроклімат, неіонізуючі електромагнітні поля і
випромінювання, що іонізують випромінювання, виробничі шум, ультразвук
і інфразвук, вібрація локальна і загальна, невідповідність освітленості
нормальному зоровому сприйняттю виробничого середовища); хімічні
(речовини хімічного походження, деякі речовини біологічної природи, що
отримані хімічним синтезом і/або для контролю яких використовуються
методи хімічного аналізу); біологічні (мікроорганізми – продуценти, живі
клітки і спори, що містяться в препаратах, патогенні мікроорганізми);
фактори трудового процесу (важкість роботи – динамічне і статичне
навантаження, маса що піднімається і переміщуваного вантажу,
стереотипність робочих рухів, особливості положення і переміщення тіла
працівника; напруженість праці – навантаження на центральну нервову
систему, органи почуттів, емоційну сферу працівника). По показниках
шкідливості та небезпеки факторів виробничого середовища, важкостізі і
напруженості трудового процесу умови праці підрозділяються на чотири
класи: оптимальні, допустимі, шкідливі (підрозділяються на чотири ступені
за рівнем перевищення гігієнічних нормативів і виразності можливих змін в
організмі людини), небезпечні (екстремальні) – відповідно, 1-4 класи[19].
Перераховані вище шкідливі виробничі фактори характерні для
підприємств харчових виробництв. На додаток можна відзначити лише
наступне. При виконанні технологічних процесів на цих підприємствах
мають місце пилеутворення, тепло- і вологовиділення, змінюється склад
89
повітря, створюються випромінювання. Процеси подрібнювання,
просіювання, транспортування, фасовки сипких харчових продуктів
супроводжуються виділенням пилу (зернового), що має шкідливі для
організму людини та пожаро-, вибухонебезпечні властивості. Деякі
технологічні процеси супроводжуються споживанням кисню атмосферного
повітря. При процесах бродіння утворюється диоксид вуглецю (вуглекислий
газ), при тепловій обробці сировини виділяються продукти його термічної
деструкції (в основному, акролеин, оксид і диоксид вуглецю). Процес
стерилізації бродильних апаратів хлорним вапном і гострою парою
супроводжується виділенням газоподібного хлору. При експлуатації і
ремонті холодильних установок можливі витоки холодоагентів, серед яких
найбільшу небезпеку для людей представляє аміак. На підприємствах галузі в
значних обсягах використовуються кислоти, миючі засоби і дезинфекційні
розчини, що можуть зробити шкідливий вплив на організм людини. При
роботі ЕОМ і відеотерміналів також можливий прояв шкідливих виробничих
факторів: створюються випромінювання електромагнітне, інфрачервоне,
ультрафіолетове, м'яке рентгенівське, утворяться електростатичні поле між
екраном і тілом оператора, озон, оксиди азоту, відбуваються аэроионизация і
нагромадження пилу[19].
5.2 Нормативи параметрів виробничого середовища
Вимоги до параметрів мікроклімату
Мікрокліматичні умови у виробничих приміщеннях характеризують
наступні показники: температура, відносна вологість і швидкість руху
повітря, інтенсивність теплового (інфрачервоного) випромінення,
температура поверхні устаткування і конструкцій, що обгороджують. Для
робочої зони виробничих приміщень встановлені оптимальні і припустимі
мікрокліматичні умови з урахуванням важкості виконуваної роботи і періоду
року. Величини показників мікроклімату в робочій зоні приведені в таблиці
5.1 згідно з ДСН 3.3.6.042-99. [19]
90
Таблиця 5.1 - Оптимальні величини температури, відносної вологості і
швидкості руху повітря в робочій зоні виробничих приміщень
Період року Категорія Температура Відносна Швидкість
робіт повітря, оС вологість руху повітря,
повітря, % м/с
Легка Iа 22…24 60…40 0,1
Легка Iб 21…23 60…40 0,1
Холодний Середньої 19…21 60…40 0,2
важкості IIа
Середньої 17…19 60…40 0,2
важкості IIб
Важка III 16…18 60…40 0,3
Теплий Легка Iа 23…25 60…40 0,1
Легка Iб 22…24 60…40 0,2
Середньої 21…23 60…40 0,3
важкості IIа
Середньої 20…22 60…40 0,3
важкості IIб
Важка III 18…20 60…40 0,4
5.3.Вимоги до вмісту шкідливих речовин у повітрі[19]
Установлено величини гранично припустимої концентрації (мг/м3)
шкідливих речовин у повітрі робочої зони, наприклад: пил зернова,
борошняна і цукрова – відповідно, 4, 6 і 3; акролеин – 0,2; аміак і оксид
вуглецю – 20; ангідрид сірчистий – 10; їдкий луг (розчин у перерахуванні на
NaOH) – 0,5; кислоти азотна, сірчаний і оцтова – відповідно, 2, 1 і 5;
крохмаль окислений – 4; нітрит натрію – 0,05; сіль поварена – 5; сода
кальцинована – 2; синтетичні миючі засоби – 5; хлор – 1. Вміст диоксида
вуглецю в повітрі не повинна перевищувати 0,5% при 20% кисню. У повітрі
робочої зони на робочих місцях по зобслуговуванню, ремонтові і
налагодженню ЕОМ вміст озону не повинний перевищувати 0,1 мг/м3,
оксидів азоту (у перерахуванні на NO2) – 5 мг/м3, пилу – 4мг/м3.
