СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА РАЗВОДКИ ВИННЫХ ДРОЖЖЕЙ Российский патент 2008 года по МПК C12G1/02 C12N1/16 

Изобретение относится к винодельческой промышленности, в частности к производству в одном резервуаре разводки винных дрожжей, используемой для производства шампанских и столовых виноматериалов.

В современной технической литературе описано много способов производства разводки винных дрожжей, т.е. размножения и накапливания их биомассы, например с использованием различных питательных сред - от естественных (виноградного, солодового, плодового сусла) до созданных искусственно.

Известно также, что для обеспечения лучшего контакта дрожжевых клеток с питательной средой применяют либо механическое перемешивание или вибрацию, либо аэрацию, либо регулирование потока питательной среды.

Известен, например, способ приготовления разводки, предусматривающий использование виноградного или плодового сусла как питательной среды для посевного материала и последующего размножения и накопления биомассы дрожжей в одном резервуаре - дрожжегенераторе, снабженном перемешивающим устройством, в котором проводят окончательную генерацию дрожжей, в дальнейшем используемых для производства шампанских или столовых виноматериалов. В дрожжегенератор, заполненный на 2/3 объема стерильным суслом, вносят ЧКД и активно перемешивают. Разводку готовят при периодическом или постоянном перемешивании до содержания дрожжевых клеток не менее 80 млн в см³. Готовую дрожжевую разводку перед внесением в сусло, подлежащее сбраживанию, тщательно перемешивают (1,5-2 часа), подвергают микробиологическому контролю и количественному учету дрожжевых клеток и вводят в сусло в количестве 1-3%, а в мезгу - 3-5% (Н.И.Бурьян. «Практическая микробиология виноделия». - Симферополь: Таврида, 2003. - с 324).

Наиболее близким к заявляемому по совпадающим признакам является способ производства виноматериалов, предусматривающий посев клеток винных дрожжевых клеток в стерильное виноградное или плодовое сусло, помещенное в дрожжегенератор при периодическом или постоянном перемешивании содержимого, и накапливание биомассы дрожжей до необходимой концентрации. После этого готовую дрожжевую разводку подвергают микробиологическому контролю и количественному учету дрожжевых клеток, отбирают партию разводки, необходимую для сбраживания сусла, и смешивают ее с дисперсным минералом, например бентонитом, перемешивают и выдерживают полученную смесь в течение 16-20 ч (пат. СССР №1774947, МКИ С12G 1/02, опубл.1992).

Недостатками способа являются:

- высокая скорость оседания дрожжевых клеток и, как следствие, повышенное энергопотребление за счет необходимости постоянного или периодического перемешивания содержимого дрожжегенератора для обеспечения равномерности распределения концентраций дрожжей по всему объему дрожжегенератора и предотвращения расслоения биомассы клеток, приводящее к ухудшению их контакта с питательной средой и к неравномерной активности ферментных систем клеток;

- необходимость при отборе каждой партии разводки, требующейся для сбраживания сусла, производить специалисту-микробиологу трудоемкий количественный учет дрожжевых клеток в единице объема разводки, чтобы рассчитать необходимое ее количество для обеспечения полного сбраживания сусла. Эти операции (перемешивание в течение 1,5-2 ч и учет дрожжевых клеток) необходимо осуществлять при каждом отборе партии разводки, что естественно приводит не только к увеличению энергопотребления, но и к повышению трудозатрат;

- недостаточно высокий рост накопленной биомассы дрожжевых клеток, в том числе и за счет неэффективного использования дисперсного минерала, т.к. после смешивания готовой дрожжевой разводки с бентонитом и отстаивания смеси, бентонит вместе с дрожжами оказывается в осадке и лишь часть дрожжей благодаря пузырькам углекислого газа поднимается выше осадочного слоя, и, как показывают экспериментальные данные, при введении в дрожжевую разводку бентонита это время составляет не более 10 сек.

