ПРОИЗВОДСТВО СПИРТНЫХ НАПИТКОВ

Размножение спиртовых дрожжей

Питательная среда. Лучшей питательной средой для размно­жения спиртовых дрожжей является среда на основе солода, так как он содержит все необходимые для их жизнедеятельности минеральные вещества и к тому же азот, входящий в состав солодовых ростков, наиболее легко используется дрожжами как продукт питания. Пригоден солод из зерна любых злаков, однако предпочтение отдается солоду из ржи.

В производственных условиях маточные и засевные дрожжи размножают на сусле из солода. Что касается получения производственных дрожжей, то здесь руководствуются правилом, согласно которому питательная среда должна содержать не только все необходимые для размножения дрожжей элементы питания, но одновременно ее состав должен максимально соответствовать среде, для сбраживания которой готовят дрожжи. Поэтому, несмотря на то, что среда на основе солода является наилучшей для питания спиртовых дрожжей, ее применяют для размножения производственных дрожжей, идущих только на брожение сусла из хлебных злаков. Сусло из картофеля, сахарной свеклы, мелассы или топинамбура сбраживают производственными дрожжами, размноженными на сусле, приготовленном из этого же сырья с добавлением недостающих элементов питания.

В научно-технической литературе приведены различные рецепты и технологии приготовления питательной среды. Мы приведем лишь некоторые из них, акцентируя внимание на приготовлении питательной среды для размножения дрожжей из солода и смеси солода с мукой, как наиболее универсальных.

Дрожжевое сусло на основе солода. Свежеприготовленный измельченный (или сухой в виде муки) солод смешивается со слегка подогретой (до температуры 30—35°С) водой до достижения консистенции сметаны (ориентировочно 0,5 кг све­жеприготовленного или 0,3—0,4 кг в виде муки солода на 1,0—1,2 л воды). Температура теста медленно повышается до 60—62°С, при которой происходит осахаривание солода за счет имеющихся в нем ферментов. Длительность осахаривания — 2 часа. По

Истечении указанного времени температуру массы повышают до температуры кипения, при которой масса стерилизуется в течение 20 мин. Применяют и более мягкий режим стерилизации: температура 75—80°С, длительность 20—30 мин.

Дрожжевое сусло на основе муки и солода. На приготовление 1 л дрожжевого сусла для размножения производственных дрожжей используется около 120—130 г муки (рекомендуется ржаная) и такое же количество сухого солода в виде муки или 180—200 г свежевыращенного измельченного солода. Мука смешивается с 0,3—0,4 л, солод — 0,6—0,5 л воды. Технология осуществляется следующим образом. Солод и мука смешиваются отдельно со слегка подогретой (30—35°С) водой до получения однородной сметаноподобной консистенции. После этого с целью клейстеризации крахмала смесь муки с водой нагревают до 80—90°С, выдерживают при этой температуре в течение 1 часа, j охлаждают до такой температуры, чтобы после внесения в клейстер ранее приготовленной смеси солода с водой температура массы составила 60—62°С. Длительность осахаривания — 1,5—2 часа. После осахаривания масса стерилизуется при 80—90°С в течение 30—40 мин и охлаждается.

Питательную среду для размножения производственных дрожжей, предназначенных для сбраживания сусла из других видов сырья, готовят из части сусла, предназначенного к брожению, добавляя на каждый 1 л дрожжевого сусла следующее і количество солода: картофельного — 60 г, кукурузного — 100, из цикория или топинамбура — 80, свекловичного 40—50, из мелассы или сахара — 50—60 г [2]. Технология приготовления дрожжевого сусла из этих материалов в общем идентична и | заключается в равномерном размешивании солода с отъемом из главного затора, прогреве массы до 57—60°С и осахаривании крахмала солода при этой температуре в течение 25—30 мин, стерилизации его при 85°С в течение 20 мин, охлаждении. В случае отсутствия солода необходимо внести в сусло мочевину и

8 5-237

Ортофосфорную кислоту в количестве 0,05—0,07% каждого от маСйы сырья, затраченного на приготовление дрожжевого сусла,

Питательную среду для размножения дрожжей для сбраживания крахмалсодержащего сырья готовят и без солода, на отъеме от главного сусла,, добавляя к нему минеральные вещества (см. табл. .17).