5.4.Вимоги до рівнів природного і штучного висвітлення робочих
місць і приміщень[19]
91
Ці вимоги викладені в СНиП иII-4-79 «Часть II. Нормы
проектирования. Естественное и искусственное висвітленняосвещение», в
інших нормах і правилах, у тому числі в Правилах охорони праці при
експлуатації електронно-обчислювальних машин.
5.5.Вимоги до рівнів шуму і вібрації[19]
Рівні звукового тиску, рівні звуку й еквівалентні рівні звуку на робочих
місцях повинні відповідати вимогам ДСТ12 .1.003-83, ДСН3.3.6.037-99
«Державні санітарні норми виробничого шумові, ультразвукові та
інфразвуку», при роботі з відеотерміналами й ЕОМ – вимогам ДСанПіН
3.3.2-007-98.
Рівні вібрації при виконанні робіт у виробничих умовах не повинні
перевищувати допустимих значень, установлених ДСТ12.1.012 90, ДСН
3.3.6.039-99 «Державні санітарні норми виробничої загальної та локальної
вібрації», при роботі з відеотерміналами й ЕОМ – допустимих значень,
установлених ДСанПіН 3.3.2-007-98.
5.6.Правила техніки безпеки під час роботи в навчальній
лабораторії та надання першої допомоги[23]
1. Під час роботи в хімлабораторії необхідно підтримувати чистоту,
тишу, порядок.
2. Кожен повинен знати, де знаходяться засоби протипожежного
захисту і аптечка.
3. В лабораторії заборонено палити, приймати їжу, пити воду або інші
напої.
4. Досліди потрібно проводити лише в чистому посуді. Після
закінчення експериментів посуд потрібно відразу вимити.
5. Під час роботи слід бути дуже обережним та акуратним, слідкувати,
щоб речовини не потрапили на одяг, шкіру, а також в очі.
92
6. Недопустимо перевіряти речовини чи розчини на смак. Нюхати
речовини можно, обережно направляючи на себе пар або газ легким рухом
руки.
7. На посуді, в якому зберігаються речовини або розчини, повинні
обов'язково бути етікетки з назвою речовини або з складом розчину.
8. Під час нагрівання рідких і твердих речовин в пробірках і колбах не
можна направляти їх отвір на себе чи сусіда. Заглядати при цьому зверху в
отвір пробірки заборонено.
9. Після закінчення роботи необхідно виключити газ, воду,
електроенергію.
10. Забороняється виливати в раковину концентровані розчини кислот,
лугів, солей важких металів.
11. Під час роботи з отруйними речовинами, концентрованими
кислотами і лугами, фенолом, органічними розчинниками та ін., необхідно
користуватись захисними окулярами, протигазами, респіраторами або ін.
12. Досліди з речовинами, що легко займаються (ефір, бензин, ацетон,
спирт тощо) проводять подалі від вогню і ввімкнених електроприладів.
13. При виникненні пожежі негайно відключити газ, вимкнути
електроприлади в лабораторії. Швидко забрати всі горючі речовини подалі
від вогню, а полум'я гасити вогнегасником, піском або використовувати
протипожежну ковдру. Не можна заливати вогонь водою.
