СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА ПИЩЕВОГО НАТУРАЛЬНОГО УКСУСА (ВАРИАНТЫ) Российский патент 2007 года по МПК C12J1/04 C12J1/08 

Изобретение относится к пищевой биотехнологии, в частности к способам производства пищевого натурального уксуса с участием уксуснокислых бактерий Acetobacter aceti.

Уксус, полученный в результате уксуснокислого брожения спиртосодержащих жидкостей, вызванного уксуснокислыми бактериями, обладает ценными свойствами, так как наряду с уксусной кислотой в готовом продукте содержится небольшое количество сложных органических компонентов, обеспечивающих благотворное воздействие на организм человека и улучшающих его органолептику.

Из технического уровня известно, что производство пищевого натурального уксуса в промышленных масштабах осуществляют не одно столетие. Известно несколько способов производства уксуса.

В настоящее время наиболее широкое распространение получил циркуляционный способ, который заключается в непрерывной подаче спиртосодержащей жидкости на наполнитель с иммобилизованными на нем уксуснокислыми бактериями. Жидкость, стекающую с нижней части окислителя, с помощью насоса опять подают на орошение. Непрерывная циркуляция спиртосодержащей жидкости происходит до тех пор, пока уксуснокислые бактерии практически полностью не окислят спирт в уксусную кислоту.

Основными тенденциями совершенствования производства пищевого натурального уксуса является повышение качества готового продукта, ускорение протекания технологического процесса и упрощение технологической оснастки.

Так известен способ получения плодового уксуса, направленный на повышение качества готового продукта, для чего перед получением пищевого натурального уксуса смешивают раздельно хранящиеся сброженный яблочный сок и сброженный сок цидонии для обеспечения сахаристости 0,5-1,0 и кислотности 10-18 г/л, купаж подвергают восстановлению путем пропускания через резервуар с иммобилизованными на насадке винными дрожжами концентрацией 300-800 млн кл/мл в течение 12-48 ч со скоростью 0,02-0,08 ч^-1, после чего спирт, содержащийся в купаже, окисляют с помощью уксуснокислых бактерий известными методами.

При добавлении в сброженный яблочный сок цидониевого сока создаются оптимальные условия для активации восстановительной функции винных дрожжей, в результате чего купаж приобретает золотисто-соломенный цвет, яркий плодовый аромат, он дополнительно обогащается продуктами жизнедеятельности дрожжевой клетки. (А.С. SU №1402612, бюл. №22, 16.06.88).

Недостатком известного способа является то, что добавляемый сброженный сок цидонии - редкое и дорогостоящее сырье.

Повышения выхода и концентрации готового продукта с одновременным обогащением его активными и минеральными веществами достигают в способе получения готового уксуса по А.С. SU №1555352 А1. Способ осуществляют следующим образом, готовят питательную среду на основе этанола 6,5-7,0%, готовой уксусной кислоты 0,9-1,0%, минеральных солей: аммония фосфорнокислого двузамещенного, сернокислого магния и калия хлористого, воды питьевой. Питательную среду непрерывно подают на окисление в батарею последовательно соединенных ферментаторов. По достижении в головных ферментаторах концентрации уксусной кислоты 6,0-8,5, что характеризует фазу замедления роста уксуснокислых бактерий, в питательную среду вводят сброженный яблочный сок или виноградный материал в соотношении со средой 1:(0,02-0,03) до значения ОВ-потенциала в среде 545-550 мВ. В процессе окисления получают уксус повышенной концентрации, ускоряется процесс, увеличивается выход продукта и происходит обогащение биологически активными и минеральными веществами. (А.С. SU №1555352 А1, бюл.№13, 07.04.90) Недостатками способа являются сложное технологическое оснащение и большие производственные площади.

В качестве прототипа выбран циркуляционный способ производства уксуса. Способ включает операцию приготовления сусла из спиртосодержащего сырья путем доведения концентрации спирта в нем до 10-11% и протекания его через ферментатор, наполненный стружками, на которых иммобилизированы уксуснокислые бактерии. Буковые стружки расположены на перфорированной решетке. Массу стружек орошают питательным раствором, содержащим спирт, уксусную кислоту и минеральные соли.