Питательную среду для размножения дрожжей, идущих на сбраживание сусла из смешанного сырья, например, из сахарной свеклы, мелассы и картофеля, готовят на отъеме из сусла, наиболее богатого питательными веществами, в данном примере

— из картофеля.

Закисление (закисание) питательной среды. В подготовленной таким образом питательной среде необходимо создать условия, при которых невозможно развитие патогенных микроорганизмов, а развитие спиртовых дрожжей будет происходить в оптимальных условиях. В промышленных условиях применяются две техноло­гии: сернокислая с использованием серной кислоты, и дрожжи, полученные по этой технологии, называются сернокислыми, и молочнокислая, с использованием молочной кислоты, и дрожжи, полученные по этой технологии, называются молочнокислыми. (Отметим, что еще в начале нынешнего века в технологии промышленного производства спирта в России и Европе для закислення дрожжевого сусла, наряду с молочной, широко использовалась плавиковая кислота (HF), а серная кислота для этих целей использовалась лишь эпизодически).

В обоих случаях подготовленную, как выше описано, пита­тельную среду охлаждают до 50—52°С и при этой температуре вносят в нее либо серную кислоту, либо чистую культуру молочнокислой бактерии, которая производит молочную кислоту. Поскольку считается, что молочнокислые дрожжи дают спирт более высокого качества, чем сернокислые, изложим метод закислення среды с шмопдоо молочйой кислоты достаточно подробно.

Питательная среда с молочной кислотой. Применение для закислення Питательной Среды молочнокислых бактерий основано на том, что продукт их жизнедеятельности — молочная кислота

— не только подавляет развитие патогенных микроорганизмов, но одновременно и усиливает рост дрожжей. В условиях современного промышленного производства стерилизованную, как описано ранее, питательную среду охлаждают до температуры 50—52°С и закисляют добавлением к ней чистой культуры молочнокислой бактерии. Температура 50—52°С является опти­мальной для жизнедеятельности молочнокислой бактерии, поэтому ее выдерживание крайне важно.

Обычно длительность закисання составляет 18—24 часов при температурах 50—52°С, при этом достигается концентрация

:ff' 114

Молочной кислоты около 10 г/л питательной среды. При благоприятных температурных условиях закисание питательной среды можно вести и значительно дольше, так как молочнокислые бактерии сами разрушаются достаточной концентрацией продукта своей же жизнедеятельности — молочной кислотой. До введения в технологию производства спирта культуры чистой молочнокис­лой бактерии закисание питательной среды производилось различными способами, среди которых были и довольно сложные. Один из наиболее простых способов заключался-в смазывании стенок емкости для размножения дрожжей кислым молоком. Позже было установлено, что молочнокислые бактерии скисшего при комнатной температуре молока не тождественны молочно­кислым бактериям, необходимым для винокуренного производства, и что последние в достаточно чистом виде можно получить в молоке, скисшем при температуре 50°С.

Если внести Засевные дрожжи в питательную среду с жизнедеятельной молочнокислой бактерией и в дальнейшем размножившиеся производственные дрожжи в сусло, то молочно­кислые бактерии будут продолжать свою жизнедеятельность в сусле, что нецелесообразно. С целью уничтожения молочнокислых бактерий, закисшую питательную среду стерилизуют при 75— 80°С в течение 10—20 мин. Простерилизованную таким образом питательную Среду быстро охлаждают до необходимбй тем­пературы и вносят в нее засевные дрожжи.

Питательная среда с плавиковой (HF) и серной (H2SO4) кислотами. Прйменение указанных кислот для закислення сусла существенно упрощает технологию, сокращает ее длительность и повышает выход спирта, так как сахара не расходуются на размножение молочнокислых бактерий и образование молочной кислоты.

Питательная Среда с плавиковой кислотой. И. Ефрон [8] показал, что молочная кислота при размножении дрожжей может быть заменена незначительным количеством плавиковой кислоты, которая представляет собой сильный яд для патогенных микроорганизмов. В таком случае размножение дрожжей производят следующим образом. Из подготовленного к брожению сусла берут необходимое для размножения дрожжей его количе­ство, охлаждают до температуры 27—28°С, после чего добавляют к нему разбавленную плавиковую кислоту из расчета на 10 л дрожжевого сусла 2,3—2,5 г 100%-ной кислоты. После охлажде­ния сусла до 22—23°С в него добавляют засевные дрожжи в количестве 1 л засевных дрожжей на 10 л дрожжевого сусла (обратим внимание, что здесь речь дает о промышленной технологии, где объем дрожжевого сусла составляет многие сотни литров, в силу чего размножение дрожжей в нем сопровождается значительным повышением температуры). Через 10—^12 часов производственные дрожжи готовы для внесения в главное сусло.

