Микробиология безалкогольных напитков и кваса

К безалкогольным напиткам относятся газированная вода, газированные фруктовые напитки, сухие шипучие напитки, к слабоалкогольным — квас.

- Газированная вода — это питьевая вода, искусственно насыщенная диоксидом углерода до концентрации 0,4—0,5% к массе напитка. Такая вода имеет кисловатый вкус, своеобразную свежесть и хорошо утоляет жажду.

-Газированные фруктовые напитки представляют собой водные растворы сиропов, приготовленных из сахара, фруктово-ягодных соков, настоев цитрусовых плодов, вина, органических кислот, ароматических эссенций, красителей, насыщенные диоксидом углерода. Он придает напиткам игристость, своеобразную свежесть и остроту вкуса.

-Сухие шипучие напитки выпускаются для удовлетворения повышенного спроса населения на напитки в летнее время в виде сухих концентратов (порошков и таблеток). Они представляют собой смесь измельченного сахара, виннокаменной кислоты, питьевой соды и эссенций. Напитки из концентратов получают простым растворением порошка или таблетки в воде, при этом происходит вспенивание раствора в результате выделения СО₂ при взаимодействии винной кислоты и соды.
В производстве безалкогольных напитков полезная жизнедеятельность микроорганизмов не используется, они являются вредителями производства, могут вызвать порчу сырья, полуфабрикатов и готовой продукции.

-Хлебный квас является национальным русским напитком, обладающим приятным ароматом свежевыпеченного ржаного хлеба и кисловато-сладким вкусом. В его изготовлении участвуют микроорганизмы — дрожжи и молочнокислые бактерии.

Хлебный квас — это продукт незаконченного спиртового и молочнокислого брожения квасного сусла, полученного из солода и несоложеных материалов. Квас — это непрозрачный напиток коричневого цвета с содержанием спирта 0,5% об.

Сырье и основные стандарты производства. Безалкогольные напитки. Сырьем для производства безалкогольных напитков являются вода, фруктово-ягодные полуфабрикаты, сахар, пищевые кислоты, жидкий диоксид углерода, ароматические вещества, красители, вина, минеральные соли.

Технологический процесс производства безалкогольных напитков состоит из следующих стадий: подготовка воды; приготовление сахарного сиропа и колера; приготовление и фильтрация купажного сиропа и торговых сиропов; газирование воды, розлив газированных напитков.

‑­Вода является основным компонентом. Она должна быть прозрачной, бесцветной, приятной на вкус и не иметь запаха. Непригодна для производства напитков жесткая вода. Наилучшей является мягкая вода с общей жесткостью не более 1,5 мг-экв/л (4° жесткости). Большое значение имеют и такие показатели воды, как ее окисляемость, рН, сухой остаток и др.

Поскольку к воде для технологических целей предъявляют более высокие требования, чем к питьевой, водопроводную или артезианскую воду, не соответствующую по тем или иным показателям требованиям технологии, фильтруют, умягчают, удаляют из нее соли железа и обеззараживают. Такая обработка воды называется кондиционированием.

Кондиционирование воды улучшает ее вкус, приводит к обесцвечиванию.

- Фруктово-ягодные полуфабрикаты — это натуральные фруктово-ягодные соки, которые консервируют путем добавления спирта (спиртованные соки) или путем сбраживания дрожжами сока или мезги, чаще всего клюквы или брусники (морсы, содержащие до 1,3% спирта к массе), иногда соки пастеризуют, сгущают путем выпаривания под вакуумом (экстракты) либо получают концентраты.

-Ароматические вещества — это либо экстракты из пряно-ароматического сырья, либо эссенции и настои из цитрусовых.

-Красители натуральные (колер) — это экстракты из выжимок смородины, красного винограда, черники, вишни, кизила. Добавляются в напитки для придания им цвета.

Для получения напитков необходим белый сахарный сироп. Это концентрированный водный раствор сахара-песка, содержащий 60—66% сухого вещества.