Недостатком прототипа является непродолжительность экспонециальной фазы (фазы роста и активной жизнедеятельности бактерий) и быстротечность последующих фаз, от чего зависит кислотность готового продукта. Наибольшее содержание уксусной кислоты составляет 10-11%. (Бурьян Н.И., Тюрина Л.В., Микробиология виноделия. - М: Пищевая промышленность, 1979 г., стр.152)

Задачей изобретения является расширение длительности экспонециальной фазы и получение обогащенного натурального уксуса.

Техническим результатами, которые могут быть получены при реализации заявляемого способа, являются:

- увеличение длительности экспонециальной фазы;

- обогащение готового продукта;

- повышение выхода уксусной кислоты.

Решение указанной задачи и достижение перечисленнных технических результатов стали возможны:

для способа производства пищевого натурального уксуса по первому варианту благодаря тому, что в известном способе, включающем приготовление сусла из спиртосодержащего сырья путем доведения в нем содержания спирта до 10-11% и последующую его подачу в ферментатор, заполненный буковыми стружками с иммобилизованными на них уксуснокислыми бактериями, доведение содержания спирта в сусле до 10-11% осуществляют спиртовым настоем сухой крапивы из расчета 5-15 г сухой крапивы на 1 литр готового сусла;

для способа производства пищевого натурального уксуса по второму варианту благодаря тому, что в известном способе, включающем приготовление сусла из спиртосодержашего сырья путем доведения в нем содержания спирта до 10-11% и последующую его подачу в ферментатор, заполненный буковыми стружками с иммобилизованными на них уксуснокислыми бактериями, доведение содержания спирта в сусле до 10-11% осуществляют спиртовым настоем свеклы, который готовят из расчета 25-35г свеклы на 1 литр готового сусла.

В частном случае использования первого варианта способа при приготовлении спиртового настоя к сухой крапиве добавляют свеклу из расчета 15-35 г свеклы на 1 литр готового сусла.

Обогащение среды жизнедеятельности бактерий происходит за счет введения питательных веществ, присущих крапиве или свекле, а также их смеси в заявленных концентрационных пределах, что благотворно влияет на рост биомассы и создает возможность выдерживать высокую кислотность более длительное время, т.е. увеличить длительность экспоненциальной фазы и, соответственно, обеспечить более высокий процент выхода уксусной кислоты. Такое воздействие дает группа витаминов В, витамины Р и К, содержащиеся в свекле, а также йод, марганец, медь, клетчатка и пектины; либо витамины А, С и К, а также углеводы растительного происхождения, содержащиеся в крапиве. Длительность процесса незначительно увеличивается (от 2 до 3 ч), что очевидно связано с расширением экспонециальной фазы, так как готовый продукт имеет повышенную концентрацию до 14% уксусной кислоты по сравнению с прототипом.

При этом дополнительно введенные питательные вещества, переработанные бактериями, остаются в готовом продукте, обогащая его и, соответственно, улучшая его товароведные характеристики и повышая пищевую ценность.

Заявляемые варианты способа производства пищевого натурального уксуса осуществляют следующим образом: готовят спиртовой настой из расчета 5-15 г сухой крапивы на 1 литр готового сусла по первому варианту, или спиртовой настой свеклы из расчета 25-35 г свеклы на 1 литр готового сусла для второго варианта, или спиртовой настой из сухой крапивы из расчета 5-15 г и свеклы из расчета 15-35 г на 1 литр готового сусла для частного случая использования способа по первому варианту путем их настаивания на спирте 70% при температуре 30°С в течение 72 часов. После чего настой фильтруют и выжимают.

Определяют содержание спирта в спиртовом сырье и готовят сусло путем доведения содержания спирта в сусле до 10-11% соответствующим спиртовым настоем, или на сухой крапиве, или на свекле, или сухой крапиве и свекле. Подают готовое сусло в ферментатор, заполненный буковыми стружками с иммобилизованными на них уксуснокислыми бактериями. При помощи насоса раствор многократно циркулирует через аппарат до тех пор, пока весь спирт не окислится в уксусную кислоту.

