Способ подготовки питьевой воды для производства напитков
Владельцы патента RU 2399342:
Государственное научное учреждение Всероссийский научно-исследовательский институт пивоваренной, безалкогольной и винодельческой промышленности Российской академии сельскохозяйственных наук (RU)
Способ подготовки питьевой воды для производства напитков предусматривает предварительную обработку каолинита раствором диглюконата кремния в концентрации 20-30 мг/дм3 (по кремнию) при соотношении объемов каолинита и раствора кремния 1:1,5-2,0. Затем полученный тестообразный каолинит высушивают при температуре 20-22°С в течение 24-26 ч и смешивают с питьевой водой. После чего отделяют воду от осадка. Это позволяет снизить в воде общее микробное число (ОМЧ, КОЕ в 1 см3) на 50%; повысить биологическую стойкость безалкогольных напитков, приготовленных с использованием обработанной воды, получить напитки с более высокими физико-химическими и органолептическими показателями, интенсифицировать и удешевить процессы ферментации на 15-20%. 5 табл.
Изобретение относится к пищевой промышленности и может быть использовано в производстве безалкогольных напитков и ферментированных продуктов, а также в микробиологической промышленности.
Известен способ получения питьевой воды путем ее искусственной минерализации, достигаемой посредством смешивания водного раствора минеральных солей с осадочной породой четвертичного отложения и проведения процесса термобарической обработки полученной смеси в атмосфере СО2 в течение 30-90 мин при температуре 60-90°С и избыточном давлении 2-5 атм. Затем раствор охлаждают и отделяют от осадка. В качестве источника минеральных солей используют смесь бикарбоната и хлорида натрия в количестве 3-5% и 6-9% соответственно, вносимых в дистиллированную или питьевую воду. Недостатками способа являются присутствие микроорганизмов в подвергаемой термообработке воде, низкая биологическая стойкость приготовленных на ней безалкогольных напитков, присутствие в составе воды кремневой кислоты, малорастворимой в воде и абсолютно не растворимой в обезвоженном состоянии, что приводит к дефициту кремния в организме человека и животных и к снижению усвоения кальция и микроэлементов (патент РФ №2078521, кл. А23L 2/00, опубл. 1997 г.).
Известен способ приготовления воды, сбалансированной по качественному и количественному составу содержащимися в ней биогенными компонентами (металлами, ионами и катионами), предусматривающий дополнительное введение в природную питьевую воду ионов йода (J-). Недостатками способа являются непостоянная концентрация йода в воде, обусловленная его летучестью; возможность его гиперконцентрации в организме человека и животных, что отрицательно влияет на здоровье (патент РФ №2180178, кл. А23L 2/38, опубл. 2002 г.).
Наиболее близким аналогом предлагаемому изобретению является способ применения фильтрующего материала для водоподготовки в производстве безалкогольных напитков, согласно которому природный цеолитсодержащий материал (клиноптилолит) применяют в нативной форме или в модифицированной, путем его обработки кислотами, например соляной кислотой или ее солями: хлоридом аммония, калия и натрия, в качестве фильтрующего материала для водоподготовки при производстве безалкогольных напитков. Недостатками способа являются низкое значение показателя общего микробного числа (ОМЧ, КОЕ в 1 см3) в обработанной клиноптилолитом воде, низкая биологическая активность воды, получение напитков с невысокими физико-химическими и органолептическими показателями (патент РФ №2090113, кл. А23L 2/70, опубл. 1997 г.).
Техническим результатом предлагаемого изобретения является снижение содержания в воде общего микробного числа (ОМЧ, КОЕ в 1 см3) на 50%; повышение биологической стойкости безалкогольных напитков, приготовленных с использованием обработанной воды, получение напитков с более высокими физико-химическими и органолептическими показателями, интенсификация и удешевление процессов ферментации на 15-20%.
Технический результат достигается тем, что в способе подготовки питьевой воды для производства напитков, предусматривающем смешивание каолинита с питьевой водой и отделение воды от осадка, согласно изобретению перед смешиванием с питьевой водой каолинит обрабатывают раствором диглюконата кремния в концентрации 20-30 мг/дм3 (по кремнию), при соотношении объемов каолинита и раствора кремния 1:1,5-2,0, полученный тестообразный каолинит сушат при температуре 20-22°С в течение 24-26 ч.