Для придания цвета напиткам из сахара-песка при высокой температуре (180—200°С) варят карамельную массу (колер). Затем готовят купажный сироп, представляющий собой смесь сахарного ‑­сиропа с остальными компонентами напитков, которые вводят в определенной последовательности. Полученную смесь тщательно перемешивают и фильтруют. Купажный сироп является полуфабрикатом, из которого при добавлении газированной воды получают готовый продукт — безалкогольный напиток. От качества купажного сиропа зависит качество напитка, поэтому купажирование является основной и наиболее важной операцией.

-Товарные сиропы, предназначенные для продажи с газированной водой в торговой сети, готовят так же, как и купажный сироп.Газирование воды проводят в специальном аппарате (сатураторе). Процесс насыщения воды и напитков углекислотой называется сатурацией. Диоксид углерода является хорошим кон‑­
сервантом, он повышает биологическую стойкость напитков, т. е. препятствует развитию в напитках микроорганизмов.

Определенные дозы купажного сиропа наливают в бутылки и доливают их газированной водой, укупоривают и перемешивают.

Квас. Сырьем для производства хлебного кваса служит сухой ржаной ферментированный солод, сухой ячменный солод и ржаная мука либо квасные хлебцы или сухой квас и сахар. Квасные хлебцы выпекают на специализированных хлебозаводах из смеси ржаного и ячменного солода и ржаной муки. Их нельзя хранить продолжительное время, поэтому для длительного хранения и транспортирования получают сухой квас сушкой квасных хлебцев и дроблением их.

Основными технологическими стадиями производства кваса являются: получение ржаного солода, приготовление квасного сусла, брожение квасного сусла, купажирование кваса и розлив. Ржаной солод получают двух видов: ферментированный и неферментированный. При производстве ферментированного солода свежепроросший солод подвергают ферментации (томлению) для накопления красящих и ароматических веществ. От качества ржаного солода зависят вкус, аромат и цвет хлебного кваса. При производстве кваса используют и неферментированиый ржаной солод (нетомленый).

Квасное сусло можно готовить двумя методами: настойным и рациональным. При настойном методе сырьем служат дробленые квасные хлебцы или сухой квас, при рациональном — ржаной и ячменный солод, ржаная мука. В настоящее время квасное сусло готовят в основном из его концентрата. Его получают на специализированных заводах из ферментированного и неферментированного ржаного солода с добавлением ржаной, а иногда и кукурузной муки.

Брожение квасного сусла ведут в закрытом бродильно-купажном аппарате. После этого проверяют соответствие качества кваса требованиям стандарта и направляют его на розлив.

В хлебный квас, приготовляемый для рабочих горячих цехов, при купажировании вносят аскорбиновую кислоту, хлорид кальция, фосфат калия, поваренную соль.

При сбраживании квасного сусла происходят одновременно процессы спиртового и молочнокислого брожения. Дрожжи вызывают спиртовое брожение, при этом накапливается небольшое количество спирта и выделяется СО₂. Гетероферментативные молочнокислые бактерии превращают сахара квасного сусла в молочную, уксусную, янтарную кислоты, что приводит к повышению кислотности готового кваса.

Применяют хлебопекарные прессованные и квасные дрожжи. Используют чистые культуры квасных дрожжей-сахаромицетов, которые относятся к виду S. сегеvisiae. Особенностью квасных дрожжей является их способность совместно с культурой молочнокислых бактерий накапливать до 0,04% уксусноэтилового эфира и диацетила, улучшать вкус и аромат кваса, а также повышать его стойкость при хранении. Дрожжи квасные используются в сушеном виде (гранулы, вермишель, порошок) с содержанием влаги 7—10%.

Квасные молочнокислые бактерии используют в сушеном виде совместно с дрожжами (комбинированная закваска). Молочнокислые бактерии относятся к гетероферментативным бактериям.

