Разработка способа интенсификации дрожжегенерирования и брожения с использованием многофункционального действия ультразвука на засевные дрожжи

На следующем этапе исследований было изучено влияние активации засевных дрожжей ультразвуком в выбранном ранее режиме и дрожжевым экстрактом ДЭ₂ на физиологическое состояние засевных дрожжей, интенсификацию процесса брожения и качество бражного дистиллята.

Рис.10. Влияние активации засевных дрожжей ультразвуком и дрожжевым экстрактом на прирост биомассы в процессе дрожжегенерирования

Рис.11. Влияние активации засевных дрожжей ультразвуком и дрожжевым экстрактом на количество почкующихся клеток и клеток с гликогеном в процессе дрожжегенерирования

При данном способе обработки засевных дрожжей увеличивался прирост биомассы в процессе дрожжегенерирования на 49,8%, по сравнению с контролем (рис. 10). Полученные засевные дрожжи по содержанию почкующихся клеток не превышали 10%, количество клеток с гликогеном составляло 70% (рис.11). Процесс дрожжегенерирования сокращался на 8 часов

Для оценки влияния ультразвука и дрожжевого экстракта на активность ферментов клетки определяли мальтазную и зимазную активности дрожжей.

Мальтазная и зимазная активности дрожжей, активированных ультразвуком и дрожжевым экстрактом, превышала контроль на 45% и 50% соответственно (рис.12).

 

Рис. 12. Мальтазная и зимазная активности активированных дрожжей

 

В результате сбраживания ржаного сусла активированными засевными дрожжами увеличилась объемная доля спирта на 0,4% по сравнению с контролем, уменьшилась массовая концентрация несброженных углеводов на 0,17 г/100 см³ (табл.4). Продолжительность брожения сократилась на 12 часов по сравнению с контролем. Выход спирта в процессе сбраживания сусла засевными дрожжами, активированными ультразвуком и дрожжевым экстрактом, в опытном образце составлял 64,3 дал/т.усл.крахм., в контрольном – 64,1 дал/т.усл.крахм.

Количество клеток по окончании процесса брожения в опытном варианте был на уровне с контролем.

Таблица 4

Физико-химические показатели зрелой бражки

Показатели	Контроль	Опыт
Массовая доля углеводов %: Общих Растворимых	0,46 0,33	0,28 0,21
Массовая доля нерастворенного крахмала, %	0,12	0,06
Массовая концентрация несброженных углеводов, г/100 см3	0,35	0,18
Активная кислотность, рН	4,70	4,75
Титруемая кислотность, град.	0,36	0,40
Объемная доля спирта, %	7,42	7,82
Выход спирта, дал/ 1 т. усл. крахмала	64,1	64,3

 

Для определения влияния активированных дрожжей на накопление летучих примесей спирта при брожении проводили анализ образцов бражного дистиллята методом газовой хроматографии.

По результатам анализа (табл.5) можно сделать следующие выводы: общее количество летучих примесей спирта снижалось при сбраживании сусла активированными дрожжами на 38,7% по сравнению с контролем. В большей степени уменьшалось содержание таких компонентов сивушного масла как изобутанол и изоамилол – на 42,5% и 39,4% соответственно по сравнению с контролем. Содержание характерной при сбраживании сусла расой XII примеси – ацетальдегида уменьшалось в опытном образце на 43%.

Таблица 5

Содержание летучих примесей спирта в бражном дистилляте

Примеси	Содержание, мг/дм3
Контроль	Опыт
ацетальдегид	136,187	77,649
метилацетат	220,402	142,679
метанол
2-пропанол
этилацетат	136,182	78,906
1-пропанол	793,762	446,108
изобутанол	1716,819	986,681
1-бутанол	11,506	5,868
изоамилол	3458,139	2094,971
Общее количество примесей	6927,997	4246,862

 

Таким образом, при сбраживании ржаного сусла, засевными дрожжами, активированными ультразвуком и дрожжевым экстрактом, продолжительность процессов дрожжегенерирования и брожения сокращалась на 20 часов, снижалось количество летучих примесей спирта бражного дистиллята, повышался выход спирта.

