Производство пивных напитков является одним из специфических направлений пивобезалкогольной промышленности, позволяющее на сегодняшний день снизить себестоимость готового продукта за счет использования большого количества несоложеного сырья, в частности ячменя, заменяя им солод. При этом важно интенсифицировать процесс экстракции, протекающий на стадии затирания, которая является определяющей для основных показателей пива и пивных напитков.
Увеличения выхода экстракта можно добиться использованием ферментных препаратов и применением современного оборудования при затирании.
Интенсивно извлекать экстрагируемые вещества позволяют ферментные препараты за счет биокаталитического воздействия на ценные компоненты ячменя и солода, растворяя их крахмалы, белки и целлюлозу.
Роторно-пульсационные аппараты (РПА) широко используют при проведении гидромеханических, химических, тепло-массообменных процессов, например, при экстракции, гомогенизации, диспергирования и т.д. Они характеризуются низкой удельной энерго- и металлоёмкостью при высоком качестве получаемого готового продукта. Это является одной из приоритетных задач развития науки и техники.
Учитывая вышеизложенное, РПА и вносимые в затор ферментные препараты предлагается использовать как способ интенсификации процесса экстрагирования на стадии затирания зернопродуктов при приготовлении пивных напитков с высоким содержанием ячменя.
Принимая во внимание термостабильность, распространенность, относительную дешевизну и эффективность воздействия на зернопродукты, при исследовании были использованы препарат цитолитического действия Целловеридин Г10х и комплексный препарат амилолитического действия МЭК1.
При проведении исследования процесса экстрагирования при производстве пивных напитков зернопродукты ( ячмень и солод ячменный) и ферментные препараты (Целловеридин Г10х и МЭК1) в различных соотношениях и дозировках смешивали с водой, подогретой до температуры 40–80 °С и обрабатывали в роторно-пульсационном аппарате.
Соотношение расхода твердой и жидкой фаз составило 1:3. Время обработки 5-15 мин. Частота вращения ротора 1000-2000 об/мин. Начальная температура обработки 40-80 °С. Межцилиндровый зазор на протяжении всех экспериментов оставался постоянным (0,1⋅10-3 м).
В ходе предварительных экспериментов были определены режимы обработки сырья в РПА и дозировки ферментных препаратов.
Предварительно готовили контрольное сусло на классическом заторном аппарате. Для этого дробленые зернопродукты (d = 1-2 мм) смешивали с водой в соотношении 1:3, подогретой до температуры 45 °С и ферментными препаратами Целловеридин Г10х и МЭК1 в различных дозировках. Непрерывно помешивая, соблюдали следующий температурно-временной режим:
45 °С – 30 мин → 50 °С – 45 мин → 63 °С – 60 мин → 70 °С – 30 мин → 72-73 °С – 15 мин →78 °С → фильтрование
Экстрагирование в заторном аппарате проводилось в следующих вариантах соотношений зернопродуктов и дозировок ферментных препаратов (табл. 1):
Полученное в РПА и заторном аппарате сусло фильтровали и сравнивали, анализируя процентное содержание сухих веществ. Результаты качественного анализа контрольного сусла представлены в табл. 2.
Таблица 1
Соотношения зернопродуктов и ферментных препаратов
|
№ п/п |
Ячмень, % |
Солод, % |
Целловеридин Г10х, г/т |
МЭК1, г/т |
|
1 |
15 |
85 |
0 |
0 |
|
2 |
15 |
85 |
200 |
20 |
|
3 |
50 |
50 |
300 |
250 |
|
4 |
75 |
25 |
300 |
250 |
|
5 |
100 |
0 |
300 |
250 |
|
6 |
50 |
50 |
500 |
550 |
|
7 |
75 |
25 |
500 |
550 |
|
8 |
100 |
0 |
500 |
550 |
Таблица 2
Качественные показатели сусла, приготовленного в классическом заторном аппарате
|
Опыт № |
Время фильтр, мин |
Содержание сухих веществ, % |
Кислотность, к.ед. |
Мальтоза, г/100 см3 |
Аминный азот, мг/100 см3 |
|
1 |
120 |
7,0 |
1,2 |
6,6 |
30,8 |
|
2 |
80 |
7,0 |
1,4 |
6,9 |
35,0 |
|
3 |
50 |
7,0 |
1,6 |
6,0 |
28,0 |
|
4 |
80 |
7,0 |
1,3 |
5,8 |
19,6 |
|
5 |
- |
2,0 |
0,8 |
1,1 |
16,8 |
|
6 |
100 |
6,5 |
1,6 |
2,1 |
25,2 |
|
7 |
85 |
6,5 |
1,5 |
5,3 |
19,6 |
|
8 |
– |
2,0 |
1,1 |
6,0 |
12,6 |
Из таблицы видно, что рациональным является использование ячменя в количестве от 50 % до 75 % к общей засыпи зернопродуктов при дозировках препаратов Целловеридин Г10х и МЭК1 300г/т и 250 г/т соответственно. Об этом свидетельствуют достаточно хорошие качественные показатели.
