СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА КУЛЬТУРЫ "ЧАЙНОГО ГРИБА" И СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА НАПИТКА БРОЖЕНИЯ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ КУЛЬТУРЫ "ЧАЙНОГО ГРИБА" Российский патент 2013 года по МПК C12G3/02 C12N11/12 

Изобретение относится к пищевой микробиологической промышленности и может быть использовано при производстве культуры «чайного гриба» и при производстве безалкогольных и слабоалкогольных напитков брожения с использованием культуры «чайного гриба».

Известно производство напитка на основе чайного гриба в домашних условиях, в соответствии с которым в качестве емкости для культивирования культуры «чайного гриба» и сбраживания питательного раствора используют стеклянную тару объемом три литра. В емкость с культурой «чайного гриба» заливают питательный раствор, состоящий из не очень крепкого сладкого чая, примерно 5 столовых ложек сахара и 2 чайных ложки заварки черного или зеленого чая на 1 литр воды. Чай остужают до комнатной температуры и добавляют закваску - настой гриба из банки, где гриб до этого содержался, 1/10 часть от общего объема жидкости. Далее помещают гриб в банку, горло банки закрывают марлей для исключения попадания в банку пыли и мелких мошек, но при обеспечении доступа воздуха в банку. Далее банку с содержимым помещают в темное теплое место примерно при температуре 25°С, 4-10 дней дают настояться с возможностью брожения до нужной кислотности, время которого зависит от температуры. Далее переливают полученный настой в другую стеклянную банку с плотной крышкой и дают еще созреть в течение нескольких дней, например пяти, в прохладном месте. В это время бактерии без доступа воздуха перестают функционировать, а дрожжи продолжают сбраживать питательный раствор, насыщая напиток газами брожения (углекислым газом). Представленная информация помещена на Интернет-сайте http://combucha.ru/inctruktsiya_po_uhodu_i_prigotovleniyu_napitka_chaynogo_griba.html в статье «Combucha. Природные источники здоровья».

Известен также способ производства напитка на основе чайного гриба в промышленных условиях (см. RU 2153816 «Напиток, способ производства культуральной жидкости чайного гриба и способ производства напитка», МПК 7 A23L 2/00, A23L 2/38, A23F 3/14, опубликовано 10.08.2000.). В соответствии с этим способом биомассу чайного гриба выращивают на питательной среде из настоя чая с сахаросодержащим продуктом. Полученную культуральную жидкость используют для приготовления основы напитка. Основа состоит из культуральной жидкости и настоя чая с сахаросодержащим продуктом. Основу выдерживают в анаэробных условиях, что сопровождается снижением массовой доли сухих веществ. Этот способ выбран в качестве прототипа.

И первый аналог, и прототип обладают тем недостатком, что традиционное производство основано на поверхностном способе культивирования чайного гриба и приготовления напитка с его использованием. Поверхностный способ требует большого времени наращивания биомассы чайного гриба и большого времени приготовления напитка, что увеличивает цикл производства и тем самым ограничивает объемы производства, удорожает себестоимость напитка. Как показывают расчеты, продуктивность пленки гриба при его поверхностном культивировании очень низка, и скорость кислотообразования культуральной жидкости составляет 0,03-0,08 ΔК/час, где К - кислотность сбраживаемого напитка, за которую принято количество в см³ 0,1 моль/дм³ раствора NaOH, пошедшего на нейтрализацию 100 см³ пробы культуральной жидкости (напитка), выраженное в единицах кислотности (ед. кислотности).

Задачей изобретения является сокращение длительности культивирования микробного консорциума чайного гриба путем использования глубинного способа культивирования.

Задачей является также сокращение длительности приготовления напитка на основе культуры «чайного гриба» путем ускорения сбраживания питательного раствора с использованием глубинного способа приготовления напитка.

Задача сокращения длительности культивирования микробного консорциума чайного гриба решается следующим образом.

