СПОСОБ ПОДГОТОВКИ ПИТЬЕВОЙ ВОДЫ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА НАПИТКОВ Российский патент 2010 года по МПК A23L2/38 

Изобретение относится к пищевой промышленности и может быть использовано в производстве безалкогольных напитков и ферментированных продуктов, а также в микробиологической промышленности.

Известен способ получения питьевой воды путем ее искусственной минерализации, достигаемой посредством смешивания водного раствора минеральных солей с осадочной породой четвертичного отложения и проведения процесса термобарической обработки полученной смеси в атмосфере СО₂ в течение 30-90 мин при температуре 60-90°С и избыточном давлении 2-5 атм. Затем раствор охлаждают и отделяют от осадка. В качестве источника минеральных солей используют смесь бикарбоната и хлорида натрия в количестве 3-5% и 6-9% соответственно, вносимых в дистиллированную или питьевую воду. Недостатками способа являются присутствие микроорганизмов в подвергаемой термообработке воде, низкая биологическая стойкость приготовленных на ней безалкогольных напитков, присутствие в составе воды кремневой кислоты, малорастворимой в воде и абсолютно не растворимой в обезвоженном состоянии, что приводит к дефициту кремния в организме человека и животных и к снижению усвоения кальция и микроэлементов (патент РФ №2078521, кл. А23L 2/00, опубл. 1997 г.).

Известен способ приготовления воды, сбалансированной по качественному и количественному составу содержащимися в ней биогенными компонентами (металлами, ионами и катионами), предусматривающий дополнительное введение в природную питьевую воду ионов йода (J^-). Недостатками способа являются непостоянная концентрация йода в воде, обусловленная его летучестью; возможность его гиперконцентрации в организме человека и животных, что отрицательно влияет на здоровье (патент РФ №2180178, кл. А23L 2/38, опубл. 2002 г.).

Наиболее близким аналогом предлагаемому изобретению является способ применения фильтрующего материала для водоподготовки в производстве безалкогольных напитков, согласно которому природный цеолитсодержащий материал (клиноптилолит) применяют в нативной форме или в модифицированной, путем его обработки кислотами, например соляной кислотой или ее солями: хлоридом аммония, калия и натрия, в качестве фильтрующего материала для водоподготовки при производстве безалкогольных напитков. Недостатками способа являются низкое значение показателя общего микробного числа (ОМЧ, КОЕ в 1 см³) в обработанной клиноптилолитом воде, низкая биологическая активность воды, получение напитков с невысокими физико-химическими и органолептическими показателями (патент РФ №2090113, кл. А23L 2/70, опубл. 1997 г.).

Техническим результатом предлагаемого изобретения является снижение содержания в воде общего микробного числа (ОМЧ, КОЕ в 1 см³) на 50%; повышение биологической стойкости безалкогольных напитков, приготовленных с использованием обработанной воды, получение напитков с более высокими физико-химическими и органолептическими показателями, интенсификация и удешевление процессов ферментации на 15-20%.

Технический результат достигается тем, что в способе подготовки питьевой воды для производства напитков, предусматривающем смешивание каолинита с питьевой водой и отделение воды от осадка, согласно изобретению перед смешиванием с питьевой водой каолинит обрабатывают раствором диглюконата кремния в концентрации 20-30 мг/дм³ (по кремнию), при соотношении объемов каолинита и раствора кремния 1:1,5-2,0, полученный тестообразный каолинит сушат при температуре 20-22°С в течение 24-26 ч.

Каолинит - основной компонент многих глин. Его химическая формула [Аl₂O₃·2SiO₂·2Н₂O]; он содержит Аl₂O₃-39,5%, SiO₂-46,5%, H₂O-14%. Каолинит имеет слоистую структуру, что придает ему свойство пластичности. Каолинит химически инертен и состоит из пакетов; каждый третий пакет представляет собой кремнекислородные тетраэдры и алюмогидроксильные октаэдры. Пакеты прочно связаны между собой и плотно прилегают друг к другу, в результате чего молекулы воды и катионы, включая металлы, не могут входить в межпакетное пространство, минерал не набухает в воде и обладает низкой емкостью катионного обмена.