14. Якщо на комусь спалахне одяг, необхідно того, хто постраждав,
повалити на підлогу і швидко накрити вовняною ковдрою, при цьому бігати
по лабораторії забороняється, так як полум'я це більше підсилиться.
15. При термічних опіках негайно роблять примочки спиртовим
розчином таніну, етанолом або розчином перманганату калію.
16. При опіках кислотами необхідно відразу ж промити уражене місце
проточною водою, потім 5% розчином гідрокарбонату натрію
17. При опіках лугами необхідно відразу ж промити уражене місце
проточною водою, потім 3% розчином борної або оцтової кислоти.
93
18. При попаданні кислоти або лугу в очi потрiбно швидко промити
невеликим струменем води з-пiд крану на протязi 3-5 хвилин, потiм очi
промивають розчином гiдрокарбонату натрiю (у випадку кислоти) або
розчином борної кислоти (у випадку лугу). Пiсля цього треба звернутися до
лiкаря.
19. Шкiру, уражену органiчною речовиною (наприклад фенолом)
необхiдно промити великою кiлькiстю спирту або другого нейтрального
розчинника. Обов'язково студента, що постраждав, слiд вiдправити до
медпункту.[23]
5.7. Техніка безпеки і правила роботи в мікробіологічній лабораторії
Робота в мікробіологічної лабораторії вимагає постійного і
педантичного дотримання правил безпеки та особистої гігієни. Навіть якщо в
лабораторії не ведуться роботи з патогенними та умовно-патогенними
мікроорганізмами, вони можуть бути виділені з навколишнього середовища в
процесі дослідницької роботи. Тому в будь-яких умовах мікробіолог повинен
працювати в лабораторії так, як якщо б він постійно мав справу з
патогенними мікроорганізмами. Основними правилами роботи студента в
мікробіологічної лабораторії є наступні: [23]
1. Працювати в спецодязі: в халаті (а в боксі - в змінному халаті), у
змінному взутті, шапочці або косинці, а при необхідності - в марлевій
пов'язці.
2. У робочих приміщеннях лабораторії забороняється палити, приймати
пишу, ходити без потреби між столами і відкривати кватирки, щоб не
допускати циркуляцію мікроорганізмів з струмом повітря. У лабораторію не
можна вносити сторонні речі. Портфелі та сумки складають в спеціально
відведеному місці.
3. На робочому місці розміщують тільки обладнання, необхідне для
виконання конкретної роботи. Студенти приступають до роботи тільки з
94
дозволу викладача і всю роботу проводять в суворій відповідності з
досліджуваної методикою.
4. При використанні спіртовок необхідно стежити за їх герметичністю,
не виймати гніт з палаючої спиртівки, не запалювати одну спиртівку від
іншої, не користуватися спиртівкою поблизу легкозаймистих рідин. Не
залишати без потреби палаючу спиртівку, полум'я гасити тільки ковпачком.
5. Студенти не повинні включати і користуватися електричними
приладами без дозволу викладача.
6. Під час роботи в лабораторії на руках не повинно бути кілець,
перснів і накладних нігтів. Нігті повинні бути коротко оголений.
7. Щоб уникнути інфікування рук працювати тільки бактеріологічною
петлею і пінцетом. Використані інструменти і предмети необхідно марнувати
над полум'ям пальника або поміщати в дезінфікуючий розчин.
8. Білі в процесі роботи інфікований матеріал потрапив на шкіру,
слизову оболонку очей або в рот, необхідно терміново довести до відома
викладача і за його безпосередньої участі провести необхідні заходи по
знезараженню.
9. При попаданні на поверхню столу крапель розчину, що містять
мікроорганізми, необхідно витягти пінцетом ватяний тампон, змочити його в
70% етиловому спирті або в 3% водному розчині хлораміну і обробити
інфіковані місця. Найкраще цю роботу провести під контролем викладача.
10. Мазки з досліджуваних мікроорганізмів необхідно фіксувати над
полум'ям пальника або в фіксуючому розчині.