Отметим, что введение плавиковой кислоты в главное сусло также приводит к увеличению выхода спирта и повышению его качества. Однако в главное сусло ее добавляют из такого расчета, чтобы концентрация^ ее в нем после добавления дрожжевого сусла, уже содержащего плавиковую кислоту, была в 2 раза ниже, чем в дрожжевом сусле. Вместо плавиковой кислоты может быть применен фтористый аммоний или фтористый алюминий: послед­него берется 0,15—0,3 г на 10 л сусла.

Питательная среда с серной кислотой. Кислоту вносят в дрожжевое сусло после осахаривания и стерилизации при достижении им температуры 50—55°С. Рекомендуется, чтобы кислотность дрожжевого сусла составляла из: мелассы — 1,2—1,4°; картофеля — 0,9—1,2; муки, солода или их смеси — 0,7—0,9°. В условиях промышленного производства спирта необходимое количество кислоты в каждом конкретном случае определяют титрованием, которое, в случае наличия соответствующих хими­катов, можно провести и в бытовых условиях. В случае их отсутствия указанная кислотность дрожжевого сусла ориентиро­вочно обеспечивается прибавлением кіл сусла из: мелассы — 2,4—2,5 мл; картофеля — 1,3—1,5; солода, муки или их смеси — 1,0—1,2 мл кислоты. Указан объем кислоты со 100%-ным содержанием H2SO4. Кислоту прибавляют следующим образом. Отмеренное количество кислоты разбавляют 5—6 кратным объемом воды в стеклянной посуде, вливая кислоту в воду, после чего разбавленную кислоту вливают в сусло, охлажденное до температуры 50—55°С. После охлаждения подкисленного дрож­жевого сусла до температуры 28—30°С в него вносят дрожжи для их размножения.

Процесс размножения дрожжей. Обычно размножение дрож­жей проводят при 28—30°С. В условиях промышленного про­изводства, где размножение дрожжей проводят в емкостях относительно большого объема, начальная температура раз­множения составляет 15—20°С. В процессе размножения дрожжей происходит самопроизвольное ее повышение до 28—30°С, которая и поддерживается в процессе размножения. Длительность размно­жения при такой температуре обычно составляет 15—20 часов. При этом непереработанными остается около 4—5% Сахаров, а доля спирта составляет 8—10 об.%. Такая доля спирта необходима по той причине, что часть из размножившихся дрожжей (около 1/10 объема) будет использована как засевная в следующем цикле получения производственных дрожжей, а образовавшийся спирт является консервантом. Если из размножающихся дрожжей не предполагается отбирать засевных, то размножение можно прекратить через 8—10 часов после прибавления засевных

Рис. 13. Конструкции бродильных шпунтов. Стрелками указано направление движения углекислого газа [8, 10].

Дрожжей к питательной среде» При этом доля спирта будет составлять 4—5 об.%.

В бытовых условиях возможно применение сусла, например, из сахара, которое не содержит необходимых для размножения дрожжей элементов питания, а солод или другие материалы, содержащие питательные элементы для дрожжей, отсутствуют. В таком случае достаточное количество дрожжей должно быть внесено в сусло сразу, Необходимое их количество можно оценить следующим образом. Известно, что в условиях промышленного производства спирта, например, из мелассы, содержащей 17—18% Сахаров, в конце брожения 100 л зрелой бражки содержат 1,5—2 кг дрожжей в пересчете на прессованные дрожжи 75% влажности, то есть таких, какие поступают в розничную торговлю. Это означает, что для быстрого и качественного брожения сусла, в котором дрожжи не будут размножаться, достаточно 75—100 г прессованных дрожжей на 1 кг сахара. Этого количества дрожжей с избытком достаточно для брожения сусла из любого другого материала, содержащего необходимые продукты питания для размножения дрожжей. В любом случае качество спирта будет выше, когда дрожжи в процессе брожения размножаются. Это возможно, если сусло содержит все элементы питания, необхо­димые для их жизнедеятельности.