Техническим результатом от использования предлагаемой совокупности признаков является увеличение накопления биомассы винных дрожжей и времени оседания дрожжевых клеток, позволяющее исключить необходимость перемешивания содержимого дрожжегенератора и постоянный количественный учет дрожжевых клеток в единице объема разводки, что в свою очередь приводит к упрощению процесса производства, контроля качества и снижению энергопотребления и трудозатрат.

Технический результат достигается счет того, что в способе производства разводки винных дрожжей предусмотрено введение в виноградное или плодовое сусло дисперсного минерала в количестве от 50 до 150 мг/дм³, альгиновой кислоты или ее солей со щелочными или щелочно-земельными металлами от 25 до 75 мг/дм³, пектина - от 20 до 60 мг/дм³ с последующим посевом клеток винных дрожжей, при этом в качестве дисперсного минерала используют, например, бентонит, палыгорскит, а в качестве солей альгиновой кислоты - альгинаты, например альгинат натрия, альгинат калия, альгинат кальция.

Готовая разводка винных дрожжей, полученная предлагаемым способом, представляет собой гомогенную, однородную (без перемешивания), стабильную в течение продолжительного времени суспензию беловатого цвета, в которой количество дрожжевых клеток по всему объему дрожжегенератора остается практически одинаковым.

Подобный эффект, по мнению заявителя, возможен в том случае, когда пектин, альгинаты и бентонит после смешивания образуют между собой устойчивую объемную пространственную структуру, которая при засеве винных дрожжей удерживает их и распределяет за счет возникающих при этом химических и адсорбционных связей (ковалентное, адгезионное и электростатическое взаимодействие) по всему объему дрожжегенератора. Возможно, винные дрожжи удерживаются на поверхности частиц дисперсного минерала, которые, являясь носителями иммобилизованных дрожжевых клеток, концентрируют возле себя питательные вещества, адсорбируют витамины, ферменты, аминокислоты и другие биологически активные вещества и способствуют лучшему накоплению биомассы дрожжей, т.к. клетки используют их для своего развития в полном объеме. Одновременно с ростом накопления биомассы дрожжевых клеток реализация заявляемого способа позволяет также исключить необходимость перемешивания содержимого дрожжегенератора, что приводит к снижению энергопотребления. Кроме этого в связи с тем, что количество дрожжевых клеток по всему объему дрожжегенератора остается практически неизменным, их учет в единице объема разводки позволяет микробиологу проводить всего лишь один раз, что упрощает и снижает трудоемкость способа.

Анализ научно-технической литературы не выявил известность применения хотя бы одного из компонентов предлагаемой смеси или их совокупности для достижения заявляемого технического результата, т.е. значительного сокращения скорости оседания дрожжевых клеток и повышения устойчивости образованной смеси к расслоению, т.е. увеличения время оседания клеток.

Примеры конкретного выполнения.

Пример 1.

В виноградное сусло сорта Ркацители вводят суспензию дисперсного минерала бентонита в количестве 100 мг/дм³, раствор альгиновой кислоты - 50 мг/дм³, раствор пектина - 30 мг/дм³, затем на полученную среду засевают биомассу дрожжей расы Шампанская 7-10С. В качестве критерия процесса применен физико-химический показатель - флокулирующая способность клеток, выражаемый временем оседания дрожжевых клеток (таблица 1). Чем больше время оседания, тем больше устойчивость дрожжевой суспензии, тем лучшие условия создаются для протекания процесса накопления биомассы дрожжевых клеток.

Пример 2. Аналогичен примеру 1, но в сусло Ркацители вводили палыгорскит в количестве 50 мг/дм³, альгинат натрия 25 мг/дм³, пектин 60 мг/дм³.

Пример 3. Аналогичен примеру 1, но в сусло Ркацители вводили палыгорскит в количестве 50 мг/дм³, альгинат калия 75 мг/дм³, пектин 20 мг/дм³.