В роторно-пульсационном аппарате эксперименты проводились при различных начальных составах смеси (НС), учитывалось соотношение с водой 1:3. Составы смесей представлены в табл. 3.
Наиболее значимые результаты исследований при различных сочетаниях факторов, определяющих эффективность процесса, отображены в табл. 4.
Таблица 3
Начальный состав смеси в экспериментах
|
Обозначение |
Ячмень, % |
Солод, % |
Препарат Целловеридин Г10х, г/т |
Препарат МЭК1, г/т |
|
НС1 |
15 |
85 |
200 |
20 |
|
НС2 |
50 |
50 |
300 |
250 |
|
НС3 |
75 |
25 |
300 |
250 |
|
НС4 |
50 |
50 |
500 |
550 |
|
НС5 |
75 |
25 |
500 |
550 |
Таблица 4
Качественные показатели сусла, приготовленного в РПА при различных составах НС
|
№ |
τ, мин |
t, °С |
n, об/мин |
СВ НС1, % |
СВ НС2, % |
СВ НС3, % |
СВ НС4, % |
СВ НС5, % |
|
1 |
15 |
80 |
1000 |
7,9 |
7,7 |
7,7 |
7,2 |
7 |
|
2 |
10 |
80 |
1000 |
8 |
7,7 |
7,5 |
7,6 |
7 |
|
3 |
10 |
60 |
1000 |
7,8 |
7,9 |
7,3 |
7,4 |
7,2 |
|
4 |
15 |
40 |
2000 |
8 |
7,9 |
7,4 |
7,2 |
7 |
|
5 |
10 |
40 |
2000 |
8 |
8 |
7,7 |
7,3 |
6,8 |
|
6 |
15 |
80 |
2000 |
8 |
8,1 |
8 |
7,5 |
7,5 |
|
8 |
15 |
60 |
2000 |
7,9 |
7,9 |
8 |
8 |
7,5 |
|
9 |
10 |
60 |
2000 |
8,2 |
8,2 |
8,2 |
7,8 |
7,7 |
|
10 |
15 |
80 |
1500 |
8 |
8 |
7,8 |
7,7 |
7,3 |
|
11 |
10 |
80 |
1500 |
8,3 |
8,2 |
8,2 |
7,8 |
7,7 |
|
12 |
15 |
60 |
1500 |
8,3 |
8 |
7,9 |
7,9 |
7,5 |
|
13 |
10 |
60 |
1500 |
8,3 |
8,2 |
7,9 |
8,1 |
7,7 |
Приведенные в таблице 4 данные наглядно показывают, что для получения пивных основ из смеси зернопродуктов, содержащей большой процент ячменя, целесообразно использовать роторно-пульсационный аппарат. При этом рациональные режимные параметры работы аппарата будут следующие: частота вращения ротора – 1500 об/мин, продолжительность обработки – 10 мин, температурный режим – 60 °С. Оптимальные соотношения зернопродуктов и дозировок ферментных препаратов: содержание солода – 25 %, ячменя – 75 %; количество Целловеридина Г10х – 300 г/т, МЭК1 – 250 г/т. Видно так же, что наибольшее влияние на содержание экстрактивных веществ в пивных основах оказывает время пребывания смеси в РПА.
С применением биокатализаторов и роторно-пульсационного аппарата в производстве пивных напитков содержание сухих веществ в сусле возросло на 24,6 %, а время проведения экстрагирования существенно сократилось, что свидетельствует об интенсификации процесса.
Библиографическая ссылка
Понамарева М.В., Овсянникова Е.А. ПРИМЕНЕНИЕ БИОКАТАЛИЗАТОРОВ И РОТОРНО-ПУЛЬСАЦИОННОГО АППАРАТА В ПРОИЗВОДСТВЕ ПИВНЫХ НАПИТКОВ // Современные наукоемкие технологии. – 2013. – № 8-2. – С. 237-239;URL: https://top-technologies.ru/ru/article/view?id=32121 (дата обращения: 03.01.2025).