Каолинит обладает нейтральными или слабощелочными свойствами, имеет значение активной кислотности рН 7,0-8,0, при этом он сохраняет свою связанную с поверхностью кристаллизационную воду, обусловливающую его гидрофильность и, как следствие, диспергируемость. Высокая удельная поверхность и деформируемость кристаллической структуры каолинита являются основными факторами, определяющими характер образования коагуляционных дисперсий и деформационных процессов, протекающих в них. Итогом этого является обилие сколов кристаллической решетки каолинита и нескомпенсированных зарядов, что придает этому виду глины абсорбционные свойства.

Способ осуществляют следующим образом. Каолинит обрабатывают раствором диглюконата кремния в концентрации 20-30 мг/дм³ (по кремнию), при соотношении объемов каолинита и раствора кремния 1:1,5-2,0 полученный тестообразный каолинит сушат при температуре 20-22°C в течение 24-26 ч, смешивают с питьевой водой, затем воду отделяют от осадка.

В табл.1 приведены результаты изменения рН и ОВП обработанной воды при воздействии на нее каолинита, обработанного диглюконатом кремния.

Таблица 1 Изменение рН и ОВП воды при воздействии на нее каолинита, обработанного диглюконатом кремния Вариант опыта pH ОВП, мВ Контроль (без обработки) 6,92 +60,8 20 мг/дм³ диклюконата кремния, соотношение объемов каолинита и кремния 1:1,5 6,57 +38,0 20 мг/дм³ диклюконата кремния, соотношение объемов каолинита и раствора кремния 1:2,0 6,56 +38,1 30 мг/дм³ диклюконата кремния, соотношение объемов каолинита и раствора кремния 1:1,5 6,32 +23,8 30 мг/дм³ диклюконата кремния, соотношение объемов каолинита и раствора кремния 1:2,0 6,30 +23,8

Как показано в табл.1, после воздействия на воду каолинита, обработанного диглюконатом кремния, она приобретает новые физико-химические свойства. Подтверждением этих свойств является различие между значениями рН и ОВП воды.

Микробиологические показатели воды при воздействии на нее каолинита, обработанного диглюконатом кремния, приведены в табл.2. В табл.2 показано, что в воде при воздействии на нее каолинита, обработанного диглюконатом кремния, на 50% снижается содержание микроорганизмов (ОМЧ, КОЕ в 1 см³).

Таблица 2 Микробиологические показатели воды при воздействии на нее каолинита, обработанного диглюконатом кремния Вариант опыта Показатель Значение Контроль (без обработки) ОМЧ, КОЕ в 1 см³ 7,2×10⁴ 20 мг/дм³ диглюконата кремния, соотношение объемов каолинита и кремния 1:1,5 То же 1,8×10² 20 мг/дм³ диглюконата кремния, соотношение объемов каолинита и раствора кремния 1:2,0 То же 1,8×10² 30 мг/дм³ диглюконата кремния, соотношение объемов каолинита и раствора кремния 1:1,5 То же 0,7×10² 30 мг/дм³ диглюконата кремния, соотношение объемов каолинита и раствора кремния 1:2,0 То же 0,7×10² ОМЧ, КОЕ в 1 см³ - общее микробное число, колониеобразующие единицы в 1 см³ воды.

Пример 1

Каолинит обрабатывали раствором диглюконата кремния в концентрации 20 мг/дм³ (вариант 1) и 30 мг/дм³ (вариант 2) при соотношении объемов каолинита и раствора кремния 1:1,5, полученный тестообразный каолинит сушили при температуре 20°С в течение 24 ч (вариант 1) и 26 ч (вариант 2), смешивали с питьевой водой, затем воду отделяли от осадка. Полученную воду использовали для приготовления квасного сусла и кваса брожения из концентрата квасного сусла (ККС) по общепринятой технологии. Квасное сусло сбраживали дрожжами Saccharomyces cerevisiae, раса ЛВЗ при температуре 28°С.