Пример 4. Аналогичен примеру 1, кроме того, что использовали альгинат кальция в количестве 50 мг/дм³.

Аналогичные эксперименты проведены на плодовом сусле и расе дрожжей Сидровая 5 (примеры 5-8). Для этого в яблочное сусло вводили дисперсный минерал бентонит в количестве 100 мг/дм³, альгиновую кислоту 50 мг/дм³, пектин 30 мг/дм³, затем на полученную среду засевали биомассу дрожжей расы Сидровая 5. В качестве критерия процесса также, как и в случае с виноградным суслом, применен физико-химический показатель, выражаемый временем оседания дрожжевых клеток - флокулирующая способность клеток (таблица 1), характеризующая устойчивость дрожжевой суспензии к осаждению.

Полученные результаты приведены в таблице 1.

Таблица 1Время флокуляции дрожжей, час, в зависимости от состава среды№ примераРаса Шампанская 7-10С№примераРаса Сидровая 5144526244628340726440828прототипменее 1 минпрототипменее 1 мин

Полученные данные (табл.1) показали, что в заявляемых пределах (примеры 1, 2 и 3) увеличивается время оседания дрожжевых клеток, обеспечивая длительную устойчивость суспензии: она не расслаивается более суток, в отличие от прототипа - ее расслоение из-за естественной флокуляции дрожжевых клеток начинается через 1-2 минуты, и смесь требует перемешивания для улучшения контакта с питательной средой. Увеличение концентраций реагентов сверх указанных в формуле изобретения нерационально, так как не приводит к улучшению измеряемых показателей.

Использование заявляемого способа производства разводки винных дрожжей позволяет поддерживать на высоком уровне активность гидролитических ферментных систем клетки и увеличить биомассу дрожжевых клеток. Об этом свидетельствуют данные, представленные в таблице 2.

Таблица 2Исследование физиологического состояния дрожжейПоказательПрототипЗаявляемый способ,  (пример 1)1. Накопление биомассы клеток,5,6 млн/см³7,8 млн/см³млн. клеток/см³  2. Активность ферментов  дрожжей, ед./г: протеиназа0,821,24пектиназа0,620,82алкогольдегидрогеназа0,861,12β-фруктофуранозидаза4506103. Время полной флокуляции, час0,0444

В виноградное или плодовое сусло осуществляют посев клеток винных дрожжей. Предварительно в сусло вводят дисперсный минерал в количестве от 50 до 150 мг/дм³, альгиновую кислоту или ее соли со щелочными или щелочно-земельными металлами в количестве от 25 до 75 мг/дм³ и пектин - от 20 до 60 мг/дм³. В качестве дисперсного минерала используют бентонит или палыгорскит, а в качестве солей альгиновой кислоты - альгинаты натрия, или калия, или кальция. Это обеспечивает увеличение накопления биомассы винных дрожжей и времени оседания дрожжевых клеток, позволяющее исключить необходимость перемешивания содержимого дрожжегенератора и постоянный количественный учет дрожжевых клеток в единице объема разводки, что в свою очередь приводит к упрощению процесса производства, контроля качества и снижению энергопотребления и трудозатрат. 2 з.п. ф-лы, 2 табл.

1. Способ производства разводки винных дрожжей, характеризующийся тем, что в виноградное или плодовое сусло вводят дисперсный минерал в количестве от 50 до 150 мг/дм³, альгиновую кислоту или ее соли со щелочными или щелочно-земельными металлами в количестве от 25 до 75 мг/дм³, пектин в количестве от 20 до 60 мг/дм³ и засевают клетки винных дрожжей.2. Способ по п.1, характеризующийся тем, что в качестве дисперсного минерала используют бентонит или палыгорскит.3. Способ по п.1, характеризующийся тем, что в качестве солей альгиновой кислоты используют альгинат натрия, или калия, или кальция.