Каолинит - основной компонент многих глин. Его химическая формула [Аl2O3·2SiO2·2Н2O]; он содержит Аl2O3-39,5%, SiO2-46,5%, H2O-14%. Каолинит имеет слоистую структуру, что придает ему свойство пластичности. Каолинит химически инертен и состоит из пакетов; каждый третий пакет представляет собой кремнекислородные тетраэдры и алюмогидроксильные октаэдры. Пакеты прочно связаны между собой и плотно прилегают друг к другу, в результате чего молекулы воды и катионы, включая металлы, не могут входить в межпакетное пространство, минерал не набухает в воде и обладает низкой емкостью катионного обмена.
Каолинит обладает нейтральными или слабощелочными свойствами, имеет значение активной кислотности рН 7,0-8,0, при этом он сохраняет свою связанную с поверхностью кристаллизационную воду, обусловливающую его гидрофильность и, как следствие, диспергируемость. Высокая удельная поверхность и деформируемость кристаллической структуры каолинита являются основными факторами, определяющими характер образования коагуляционных дисперсий и деформационных процессов, протекающих в них. Итогом этого является обилие сколов кристаллической решетки каолинита и нескомпенсированных зарядов, что придает этому виду глины абсорбционные свойства.
Способ осуществляют следующим образом. Каолинит обрабатывают раствором диглюконата кремния в концентрации 20-30 мг/дм3 (по кремнию), при соотношении объемов каолинита и раствора кремния 1:1,5-2,0 полученный тестообразный каолинит сушат при температуре 20-22°C в течение 24-26 ч, смешивают с питьевой водой, затем воду отделяют от осадка.
В табл.1 приведены результаты изменения рН и ОВП обработанной воды при воздействии на нее каолинита, обработанного диглюконатом кремния.
| Таблица 1 | ||
| Изменение рН и ОВП воды при воздействии на нее каолинита, обработанного диглюконатом кремния | ||
| Вариант опыта | pH | ОВП, мВ |
| Контроль (без обработки) | 6,92 | +60,8 |
| 20 мг/дм3 диклюконата кремния, соотношение объемов каолинита и кремния 1:1,5 | 6,57 | +38,0 |
| 20 мг/дм3 диклюконата кремния, соотношение объемов каолинита и раствора кремния 1:2,0 | 6,56 | +38,1 |
| 30 мг/дм3 диклюконата кремния, соотношение объемов каолинита и раствора кремния 1:1,5 | 6,32 | +23,8 |
| 30 мг/дм3 диклюконата кремния, соотношение объемов каолинита и раствора кремния 1:2,0 | 6,30 | +23,8 |
Как показано в табл.1, после воздействия на воду каолинита, обработанного диглюконатом кремния, она приобретает новые физико-химические свойства. Подтверждением этих свойств является различие между значениями рН и ОВП воды.
Микробиологические показатели воды при воздействии на нее каолинита, обработанного диглюконатом кремния, приведены в табл.2. В табл.2 показано, что в воде при воздействии на нее каолинита, обработанного диглюконатом кремния, на 50% снижается содержание микроорганизмов (ОМЧ, КОЕ в 1 см3).