Благодаря обогащению среды жизнедеятельности бактерий питательными веществами органического происхождения, присущими или крапиве, или свекле, благотворно влияющими на рост биомассы, создают возможность поддержания высокой кислотности более длительное время, т.е. значительно увеличить экспонециальную фазу и повысить выход уксусной кислоты до 12-14% по сравнению с прототипом - методом 10-11% уксусной кислоты.

Практическое применение заявляемого способа показывают следующие примеры конкретного исполнения.

Пример 1

Готовят спиртовой настой из сухой крапивы путем ее настаивания при температуре 30°C в течение 72 часов из расчета 10 г сухой крапивы на 1 литр готового сусла, что соответствует среднему значению в заявленных пределах. Общий объем окислителя 900 л, съем 400 л, оставляют в магазине 500 л.

Общий объем приготавливаемого сусла 400 л, в т.ч. вода 351 л, смесь спирта (отфильтрованной настойки) и ЭАФ 49 л. Содержание сухой крапивы 10 г на 1 литр готового сусла 10^·400=4000 г. Готовое сусло заливают в ферментатор, в который загружены уксуснокислые бактерии. Процесс окисления проходит за 73 часа, в результате получен уксус с кислотностью 13%, содержащий углеводные остатки растительного происхождения. Продукт имеет легкий, едва заметный оттенок зеленоватого цвета, более мягкий запах, свойственный уксусу.

Пример 2

По примеру 1 готовят спиртовой настой из расчета 5 г сухой крапивы на 1 литр готового сусла, что соответствует ее минимальному значению в заявленных пределах.

Процесс окисления проходит за 71 час, в результате получаем уксус с кислотностностью 11%, содержащий углеводные остатки растительного происхождения. Продукт имеет легкий, едва заметный оттенок зеленоватого цвета, более мягкий запах, свойственный уксусу.

Пример 3

По примеру 1 готовят спиртовой настой из расчета 15 г сухой крапивы на 1 литр готового сусла, что соответствует ее максимальному значению в заявленных пределах.

Процесс окисления проходит за 74 часа, в результате получаем уксус с кислотностью 13,5%, содержащий углеводные остатки растительного происхождения. Продукт имеет легкий, едва заметный оттенок зеленоватого цвета, более мягкий запах, свойственный уксусу.

Пример 4

По примеру 1 готовят спиртовой настой из расчета 4 г сухой крапивы на 1 литр готового сусла, что меньше минимального значения в заявленных пределах.

Процесс окисления проходит за 70 часов, в результате получают уксус с кислотностью 9%, содержащий углеводные остатки растительного происхождения. Продукт не имеет отличая от продукта, полученного по прототипу.

Пример 5

По примеру 1 готовят спиртовой настой из расчета 17 г сухой крапивы на 1 литр готового сусла, что больше максимального значения в заявленных пределах.

Процесс окисления проходит за 74 часа, в результате получают уксус с кислотностью 13%, содержащий углеводные остатки растительного происхождения. Продукт имеет посторонние примеси, легкий, едва заметный оттенок зеленоватого цвета, более мягкий запах, свойственный уксусу.

Пример 6

Готовят спиртовой настой из сухой крапивы путем ее настаивания при температуре 30°C в течение 72 часов из расчета 10 г сухой крапивы на 1 литр готового сусла, что соответствует среднему значению в заявленных пределах. Общий объем окислителя 900 л, съем 400 л, оставляют в магазине 500 л. В качестве спиртового сырья используется яблочный сок спиртовой - 8,5% отфильтрованный настой крапивы 392 л и ЭАФ 8,2 л.

Готовое сусло заливают в ферментатор, в который загружены уксуснокислые бактерии. Процесс окисления проходит за 73 часа, в результате получают уксус с кислотностью 12,5%, содержащий углеводные остатки растительного происхождения. Продукт имеет легкий, едва заметный оттенок зеленоватого цвета, более мягкий запах, свойственный уксусу.