Во взаимоотношениях дрожжей и молочнокислых бактерий в комбинированных заквасках проявляется и синергизм, и антагонизм. Молочнокислые бактерии, продуцируя молочную кислоту, создают благоприятные значения рН (5—5,5) для дрожжей, а продукты жизнедеятельности дрожжей (в частности, ви тамины) стимулируют жизнедеятельность бактерий (синергизм). Однако впоследствии в процессе брожения квасного сусла молочнокислые бактерии вступают в антагонистические отношения с дрожжами. Дальнейшее развитие бактерий и повышение кислотности уже неблагоприятно отражаются на дрожжах, что сказывается на снижении их бродильной активности.

Для производства кваса разводят отдельно квасные дрожжи и молочнокислые бактерии до количества, требуемого для засева производственного чана.

Безалкогольные напитки и квас являются благоприятной питательной средой для развития дрожжей, молочнокислых, уксуснокислых бактерий и мицелиальных грибов. Эти микроорганизмы встречаются в сырье, полуфабрикатах (сахарном сиропе, концентратах напитков и квасного сусла, купажных сиропах), в комбинированной закваске, в воздухе, на технологическом оборудовании, таре, укупорочных материалах.

Деятельность микроорганизмов характеризуется появлением в напитках не только мути, венчика, но и осадка, повышением давления в бутылке, обесцвечиванием напитка, на поверхности напитка в бутылке или ослизнением напитка. Газированные напитки должны оставаться совершенно прозрачными при 20 °С не менее 7 суток со дня розлива.

Источником инфицирования в производстве безалкогольных напитков может быть различное сырье. Это вода, сахар-песок, соки, экстракты, красители и т. д.

Сахар-песок часто является источником слизеобразующих бактерий L. mesenteroides. При развитии они вызывают ослизниие газированных напитков, квасного сусла, хлебного кваса благодаря наличию у них слизистых капсул на поверхности клеток, образующихся на сахарсодержащих средах, особенно с сахарозой. На таких средах слизистые капсулы образуются и у сенной палочки (^ В. subtilis). Она также ослизняет квас и напитки. Слизеобразующие бактерии попадают в напитки и квас с сахарным сиропом.

В натуральных фруктово-ягодных соках (спиртованных соках и концентрированных экстрактах), несмотря на высокую концентрацию спирта и сухого вещества, сохраняют жизнеспособность некоторые бактерии и дрожжи. После введения соков в напитки они там начинают активно развиваться.

Красители при длительном хранении могут содержать значительные количества различных микроорганизмов, которые понижают стойкость напитков.

-Уксуснокислые бактерии являются в основном вредителями в производстве кваса. Это аэробы, они образуют на поверхности кваса пленку беловатого или серого цвета. Они окисляют этиловый спирт до уксусной кислоты, при этом резко увеличивается кислотность, ухудшается вкус кваса. Размножению этих бактерий способствуют плохая мойка оборудования, неполный налив, плохая укупорка.

- Молочнокислые бактерии обитают на растениях, попадая в производство, вызывают порчу сырья — скисание вин, соков, а также готовой продукции, образуют в напитках устойчивую муть.

 

Кроме бактерий из воздуха, с поверхности плодов, ягод, зерна в производство безалкогольных напитков и кваса попадают дрожжи, которые вызывают большинство дефектов безалкогольных напитков и кваса.

-Аскомицетовые дрожжи (Schizosaccharomyces pombe), Hanseniaspora apiculata, попадая в сахарсодержащие жидкости из сырья, особенно с поврежденных плодов и ягод, а также с оборудования и тары, могут вызвать спиртовое брожение. Осмофильные разновидности этих дрожжей, размножаясь при содержании сахара 60% и более, вызывают брожение фруктовых сиропов, купажей и т. п. Несовершенные дрожжи (Candida mycoderma), будучи аэробами, начинают развиваться при неполном заполнении емкостей, при плохой укупорке бутылок. Они образуют белую или сероватую пленку на поверхности кваса и напитков и вызывают изменение цвета и вкуса напитков. Эти дрожжи окисляют этиловый спирт и органические кислоты до СО₂ и Н₂О. В условиях закрытого брожения эти дрожжи погибают.