11. Відсмоктування досліджуваного матеріалу необхідно проводити за
допомогою стерильних автоматичних або напівавтоматичних піпеток. При
використанні скляних мірних піпеток вихідний отвір закривають ватним
тампоном, і відсмоктування проводите використанням гумової груші.
12 Під час роботи не можна класти на стіл інструменти, піпетки, ватяні
пробки, предметні і покривні скла. Все повинно знаходитися в штативі,
95
фарфорових стаканчиках, на столиках для предметних стекол і в інших,
спеціально відведених місцях.
13. Всі засіяні пробірки і чашки поміщаються в термостат або здаються
викладачеві.
14. Використані при лабораторних дослідженнях предметні скельця,
піпетки, шпателі відразу ж занурюють на одну добу в банки з дезинфікуючим
розчином, потім миють і кип'ятять. Відпрацьовані чашки Петрі і пробірки з
посівами мікроорганізмів збирають в бікси і передаються викладачеві для
автоклавування. Заражений матеріал і непотрібні культури підлягають
обов'язковому знищенню, бажано в той же день.
15. Збирання приміщень лабораторії проводити вологим способом.
Перед роботою в боксі і передбокснику необхідно включати бактерицидні
лампи. Поверхня столу, де проводиться робота з культурами мікроорганізмів,
слід дезинфікувати шляхом протирання 3% розчином хлораміну або 70%
етиловим спиртом.
16. Не допускається винесення інфікованого матеріалу за межі
приміщень лабораторії. Культури мікроорганізмів, необхідні для подальшої
роботи, зберігаються в сейфі. При необхідності зберігання бактеріальних
культур в холодильнику останній повинен опечатуватися.
17. У кінці роботи студент повинен привести в порядок робоче місце,
вимити руки. Необхідно мати індивідуальне рушник або серветки для
витирання рук. З правилами техніки безпеки при роботі в мікробіологічній
лабораторії студенти знайомляться на першому занятті, про що розписуються
в журналі.[ 23]
96
ВИСНОВКИ ТА РЕКОМЕНДАЦІЇ
Однією з найважливіших технологічних ознак дріжджів є також їх
бродильна активність, яка визначає тривалість головного бродіння, фізико-
хімічні властивості пива, його біологічну стійкість. Її оцінюють за такими
показниками, як швидкість споживання цукрів, кількість діоксиду вуглецю,
що виділяється, та величиною кінцевого ступеня зброджування. При
головному бродінні більша частина екстрактивних речовин перетворюється в
продукти бродіння. Хід цього процесу контролюють за ступенем
зброджування. Розрізняють видимий і дійсний ступінь зброджування. Якщо
вміст екстракту визначають у пиві в присутності спирту та СО2, то це
видимий екстракт. Використовуючи його значення, обчислюють видимий
ступінь зброджування. Дійсний ступінь зброджування знаходять за
величиною дійсного вмісту екстракту, що визначають, після видалення
спирту та діоксиду вуглецю, пікнометричним методом (по відносній густині
сусла або пива). Кінцевий ступінь зброджування, тобто максимально
можливий в процесі бродіння, не досягається. У світлих сортів пива видимий
ступінь зброджування становить 61-69 %.
Проаналізувавши отриманні данні можна зробити висновок, що на
видимий ступінь зброджування суттєво впливає температура бродіння, так
раса дріжджів краще зброджувалась при більш низьких температурах,
натомість у раси SAFLAGER W-34/70 кращі результати при температурі 10 –
15 ºС. Додавання ФП дещо прискорює зброджування сусла, і при
концентрації 0,3 см3 і 0,5 см3 ми спостерігаємо значне скорочення часу, на 6
добу (144 год) при температурі 10ºС для обох рас видимий ступінь
зброджування становив понад 60%, що є нормованим показником. Для раси
11 такий показник ми бачимо і при температурі 5 ºС.
В роботі дослідили, що відновлення бродильної активності сухих
пивоварних дріжджів, зазвичай залежить від конкретних виробничих умов, а
саме: температури бродіння, та оптимальної кількості ферментних
97
препаратів. Проаналізувавши расу SAFLAGER W-34/70 можна
рекомендувати для зброджування пивного сусла з використанням ФП.
98
ПЕРЕЛІК ПОСИЛАНЬ
1. Використання імобілізованих пивних дріжджів для зброджування
пивного сусла. ДідухГ.В.// Наук. пр. / Одес. нац. акад. харч. технологій.