 

ВЫВОДЫ: В результате проведенных исследований сделаны следующие выводы:

1. Разработан способ интенсификации дрожжегенерирования и брожения в технологии спирта с использованием засевных дрожжей, активированных с помощью многофункционального действия ультразвука.

2. Исследовано влияние продолжительности воздействия ультразвука на суспензию дрожжей. Установлено, что 100% количество мертвых клеток достигается после 35 минут воздействия ультразвука.

3. Изучен активирующий эффект ультразвука на морфологические признаки и физиологическое состояние дрожжей. Установлено, что обработка суспензии дрожжей в течение 4 минут способствует повышению синтеза биомассы на 35% в процессе дрожжегенерирования и увеличению бродильной активности на 28% в процессе брожения, по сравнению с контролем.

4. Исследована возможность получения дрожжевого экстракта дезинтеграцией клеток дрожжей ультразвуком в различных фазах роста. Установлено, что при обработке ультразвуком в течение 30 минут спиртовых дрожжей, в экспоненциальной фазе роста, по сравнению с латентной и стационарной фазами, способствует максимальному выходу аминокислот и витаминов из клетки.

5. Изучено влияние дрожжевого экстракта ДЭ₂ на физиологическое состояние засевных дрожжей и процесс сбраживания ржаного сусла. Установлено, что наибольший прирост биомассы, превышающий контроль на 30% в процессе дрожжегенерирования, наблюдался при внесении 2,5% экстракта ДЭ₂. Сбраживание сусла активированными засевными дрожжами способствовало повышению бродильной активности на 22% при этом продолжительность брожения сокращалась на 8 часов.

6. Разработан способ активации засевных дрожжей ультразвуком и дрожжевым экстрактом, позволяющий интенсифицировать процесс дрожжегенерирования и брожения и улучшить качество бражного дистиллята. Показано, что при использовании активированных засевных дрожжей процесс дрожжегенерирования сокращается на 8 часов, процесс брожения на 12 часов. Количество летучих примесей спирта в бражном дистилляте снижается по сравнению с контролем на 38,7%, Выход спирта увеличивается на 0,2 дал/т.усл.крахмала.

8. Экономический эффект от внедрения разработанного способа составил 11576 тыс. рублей в год для завода производственной мощностью 2000 дал спирта в сутки.

 

Список работ, опубликованных по результатам диссертации:

1. Бодрова О.Ю., Кречетникова А.Н. Влияние активированных ультразвуком дрожжей на содержание спирта в процессе брожения // Международная научно-практическая конференция «Инновации и перспективы сервиса», 23-34 ноября 2004 г. –С.228-230.

2. Бодрова О.Ю., Кречетникова А.Н. Исследование влияния ультразвуковой обработки на спиртовые дрожжи Saccharomyces cerevisiae // Всероссийская научно-техническая конференция-выставка «Высокоэффективные пищевые технологии, методы и средства для их реализации», Часть II, Москва 2004 г., -С.158-160.

3. Бодрова О.Ю., Кречетникова А.Н. Исследование влияние количества вносимых засевных дрожжей, обработанных ультразвуком, на бродильную активность дрожжей // VI Международная научная конференция «Современные проблемы истории естествознания в области химии, химической технологии и нефтяного дела», -Уфа, 2005г.

4. Бодрова О.Ю., Кречетникова А.Н. Активирующий и дезинтегрирующий эффекты ультразвуковой обработки микроорганизмов // История науки и техники. Уфа-2006. стр.51.

5. Бодрова О.Ю., Кречетникова А.Н. Компонентный состав экстракта спиртовых дрожжей, полученного с использованием ультразвука // Первая всероссийская научно-практическая конференция «Молодые ученые в реализации национального проекта «Развитие АПК»». – Уфа, 2006.

6. Бодрова О.Ю., Кречетникова А.Н., Ильяшенко Н.Г. Активирующий

эффект воздействия дрожжевого экстракта на клетки Saccharomyces

cerevisiae // Производство спирта и ликероводочных изделий, №3,

2006.

7. Патент РФ № 228 82 62 Способ активации спиртовых дрожжей /

Авторы: Бодрова О.Ю., Кречетникова А.Н., Гернет М.В., Шабурова

Л. Н., Ильяшенко Н.Г./ опубл. 28.08.06 г. – Бюл. № 33.