Способ получения пивоваренных дрожжей

 

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПИВОВАРЕННЫХ ДРО7КЖЕЯ,предусматривающий внесение посевного материала в пивное сусло с последующим непрерывным выращиванием и подачей полученных дрожжей для сбраживания пивного сусла,о т л и ч а ю щ и и с я тем, что, с целью снижения потерь целевого продукта и ускорения способа, перед внесением в пивное сусло посевной материал наносят на слой гранулированного инертного носителя, выполненного в виде колец диаметрюм 10-20 мм, при этом носитель используют в количестве 5-25% of объема питательной среды, а выращивание ведут при скорости протока Q ® -1 пивного сусла 0,13-0,43 ч (Л

(19) (И) СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

3(5п G 12 N 1/16

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ASTOPCKOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 34,37963/28-13 (22), 12. 05. 82 (46) 23.12.83 Бюл, 9 47 (72) В.С.Исаева, Э.Н.Казанцев, A,Ï.Êîëïàê÷è, Е,М.Попова и Н.Н.Раттэль (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт пивО-безалкогольной промышленности (53) 663.13(088.8) (56) 1. Колпакчи А.П. Воэможность применения закрепленных на носителе дрожжевых клеток при сбраживании пивного сусла. Иммобилиэованные клетки микроорганизмов. Теория и практика, Пущино, 1978, с. 141-149. .2. Авторское свидетельство СССР

9 350816, кл. С 12 N 1/18, 1971. (54) (57) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПИBOBAPЕННЫХ ДРОЖЖЕЙ, предусматривающий внесение посевного материала в пивное сусло с последующим непрерывным выращиванием и подачей полученных дрожжей для сбраживания пивного сусла,о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью снижения потерь целевого продукта и ускорения способа, перед внесением в пивное сусло посевной материал наносят на слой гранулированного инертного носителя, выполненного в виде колец диаметром 10-20 мм, при этом носитель используют в количестве 5-25% от объема питательной среды, а выращивание ведут при скорости протока пивного сусла 0,13-0,43 -ч е

1062261

Изобретение относится к пивоварен-. ной промышленности, в частности к способам размножения пивоваренных дрожжей.

Известен способ получения пивоваренных дрожжей, предусматривакщий закрепление дрожжей на носителе а последукщим сбраживанием пивного сусла (1).

Однако сбраживаиие ведется в одном фермвнтере при прохождении сусла через слой носителя с нанесенными на него дрожжами. Расход носителя при таком способе довольно большой.

Найболее близким к изобретению 15 по технической сущности и достигаемому эффекту. является способ получения пивоваренных дроэ(жей, првдусматривакщий внесение посевного материа° ла в пивное. сусло с последукицим не- д) прерывным выращиванием и подачей получвнных дрожжей s линию непрерывного сбраживания пивного сусла. Согласно известному способу размножение ведут при степени разбавления пита- 25 тельной среды, равной 0,29-0,046 ч 1, а аэрацию воздухом осуществляют со скоростью равной 6 л/ч на литр среды (2) .

Недостатком известного способа является то, что суспензия дрожжевых клеток, потерявших под влиянием аэрации способность к оседанию, в концентрации 180-200 млн кл/мл переходит в танки главного брожения где 35 дрожжи продолжают размножаться, что приводит к увеличенным потерям целевого продукта при его отделении от дрожжей (2,1% по линии главного брожения) и не позволяет реализовать воэможности системы в отношении дальнейшей интенсификации процесса производства целевого продукта.

Целью изобретения является снижение потерь целевого пррдукта и уско- рение способа. 45

Поставленная цель, достигается тем, что согласно способу получения пивоваренных дрожжей, предусматривакщему внесение посевного материала в питательную среду с последующим выращи- 50 ванием и подачей полученных дрожжей для сбраживания пивного сусла, перед внесением в пивное сусло посевной материал наносят на слой гранулированного инертного носителя, выполненного55 в виде колец диаметром 10-20 мм, при этом носитель используют в количестве 5-25% от объема питательной среды, а выращивание ведут при скорости протока пивного сусла 0,13-0 43 ч.. 60

-1

Сущность способа заключается в следукщем.

