Назад, на главную страницу

 

 

 

ВЛИЯНИЕ УЛЬТРАЗВУКОВОЙ ОБРАБОТКИ

СОЛОДОВОГО МОЛОКА НА ЕГО СОСТАВ

И КАЧЕСТВО ЗРЕЛОЙ БРАЖКИ

 

Д-р техн. наук В. А. МАРИНЧЕНКО,

канд. техн. наук Л. В. КИСЛАЯ, В. Н. ИСАЕНКО  ктипп

канд. техн. наук А. В. АНТОНОВ ВНИИпротивопожарной обороны

В. А. УСЕНКО   внииппд

 

Приведены результаты исследования влияния ультразвуковой кавитации на активность ферментов солода и сбраживание сусла из крахмалсодержащего сырья.

Доказана возможность повышения ферментативной активности солода в 1,5- 2 раза с помощью ультразвуковой обработки при частоте 22 и 44 кГц. Установлено, что расход активированного солодового молока улучшается: содержание кислот, эфиров и альдегидов снижается в среднем на 20 -30 %, а концентрация высших спиртов увеличивается на 25 – 30 %.

 

 

     На спиртовых заводах солодовое молоко получают смешиванием дробленого солода с четырех-пятикратным количеством воды при температуре 20—30 °С [ 1 ]. Многие фер­менты солода легко извлекаются из клеток водой. Часть ферментов находится в зимогенном состоянии. При этом связывающим реагентом в большинстве случаев являются вещества белкового происхождения, а так­же целлюлоза и гемицеллюлоза [2, 3]. Ак­тивность ферментов солода повышается при действии биохимических, физических, хими­ческих и физико-химических факторов [4, 5, 6].

Влияние ультразвуковой кавитации на активность ферментов солода и сбраживание сусла из крахмалсодержащего сырья ис­следовали на лабораторной ультразвуковой установке УЗДН-2Т. Для активации фер­ментов использовали излучатели с номи­нальной частотой колебаний 22 и 44 кГц.

 

      Солодовое молоко готовили из смеси ячмен­ного и просяного солодов в соотношении 7:3. В контрольных и опытных образцах солодового молока определяли амилолитическую активность (АС) визуальным мето­дом [7], содержание растворимых углево­дов —  фотоэлектроколориметрическим ме­тодом с антроновым реактивом [7], аминного азота — йодометрическим методом Попа и Стивенса [8], спектрофотометрию солодо­вых вытяжек ультрафиолетовой области — на спектрофотометре СФ-4 [8], динамику выделения диоксида углерода — весовым методом, содержание этанола — пикномет­ром [7], накопление летучих примесей в бражке — по методикам, принятым в спиртовой промышленности [7], и газовым хроматографом «Цвет-101» [9, 10], количество дрожжевых клеток — методом подсчета в камере Горяева [7].

 

     Солодовое молоко обрабатывали ультра­звуком при частоте колебаний 22 кГц. Установлено, что амилолитическая актив­ность ферментов солода достигала макси­мального значения при обработке в течение 6 мин и составляла 146 % от контроля, затем снижалась в результате деструкции ферментов. Содержание аминного азота и растворимых углеводов увеличивалось про­порционально продолжительности обработ­ки из-за деструкции белковых веществ и крахмала (табл. 1).

 

     При обработке солодового молока ульт­развуком частотой 44 кГц амилолитиче­ская активность увеличивалась в 2 раза че­рез 4 мин (табл. 1). Содержание аминного азота и растворимых углеводов увеличива­лось пропорционально продолжительности обработки и за 10 мин составляло соответ­ственно 197 и 165 % к контролю (табл. 1).

Увеличение накопления растворимых белков в солодовом молоке подтвердилось

 

Таблица 1

Продолжительность обработки солода. мин	Амилолнтическая активность		Содержание аминного азота		Содержание растворимых Сахаров
	ед/г	% к конт­ролю	мг/г	% к конт­ролю	%	% к конт­ролю
Обработка ультразвуком частотой 22 кГц
0 (контроль)          0,5           2           4           6           8          10	5,1 6,3 6,8 6,9 7,5 6,6 6,6	100 123 132 135 146 132 128	1,68 1,84 2,18 2,24 2,63 2,76 2,85	100 ПО 130 133 157 164 170	2,15 2,20 2,30 2,36 2,45 2,58 2,79	100 102 107 110 114 120 130
Обработка ультразвуком частотой 44 кГц
0  (контроль)           0,5           2          4          6          8         10	5,0 8,8 9,4 10,0 9,4 9,4 7,9	100 176 188 200 188 188 158	1,62 2,40 2,57 2,68 2,84 2,98 3,19	100 148 159 165 175 184 197	2,69 2,89 3,17 3,44 3,80 4,24 4,44	100 107 118 128 141 158 165

 

 

 

 

 

 

Рис. 1. Спектры поглощения солодового молока в зависимости от продолжительности обработки ультразвуком:

/ — 10 мин; 2 — 8 мин; 3 — 6 мин; 4 — 4 мин; 5 — 2 мин; 6 — контроль

 

 

 

 

Рис. 2. Спектры поглощения солодового молока в зависимости от продолжительности обработки ультразвуком

1 – 10 мин; 2 -8 мин; 3 — 6 мин; 4 — 4 мин; 5 — 2 мин

 

 

спектральным анализом в области ультра фиолетовых лучей. Чем больше образовыва­лось растворимых аминокислот при обработке солодового молока, тем в большей оп­тической плотности  лежали кривые (рис. 1, 2).

Проведенные исследования показали, что обработку солодового молока целесооб­разно проводить при частоте 44 кГц в те­чение 3—4 мин.