Одеса,. 2019. Т. 83, вип. 2 С.136-142.
2. Домарецький В.А. Технологія солоду і пива. – К.: Фірма
“ІНКОС”, 2004. – 426 с.
3. Дослідження процесів зброджування пивного сусла із
застосуванням різних штамів дріжджів / Б. І. Хіврич, Б. В. Роздобудько, А. В.
Ковч та ін. // Наукові здобутки молоді – вирішенню проблем харчування
людства у ХХІ столітті : матеріали 84 Міжнародної наукової конференції
молодих учених, аспірантів і студентів, 23–24 квітня 2018 р. – К. : НУХТ,
2018. – Ч. 1. – С. 265.
4. Зброджування висококонцентрованого пивного сусла дріжджами
різних рас. Косів Р.Б., Березовська Н.І., Паляниця Л,Я., Харандюк Т.В.
Наукові праці [Одеської національної академії харчових технологій], 186-
189.
5. Інноваційні технології продуктів бродіння і виноробства: підруч.
/ С.В. Іванов, В.А. Домарецький, В.Л. Прибильський та ін.; за заг. ред. д-ра
хім. наук, проф. С.В. Іванова. – К.: НУХТ, 2012. – 487 с.
6. Косів Р. Б. Інтенсифікація зброджування високогустинного
пивного сусла за участю вітамінів / Р. Б. Косів, Л. Я. Паляниця, Н. І.
Березовська, Т. В. Харандюк // Харчова наука і технологія. - 2016. - Т. 10
Вип. 3. - С. 39-44. - Режим
доступу: http://nbuv.gov.ua/UJRN/Khnit_2016_10_3_9
7. Кошова, В. М. Дослідження впливу різних рас дріжджів на
зброджування пивного сусла і якість готового пива / В. М. Кошова, Л. P.
Решетняк, A. M. Куц // Наукові праці НУХТ. – 2015. – Т. 21, № 1. – С. 220-
226.
99
8. Кошова В. М. Мисюра Т.Г., Попова Н.В. Вплив ферментних
препаратів на колоїдну стійкість пива. Наукові праці Національного
університету харчових технологій. 2017. Т. 23, № 4. С. 127-132.
9. Кошова В.М., Мацулевич Н.Є., Вплив поліфенолів на колоїдну
стійкість пива. Наукові праці НУХТ. 2011. № 37-38. С. 34-37.
10. Wolfgang Kunze Technology Brewing and Malting. 2009. 1100 с.
11. Куц А.М., Кошова В.М. Технологія бродильних виробництв:
Конспект лекцій з дисц. «Загальні технології харчової промисловості» для
студ. ден. та заоч. форм навчання напряму підготовки 6.051701 “Харчові
технології та інженерія”. – К.: НУХТ, 2011. — 156 с.
12. Лойко С., Рубан В., Романова З. Дослідження впливу ферментів
та фенолів сировини для стійкості пива. Наукові здобутки молоді –
вирішенню проблем харчування людства у ХХІ столітті: 84-а міжнародна
наукова конференція молодих учених, аспірантів і студентів, 5–6 квітня 2018
р. Київ: НУХТ, 2018. Ч.1. С. 285.
13. Мікробіологія харчових виробництв: навчальний посібник. /
Капрельянц Л.В., Пилипенко Л.М., Єгорова А.В., та ін..- Херсон: ОЛДІ-
ПЛЮС, 2017. – 478 с.
14. Мікробіологія бродильних виробництв.: Методичні вказівки до
вивчення дисципліни і виконання лабораторних робіт для студентів напряму
підготовки 6.051701 «Харчові технології та інженерія» денної та заочної
форм навчання [Електронний ресурс] / Укл. О.Л. Чепурна, Г.М. Заболотна; -
Черкаси: ЧДТУ, 2010. – 56с.
15. Загальні технології харчової промисловості: Метод. вказівки до
вик. лаб. практикуму студ. заоч. форми навчання напряму підготовки
6.051701 ‘‘Харчові технології та інженерія‘‘ спец. “ Технологія продуктів
бродіння і виноробства ” / Укл.: А.М. Куц, М.В. Бондар, Ю.В. Булій. – К:
НУХТ, 2011. – 53 с.