В головной аппарат линии, состоящей иэ нескольких последовательно соединенных танков и предназначенной для сбраживания питательной среды при 6-8 С, помещают нейтральный носитель слоем, способным вытеснить от 5 до 25% объема питательной среды при размере частиц диаметром

10-20 мм, выполненных преимущественно в виде колец. Затем в головной аппарат вносят суспензию дрожжей в питательной среде при концентрации

90-160 (10) млн кл/мл. B остальные танки линии вносят суспензию дрожжей в питательной среде при концентрации

25 MBH кл/мл,начиная с конечного танка.

Послв сбраживания сусла в головном аппарате до концентрации 2,5-3,5% сухих веществ и частичного закрепления дрожжей на нейтральном носителе, а также при достижении в конечном танке линии концентрации 3,8-4,2% сухих веществ, включают непрерывный проток сусла со скоростью разбавления 0,13-0,43 ч-" в вертикальном аппарате с наполнителем и 0,01-0,02 ч 1 по всей системе, регулируя его скорость так, чтобы концентрация сухих веществ в питательной среде на выходе нэ последнего танка составляла

3,8-4,2% и чтобы концентрация дрожжевых клеток на выходе из головного аппарата составляла 13-43 млн кл/мл (+2), а на выходе из конечного аппарата — 5-20 млн кл/мл.

П р н м е р 1, В вертикальный ферменте.р иэ нержавеющей стали емкостью 7 л помещали насыпью носитель в виде керамических колец Рашига.

Размер каждого кольца: диаметр внешний 10 мм, внутрениий — 6 мм, высота 10 мм, При объеме 6,4 л на выходе ss верхнего крана носитель занимал 25% этого объема. Полезный объем составлял 4,8 л. Сусло использовали нестерильное, с начальной массовой долей сухих веществ .11%, брожение проводили в холодной камере при 8 С. .

Для закрепления дрожжей в начале опыта в вертикальный фврментер вносили суспенэию дрожжей раса 8 а(М), 8 генерацию при норме введения

3,4 л/гл, что обеспечивало концентрацию клеток в суспенэии

90+10 млн кл/мл.

Через 65 ч, когда содержание сухих веществ в сбраживаемом сусле достигало 3, 3% и дрожжи частично закреплялисьь на носителе, начинали подачу сусла в головной аппарат. Начальная скорость протока равнялась

0,50 л/ч. Через 5 сут непрерывной подачи сусла все горизонтальные танки заполнялись и начинался непрерывный отток молодого пива. В это время содержание сухих веществ и ,количество дрожжевых клеток в сбраживавмом сусле, вытекакщем из вертикального аппарата, было 5,5% и

12 млн кл/мл, а в пиве иэ последне1062261

Скорость оттока, л/ч

Сутки от Темпераначала тура броопыта жения, о С

Длитель ность брожения в системе ч

Скорость разбавления по ве рти -. кальному танку, ч

1-8

0,135

0,200

5,5 3,7

0,67 96

0,96 67,7

9-18

6,5 4,2

16,4 9,7

6,0 4,0

8,4

Среди.

Дрожжи при использованном способе их получения оседали, давая резкую границу и величину осадка в 30

3,8 0,2 мл через 10 мин, что соответствует показателям для нормально оседающих дрожжей. Опыт длился 18 сут.

Основная часть экстракта (70%) сбра-. живалась в вертикальном танке. Содер-35 жанне дрожжей в оттекакщем из верти-, кального аппарата сбраживаемом сусле равнялось в первые 8 сут."12 млн кл/мл,в период от 9 до 18 сут.20 млн кл/мл и в среднем составляла 40

16,4 млн кл/мл.. Количество дрожжей, ушедших со сброженным пивом, и дрожжей, осевших на дне танков, составило в пересчете на количество дал сброженного пива (за время опыта) 4 .0,062 кг/дал, что находится в,пределах, характерных для периодического способа брожения при ускорении сбраживания до 3,3 сут, Потери по жидкой фазе составили 1,1%, т.е. на 1Ъ меньше, чем при непрерывном известном способе сбраживания.

Пример 2. В ферментер из нержавеющей стали емкостью 7 л помещали насыпью носитель в виде колец диаметром 15 мм1и высотой 15 мм, вы- 55 . полненных иэ композиции полиэтилен: фторопласт, *лотностью 1,22. При объеме 4,3 л на выходе среднего крана носитель эанимаг. 15Ъ этого объема.Полезный объем составлял 3,7 л.Сусло ксполь- 60 зовали нестерильное, с массовой долей сухих веществ 11Ъ. Брожение проо водили в холодной камере при 8 С.

Для частичного закрепления дрож жей на носителе в ферментер вносили 65

Опыт продолжался в течение

29.сут, Начиная с 4-5 сут.от начала работы вертикального аппарата в непрерывном режиме, скорость подачи сусла обеспечивала длительность сбраживания пива в системе эа

91,3 ч (скорость протока сусла

0,7 л/ч при рабочем объеме системы

63,9 л), а в последнюю неделю - эа бб,б ч при скорости протока 0,96 л/ч.

