СПОСОБ ПРЕДОТВРАЩЕНИЯ ОКИСЛЕНИЯ ПИВА Российский патент 1994 года по МПК C12H1/00 C12N11/00 

Изобретение касается способа предотвращения окисления пива, а также поддержания его качества во время хранения. Присутствие кислорода способствует микробиологической активности и различным окислительным реакциям. Для сохранения вкуса пива (фактор качества) в пиво добавляют реагенты, удаляющие кислород, такие как аскорбиновая кислота или маннитол, кроме того, в пиво могут ввести фермент глюкозы энзима. Серьезным недостатком является добавление в пиво ненатуральных добавок.

Известно, что для предотвращения окисления пива, добавляют натуральные дрожжи, что ведет к росту дрожжей и помутнению напитка. Кроме того, при пастеризации напитка дрожжи разрушаются, теряется способность их поглощать кислород. Кроме того, бутылки с напитком затыкаются пробками, снабженными полимерным покрытием (поливинилхлорид или полиэтилен) с внутренней стороны.

Целью изобретения является пролонгирование воздействия удаляющего кислород вещества.

Поставленная цель достигается способом, предусматривающим розлив пива в емкость, размещение удаляющего кислород вещества и закрывание емкости, причем в качестве удаляющего кислород вещества используют высушенные дрожжи Saccharomyces cerevisiae, иммобилизованные в слое полимера, или парафина, или воска. При этом толщина слоя иммобилизованных дрожжей составляет 0,1-500 мкм и емкость с пивом и иммобилизованными дрожжами пастеризуют до момента соприкосновения дрожжей с пивом.

Материал, используемый для иммобилизации дрожжей, должен быть пищевого качества и обладать приемлемыми свойствами в отношении проникаемости кислорода, углекислого газа и воды. Кроме того, обработка повышенной температурой, например, применяемой во время пастеризации сосуда вместе с содержимым, не должна сказываться на физических свойствах материала в такой степени, чтобы изменилась его проницаемость или плотность. Подходящими материалами для процесса иммобилизации дрожжей являются, например, специфические типы восков и полимеров, таких как парафин и смеси из него, оптимально смешенные с улучшителями. Целевой добавкой является реагент, улучшающий соединение иммобилизирующего материала с несущей поверхностью. Подходящие воски и полимеры имеют диапазон плавления между 70 и 140^оС, предпочтительно 50-100^оС. Эти материалы могут с успехом применяться в виде тонкого слоя, содержащего дрожжи, находящегося в контакте с напитком, желательно, чтобы пленка располагалась над жидкостью и находилась в контакте с газами или парами над жидкостью.

Воск должен обладать ограниченной проникаемостью в отношении водяного пара и предпочтительно высокой проникаемостью в отношении газов, таких как кислород и углекислый газ, предпочтительно, чтобы проникаемость водяных паров составляла меньше 100 ед. РН₂О, тогда как степень проникновения газов составляет больше чем 0,01 ед. в значительном количестве в месте закрытия, например в случае бутылки с пробкой, покрытой полимером, дрожжи не должны присутствовать между кромкой горлышка бутылки и прокладкой пробки.

Во время наполнения и пастеризации некоторые жидкости образуют пену, в результате слой иммобильного материала с дрожжами становится основательно влажным до окончания пастеризации. Поэтому материал в течение короткого интервала времени прямого контакта с жидкостью должен обеспечить, чтобы иммобильные дрожжи оставались хорошо защищенными во время соответствующей тепловой обработки. Хотя во время пастеризации дрожжи могут быть частично уничтожены, было найдено, что это касается только внешнего слоя, т.е. стороны, которая не прикреплена к полимерному покрытию. Причем слой дрожжей и иммобильного материала должен составлять 0,1-50 мкм.

В период между пастеризацией и потреблением жидкости дрожжи устраняют кислород из сосуда. Даже при охлаждении дрожжи достаточно активны, чтобы препятствовать увеличению уровня кислорода в сосуде.

Для иллюстрации изобретения приводятся следующие примеры.

П р и м е р 1. Тестообразную массу из расплавленного парафина (Micro 170, Levita Chem) и сухих дрожжей (Sacchаromyces cerevisiaе 96 мас.% сухого вещества), содержащую 70 мг дрожжей на мл парафина, приготовляют смешиванием двух компонентов при 95^оС. 1 мл горячей массы используют для покрытия тщательно очищенного стеклянного слайда слоем толщиной 0,1 мм, содержащим примерно 7 мг дрожжей на 1 см². После затвердевания слой слайды нагревают в течение 10 мин при 65^оС в атмосфере, насыщенной водой, в бутылке объемом 350 мл. Затем слайдам дают возможность остыть, после чего слайды с покрытой воском поверхностью погружают в 300 мл воды, насыщенной воздухом. Бутылки, наполненные таким же количеством воды, насыщенной воздухом, но без слайдов, контролируют в этом эксперименте. Бутылки со слайдами, погруженными в воду, закрывают затычками, покрытыми смазкой, и выдерживают при 30^оС в течение 14 дней. После инкубации определяют содержание кислорода в каждой бутылке при помощи прибора Solomat 2008 oxygen Modumeter, снабженного кислородным электродом Кларка. Равновесие достигается в течение минуты. Полученные результаты показаны в табл.1.

