Обработка пивной дробины анолитом для ее дезинфекции и подбор ферментного препарата для гидролиза ее ингредиентов. Интенсификация процессов брожения при производстве кваса и пива за счет использования спирулины платенсис в качестве источника питания БАД.
Аннотация к работе
Из ВСР пивоваренного производства наибольший интерес, как по количеству, так и по качественному составу вызывает пивная дробина. В связи с вышеизложенным, актуальным следует считать исследования и разработку технологии получения биологически активной добавки (БАД) из ВСР и применение их для интенсификации процессов брожения. В рамках поставленной цели решались следующие задачи: 1. обосновать параметры обработки пивной дробины экологически чистыми реагентами для ее дезинфекции; 3. теоретически обосновать и экспериментально подтвердить целесообразность использования спирулины платенсис в качестве дополнительного источника питания БАД для интенсификации процессов брожения; Разработана технология производства БАД из пивной дробины для интенсификации процесса брожения: - разработаны режимы дезинфекции пивной дробины анолитом, полученном на установке СТЭЛ, в результате которой увеличился срок ее хранения в 3-4 раза с сохранением асептики;В настоящее время структурная и инвестиционная политика в пищевой промышленности РФ ориентирована на использование ВСР (вторичные сырьевые ресурсы) в основном, в непереработанном виде, в результате чего теряется до 40% ценных питательных веществ.Главный технологический показатель пивной дробины - общий экстракт, не должен превышать 1,5-2,0 %, в том числе вымываемый 0,6-0,9% и невымываемый 0,9-1,3 % к массе сырья [88], с увеличением влажности дробины - экстрактивность уменьшается [64]. Свежая пивная дробина, применяемая в виде кормового средства обладает рядом определенных недостатков: - малая стойкость при хранении, вследствие содержания в ней веществ, подвергающихся быстрой порче (срок хранения пивной дробины не более 24 ч) [49,64,79]; В исследованиях Сазоновой И.А., где дробина под влиянием консервантов в анаэробных условиях органолептические свойства, присущие пивной дробине, сохранялись в течение всех трех месяцев исследования. Исходя из химического состава пивной дробины, есть основания предполагать, что пивная дробина может использоваться как питательная среда для микробного биосинтеза Предлагается использовать пивную дробину, как продукт с высоким содержанием клетчатки в хлебопечении, т.к. дробина содержит большое количество белка и диетической клетчатки (3:7), по питательной ценности не уступает пшеничным отрубям [153], а также не содержит вредных веществ [135,140,141-143].Состав пивной дробины представлен в таблице 2. I группа МЭК 1) б-амилаза 2) протеаза 3) в-глюканаза арабиноксиланаза 1) «Termamyl SC» «Novozymes» (Дания) термостабильная бактериальная б-амилаза, продуцируемая Bacillus stearothermophilus. II группа МЭК 4) б-амилаза 5) в-глюканаза 4) «Ultraflo MAX» «Novozymes» (Дания) ферментативный комплекс б-амилазы и в-глюканазы и арабиноксиланазы, расщепляет клеточные стенки. III группа 6) МЭК, составленный фирмой производителем 6) «Ondea Pro» «Novozymes» (Дания) включает ферменты альфа-амилазу, глюка амилазу,пуллуланазу, в-глюканазу, липазу, полученный из генетически-модифицированных микроорганизмов (ГММ) - Aspergillus oryzae, Bacillus subtillis, Bacillus licheniforms альфа-амилазная-120; глюко амилазная-400; пуллуланазная-637; в-глюканазная-350; липазаная-870; протеолитическая-550 60-63 5,5-6,0 Из ККС («Русский квас», Россия) сусло готовили с содержанием сухих веществ 6% с внесением сахарного сиропа с массовой долей сухих веществ 65%.Исследовав, что анолит способен стерилизовать пивную дробину, нами было решено определить, как обработка данным раствором может повлиять на длительность хранения дробины, т.к. ионы анолита должны воспрепятствовать развитию посторонней микрофлоры. Для этих целей был проведен эксперимент, где пивная дробина подвергалась обработке анолитом варианта №1. Как видно, из данных рисунка 3(а), наибольшее количество азотистых веществ получены при дозировке 0,4% на 6ч ферментации, а по редуцирующим веществам, рисунок 3(б), при дозировке 1% на 12ч ферментации. Как видно, из рисунка 4(а), максимальное количество азотистых веществ получено на 4ч ферментолиза дозировкой 0,4%, как и на рисунке 3(а). Из представленных данных на рисунка 10 видно, что при дозировке 0,6% на 4ч ферментации произошло максимальное накопление азотистых веществ с показателем 174,9 мг/см3 В то время как максимальное накопление редуцирующих веществ зафиксировано при дозировке 0,8% только на 6ч ферментации с показателем 1,92 мг/см3.Результаты влияния различных дозировок БАД с добавлением спирулины на бродильную активность дрожжей в процессе брожения кваса представлены на рисунке 18. Как видно из представленных данных рисунков 18,19,20, наиболее активной добавкой оказалась дозировка величиной 3см3, бродильная активность составила 190% в сравнении с контролем. Как видно из данных представленных на рисунке 23, наибольшей бродильной активностью обладает добавка с величиной дозировки 2 см3, бродильная активность составила 261 % по отношению к контролю. Как видно из представленных данных на рисунке 26, наибольшей бродильной активностью обладает добавка с величиной дозировки 3 см3, брод
Введение
Актуальность работы. Пивоваренная отрасль является одной из ведущих в пищевой промышленности России и других стран.