Технологические показатели работы системы в этих условиях приведены в табл. 2. го горизонтального танка - 3,7% и

8 млн кл/мл. В.дальнейшем скорость подачи сусла поддерживали таким образом, чтобы содержание сухих веществ в пиве, вытекакщем из системы, равнялось 3,8Ъ.

Через 8 сут.от начала работы вертикального аппарата в непрерывном режиме .скорость подачи сусла увеличили вдвое, что обеспечило длительность брожения пива в системе, равную

67,7 ч.

В среднем по опыту сбраживание проходило эа 3 34 сут. Технологические показатели работы системы в этих условиях приведены в табл 1 °

Таблица 1

0,171 . 0,83 80,2 суспенэию дрожжей, раса ll из расчета 5 л/гл, что обеспечивало концентрацию клеток в суспензии

150+15 млн кл/мл. Через 48 ч, когда содержание сухих веществ в сбраживаемой среде достигло 2,9Ъ и дрожжи частично закрепились на носителе, начали непрерывный проток сусла в линию горизонтальных танков брожения.

Сусло, проходя через слой частично закрепленных дрожжей, частично сбраживалось и, перетекая из танка в танк, к четвертым суткам от начала непрерывной подачи сусла заполняло все танки линии. В это время содержание сухих веществ и количество дрожжевых клеток в сбраживаемой среде, вытекающей из вертикального аппарата, было 9,6Ъ и 24,2 млн кл/мл, а в пиве из последнего горизонтального танка — 4,7% и 20,6 млн кл/мл, В дальнейшем скорость подачи сусла варьировали таким образом, чтобы содержание сухих веществ в пиве, вытекающем из системы, равнялось 4,4%.

1 062261

Таблица2

Сутки от Темпераначала тура броопыта . жения, С

Скорость разбавления по вертикаль ному танку ч

Длнтельность брожения в системе, ч

Скорость оттока, л/ч.. 1-14

0,70 91,3

0,70 91,3

0,96 66,6

8,8

0,19

8,4

3,9

12,9 15,0

22,7 17,1

25,0 18,0

0,19

8 3 7,4.

7,7 7,0

14-21

21-29

4,2

0,26

3,5

20,2 16,6

8 4

7,8

3,9

Среди.

Скорость разбавления по вертикальному аппарату изменялась от 0,19 до 0,26, составляя в среднем 0,22 ч.". 25

Ilo мере продолжения ивпрерывной работы системы продолжительность брожения сокращалась и к комцу опыта составляла 66,6 ч, Это сокращение длительности процесса брожения объяс- 30 нялось нарастанием биомассы дрожжей на носителе и, вследствие этого, более глубоким выбродом сусла в вертикальном аппарате. В среднем эа время месячного опыта длительность 35 брожения составила 3,5 сут по сравнению с 4 сут при применении известного способа. Основное сбраживание экстракта (45% всего экстракта) происходило в аппарате с закрепленными 4() на носителе дрожжами, в первых двух горизонтальных танках сбраживание экетракта составляло 21% и 17%, в двух последних - по 8,5%. Содержание дрожжевых клеток в сбраживаемой среде, вытекающей из танка с эакреплен4 ными дрожжами, изменялось от 12,9 до 25 млн кл/мл, в среднем составляя

"0,2 млн кл/мл. Часть клеток оседаа на дно танков. Дрожжи относились к категории флокулирующих низовых, давали резкую границу оседания и

4 мл +0,3 мл осадка через 10 мин.

Прирост дрожжей за время опыта (с учетом количества осевших дрожжей и дрожжей, ушедших с пивом) в расчетв на количество сброженного за время оныта пива составил 0,065 кг/дал, ° т.в. был в пределах Нормы для классического периодического процесса сбраживания (0,05-0,10 кг/дал) . Потери но жидкой фазе составляли 1,4%, т.е. были в полтора раза меньше, чем при непрерывном процессе. Таким образом, нанесвние посевного материала на слой гранулированного инертного носи- 65

0,22 0,77 84,5 теля, вытеснившего 15% питательной среды, позволило снизить потери целевого продукта в 1,5 раза по сравнению с известным способом и ускорить процесс производства молодого пива на 12%.