П р и м е р 2. Парафин по примеру 1 расплавляют, смешивают с различными количествами сухих дрожжей (Saccharomyces cerevisiaе 92 мас.% сухого вещества и вливают в формы общим объемом 20 см³, после чего масса затвердевает. Количество парафина и дрожжей рассчитывают так, что получают два разных блока, содержащих 2 и 5 г дрожжей на 20 см³. Из блока, содержащего 2 г дрожжей, нарезают слои толщиной 0,25 мм, а из блока, содержащего 5 г дрожжей, нарезают слои толщиной 0,1 мм. Поскольку все секции были 2х2 см, каждый слой содержит 10 мг дрожжей. Эти слои наносят на стеклянную пробку с помощью силиконовой смазки, так что после закупоривания бутылки стимулировано действие пробок с различными слоями иммобильных дрожжей. Для проверки системы бутылки общим объемом 355 мл наполняют 300 мл искусственного пива. Состав искусственного пива следующий (из расчета на 1 литр): 52 мл этанола (96%); 30 г декстрина; 150 мг глицерина; 480 мг КСl; 700 мг NaH₂PO₄; 140 мг CaCl₂, 250 мл MgSO₄ и 3 г бычьей сыворотки альбумина, который добавляют последним. Воду добавляют, чтобы получился 1 л и величина рН была 4,0 используя НСl. Искусственное пиво было применено, чтобы исключить устранение кислорода компонентами пива.

Перед закупориванием бутылки стеклянной пробкой, подготовленной, как указано выше, головное пространство, содержащее 55 мл воздуха над жидкостью, было заполнено в течение 1 мин углекислым газом, после чего немедленно закрыто пробкой.

Пастеризация бутылок, содержащих искусственное пиво и различные слои иммобильных дрожжей, было стимулировано погружением бутылок в водяную ванну при 65^оС. Содержимое бутылок обрабатывают при 65^оС в течение 20 мин (точная температура содержимого измерялась в отдельной контрольной бутылке), после чего бутылки помещают в инкубатор с температурой 30^оС. После 7-дневной выдержки количество растворившегося в искусственном пиве кислорода замеряют в каждой бутылке методом, описанным в примере 1. Результаты, показывающие воздействие жизнеспособных дрожжевых клеток на концентрацию кислорода в бутылках, приведены в табл.2. В одном эксперименте для смеси с парафином используют дрожжи с 96 мас.% сухого вещества, которые имеют более низкое содержание влаги, поэтому эти дрожжи обладают лучшей способностью выдерживать высокие температуры. Из данных табл.2 следует, что лучшая температурная стабильность отражает не только большее число жизнеспособных клеток в дрожжах после пастеризации, но также значительно меньшую остаточную концентрацию кислорода в бутылке.

Более длительный период времени приводит к низкой остаточной концентрации кислорода.

П р и м е р 3. Воск Dicera 8582, полученный от фирмы Paramelt-Syntac B. V. (Heerhugowaard Holland) размельчают и интенсивно смешивают с порошкообразными сухими дрожжами (Saccharomyces cerevisiаe 96 мас.% сухого вещества) в весовой пропорции 20 г воска и 3 г дрожжей. В количестве 40 и 80 мг эту смесь наносят на центральную часть пробок, снабженных полиэтиленовыми прокладками. Смесь наносят на прокладку пробки местным нагревом, не превышающим 95^оС, образуя при этом плоский восково-дрожжевой слой.

Пивные бутылки заполняют 350 мл искусственного пива такого же состава, как в примере 2, которое предварительно обескислороживают введенным азотом. Следом так быстро, как только возможно, бутылки закупоривают с помощью крышечек, обычно применяемых для закупорки в пивоваренной промышленности. Эта процедура, как оценивается, в среднем увеличивает первоначальное содержание кислорода с 0,5 до 1,5 ppм.

Бутылки пастеризуют в течение 20 мин при 65^оС аналогично примеру 2. После охлаждения бутылки помещают в инкубатор при 20^оС, поддерживая комнатную температуру.