Берут носитель, в качестве которого используют органические и неорганические безвредные для человека и любого потребителя напитка и для культуры чайного гриба материалы с шероховатой поверхностью и гидрофильными свойствами, имеющими сродство к культуре чайного гриба (пленке чайного гриба), обладающие биологической адсорбцией чайного гриба. В качестве носителя, например, могут использоваться измельченные до размеров 2…5×1…2×1…2 см кусочки древесины, например липы, в виде цилиндрических брусков из кусков веток, щепы, стружки и т.п., которые предварительно увлажнены до полного влагонасыщения. Носитель слоем в 1-2 см загружают в емкость открытого типа (культиватор, ферментер), с доступом воздуха в емкость, туда же на слой носителя помещают слой фрагментов пленки микробного консорциума чайного гриба Medusomyces Gisevii Lindau примерно такого же размера, что и носитель, в количестве 2…10% от объема носителя, далее указанные слои чередуют несколько раз до заполнения ими емкости. Далее носитель с фрагментами пленки чайного гриба, помещенные в емкость, заливают смесью из исходного питательного раствора и заранее сброженного питательного раствора (культуральной жидкости) в соотношении 95…80%:5…20% при температуре 17-35°С. Количество питательной смеси, состоящей из питательного раствора и культуральной жидкости, готовят в таком количестве, которое необходимо для полного залива носителя с фрагментами пленки с превышением уровня жидкости над ними на 0,5…1,5 см. В сопровождении процесса при температуре 17-35°С и принудительной аэрации питательной смеси путем выдержки слоев в указанной питательной смеси проводят иммобилизацию культуры чайного гриба Medusomyces Gisevii Lindau на носитель. Принудительную аэрацию проводят с расходом воздуха в соотношении 2-8 объема воздуха на 1 объем питательного раствора. Ежедневно или 1 раз в двое суток в процессе иммобилизации проводят замену сброженной питательной смеси на свежую питательную смесь для интенсификации процесса иммобилизации. Процесс иммобилизации ведут до полного обрастания поверхности носителя пленкой чайного гриба прозрачного или матового цвета, при этом толщина иммобилизованной пленки на поверхности носителя составит не менее 3 мм. Указанный уровень толщины пленки и ее монолитная адсорбируемость и целостность по всей поверхности носителя является индикатором нормально прошедшей иммобилизации культуры чайного гриба на носитель. Далее носитель с иммобилизованной культурой чайного гриба можно использовать либо на дальнейшее производство культуры (для пленки с использованием нового носителя), или/и для производства напитка с использованием иммобилизованной культуры чайного гриба. При этом питательный раствор готовят из следующего количества его компонентов, масс.%:

Питательный компонент 5-12, Ростовой компонент 0,5-1,5, Вода питьевая - остальное.

В качестве питательного компонента можно использовать сахар рафинированный, тростниковый сахар-сырец, сахаросодержащий продукт в пересчете на указанное количество питательного компонента, некоторые виды углеводов и полисахаридов, такие как крахмал картофельный и кукурузный, соевая мука, а также их ферментолизаты и гидролизаты или их смеси.

В качестве ростового компонента используют источники азота и ростовые факторы: ягоды, травы, кусочки фруктов и овощей, чай черный, чай зеленый, кофе или их смеси.

Задача сокращения длительности приготовления напитка на основе культуры чайного гриба решается способом приготовления напитка с использованием культуры чайного гриба, при котором готовят питательный раствор, его фильтруют, охлаждают до температуры 17-35°С, эту питательную смесь заливают в емкость - культиватор открытого типа с помещенной в нее культурой чайного гриба в виде монолитной пленки, полученную композицию ферментационной системы выдерживают при указанной температуре для сбраживания питательного раствора до достижения им установленной кислотности.

Отличием предлагаемого способа производства напитка от прототипа является следующее. Культуру чайного гриба Medusomyces Gisevii Lindau используют иммобилизованную на носитель. Носитель с иммобилизованной на него культурой чайного гриба помещают в емкость с погружением носителя в питательный раствор, для чего используют груз или гнет, сбраживание питательного раствора проводят в условиях принудительной аэрации с расходом воздуха в соотношении 2-8 объема воздуха на 1 объем питательного раствора. При этом используют питательный раствор из следующего качественного и количественного состава его компонентов, масс.%:

Питательный компонент 5-12, Ростовой компонент 0,5-1,5, Вода питьевая - остальное.

В этот питательный раствор дополнительно вносят настой чайного гриба (культуральную жидкость), полученный от предыдущего сбраживания питательного раствора, в соотношении 95…80%:5…20%.

Сбраживание проводят до достижения установленной кислотности питательного раствора в пределах 3-7 ед. кислотности.

В качестве питательного компонента можно использовать сахар рафинированный, тростниковый сахар-сырец, сахаросодержащий продукт в пересчете на указанное количество питательного компонента, некоторые виды углеводов и полисахаридов, такие как крахмал картофельный и кукурузный, соевая мука, а также их ферментолизаты и гидролизаты или их смеси.

В качестве ростового компонента используют источники азота и ростовые факторы: ягоды, травы, кусочки фруктов и овощей, чай черный, чай зеленый, кофе и пр. или их смеси.

Температурный режим 17-35°С описанных технологических процессов является диапазоном нормального сбраживания питательного раствора, для которого температура в 28°С является оптимальной температурой сбраживания.

Представленные способы не ограничиваются предложенным режимом принудительной аэрации с расходом воздуха в соотношении 2-8 объема воздуха на 1 объем питательного раствора, он может быть изменен в пользу более затратного режима с большим удельным расходом воздуха при значительных объемах используемого питательного раствора.