Контролировали бродильную активность дрожжей, физико-химические и органолептические показатели готового кваса, табл.3.

Контролем служили сусло из ККС и квас, приготовленный на необработанной питьевой воде.

Таблица 3 Параметры технологического процесса и показатели качества кваса, приготовленного на воде с использованием каолинита, обработанного диглюконатом кремния Вариант обработки воды Бродильная активность, % к контролю Продолжительность брожения, ч СВ, % Титруемая кислотность, к.ед. Органолептическая оценка, баллы; биологическая стойкость, сут Контроль (без обработки) 100 24 3,4 4,0 Вкус сладковатый, аромат не выражен - 22 балла; стойкость 5 сут 20 мг/дм³ диглюконата кремния, соотношение объемов каолинита и кремния 1:1,5 135 20 3,8 5,5 Вкус гармоничный, кисло-сладкий, аромат хорошо выражен - 24 балла; стойкость 14 сут 30 мг/дм³ диглюконата кремния, соотношение объемов каолинита и раствора кремния 1:1,5 140 19 4,0 5,8 Вкус гармоничный, кисло-сладкий, аромат хорошо выражен - 24 балла; стойкость 15 сут

Бродильная активность дрожжей при сбраживании квасного сусла, приготовленного на воде, с использованием каолинита, обработанного диглюконатом кремния, повышается на 35-40% по сравнению с контролем.

Продолжительность процесса брожения снижается на 17-20%. Полученный квас имеет улучшенный гармоничный вкус и аромат. Биологическая стойкость кваса, приготовленного на обработанной питьевой воде, составляет 14-15 сут; стойкость кваса, приготовленного на необработанной питьевой воде - 5 сут.

Пример 2

Способ осуществляют аналогично примеру 1, кроме того, что раствор диглюконата кремния берут в концентрации 20 мг/дм³ (по кремнию), соотношение объемов каолинита и раствора кремния 1:2,0, каолинит сушат при температуре 22°С в течение 25 ч. Обработанную воду использовали для приготовления из безалкогольного напитка на основе молочной сыворотки и меда. Сырьем служили сухая молочная сыворотка с содержанием СВ 96%, мед натуральный по ГОСТ 19792-2001 и концентрат поликомпонентный на основе клюквенно-рябинового экстракта. Напиток готовили путем разведения сухой молочной сыворотки питьевой водопроводной водой, добавления меда, пастеризации и ферментации смеси дрожжами Kluyveromyces lactis, Y-2040, из коллекции ВКПМ в течение 48 ч и купажирования в соответствии с рецептурой. Опытный вариант напитка готовили на обработанной водопроводной воде, контрольный вариант напитка готовили на питьевой водопроводной воде.

Контролировали физико-химические и органолептические показатели и биологическую стойкость напитка при хранении, табл.4.

Таблица 4 Показатели качества напитка на основе молочной сыворотки, приготовленного на воде, с использованием каолинита, обработанного и диглюконатом кремния Показатели Контроль Опыт Массовая доля СВ, % 7,9 7,4 Кислотность, к.ед. 8,6 9,2 Содержание спирта, % мас. 0,22 0,30 Органолептическая оценка, баллы Слабоопалесцирующая жидкость брусничного цвета. Аромат: слабый медовый. Вкус: кисло-сладкий, с приятным медовым тоном. Степень насыщения СО₂ - средняя. Оценка 23,0 балла Слабоопалесцирующая жидкость брусничного цвета. Аромат: медово-ягодный. Вкус: кисло-сладкий с легким и мягким медово-ягодным тоном, гармоничный. Степень насыщения СО₂ - высокая. Оценка 24,0 балла Биологическая стойкость при хранении при 20°С, сутки 5 30