Контрольные серии содержат или простые пробки, или пробки, покрытые только 60 мг чистого воска в центральной части прокладки. Определение содержания кислорода в искусственном пиве в течение времени после открытия делают с помощью прибора Solomat 2008 oxigen Modumeter, снабженного кислородным электродом Кларка. Результаты, представленные как средняя остаточная концентрация кислорода, полученные из пяти бутылок, приведены в табл.3.

П р и м е р 4. Горлышки двух обычных пивных бутылок отрезают и сваривают, их совместная длина составляет около 14 см. Одно отверстие снабжено затычкой из силиконовой резины и закупорено пробкой для обеспечения небольшого поступления внутрь кислорода. Искусственное пиво, как описано в примере 2, но без добавки бычьей сыворотки альбумина, предотвращающего вспенивание, обескислороживают 24 ч выдержкой в анаэробном тенте с использованием газовой смеси, состоящей из 90% азота, 7% водорода и 3% углекислого газа. Это пиво переливают в бутылки с двойным горлышком, оставляя 45 мл головного пространства. После наполнения углекислым газом эти бутылки закупоривают пробками, покрытыми слоем парафина, содержащего 10 мг иммобильных активных сухих дрожжей с поверхностью в 2 см², приготовленной, как описано в примере 2. Контрольные бутылки с двойным горлышком закупоривают стандартными пробками.

Все бутылки пастеризуют, как описано в примере 2. После охлаждения бутылки помещают в аппарат для производства вакуума и после получения высокого вакуума ¹⁸О₂ (95 ат.%, Amersham Int.) доведенного чистым азотом до окончательной концентрации в 15% ¹⁸О₂, выдерживают при комнатной температуре (20^оС).

Через 4 и 12 недель снимают пробки, закрывающие затычки из силиковой резины, и сквозь эти затычки пропускают иглу, чтобы взять образцы паров шприцем для подкожного впрыскивания с добавленным прочно запирающим газом. Содержимое было перенесено в комбинированный С-масс спектрометр для анализа количества ¹⁸О₂. Полученные данные являются средними из исследованных величин ¹⁸О₂ в 12 бутылках. Через 4 недели бутылки, имевшие парафино-дрожжевую смесь, содержат ¹⁸О₂ на 78% меньше, чем контрольные бутылки со стандартными пробками. После 12 недель эта разница уменьшается до 35%.

Результаты показывают, что дрожжи, иммобилизованные предлагаемым способом, не только способны устранить первоначальный кислород из бутылки, наполненной напитком, но устраняют также кислород, диффундирующий внутрь бутылки в течение продолжительного времени. Кроме того, время хранения пива может быть продлено по меньшей мере на 2 месяца.

Сравнительные результаты определения содержания кислорода в верхней части бутылок, закупоренных обычными пробками и с покрытием из иммобилизованных дрожжей, даны в табл.4.

Даже спустя 7 месяцев на иммобилизированном материале на кроненпробках были обнаружены живые дрожжи.

П р и м е р 5. Сухие дрожжи (Saccharomyces cerevisiae) иммобилизуют в трех различных материалах, т.е. в воске (см.пример 3) и двух полимерах (рН 12 и Картофлекс 089, оба являются коммерческими доступными низкомолекулярными полимерами), следующим образом.

27 г воска или полимера расплавляют при 120^оС. После охлаждения расплава до 90^оС добавляют 3 г сухих дрожжей, после гомогенизации расплав разливают в формы размером 5х5х2,5 см (длина х ширина х высота) и охлаждают до 20^оС, после отверждения нарезают ломтики толщиной 1 мм.

На бутылку емкостью 125 мл добавляют по 1 мл воды и 2,5 г воска или полимера (в виде ломтика), что соответствует примерно 0,25 г дрожжей. Затем бутылки заполняют газовой смесью, состоящей из 5% кислорода и 95% азота, и запечатывают.

Для воска и каждого полимера, таким образом приготавливают по 10 бутылок и еще по 10 бутылок приготавливают с пастеризацией в течение 30 мин при 75^оС вскоре после запечатывания. Установлено, что в непастеризованных образцах кислород удаляется в течение 5-7 дней, а в пастеризованных образцах кислород удаляется за 11 дней (воск) и за 20 дней (полимеры).

П р и м е р 6. Для увеличения разносторонности применения восковой матрицы используют специфические добавки к воску в целях изменения таких свойств, как гибкость, липкость в горячем состоянии и проницаемость водяных паров и газа. Например, для улучшения адгезии восковой матрицы дрожжей к полиэтилену воск, используемый в примере 3, т.е. Dicera 8582, включал 10 мас.% добавки аполярной полиолефиновой смолы в качестве реагента, придающего липкость. Другая добавка к воску, которая широко применяется при составлении рецептуры горячих расплавов, - это сополимер этилена и винилацетата (ЭВА). Это соединение действует как основа рецептуры воска, так как оно улучшает когезионную прочность и гибкость восковой матрицы. Кроме того, в результате изменения содержания винилацетата (ВА) в воске его проницаемость к кислороду и водяным парам может быть изменена. Известно (информация Еххon по сополимерам Escоrent IL TRA EVA), что чем выше содержание ВА в воске, тем выше его проницаемость к кислороду, двуокиси углерода и водяному пару.