Представленные способы не ограничиваются предложенным достижением уровня кислотности питательного раствора в пределах 3-7 ед. кислотности. Этот диапазон кислотности 3-7 ед. кислотности был выбран исходя из рекомендаций дегустационной комиссии, которые носят субъективный характер. Для определенных, например лечебных, целей уровень кислотности может быть меньше заявленного в 3 ед. кислотности (для использования детьми и больными гастритом) и больше 7 ед. кислотности (при использовании больными с пониженной кислотностью и при лечении и профилактике инфекционных заболеваний ротовой полости и кишечника у человека и животных).

В качестве носителя были использованы следующие материалы: древесина разных пород дерева, активированный уголь, керамика.

Способы осуществлялись следующим образом.

Готовили питательный раствор в соответствии со следующей рецептурой:

Сахар рафинированный 5-12, Чай 0,5-1,5, Вода питьевая - остальное

Раствор готовили следующим образом. В воду вносили сахар в указанных количествах, ее нагревали до полного растворения сахара. Отмеренное количество чая вносили в горячий сахарный раствор и нагревали до кипения для заваривания. Чай настаивали в течение 15-20 минут. Далее питательный раствор в горячем виде фильтровали для полного удаления частичек чая. Отфильтрованный питательный раствор охлаждали до температуры 17-35°С. В емкость открытого типа с иммобилизованной на носитель в виде брусков липы пленкой культуры гриба заливали указанный питательный раствор, дополнительно вносили настой чайного гриба (культуральную жидкость), полученный от предыдущего сбраживания питательного раствора в количестве 5…20% от количества питательного раствора, и включали принудительную аэрацию с расходом воздуха 4 объема воздуха на 1 объем питательного раствора. При указанных условиях питательный раствор выдерживали в емкости при указанной температуре до уровня кислотности 4 ед. кислотности.

В Таблице даны условия и параметры проведения процесса сбраживания в сравнении с прототипом, которые являются следующими.

Как видно из примеров, при одинаковых составе питательного раствора, массе питательного раствора, площади пленки чайного гриба, зеркала питательного раствора в ферментере, начальном количестве пленки культуры чайного гриба, длительности культивирования культуры чайного гриба в примере 2 в соответствии с изобретением резко улучшились производственные показатели, а именно резко увеличился суточный прирост кислотности питательного раствора, прирост биомассы культуры, скорость ее накопления, а также увеличилась скорость кислотообразования, резко уменьшилась длительность сбраживания при установленной конечной кислотности, увеличилась продуктивность сбраживания напитка, удельная продуктивность сбраживания напитка, как с площади пленки чайного гриба, так и с единицы биомассы, и др. Улучшение показателей свидетельствует о большей эффективности производства напитка на основе иммобилизованной культуры чайного гриба глубинным способом по сравнению с поверхностным.

Уменьшение времени сбраживания напитка является приемлемым для производства его в промышленных масштабах, не нужны большие площади по установке множества емкостей для обеспечения нужного объема производства, сокращен цикл производства.

Таблица сравнительных примеров по прототипу и по изобретению Параметры процесса Прототип Изобретение 1. Способ культивирования Поверхностный Глубинный 2. Состав питательного раствора (ПР), % 2.1. Сахар рафинированный 10 10 2.2.а Чай черный 1,5 1,5 2.2.б Чай зеленый 1,0 1,0 2.2.в Кофе 0,5 0,5 2.3. Вода 88,5/89/89,5 88,5/89/89,5 3. Температура брожения, °С 28 28 4. Аэрация, (объем воздуха/объем ПР)/мин Естественная 4 5. Общий объем ферментационной системы (ФС), л 1,4 1,4 5. Состав массы ФС, кг 5.1. Масса ПР 1,0 1,0 5.2. Масса пленки чайного гриба 0,41 0,88 5.3. Масса носителя (иммобилизатора) - 0,7 Итого общая масса ФС 1,41 2,58 6. Суточный прирост кислотности ПР, ΔК 1,92 7,9 7. Скорость кислотообразования, ΔК/ч 0,08 0,33 8. Длительность сбраживания ПР при установленном ΔК=4,0 ч 50 12 9. Продуктивность сбраживания напитка, л/сутки 0,48 2,0 10. Удельная продуктивность сбраживания напитка с объема ФС, л/л×сутки 0,34 1,11 11. Площадь пленки чайного гриба в зеркале ПР ферментера, м² 0,0133 0,0133 12. Удельная продуктивность сбраживания напитка с площади пленки чайного гриба, л/м²×сутки 36,1 150,4 13. Удельная продуктивность сбраживания напитка с единицы биомассы, л/кг×сутки 1,2 2,3 14. Установленное начальное количество пленки культуры чайного гриба, кг 0,7 0,7 15. Установленная длительность культивирования культуры чайного гриба, сутки 35 35 16. Прирост биомассы культуры чайного гриба, кг 0,34 0,81 17. Скорость накопления биомассы культуры чайного гриба, кг/сутки 0,0097 0,0231 18. Расчетная длительность выращивания чайного гриба, сутки 103 43