Безалкогольный ферментированный напиток, приготовленный на обработанной питьевой воде, имел более высокую органолептическую оценку - 24,0 балла против 23,0 баллов у контрольного, приготовленного на питьевой водопроводной воде, за счет лучших показателей вкуса, аромата и насыщения СO₂. Более высокая биологическая стойкость опытного напитка - 30 сут объясняется применением каолинита и диглюконата кремния для обработки основного вида сырья - питьевой воды, что привело к снижению содержания в воде общего микробного числа (ОМЧ, КОЕ в 1 см³). Стойкость контрольного напитка 5 сут.

Пример 3

Способ осуществляют аналогично примеру 1, кроме того, что раствор диглюконата кремния берут в концентрации 30 мг/дм³ (по кремнию), соотношение объемов каолинита и раствора кремния 1:2,0, каолинит сушат при температуре 22°С в течение 26 ч. Обработанную воду использовали при приготовлении мелассного сусла для культивирования хлебопекарных дрожжей Saccharomyces cerevisiae, раса ЛВЗ с пересевами по лабораторной схеме. Контролем служило мелассное сусло, приготовленное на необработанной питьевой воде. Определяли микробиологические показатели, накопление биомассы дрожжей, г/дм³ по стадиям роста культуры и подъемную силу дрожжей (ПС). Данные приведены в табл.5.

Таблица 5 Накопление биомассы и подъемная сила дрожжей при культивировании на мелассной среде, приготовленной на воде, с использованием каолинита, обработанного диглюконатом кремния Стадия культивирования Накопление биомассы, г/дм³ Прирост биомассы, % ПС, мин   контроль опыт   контроль опыт 1-я лабораторная 13,5 17,0 25 50 42 2-я лабораторная 24,6 32,9 34 49 37 3-я лабораторная 37,9 52,3 40 45 38

При культивировании дрожжей S. cerevisiae, раса ЛВЗ в мелассном сусле, приготовленном на воде, с использованием каолинита, обработанного диглюконатом кремния, улучшается морфологическое состояние дрожжей, выровненность культуры по форме и размеру и физиологическое состояние клеток. Увеличивается прирост биомассы дрожжей в среднем на 34%; улучшается показатель подъемной силы дрожжей в среднем на 14%, что положительно сказывается на их качестве.

Таким образом, предлагаемый способ позволяет снизить в воде общее микробное число (ОМЧ, КОЕ в 1 см³) на 50%; повысить биологическую стойкость безалкогольных напитков, приготовленных с использованием обработанной воды, получить напитки с более высокими физико-химическими и органолептическими показателями, интенсифицировать и удешевить процессы ферментации на 15-20%.

Способ подготовки питьевой воды для производства напитков предусматривает предварительную обработку каолинита раствором диглюконата кремния в концентрации 20-30 мг/дм³ (по кремнию) при соотношении объемов каолинита и раствора кремния 1:1,5-2,0. Затем полученный тестообразный каолинит высушивают при температуре 20-22°С в течение 24-26 ч и смешивают с питьевой водой. После чего отделяют воду от осадка. Это позволяет снизить в воде общее микробное число (ОМЧ, КОЕ в 1 см³) на 50%; повысить биологическую стойкость безалкогольных напитков, приготовленных с использованием обработанной воды, получить напитки с более высокими физико-химическими и органолептическими показателями, интенсифицировать и удешевить процессы ферментации на 15-20%. 5 табл.

Способ подготовки питьевой воды для производства напитков, предусматривающий смешивание каолинита с питьевой водой и отделение воды от осадка, отличающийся тем, что перед смешиванием с питьевой водой каолинит обрабатывают раствором диглюконата кремния в концентрации 20-30 мг/дм³ (по кремнию), при соотношении объемов каолинита и раствора кремния 1:1,5-2,0 полученный тестообразный каолинит сушат при температуре 20-22°С в течение 24-26 ч.