-Мицелиальные грибы родов Aspergillus, Penicillium, Fusarium и др. в основном встречаются в производстве кваса. Они развиваются на стенах помещений, на поверхности бочек, шлангов, аппаратов, где есть остатки квасного сусла. Развиваясь на зерне, солоде, квасных хлебцах, придают квасу неприятный запах и вкус.

 

Патогенные микроорганизмы в напитках, как правило, не встречаются. Кишечная палочка может попасть в квас с водой, от обслуживающего персонала при несоблюдении правил личной гигиены.

Имеются различные способы повышения стойкости напитков, например пастеризация купажных сиропов. Однако этот способ может привести к частичной потере ароматических веществ, находящихся в купажном сиропе, и к изменению вкуса исходного сырья. В случае сильной обсемененности красителей (например, при длительном хранении перед употреблением) их необходимо прокипятить.

Для повышения биологической стойкости напитков в них вносятся консерванты. Раствор консерванта готовят непосредственно перед употреблением. Раствор консерванта добавляют в нефильтрованный купажный сироп при температуре не выше 40 °С и после тщательного перемешивания выдерживают его около 2 ч для подавления роста микроорганизмов. Затем купажный раствор фильтруют и направляют в сборник. Применение консервантов значительно повышает стойкость напитков (до 30 и более суток).

Развитие уксуснокислых бактерий, несовершенных дрожжей рода Candida и мицелиальных грибов можно предотвратить путем создация анаэробных условий (полный налив, хорошая укупорка), поскольку эти микроорганизмы являются аэробами и в отсутствие кислорода развиваться не будут.

Микробиологическому контролю в безалкогольном производстве подлежат вода питьевая и кондиционированная, сахар-песок, натуральные фруктово-ягодные соки, сахарный сироп, концентраты напитков и квасного сусла, купажные сиропы, красители и готовая продукция.

В объектах контроля определяют общее количество микроорганизмов путем высева проб на мясопептонный агар для выявления бактерий и на суслоагар для выявления дрожжей. В воде и готовой продукции определяют коли-титр, так как при нарушении санитарного режима на производстве (неудовлетворительное санитарное состояние одежды, обуви, рук персонала) возможно фекальное загрязнение напитков.

- Питьевая и кондиционированная вода должна соответствовать действующему ГОСТу на питьевую воду, кроме того, в кондиционированной воде дрожжи должны отсутствовать.

При контроле сахара-песка определяют общую бактериальную обсемененность. Для этого 1 г сахара растворяют в 5 мл стерильной воды и высевают на мясопептонный агар. Качественным в микробиологическом отношении считается песок, в 1 г которого содержится не более 10³ микроорганизмов.

-Натуральные фруктово-ягодные соки (спиртованные и концентрированные) проверяют на содержание дрожжей. Спиртованные соки высевают без разведения на поверхность суслоагара в количестве 0,1—0,2 мл, концентрированные — по 0,5 мл.

Качественным считается спиртованный сок, содержащий не более 300 дрожжевых клеток в 1 мл. Соки с повышенной обсемененностью перед употреблением дополнительно сепарируют или фильтруют через фильтры.

В концентрированных соках допускается наличие в 1 мл единичных клеток микроорганизмов, причем дрожжи должны отсутствовать.

-Сахарный сироп в количестве 10 мл разводят в соотношении 1:4 стерильной водой для учета общего количества микроорганизмов. Для выявления лейконостока высевают 2 мл сиропа без разведения в дрожжевую воду с содержанием 10% сахарозы.

Сахарный сироп считается качественным, если в 1 мл его общее количество микроорганизмов составляет не более 20, дрожжей — не более 5, лейконосток отсутствует.

-Концентраты напитков и квасного сусла считаются качественными, если они содержат в 1 мл единичные клетки микроорганизмов, дрожжи должны отсутствовать.

В красителях (колер и др.) допускается в 1 мл наличие единичных клеток микроорганизмов, дрожжи должны отсутствовать.