Носитель с шероховатой поверхностью и гидрофильными свойствами, имеющий сродство к культуре чайного гриба, обладающий биологической адсорбцией чайного гриба, слоями загружают в емкость открытого типа, перемежая слоями фрагментов пленки культуры чайного гриба Medusomyces Gisevii Lindau. Заливают питательный раствор с погружением носителя в него и выдерживают при принудительной аэрации при температуре 17-35°С для иммобилизации. При производстве напитка брожения готовят питательный раствор, фильтруют его, охлаждают до температуры 17-35°С и заливают в емкость открытого типа с помещенной в нее иммобилизованной культурой чайного гриба. Питательный раствор сбраживают при принудительной аэрации до достижения кислотности 3-7 ед. В качестве носителя используют измельченные куски веток, стружки, щепу древесины, а в качестве питательного раствора - сахар рафинированный - 5-12 масс.%, чай черный - 0,5-1,5 масс.% и воду питьевую - остальное. Изобретение позволяет обеспечить сокращение длительности процессов, повышение продуктивности и улучшение показателей напитка. 2 н. и 11 з.п. ф-лы, 1 табл., 2 пр.

1. Способ производства культуры «чайного гриба», при котором берут носитель с шероховатой поверхностью и гидрофильными свойствами, имеющий сродство к культуре чайного гриба, обладающий биологической адсорбцией чайного гриба, носитель слоями загружают в емкость открытого типа, перемежая их слоями фрагментов пленки культуры чайного гриба Medusomyces Gisevii Lindau, далее в емкость заливают питательный раствор из питательных и ростовых компонентов с погружением носителя в питательный раствор и при температуре 17-35°С в сопровождении процесса принудительной аэрации раствора, выдерживают носитель с культурой чайного гриба в указанном растворе, проводя иммобилизацию культуры чайного гриба на носитель, при этом питательный раствор готовят из следующего состава его компонентов, мас.%:
питательный компонент 5-12, ростовой компонент 0,5-1,5, вода питьевая остальное

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве носителя используют измельченные до размеров 2…5×1…2×1…2 см кусочки древесины в виде цилиндрических брусков из кусков веток, щепы, стружки, которые предварительно увлажнены до полного влагонасыщения.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве питательного компонента используют сахар рафинированный.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве ростового компонента используют источники азота и ростовой фактор - чай черный.

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что принудительную аэрацию проводят с расходом воздуха в соотношении 2-8 объема воздуха на 1 объем питательного раствора.

6. Способ по п.1, отличающийся тем, что в питательный раствор дополнительно вносят 5…20% культуральной жидкости от предыдущего процесса производства чайного гриба.

7. Способ производства напитка брожения на основе культуры чайного гриба, при котором готовят питательный раствор, его фильтруют, охлаждают до температуры 17-35°С, заливают в емкость открытого типа с помещенной в нее культурой чайного гриба, полученную композицию ферментационной системы выдерживают при указанной температуре для сбраживания питательного раствора до достижения им установленной кислотности, отличающийся тем, что используют культуру чайного гриба Medusomyces Gisevii Lindau, иммобилизованную на носитель и полученную способом по п.1, носитель погружают в питательный раствор и сбраживают его в условиях принудительной аэрации, при этом питательный раствор имеет следующий состав, мас.%:
питательный компонент 5-12, ростовой компонент 0,5-1,5, вода питьевая остальное

8. Способ по п.7, отличающийся тем, что в качестве носителя используют измельченные до размеров 2…5×1…2×1…2 см кусочки древесины в виде цилиндрических брусков из кусков веток, щепы, стружки, которые предварительно увлажнены до полного влагонасыщения.

9. Способ по п.7, отличающийся тем, что в качестве питательного компонента используют сахар рафинированный.

10. Способ по п.7, отличающийся тем, что в качестве ростового компонента используют источники азота и ростовой фактор - чай черный.

11. Способ по п.7, отличающийся тем, что принудительную аэрацию проводят с расходом воздуха в соотношении 2-8 объема воздуха на 1 объем питательного раствора.

12. Способ по п.7, отличающийся тем, что сбраживание проводят до кислотности питательного раствора 3-7 ед. кислотности.

13. Способ по п.7, отличающийся тем, что в питательный раствор дополнительно вносят 5…20% культуральной жидкости от предыдущего процесса сбраживания питательного раствора.