Пример 3. В вертикальный ферментер нз нержавеющей стали емкостью 7 л помещали насыпью носитель в виде полиэтиленовых колец диаметром 20 мм и высотой 20 мм. От всплытщю носитель удерживали с помощью металлической сетки. При объеме

4,3 л на выходе из среднего крана носитель занимал 5+0,5% вытесняемого объема питательной среды. Полезный объем составлял 4,1 л. Сусло использовапи нестерильное с массовой долей сухих веществ 11%.Брожение проводили в бродильном цехе при 8 С.Для частичного закрепления дрожжей в ферментер вносили суспенэию дрожжей, раса 11, из расчета 5 л/гл, что составило концентрацию 155

+15 млн кл/мл. Через 72 ч, когда со держание сухих веществ в сбраживаемой среде достигло 2,5% и дрожжи частично закрепились на носителе, начали непрерывную подачу сусла в аппарат с закрепленными дрожжами.

Сусло, проходя через слой частично закрепленных дрожжей, частично сбраживалось и попадало в линию горизонтальных танков, предварительно заполнвнных суспензией дрожжей (25 млн кл/мл) в сбраживаемом сусле. Сначала заполняли дрожжевой суспвнзией, содержащей 25 млн кл/мп, последний четвертый горизонтальный танк линии (норма введения дрожжей

1 г/гл), Через 1 сут.дрожжевую суспензию со 155 млн кл/мл (норма введения 5 л/гл)вносили в вертикальный аппарат с носителем для закрепления

1062261 вертом - 4,5% ° После заполнения всвй линии танков описанным,способом начиналась непрерывная подача сусла в аппарат с частично закрепленными дрожжами. В. непрерывном режиме система работала и течение

2 мес. В процессе двухмесячной работы системы скорость протока сусла, необходимая для поддержания в вытекакщем пиве содержания веществ

3,4-3,1%, постепенно возрастала. !

Технологические показатели сбраживания сусла при внесении носителя в головной аппарат линии приведены в .

15 табл. 3. Таблица 3

Скорость оттока, л/ч

Сутки от начала опыта

Температура брожения,оС

Длительность брожения в системе, ч

Скорость . разбавленияя по вертик альному тану ч

0,22

32,7 5,2

31,8 14,4

31,7 13,4

О, 94 63,8

1 30 42,2

1,80 33,8

8,7 3,4

7,8 4 1

6 2 3,9

9,6

1-12

21-24

0,31

9,1

43-64

0,43

8,6

1,40 42,9

0,32

Я,0 7 8 11 6

Среди.

Соответственно, по мере продолжения нвпрерывной работы системы про- 40 должитвльность брожения сокращалась к концу второго месяца до 33,8 ч.

Сусло сбраживалось до содержания сухих веществ 3,7% эа 43 ч, т.е. более чем в два раза быстрее, чем при ис- 45 пользовании известного способа °

Основное сбраживание экстракта сусла происходило в танке с закрепленными дрожжами (44% всего сброженного экстРакта) в первых двух гори- 5О эонтальнык танках по 15% и в двух последних по 5-10% от сброженного экстракта. Дрожжи флокулировали, образовывали 3,610,4 мл осадка эа

10 мин, что соответствует ноРмально 55 .освдакж1им дрожжам.

Содержание дрожжевых клеток, диспвргированных в сбраживаемой среде, вытвкакщей из вертикального аппарата, ВНИИПИ Заказ 10159/28 Тираж 523 Подписное

Филиал ППП "Патент", r.Óæãîðoä,óë.Ïðîåêòíàÿ,4 дрожжей и в третий горизонтальный танк (23 млн кл/мл-1 л/гл) .

Через 1 сут.аналогичным способом заполняли второй и еще через 1 сут. первый горнэонтальный танк. Таким образом, заполнение всей .пинии продолжалось не 4 сут, как в примере 2, а 3 сут, и период закрепления дрож- . жей на носителе входил в это время.

Через 3 сут от начала заполнения четвертого в линии брожения танка сбраживаемое сусло содержало следующие количества-сухих веществ: в аппарате с носителем 2,5%, в горизонтальных танках: в первом - 9,8%, втором — 9,7%, третьем - 7,5%, четсущественно не изменялось в ходе опы-. та, составляя 32+2 млн кл/мл. В пиве, вытекакщем иэ последнего танка, в среднем содержалось 12 млн кл/мл дрожжей.

Скорость разбавления по аппарату с носителем колебалась от 0,22 до

0,43 ч ",составляя в среднем 0,32 ч, Прирост дрожжей за время опыта, определенный с учетом количества осевших дрожжей, дрожжей увядших со сброженным пивом и с учетом количества сброженного эа время опыта сусла, составлял 0,066 кл/дал. Потери.по жидкой фазе составили 1,0+0,2%.

Таким образом, предлагаемый способ по сравнению с известным позволяет сократить потери продукта.по жидкой фазе до 1,1+0,3%, т.е. в 2 раза, а.также ускорить процесс до

43 ч (в 2 раза) .