| Таблица 2 | ||
| Микробиологические показатели воды при воздействии на нее каолинита, обработанного диглюконатом кремния | ||
| Вариант опыта | Показатель | Значение |
| Контроль (без обработки) | ОМЧ, КОЕ в 1 см3 | 7,2×104 |
| 20 мг/дм3 диглюконата кремния, соотношение объемов каолинита и кремния 1:1,5 | То же | 1,8×102 |
| 20 мг/дм3 диглюконата кремния, соотношение объемов каолинита и раствора кремния 1:2,0 | То же | 1,8×102 |
| 30 мг/дм3 диглюконата кремния, соотношение объемов каолинита и раствора кремния 1:1,5 | То же | 0,7×102 |
| 30 мг/дм3 диглюконата кремния, соотношение объемов каолинита и раствора кремния 1:2,0 | То же | 0,7×102 |
| ОМЧ, КОЕ в 1 см3 - общее микробное число, колониеобразующие единицы в 1 см3 воды. |
Пример 1
Каолинит обрабатывали раствором диглюконата кремния в концентрации 20 мг/дм3 (вариант 1) и 30 мг/дм3 (вариант 2) при соотношении объемов каолинита и раствора кремния 1:1,5, полученный тестообразный каолинит сушили при температуре 20°С в течение 24 ч (вариант 1) и 26 ч (вариант 2), смешивали с питьевой водой, затем воду отделяли от осадка. Полученную воду использовали для приготовления квасного сусла и кваса брожения из концентрата квасного сусла (ККС) по общепринятой технологии. Квасное сусло сбраживали дрожжами Saccharomyces cerevisiae, раса ЛВЗ при температуре 28°С.
Контролировали бродильную активность дрожжей, физико-химические и органолептические показатели готового кваса, табл.3.
Контролем служили сусло из ККС и квас, приготовленный на необработанной питьевой воде.
| Таблица 3 | |||||
| Параметры технологического процесса и показатели качества кваса, приготовленного на воде с использованием каолинита, обработанного диглюконатом кремния | |||||
| Вариант обработки воды | Бродильная активность, % к контролю | Продолжительность брожения, ч | СВ, % | Титруемая кислотность, к.ед. | Органолептическая оценка, баллы; биологическая стойкость, сут |
| Контроль (без обработки) | 100 | 24 | 3,4 | 4,0 | Вкус сладковатый, аромат не выражен - 22 балла; стойкость 5 сут |
| 20 мг/дм3 диглюконата кремния, соотношение объемов каолинита и кремния 1:1,5 | 135 | 20 | 3,8 | 5,5 | Вкус гармоничный, кисло-сладкий, аромат хорошо выражен - 24 балла; стойкость 14 сут |
| 30 мг/дм3 диглюконата кремния, соотношение объемов каолинита и раствора кремния 1:1,5 | 140 | 19 | 4,0 | 5,8 | Вкус гармоничный, кисло-сладкий, аромат хорошо выражен - 24 балла; стойкость 15 сут |
Бродильная активность дрожжей при сбраживании квасного сусла, приготовленного на воде, с использованием каолинита, обработанного диглюконатом кремния, повышается на 35-40% по сравнению с контролем.
Продолжительность процесса брожения снижается на 17-20%. Полученный квас имеет улучшенный гармоничный вкус и аромат. Биологическая стойкость кваса, приготовленного на обработанной питьевой воде, составляет 14-15 сут; стойкость кваса, приготовленного на необработанной питьевой воде - 5 сут.
Пример 2
Способ осуществляют аналогично примеру 1, кроме того, что раствор диглюконата кремния берут в концентрации 20 мг/дм3 (по кремнию), соотношение объемов каолинита и раствора кремния 1:2,0, каолинит сушат при температуре 22°С в течение 25 ч. Обработанную воду использовали для приготовления из безалкогольного напитка на основе молочной сыворотки и меда. Сырьем служили сухая молочная сыворотка с содержанием СВ 96%, мед натуральный по ГОСТ 19792-2001 и концентрат поликомпонентный на основе клюквенно-рябинового экстракта. Напиток готовили путем разведения сухой молочной сыворотки питьевой водопроводной водой, добавления меда, пастеризации и ферментации смеси дрожжами Kluyveromyces lactis, Y-2040, из коллекции ВКПМ в течение 48 ч и купажирования в соответствии с рецептурой. Опытный вариант напитка готовили на обработанной водопроводной воде, контрольный вариант напитка готовили на питьевой водопроводной воде.