Получение конечного продукта происходит с образованием различных, так называемых, вторичных сырьевых ресурсов (ВСР) - отходов, являющихся ценным сырьем для создания других продуктов, в том числе и пищевых.
Актуальность вопроса утилизации ВСР уже давно ни у кого не вызывает сомнений, так как в первую очередь это связано с вопросом экологии. Из ВСР пивоваренного производства наибольший интерес, как по количеству, так и по качественному составу вызывает пивная дробина.
Известны основные пути ее применения: использование в качестве корма для скота; для выращивания плесневых грибов и дрожжей; после специальной обработки - в качестве добавок в различные пищевые продукты. Однако многие аспекты до сих пор не реализованы в промышленных масштабах [72].
В последние годы достаточно широко и успешно применяют активаторы брожения, к которым следует отнести вещества жирного ряда, различные экстракты, витамины, азотсодержащие вещества, минеральные соли.
В связи с вышеизложенным, актуальным следует считать исследования и разработку технологии получения биологически активной добавки (БАД) из ВСР и применение их для интенсификации процессов брожения.
Цель и задачи исследования. Цель работы - разработка комплексной технологии получения БАД из пивной дробины на основе биотехнологических принципов.
В рамках поставленной цели решались следующие задачи: 1. обосновать параметры обработки пивной дробины экологически чистыми реагентами для ее дезинфекции;
2. выбрать и проанализировать применение ферментных препаратов (ФП) для получения ферментолизата пивной дробины;
3. теоретически обосновать и экспериментально подтвердить целесообразность использования спирулины платенсис в качестве дополнительного источника питания БАД для интенсификации процессов брожения;
4. исследовать и установить способ обработки ферментолизата пивной дробины для интенсификации процесса брожения кваса и пива;
5. получить БАД и исследовать состав в сравнении с известным зарубежным аналогом;
6. провести опытно-промышленную апробацию предложенной технологии и рассчитать экономическую эффективность от применения БАД при производстве продуктов брожения (на примере кваса).
Научная новизна работы. Исследованы дезинфицирующие свойства электрохимически активированных (ЭХА) растворов при переработке дробины.
Проанализированы и выбраны ферментные препараты (Laminex®BG2 Alphalase®AP3; Ondea Pro), позволяющие эффективно проводить биокатализ основных составляющих пивной дробины.
Теоретически обосновано и экспериментально подтверждено использование спирулины платенсис в качестве дополнительного источника питания БАД для интенсификации процессов брожения.
Исследованы физические методы (перемешивание, гомогенизация, УЗ - обработка) обработки ферментолизата пивной дробины и установлены параметры обработки для максимального извлечения азотистых и редуцирующих веществ.
Исследованы аминокислотный и углеводный составы, полученной БАД и проведен ее сравнительный анализ с известным зарубежным аналогом.
Практическая значимость работы. Разработана технология производства БАД из пивной дробины для интенсификации процесса брожения: - разработаны режимы дезинфекции пивной дробины анолитом, полученном на установке СТЭЛ, в результате которой увеличился срок ее хранения в 3-4 раза с сохранением асептики;
- проведен сравнительный анализ биокаталитических свойств ФП для интенсивной биодеградации пивной дробины;
- подобраны условия действия выбранного ФП, при применении которого концентрации азотистых и редуцирующих веществ в ферментолизате увеличена по сравнению с исходным сырьем в 4,2 и 3,7 раз соответственно;
- исследовано влияние физических и химических приемов и разработана дополнительная стадия в технологическом процессе получения БАД - обработка ферментолизата ультразвуком и дополнительное введение источника витаминов в виде препарата спирулина платенсис. Разработанные приемы позволили интенсифицировать процесс брожения на 20-30% при одновременном улучшении качества готового продукта;
- разработана ТИ получения БАД на основе пивной дробины;
- в производственных условиях ООО «Солар Бир»(г.Москва) проведена промышленная апробация БАД;
- ожидаемый расчетно-экономический годовой эффект от внедрения технологии утилизации пивной дробины для получения 10 т БАД составляет 1 млн 940 тыс руб. ферментный пивной дробина спирулина