Для испытания воздействия добавок ЭВА пробы, содержащие дрожжи, готовили в чистом воске (температура размягчения примерно 75^оС) и в том же самом воске, но с 4 или 7%-ной добавкой ВА. Смеси ЭВА с воском готовят путем разогрева воска примерно до 140 ^оС и добавления гранул ЭВА. После тщательного смешивания обоих расплавленных соединений смесь охлаждают и дают ей затвердеть. Добавляемые количества ЭВА зависят от уровня ВА в имеющемся соединении ЭВА. Общим по отношению к воскам является продукт ЭВА, содержащий 28% ВА. Соответствующее разбавление чистым воском дает требуемый уровень ВА.

После затвердевания смеси с воском и воска с ЭВА размалывают при охлаждении жидким азотом и полученные порошкообразные материалы смешивают с сухим порошком дрожжей в соотношении 3 ч воска на 1 ч дрожжей (по весу). Затем полученные смеси быстро разогревают до температуры примерно 90^оС, перемешивают и переливают в стеклянную пробирку диаметром 7 мм. После затвердевания восковидные столбики легко извлекаются. Простое изгибание полученных столбиков показывает, что гибкость столбиков возрастает при более высоком содержании ВА против относительно хрупкого характера чистого воска.

Для оценки способностей к кислородпоглощению различных смесей от каждого столбика отрезают кружочки толщиной 2 мм, в результате чего получают похожие на таблетки части. Эти таблетки помещают в стеклянные сосуды с объемом примерно 25 мл на количество воды примерно 5 мл. Для имитации условий, существующих в пивной бутылке, атмосферу в стеклянных сосудах регулируют до 0,5% кислорода в двуокиси углерода, после чего сосуды закрывают газонепроницаемой пробкой. Половину сосудов подвергают обработке пастеризацией в течение 20 мин при 68^оС до инкубирования при 25^оС. Спустя 70 ч замеряют концентрацию кислорода в каждом из сосудов с использованием пробоотборника из ампул Orbisphere. Получают следующие данные (смю табл.5).

Так как общая способность к поглощению кислорода дрожжей ограничена его содержанием в хранящихся материалах, т.е. в трегалозе и гликогене, продолжение активности потребления кислорода только дрожжами, заключенными в воск, зависит от степени доступа дрожжей к кислороду. Таким образом, контактирование с большими количествами кислорода влечет за собой короткий период активности по потреблению кислорода, в то время как контактирование с небольшими количествами кислорода приводит к длительному периоду активности потребления. Природа матрицы, используемой для иммобилизации дрожжей, имеет малое влияние на длительность периода потребления кислорода или не имеет на нее никакого влияния. Например, экспериментальные данные, полученные на сухих дрожжах, заключенных в воск (Di cега 8582, см.пример 3) и нанесенных на крончатые колпачки, используемые для закупорки пивных бутылок, показывает, что как на пастеризованных, так и на непастеризованных пробах активность по потреблению кислорода может продолжаться в течение длительного времени (6 мес.).

Использование: биотехнология, пищевая промышленность, касается предотвращения окисления пива и поддержания его качества во время хранения. Сущность изобретения: в пиво, разлитое в емкость, в качестве удаляющего кислород вещества помещают высушенные дрожжи Saccharomyces cerevisiae, иммобилизованные в слое полимера, или парафина, или воска. Причем толщина слоя иммобилизованных дрожжей составляет 0,1 - 500 мкм. Емкость с пивом и иммобилизованными дрожжами пастеризуют до момента соприкосновения дрожжей с пивом. Результаты показывают, что время хранения пива может быть продлено по меньшей мере на два месяца. 5 табл.

1. СПОСОБ ПРЕДОТВРАЩЕНИЯ ОКИСЛЕНИЯ ПИВА, предусматривающий розлив его в емкость, размещение удаляющего кислород вещества и закрывание емкости, отличающийся тем, что, с целью пролонгирования воздействия удаляющего кислород вещества, в качестве последнего используют высушенные дрожжи Saccharomyces cerevisiae, иммобилизованные в слое полимера или парафина, или воска. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что толщина слоя иммобилизованных дрожжей составляет 0,1 - 500 мкм. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что емкость с пивом и иммобилизованными дрожжами пастеризуют до момента соприкосновения дрожжей с пивом.