Пример 7

По примеру 1 готовят спиртовой настой из расчета 15 г свеклы на 1 литр готового сусла, что соответствует минимальному значению в заявленных пределах.

Процесс окисления проходит за 71 час, в результате получают уксус с кислотностью 11%, содержащий углеводные остатки растительного происхождения. Продукт имеет легкий, едва заметный оттенок желтоватого цвета, более мягкий запах, свойственный уксусу.

Пример 8

По примеру 1 готовят спиртовой настой из расчета 20 г свеклы на 1 литр готового сусла, что соответствует среднему значению в заявленных пределах.

Процесс окисления проходит за 73 часа, в результате получают уксус с кислотностью 13,5%, содержащий углеводные остатки растительного происхождения. Продукт имеет легкий, едва заметный оттенок желтоватого цвета, более мягкий запах, свойственный уксусу.

Пример 9

По примеру 1 готовят спиртовой настой из расчета 35 г свеклы на 1 литр готового сусла, что соответствует максимальному значению в заявленных пределах.

Процесс окисления проходит за 74 часа, в результате получают уксус с кислотностью 14%, содержащий углеводные остатки растительного происхождения. Продукт имеет легкий, едва заметный оттенок желтоватого цвета, более мягкий запах, свойственный уксусу.

Пример 10

По примеру 1 готовят спиртовой настой из расчета 13 г свеклы на 1 литр готового сусла, что меньше минимального значения в заявленных пределах.

Процесс окисления проходит за 70 часов, в результате получаем уксус с кислотностью 9%, содержащий углеводные остатки растительного происхождения. Продукт не имеет ярко выраженных отличий от готового продукта, изготовленного по прототипу.

Пример 11

По примеру 1 готовят спиртовой настой из расчета 37 г свеклы на 1 литр готового сусла, что выше максимального значения в заявленных пределах.

Процесс окисления проходит за 74 часа, в результате получаем уксус с кислотностью 13,7%, содержащий углеводные остатки растительного происхождения. Продукт имеет легкий, едва заметный оттенок желтоватого цвета, специфический запах, не свойственный уксусу.

Пример 12

По примеру 1 готовят спиртовой настой из расчета 15 г свеклы и 5 г крапивы на 1 литр готового сусла, что соответствует минимальному значению в заявленных пределах.

Процесс окисления проходит за 71 час, в результате получают уксус с кислотностью 12%, содержащий углеводные остатки растительного происхождения. Продукт имеет легкий, едва заметный оттенок желтовато-зеленого цвета, более мягкий запах, свойственный уксусу.

Пример 13

По примеру 1 готовят спиртовой настой из расчета 20 г свеклы и 10 г крапивы на 1 литр готового сусла, что соответствует среднему значению в заявленных пределах.

Процесс окисления проходит за 72 часа, в результате получают уксус с кислотностью 12,8%, содержащий углеводные остатки растительного происхождения. Продукт имеет легкий, едва заметный оттенок желтовато-зеленого цвета, более мягкий запах, свойственный уксусу.

Пример 14

По примеру 1 готовят спиртовой настой из расчета 35 г свеклы и 15г крапивы на 1 литр готового сусла, что соответствует максимальному значению в заявленных пределах.

Процесс окисления проходит за 73 часа, в результате получают уксус с кислотностью 14%, содержащий углеводные остатки растительного происхождения. Продукт имеет легкий, едва заметный оттенок желтовато-зеленого цвета, более мягкий запах, свойственный уксусу.

Пример 15

По примеру 1 готовят спиртовой настой из расчета 13 г свеклы и 4 г крапивы на 1 литр готового сусла, что меньше минимального значения в заявленных пределах.

Процесс окисления проходит за 70 часов, в результате получаем уксус с кислотностью 10%, содержащий углеводные остатки растительного происхождения. Продукт не имеет ярко выраженных отличий от готового продукта, изготовленного по прототипу.

Пример 16

По примеру 1 готовят спиртовой настой из расчета 37 г свеклы и 17 г крапивы на 1 литр готового сусла, что выше максимального значения в заявленных пределах.