-Купажные сиропы проверяются на присутствие дрожжей высевом 0,1—0,5 мл на поверхность сусло-агара. Купажные сиропы с консервантом в количестве 10 мл разводят стерильной водой в соотношении 1:4.

Качественными считаются купажные сиропы (без консерванта), содержащие не более 400—500 клеток дрожжей в 1 мл. В купажных сиропах с консервантом допускается наличие единичных клеток дрожжей.

В квасном сусле устанавливают коли-титр; он должен быть не менее 100—10 мл.

- Газированные напитки проверяются на содержание кишечной палочки и дрожжей. Пробы напитков высевают на поверхность сусло-агара в количестве 0,1—0,5 мл. Качественными считаются напитки, содержащие в 1 мл не более 100 клеток дрожжей и имеющие коли-титр 300. При такой обсемененности стойкость напитков на фруктово-ягодных соках составляет не менее 7 суток, а напитков на настоях и эссенциях — не менее 15 суток.

Стойкость напитков с консервантом 1 мес. Стойкость напитков проверяется в термостате при температуре 20°С.

 

- Хлебный квас также проверяют на содержание кишечной палочки. Коли-титр кваса должен быть не менее 10 мл.

В производстве кваса путем микроскопирования проверяются чистые культуры производственных дрожжей. Они не должны содержать более 0,5% посторонних дрожжей.

- Товарные сиропы контролируют на обсемененность их дрожжами путем высева проб (0,1—0,5 мл) на сусло-агар. Стойкость товарных сиропов — 20 сут. Снижение стойкости напитков чаще всего вызывается развитием в них микроорганизмов, что в основном можно объяснить нарушением санитарно-гигиенических требований и использованием некачественного сырья.

Сырье при хранении должно оберегаться от порчи и обсеменения микроорганизмами. Все сырье подлежит микробиологическому контролю, дефектное сырье должно быть изъято из складского помещения. Инфицированное сырье (соки, экстракты и вино) необходимо пастеризовать, сульфитировать или перерабатывать.

Технологическое оборудование проверяется на качество обработки. Оборудование сироповарочного отделения раз в неделю разбирают, подвергают механической чистке, промывают горячей водой, дезинфицируют, тщательно промывают и сушат.

В сироповарочном отделении и отделении для приготовления купажей имеются благоприятные условия для размножения микроорганизмов — вредителей, особенно лейконостока. Поэтому эти помещения необходимо 1 раз в день тщательно убирать и дезинфицировать.

 

Перед началом и после окончания работы купажеры, сироподозировочные автоматы для дозирования купажа и соединяющие их трубопроводы промывают чистой водой. Находящиеся в сироподозировочных автоматах сетки для фильтрования купажа ежедневно промывают перед началом смены. Сироподозировочные автоматы представляют большую опасность, так как остающиеся в них фруктовые соки способствуют развитию микроорганизмов — вредителей безалкогольного производства.

Серьезной причиной, значительно снижающей стойкость напитков, является обсемененность укупорочных материалов и плохое качество мойки бутылок. Мойка бутылок осуществляется в бутылкомоечных автоматах.

Емкости для хранения квасного сусла при настойном способе производства кваса и бродильно-купажные аппараты при производстве кваса из концентрата квасного сусла после освобождения и перед приемкой новой партии сырья промывают горячей водой, дезинфицируют и ополаскивают многократно водой.

Помещения для разведения чистых культур дрожжей и молочнокислых бактерий перед началом работы подвергают влажной уборке и применяют бактерицидные лампы для обеззараживания воздуха. Все емкости для разведения чистых культур стерилизуют паром.

На предприятиях безалкогольной промышленности кроме ежедневной должна проводиться общая дезинфекция помещений, оборудования с остановкой всего производства.

Общая дезинфекция проводится еженедельно. При общей дезинфекции купажеры после мойки заполняют дезинфицирующим раствором, который пропускают через все трубопроводы, дозировочные и разливочные автоматы и выдерживают в них до 2 ч. После спуска дезинфицирующего раствора всю систему промывают водой. Последнюю смывную воду подвергают микробиологическому анализу на общее содержание в ней микроорганизмов и определяют коли-титр. Эти показатели должны быть близкими к показателям питьевой водопроводной воды, используемой для обработки оборудования.