16. Методичні рекомендації до підготовки магістерської роботи для
здобувачів освітнього ступеня «магістр» зі спеціальності 181 «Харчові
100
технології» усіх форм навчання / уклад. О.Л. Чепурна, Н.А. Нагурна,
З.В.Бондарчук.- Черкаси: ЧДТУ, 2018. –55с.
17. Методичні вказівки до виконання розділу «Охорона праці» в
дипломних роботах бакалаврів напряму підготовки 6.051701 «Харчові
технології та інженерія» усіх форм навчання / Укл.: В.І. Биков, В.Л.
Цикановський, Ю.Ю. Гайова. – Черкаси: ЧДТУ, 2014. – 24 с.
18. Методичні вказівки до виконання економічної частини
дипломного проекту для студентів спеціальності 181 «Харчові технології»
усіх форм навчання / Укл.: – Черкаси: ЧДТУ, 2012. – 13 с.
19. Нарцисс Л. Краткий курс пивоварения / Нарцисс Л.; [пер. с нем.
А. А. Куреленкова]. – СПб. : Профессия, 2007. — 640 с.
20. Осокін В.В. Охорона праці на підприємствах харчових
виробництв. Конспект лекцій. / В.В.Осокін, Ю.А.Селезньова. Донецьк. 2008.
– 153с.
21. Технология солоду, пива та безалкогольних напоїв у задачах і
прикладах: Навчальний посібник для студентів вищих навчальних закладів /
А.Є. Мелетьев, В.А. Домарецкий, С.Р. Тодосійчук, А.М. Куц та ін. – К.:
НУХТ, 2007.– 256 с.
22. Технологические расчеты бродильных производств / М.М.
Коробов, В.А. Маринченко, А.Е. Мелетьев и др. – К.: Техніка, 1974. – 300 с.
23. Фабіянська О.Л. Методичні вказівки для роботи в лабораторіях
кафедри харчових технологій та мікробіології на практично-лабораторних
заняттях студентами спеціальності 181 Харчові технології; 204 Технологія
виробництва і переробки продукції тваринництва; 207 Водні біоресурси та
аквакультура; 241 Готельно-ресторанна справа – Вінниця.-ВНАУ.-2018.-34с.
24. Tylkowska, K. Health germination and vigour of common bean seeds
in relation to microwave irradiation / K. Tylkowska, M. Turek, R. Blanco Prieto //
Phytopathologia. - 2010. – 55. – Р. 5–12.
25. Vanova, M. Survey of incidence of bunts (Tilletia caries and Tilletia
contraversa) in the Czech Republic and susceptibility of winter wheat cultivars /
101
M. Vanova, P. Matysinsky, J. Benada // Plant Protection Science. – 2006. – 42. –
Р.21–25.
26. Vashisth, A. Exposure of seeds to static magnetic field enhances
germination and early growth characteristics in chickpea (Cicer arietinum L.) / A.
Vashisth , S. Nagarajan //Bioelectromagnetics. – 2008. – 29. – Р. 571–578.
27. Vashisth, A. Nagarajan SEffect on germination and early growth
characteristics in sunflower (Helianthus annuus) seeds exposed to static magnetic
field / A. Vashisth // J. Plant Physiol. – 2010. – 167. – Р. 149–156.
28. ДСТУ 3888:2015 Пиво. Загальні технічні умови.
102
ДОДАТКИ
УДК663.123.4
ОБҐРУНТУВАННЯ І ВИБІР ШТАМІВ ПИВНИХ ДРІЖДЖІВ ДЛЯ
ІНТЕНСИФІКАЦІЇ БРОДІННЯ
Кучеренко О.С., студент групи МТБВ-203
кафедри харчові технології
Бондарчук З.В.., к.т.н., доцент кафедри
харчові технології
Черкаський державний технологічний університет
Найбільш тривала стадія приготування пива – бродіння та
доброджування пивного сусла. При зброджуванні пивного сусла
відбуваються переважно біохімічні процеси і в деякій мірі фізико-хімічні та
хімічні. Від інтенсивності цих процесів залежить не тільки тривалість
приготування пива, але і органолептичні показники пива, стійкість його при
зберіганні.