Для подтверждения полученных данных по активации ферментов солода, деструкции крахмала и белковых веществ с помощью ультразвуковой кавитации проводили опыты по сбраживанию сусла, осахаренного акти­вированным солодовым молоком.

Измельченное зерно пшеницы смешивали с водой в соотношении 1:3 и разваривали при 143 °С в течение 45 мин. Осахаривали разваренную массу при 57—58 °С в течение 0,5 часа солодовым молоком, обработанным в течение 3—4 мин при частоте 44 кГц.

В опытные образцы вносили 100, 70 и 50 % солодовой вытяжки по отношению к контролю. Недостающее до 100 % количест­во вытяжки кипятили в течение 20 мин, за­тем добавляли в образцы. В контрольные образцы вносили солодовую вытяжку без активации.

Технохимические показатели бражки приведены в табл. 2. При сбраживании опытного сусла интенсивность выделения диоксида углерода выше, чем контрольного. Накопление этанола в опытных образцах со 100 и 70 % солодовой вытяжки увеличи­валось соответственно на 1,5 и 0,4 %. Это происходило за счет частичной деструкции крахмала солода до растворимых углеводов и деструкции белков до аминокислот, кото­рые использовали дрожжевые клетки. Зре­лая бражка, полученная с применением 50 % солодовой вытяжки, имела примерно такие же показатели, как и контрольная (табл. 2).

Содержание несброженных растворимых углеводов в опытных образцах бражки было на уровне контрольной бражки, а нераство­ренного крахмала — на 25—38 % меньше (табл. 2).

Накопление летучих примесей в бражке опытных образцов со 100 %-ным внесением солода снижалось на 14—21 % по сравне­нию с контрольными, и только накопление высших спиртов увеличивалось на 27—

 

 

Таблица 2

Количество солода, % к контролю	Масса выделив­шегося СО2, г	Кислот­ность, град	Содержание в зрелой бражке
			раствори­мых уг­леводов,%	нераство­ренного крахмала, %	дрож­жевых клеток, млн/мл	эта­нола, % об.	высших спиртов, % об.	аль­деги­дов, мг/л	кис­лот, мг/л	эфи-ров, мг/л
100 100 70 50	12,49 12,77 12,71 12,46	0,32 0,28 0,31 0,32	0,33 0,31 0,32 0,34	0,08 0,05 0,06 0,07	106 125 117 101	7,13 7,24 7,16 7,12	0,032 0,041 0,035 0,030	19,8 16,7 18,6 20,6	147 124 146 150	376 310 377 395

 

Т а б л и ц а  3

Расход солода, % к контролю		Содержание в бражном дистилляте, мг/л
		ацеталь-дегида	пропионового альдегида		метил-ацетата		этил-ацетата	метанола		n-про-панола	изобу-танола		изоамн лола
100 (контроль)	10,3			0,94	1,25	10,9		3,6	15,6			77		176,4
100	4,8			0,89	1,17	8,0		3,1	13,6			120		202,7
70	6,8			0,76	1,08	11,4		3,7	16,2			100		186,4
50	7,6			0,80	1,03	12,4		3,8	13,2			88		135,4

 

30 %, что объясняется большим содержани­ем аминокислот в солодовой вытяжке и большим накоплением дрожжевых клеток в бражке, которые в результате дезаминирования аминокислот образуют высшие спир­ты (табл. 2),

При снижении расхода активированного солодового молока на 30—50 % концентра­ция примесей в опытных и контрольных образцах бражки была примерно одина­ковой.

Определение летучих примесей в бражке на газовом хроматографе показало, что качество опытных бражных дистиллятов улучшалось по сравнению с контрольными. Содержание ацетальдегида снижалось на 55—64 %, этилацетата — на 20—30, n-пропанола — на 10—15 % (табл. 3). Со­держание изоамилола практически остава­лось таким же, как и в контрольных образ­цах, и только содержание изобутанола уве­личивалось на 13,9—55,4 % (табл. 3).

Таким образом, в результате ультразву­ковой обработки при частоте 22 и 44 кГц ферментативную активность солода можно увеличить в 1,5—2 раза, расход активиро­ванного солода снизить на 30 %.

Качество зрелой бражки, полученной с применением активированного солодового молока, улучшается: содержание кислот, эфиров и альдегидов снижается в среднем на 20—30 %, а концентрация высших спир­тов увеличивается на 25—30 %.

Для внедрения результатов исследова­ний в производство можно использовать серийно выпускаемые ультразвуковые аппа­раты УПХА.

 

Список использованной литературы:

1. Технология спирта / [В. А. Маринченко, В. А. Смирнов, Б. А. Устинников и др.; Под ред. В. А. Смирнова).— М.: Легкая и пищевая промышленность, 1981.

2. Richaeds E.A., Vithayathil Р. J. Рерtide — Ргоtein Еnteraction in Hage.— Broonhaven Symposium in Biology, 1960, № 3.

3. Heurath H. Protein Pigesting Unsyres. Scfentific American. Desember, 1964.

4. Кретович В. Л. Основы биохимии растений.— М.: Высшая школа, 1971.

5. Волькенштейн М. В. Физика ферментов.— М.: Наука, 1967.

6. Циперович А. С. Ферменты. Основы жизни и технологии.— Киев: Техшка, 1971.

7. Рухлядова А. П. Технохимический контроль спиртового производства.— М.: Пищевая промышленность, 1974.

8. Великая Е. И., Суходол В. Ф. Лабораторный практикум по курсу общей технологии бро­дильных производств.— М.: Легкая н пище­вая промышленность, 1983.

9. Грязнов В. П. Газохроматографические ме­тоды анализа и состав примесей в пищевом этиловом спирте.— ЦНИИТЭИпищепром, 1968.

10. Коган Л. А. Количественная газовая хромато-графия, Химия, 1975