Контролировали физико-химические и органолептические показатели и биологическую стойкость напитка при хранении, табл.4.
| Таблица 4 | ||
| Показатели качества напитка на основе молочной сыворотки, приготовленного на воде, с использованием каолинита, обработанного и диглюконатом кремния | ||
| Показатели | Контроль | Опыт |
| Массовая доля СВ, % | 7,9 | 7,4 |
| Кислотность, к.ед. | 8,6 | 9,2 |
| Содержание спирта, % мас. | 0,22 | 0,30 |
| Органолептическая оценка, баллы | Слабоопалесцирующая жидкость брусничного цвета. Аромат: слабый медовый. Вкус: кисло-сладкий, с приятным медовым тоном. Степень насыщения СО2 - средняя. Оценка 23,0 балла | Слабоопалесцирующая жидкость брусничного цвета. Аромат: медово-ягодный. Вкус: кисло-сладкий с легким и мягким медово-ягодным тоном, гармоничный. Степень насыщения СО2 - высокая. Оценка 24,0 балла |
| Биологическая стойкость при хранении при 20°С, сутки | 5 | 30 |
Безалкогольный ферментированный напиток, приготовленный на обработанной питьевой воде, имел более высокую органолептическую оценку - 24,0 балла против 23,0 баллов у контрольного, приготовленного на питьевой водопроводной воде, за счет лучших показателей вкуса, аромата и насыщения СO2. Более высокая биологическая стойкость опытного напитка - 30 сут объясняется применением каолинита и диглюконата кремния для обработки основного вида сырья - питьевой воды, что привело к снижению содержания в воде общего микробного числа (ОМЧ, КОЕ в 1 см3). Стойкость контрольного напитка 5 сут.
Пример 3
Способ осуществляют аналогично примеру 1, кроме того, что раствор диглюконата кремния берут в концентрации 30 мг/дм3 (по кремнию), соотношение объемов каолинита и раствора кремния 1:2,0, каолинит сушат при температуре 22°С в течение 26 ч. Обработанную воду использовали при приготовлении мелассного сусла для культивирования хлебопекарных дрожжей Saccharomyces cerevisiae, раса ЛВЗ с пересевами по лабораторной схеме. Контролем служило мелассное сусло, приготовленное на необработанной питьевой воде. Определяли микробиологические показатели, накопление биомассы дрожжей, г/дм3 по стадиям роста культуры и подъемную силу дрожжей (ПС). Данные приведены в табл.5.
| Таблица 5 | |||||
| Накопление биомассы и подъемная сила дрожжей при культивировании на мелассной среде, приготовленной на воде, с использованием каолинита, обработанного диглюконатом кремния | |||||
| Стадия культивирования | Накопление биомассы, г/дм3 | Прирост биомассы, % | ПС, мин | ||
| контроль | опыт | контроль | опыт | ||
| 1-я лабораторная | 13,5 | 17,0 | 25 | 50 | 42 |
| 2-я лабораторная | 24,6 | 32,9 | 34 | 49 | 37 |
| 3-я лабораторная | 37,9 | 52,3 | 40 | 45 | 38 |
При культивировании дрожжей S. cerevisiae, раса ЛВЗ в мелассном сусле, приготовленном на воде, с использованием каолинита, обработанного диглюконатом кремния, улучшается морфологическое состояние дрожжей, выровненность культуры по форме и размеру и физиологическое состояние клеток. Увеличивается прирост биомассы дрожжей в среднем на 34%; улучшается показатель подъемной силы дрожжей в среднем на 14%, что положительно сказывается на их качестве.
Таким образом, предлагаемый способ позволяет снизить в воде общее микробное число (ОМЧ, КОЕ в 1 см3) на 50%; повысить биологическую стойкость безалкогольных напитков, приготовленных с использованием обработанной воды, получить напитки с более высокими физико-химическими и органолептическими показателями, интенсифицировать и удешевить процессы ферментации на 15-20%.
Способ подготовки питьевой воды для производства напитков, предусматривающий смешивание каолинита с питьевой водой и отделение воды от осадка, отличающийся тем, что перед смешиванием с питьевой водой каолинит обрабатывают раствором диглюконата кремния в концентрации 20-30 мг/дм3 (по кремнию), при соотношении объемов каолинита и раствора кремния 1:1,5-2,0 полученный тестообразный каолинит сушат при температуре 20-22°С в течение 24-26 ч.