Головну роль в біохімічних процесах при зброджуванні пивного сусла і
доброджуванні молодого пива відіграють дріжджі. Метаболічна активність
пивоварних дріжджів тісно пов’язана з їх фізіологічним станом. Маючи
розуміння про ріст і розвиток дріжджів, їх взаємозв’язок з оточуючим
середовищем, дозволяє керувати життєдіяльністю мікроорганізмів, надавати
основу для підвищення ефективності виробництва пива та покращувати його
якість.
В пивоварінні для зброджування сусла використовують дріжджі
Saccharomyces cerevisiae як чистих культур, та і у сухому вигляді.
Різноманітність сортів пива вимагає проведення ефективної та
високоякісної ферментації за допомогою інших видів дріжджів без
ймовірності контамінації середовища дріжджами-шкідниками виробництва
та бактеріальною мікрофлорою.
Один із способів підвищення мікробіологічної стійкості пива та
стабілізації його смаку – використання стандартного посівного матеріалу.
Вирішенням цієї проблеми для заводів є застосування сухих активних
пивних дріжджів (АСПД), отриманих в асептичних умовах і мають високу
ксерорезистентність – збереження життєздатності під час зневоднення та
тривалого зберігання у дегідратованому стані.
В магістерській роботі досліджували та порівнювали дві раси дріжджів:
раса 11 і раса SAFLAGER W-34/70. Хід цього процесу контролюють за
видимим ступенем зброджування. Отримані результати наведені в таблиці 1.
103
Таблиця 1 –Видимий ступінь зброджування при дозуванні ФП в
кількості 0,3 см3
Зразок Тривалість головного бродіння, год
24 48 72 96 120 144 168
Температура бродіння 5ºС
1 4,3 12,3 22,4 46,8 57,3 58,5 60,8
2 3,8 10,5 18,4 42,5 50,5 52,6 57,9
3 5,1 12,8 23,9 49,7 59,8 60,4 61,8
4 4,8 12,1 18,8 44,4 51,9 56,5 59,3
Температура бродіння 10ºС
1 4,3 12,3 22,4 46,8 57,3 58,5 60,3
2 3,8 10,5 18,4 42,5 50,5 52,6 57,4
3 5,0 12,8 23,5 48,4 58,9 60,3 60,8
4 5,2 13,1 19,5 44,8 53,6 61,9 62,4
Температура бродіння 15ºС
1 4,3 12,3 22,4 46,8 57,3 58,5 60,3
2 3,8 10,5 18,4 42,5 50,5 52,6 57,4
3 4,8 11,2 22,7 47,0 56,9 58,4 59,8
4 5,4 15,5 20,4 45,2 52,7 61,3 62,0
Проаналізувавши отриманні данні можна зробити висновок, що на
видимий ступінь зброджування суттєво впливає температура бродіння, так
раса дріжджів краще зброджувалась при більш низьких температурах,
натомість у раси SAFLAGER W-34/70 кращі результати при температурі 10 –
15 ºС. Додавання ФП дещо прискорює зброджування сусла, і при
концентрації 0,3 см3 і 0,5 см3 ми спостерігаємо значне скорочення часу, на 6
добу (144 год) при температурі 10ºС для обох рас видимий ступінь
зброджування становив понад 60%, що є нормованим показником. Для раси
11 такий показник ми бачимо і при температурі 5 ºС.
В роботі дослідили, що відновлення бродильної активності сухих
пивоварних дріжджів, зазвичай залежить від конкретних виробничих умов, а
саме: температури бродіння, та оптимальної кількості ферментних
препаратів. Проаналізувавши расу SAFLAGER W-34/70 можна
рекомендувати для зброджування пивного сусла з використанням ФП.
Список використаної літератури:
1. Домарецький В.А. Технологія солоду і пива. – К.: Фірма “ІНКОС”, 2004. –
426 с.
2. Кошова В.М., Коршунов О.В.Удосконалення технології приготування
темного пшеничного солоду. Научные исследования. Теория и практика. С.
62-67.
3. Нарцис Л.«Краткий курс пивоварения», изд. «Проффесия», 2007
104

ChSTU repository

ChSTU repository preserves and enables easy and open access to all types of digital content including text, images, moving images, mpegs and data sets