В России вырабатывается более 1/6 из мирового производства этилового спирта. Основными потребителями пищевого этилового спирта являются ликеро-водочная и винодельческая отрасли пищевой промышленности. Пищевой спирт - это высококонцентрированная смесь почти чистого этилового спирта с водой. 95%-й питьевой этиловый спирт как пищевой продукт реализуется только в районах Крайнего Севера и Сибири. В основном же он используется в качестве основного или вспомогательного сырья при изготовлении водок, ликеров, наливок, горьких и сладких настоек, виноградных и плодово-ягодных вин.
Пищевой этиловый спирт получают из растительного сырья, богатого крахмалом (картофеля, зерна злаков, отходов крахмалопаточного производства) и инулином (топинамбура и корней цикория), или из сырья, содержащего сахара (мелассы - отхода сахарного производства, сахарной свеклы, некондиционного сахара-сырца, стеблей сахарного тростника, некондиционных плодов и ягод, включая виноград, а также из отходов виноделия).
Дрожжи были первыми микроорганизмами, которые человек стал использовать для удовлетворения своих потребностей. Основное свойство дрожжей, которое всегда было привлекательным для человека - это способность к образованию довольно больших количеств спирта из сахара.
Сахар, содержащийся в сусле, сбраживают в спирт дрожжами Saccharomyces cerevisiae. Эти дрожжи обладают высокой бродильной энергией (быстро и полно сбраживают сахара), имеют анаэробный тип дыхания, являются устойчивыми к продуктам своего обмена и к продуктам обмена посторонних микроорганизмов, а также к изменению состава среды, переносят большую концентрацию солей и сухих веществ, содержащихся в сусле.
Целью исследований являлось изучение влияния различных видов сусла на рост дрожжей Kluyveromyces Y-1490. В качестве субстрата использовали творожную, подсырную сыворотку, а также кукурузное сусло. Химический состав выбранных видов сусла приведен в табл. 1.
В качестве сравнения было выбрано кукурузное сусло, так как оно обладает повышенной крахмалистостью, а также представляет собой смесь тонкоизмельченной клетчатки и крахмальных зерен в виде легко перекачиваемой суспензии.
Таблица 1 Характеристика используемого сусла
|
Показатели |
Творожная сыворотка |
Подсырная сыворотка |
Кукурузное сусло |
|
Содержание сухих веществ/крахмала,%, всего |
5,0 |
5,0 |
67,5 |
|
Лактозы/ сахара |
3,5 |
4,0 |
4,0 |
|
Белковые вещества |
0,5 |
0,4 |
10,3 |
|
Минеральные вещества |
0,8 |
0,7 |
1,4 |
|
Жир |
0,2 |
0,2 |
4,9 |
|
Зола |
0,6 |
0,5 |
1,2 |
Объектом исследования являлись дрожжи Kluyveromyces lactis Y-1490. Лактозосбраживающие дрожжи, используемые для получения спирта, обладают высокой степенью устойчивости к посторонней микрофлоре (сыворотка содержит большое количество молочнокислых бактерий), толерантностью к накапливаемому в среде спирту, способностью сбраживать концентрированную (сгущенную) сыворотку и обеспечивают высокий выход продукта за сравнительно короткий промежуток времени (экономический коэффициент или «эффективность брожения»).
Посев и накопление биомассы дрожжей Kluyveromyces проводили по известной методике. В качестве питательной среды служили 3 вида сусла, а в качестве продуцента использовались дрожжи Kluyveromyces, которые вносили в субстрат в количестве 10% от содержания лактозы в сыворотках и сахара в кукурузном сусле. Рост биомассы проходил в термостате при температуре 28-30°С, рН 4,0 и аэрации двое суток.
Полученную суспензию дрожжей использовали в качестве посевного материала для проведения спиртового брожения в подготовленных видах сусла.
Подсчет выросшей культуры на косяках определяли в камере Горяева через каждые 10 часов. Поэтапное накопление биомассы дрожжей штамма Y-1490 приведено в табл. 2.
Таблица 2 Изменение титра клеток в зависимости от используемого вида сусла
|
Время роста культуры, ч |
Титр клеток, 106 ед/см3 |
||
|
Подсырная сыворотка |
Творожная сыворотка |
Кукурузное сусло |
|
|
0 |
10 |
10 |
7 |
|
10 |
20 |
13 |
10 |
|
20 |
48 |
40 |
35 |
|
30 |
60 |
54 |
49 |
|
40 |
70 |
62 |
57 |
|
50 |
95 |
80 |
78 |
|
60 |
118 |
105 |
98 |
Из данных таблицы видно, что наибольший рост дрожжей происходил именно в сырье, содержащем лактозу, т.к. дрожжи Kluyveromyces предназначены непосредственно для сбраживания сыворотки в спирт.
На основании данных таблицы построили график изменения титра клеток дрожжей Kluyveromyces lactis с течением времени.
Сбраживание проводили в емкостях из нержавеющей стали с перемешивающим устройством и барбатерами. Брожение протекало при постоянном перемешивании среды с периодической подачей воздуха. Эти операции являлись необходимыми при использовании лактозосбраживающих дрожжей, что кардинально отличает данный процесс от процессов получения спирта из традиционных видов сырья с введением сахаромицетов.
По окончании процесса брожения, когда содержание спирта составляло не более 6%, бражку через промежуточную емкость направляли на перегонку и ректификацию с применением режимов, принятых в спиртовой промышленности.
Выводы. На основании проведенного эксперимента можно заключить, что дрожжи Kluyveromyces lactis могут быть использованы для получения этилового спирта из крахмалсодержащего сырья, но их применение является не целесообразным с экономической точки зрения, так как данный вид дрожжей частично сбраживает крахмал и дает низкий выход готового продукта, что ведет к большим потерям крахмала и образованию большого количества послеспиртовой барды.
Список литературы
-
Евдокимов И.А. Современное состояние и перспективы использования лактозосодержащего сырья // Известия вузов. Пищевая технология. - 1997. - №1.
-
Залашко М.В. Биотехнология переработки молочной сыворотки. - М.: Агропромиздат, 1990.
-
Храмцов А.Г., Нестеренко П.Г. Безотходная технология в молочной промышленности. - М.: Агропромиздат, 1989.
-
Храмцов А.Г., Евдокимов И.А. Рациональная переработка молочной сыворотки // Молочная промышленность. 1996.