 

 

Заключение

 

Пиво

Пивоварение относится к микробиологическим процессам. Сегодня, когда миром

правят высокие технологии, легко забыть о том, что основное в производстве про-

дуктов брожения — это дрожжи, преобразующие сахара в спирт с достижением точ-

но сбалансированного вкуса и аромата готового продукта (будь то пиво, вино или

виски). В настоящее время мы только начинаем понимать деятельность дрожжей на

все усложняющемся геномном уровне, и в главах 2 и 3 мы подробно рассмотрим фи-

зиологию и генетику дрожжей применительно к брожению пива.

При брожении должны быть созданы условия, исключающие присутствие диких

дрожжей и бактерий, ведущих к порче пива. Природа этих организмов, источниками

которых являются ячмень и солод, с их характеристиками, влиянием на готовый

продукт и процесс брожения, методы определения и уничтожения будут рассмотре-

ны в главе 4. Мы надеемся, что внимание к микробиологическим основам производ-

ства пива приведет к улучшению стойкости и качества продукта и прочим положи-

тельным следствиям.

Квас

При микробиологическом контроле производства хлебного кваса,

медовухи, сбитней в концентрате квасного сусла, определяют содержание

дрожжей; в питьевой воде, используемой для разведения концентрата,

определяют общее число микроорганизмов и бактерий группы кишечных

палочек. В квасном готовом сусле с сахарным сиропом (метод анализа

жидкого сахара) определяют наличие лейконостока.

В готовом квасе и медовухе определяют бактерии группы кишечных

палочек (БГКП) – колиформы и патогенные микроорганизмы, в том числе

сальмонеллы. Как правило, микробиологический анализ традиционных русских напитков, изготовленных в условиях малого предприятия, проводят

в централизованных аккредитованных лабораториях.

 

 

Список литературы

1. Carvell, J. P. / / Ferment. - 1997. - № ю. - P. 261.

2. Dunn, A. E„ Leeder, G. I., Molloy, F„ and Wall, R. / / Ferment, -1996. - 9. - P. 155.

3. Hammond, J. R. M„ Brennan, M„ Price, A. / / J. of the Institute of Brewing. -1999. - 1 0 5. - P. 113.

4. Handbook of Brewing / Hardwick, W.A. (ed.). - NY: Dekker, 1995.

5. Harper, D. R. / / Brewers Guardian. -1981. - 110(7). - P. 23.

6. Last, F. T, Price, D. T. / / The Yeasts, Vol. 1, Biology of Yeasts (eds A. H. Rose, J. B. Hamson). -

London: Academic Press, 1969. — P. 183.

24 Йен Кэмпбелл

7. Leeder, G. I. / / Ferment. - 1998. -Mb 11. - P. 108.

8. Lewis, M. J., Young, T. W. Brewing. — London: Chapman and Hall, 1995.

9. Matini, A. V., Young, T. W. / / International J. of Systematic Bacteriology. —1985. — Mb 35. —

P. 508.

10. Moll, M. Beers and Coolers. — Andover: Intercept, 1994.

11. Palmer G. H. Cereal Science and Technology. — Aberdeen: Aberdeen University Press, 1989.

12. Simpson, W.J. / / J. of the Institute of Brewing. - 1993. - Ms 99. - P. 405.

13. Simpson, W. J„ Hammond, J. R. M. / / J. of the Institute of Brewing. -1989. - Mb 95. -

P. 347-354.

14. Smart, K. A. / / Brewers Guardian. -1999. - Mb 128. - P. 19.

15. Tagaki, S. / / Ferment. - 1993. -Ms 6. - P. 185.

16. Van Oevelen, D., Spaepen, M., Timmermans, P., Verachtert, H. / / J. of the Institute of

Brewing. - 1977. - Mb 83. - P. 356.