Процесс окисления проходит за 74 часа, в результате получаем уксус с кислотностью 13,8%, содержащий углеводные остатки растительного происхождения. Продукт имеет легкий, едва заметный оттенок желтовато-зеленого цвета, специфический запах, не свойственный уксусу.

Как видно из представленных примеров, наиболее оптимальными концентрациями добавления крапивы или свеклы являются средние значения в заявляемых пределах. В концентрациях ниже заявляемых пределов ожидаемые технические результаты не достигается (примеры 4, 9). Повышение концентрации выше заявленных пределов нецелесообразно. Примеры 11 и 5 показывают, что повышение концентрационных пределов по сравнению с заявляемыми приводит к расходу сырья, не позволяет добиться существенного прироста технических результатов и ведет к появлению в органолептике нежелательных тонов.

Пример 6 показывает, заявляемый способ особенно интересен при производстве яблочного уксуса, так как углеводные остатки, смешиваясь с кислотами яблочного сока, дополнительно обогащают друг друга, создавая еще более благоприятную среду для работы бактерий.

В зависимости от концентрации добавок изменяется длительность процесса окисления, вызванная расширением длительности экспонециальной фазы (в среднем на 1-3 часа), что подтверждается возрастанием кислотности готового продукта на 1-3%.

Таким образом, заявленная совокупность существенных признаков изобретения по первому и второму вариантам позволяет решить поставленную задачу изобретения - расширение длительности экспонециальной фазы и получение обогащенного натурального уксуса, и достичь таких технических результатов, как увеличение длительности экспонециальной фазы на 2-3 часа; обогащение готового продукта по первому варианту углеводами растительного происхождения, витаминами А, С, К, содержащимися в крапиве. По второму - йодом, витаминами группы В, Р, К, содержащимися в свекле, а в частном случае исполнения сложными органическими соединениями и комплексом витаминов, содержащихся как в свекле, так и в крапиве, кроме того достигнуто повышение содержания уксусной кислоты в готовом продукте до 14%.

Изобретение может быть использовано в пищевой биотехнологии, в частности при производстве пищевого натурального уксуса. Способ производства пищевого натурального уксуса включает приготовление сусла из спиртового сырья путем доведения в нем содержания спирта до 10-11%и последующую его подачу в ферментатор, заполненный буковыми стружками с иммобилизованными на них уксуснокислыми бактериями. Затем проводят окисление спирта в уксусную кислоту. Доведение содержания спирта в сусле до 10-11% осуществляют спиртовым раствором крапивы, который готовят из расчета или 5-15 г сухой крапивы, или 25-35 г свеклы, или 5-15 г сухой крапивы и 15-35 г свеклы на 1 литр готового сусла. Изобретение позволяет повысить выход уксусной кислоты до 14%, увеличить длительность экспоненциальной фазы на 2-3 часа, обогатить готовый продукт компонентами, содержащимися в используемых добавках. 2 н. и 1 з.п. ф-лы.

1. Способ производства пищевого натурального уксуса, включающий приготовление сусла из спиртового сырья путем доведения в нем содержания спирта до 10-11% и последующей его подачи в ферментатор, заполненный буковыми стружками с иммобилизованными на них уксусно-кислыми бактериями, отличающийся тем, что доведение содержания спирта в сусле до 10-11% осуществляют спиртовым настоем крапивы, который готовят из расчета 5-15 г сухой крапивы на 1 л готового сусла.2. Способ по п.1, отличающийся тем, что при приготовлении спиртового настоя к сухой крапиве добавляют свеклу из расчета 15-35 г свеклы на 1 л готового сусла.3. Способ производства пищевого натурального уксуса, включающий приготовление сусла из спиртосодержащего сырья путем доведения в нем содержания спирта до 10-11% и последующую его подачу в ферментатор, заполненный буковыми стружками с иммобилизованными на них уксусно-кислыми бактериями, отличающийся тем, что доведение содержания спирта в сусле до 10-11% осуществляется спиртовым настоем свеклы, который готовят из расчета 25-35 г свеклы на 1 л готового сусла.