способ получения лизатов дрожжевых культур

Формула изобретения

1. Способ получения лизатов дрожжей, предусматривающий обработку акустическим полем дрожжевой суспензии в виде суспензии чистой культуры дрожжей или регидратированного препарата активных сухих дрожжей, или осадочных дрожжей, отобранных после окончания брожения, отличающийся тем, что концентрация суспензии дрожжевых клеток составляет не более 10¹⁰ кл/см³, а акустическое поле возбуждают на частоте от 10 до 55 кГц и интенсивностью от 45 до 55 Вт/см² в течение 10-25 мин в газовой атмосфере, инертной по отношению к рабочей среде при давлении от 0,5 до 4,0 атм.

2. Способ получения лизатов дрожжей по п.1, отличающийся тем, что в качестве газа инертного по отношению к дрожжевым культурам выбирают азот.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к пищевой промышленности и может найти применение в винодельческой, пивоваренной, ликероводочной, микробиологической промышленности в качестве пищевой добавки при приготовлении напитков брожения, детского и диетического питания и кормов.

Известен способ получения автолизата дрожжей, предусматривающий выдержку осадочных винных дрожжей, находящихся в контакте с вином в соотношении 1:1, в течение 1 месяца при температуре 0-10°С. Нилов В.И., Датунашвили Е.Н. Ферментативные реакции при созревании вин и проблема переокисленности. Вопросы биохимии виноделия. - М., 1961, с.89-97.

Недостатком известного способа является длительность процесса, неполное извлечение биологически активных веществ, инактивация ферментов.

Известен способ получения автолизата дрожжей, предусматривающий активацию осадочных винных дрожжей путем суспензирования их в питьевой воде и пропускания через теплообменник, воздействуя температурой 45-48°С в течение 36 часов, автолиз при этой температуре, нагрев автолизата, отделение жидкой фазы, концентрирование и добавление в него витамина В, питьевую воду для промывки осадочных дрожжей берут в соотношении 1:3, а осадок дрожжей суспензируют в питьевой воде при соотношении 1:15. Патент Российской Федерации №2043032, МПК: А 23 J 1/18, 1995 г.

Способ имеет существенный недостаток - длительный и трудоемкий процесс приготовления суспензий, промывка, сушка, отделение жидкой фазы и т.п.

Известен способ получения автолизата дрожжей, предусматривающий активацию осадочных винных дрожжей путем суспензирования их в питьевой воде и пропускания через теплообменник, воздействуя температурой 45-48°С в течение 36 часов, автолиз при этой температуре, нагрев автолизата, отделение жидкой фазы, концентрирование и добавление в него витамина В, при использовании хлебопекарных дрожжей предварительно их обогащают тиамином. Патент Российской Федерации №2043033, МПК: А 23 J 1/18, 1995 г.

Способ имеет тот же существенный недостаток - длительный и сложный процесс приготовления суспензий, промывка, сушка, отделение жидкой фазы и т.п.

Известен способ получения автолизата дрожжей, предусматривающий воздействие на суспензию дрожжей концентрацией от 5·10⁶ до 2·10 ⁹ кл/см³ в виде жидкой разводки чистой культуры, которую предварительно центрифугируют, или регидратированного препарата сухих дрожжей, или осадочных дрожжей, отобранных после окончания брожения, акустическим полем с частотой колебаний от 50 Гц до 50 кГц и интенсивностью 0,5-40 Вт/см² в течение от 5 до 120 минут с периодичностью воздействия от 1 до 5 раз в атмосфере: инертный газ-кислород при температуре 10-25°С. Патент Российской Федерации №2204909, МПК: А 23 J 1/18, Бюл. №15, 2003 г.

Данное изобретение принято нами за прототип. Прототип обладает рядом недостатков, а именно:

- использование в процессе приготовления лизатов смеси инертный газ - кислород, что приводит повышению затрат на получение инертного газа (кислород взрывоопасен);

- длительность процесса, многократное повторение акустической обработки;

- механическая разливка продукции из рабочей камеры, что приводит к низкой производительности.

Техническим результатом изобретения является улучшение гемогенности и дисперсности лизатов, возможность регулирования свойств лизатов, повышение производительности, безопасность процесса, снижение затрат.

Технический результат достигается тем, что в способе получения лизатов дрожжей, предусматривающем обработку акустическим полем дрожжевой суспензии в виде суспензии чистой культуры дрожжей, или регидратированного препарата активных сухих дрожжей, или осадочных дрожжей, отобранных после окончания брожения, концентрация суспензии дрожжевых клеток составляет не более 10¹⁰ кл/см³, а акустическое поле возбуждают на частоте от 10 кГц до 55 кГц и интенсивностью от 45 Вт/см² до 55 Вт/см² в течение 10-25 минут в газовой атмосфере, инертной по отношению к рабочей среде, при давлении от 0,5 до 4,0 атм.

В качестве газа, инертного по отношению к дрожжевым культурам, выбирают азот.

Сущность изобретения схематично поясняется на чертеже, где:

1 - рабочая камера, выполненная из нержавеющей стали, 2 - преобразователи акустических колебаний (пьезоэлектрические и/или магнитострикционные), 3 - нагнетательный патрубок, 4 - обратный клапан, 5 - люк загрузки рабочей жидкости, 6 - сливной патрубок, 7 - натекатель, 8 - система подачи газа, инертного по отношению к рабочей смеси (например, азот), 9 - подвижный фильтр, 10 - запорный механизм, 11 - компрессор, 12 - резервуар с рабочей жидкостью.

Способ осуществляют следующим образом.

Для получения рабочей жидкости, а именно дрожжевой суспензии, берут жидкую разводку чистой культуры дрожжей или проводят регидратацию препарата сухих дрожжей, при этом концентрация дрожжевых клеток регулируется количеством добавляемой воды в смеси с виноматериалом или виноградным суслом.

Важным фактором исходной дрожжевой культуры является ее текучесть и жидкостная составляющая, без которой невозможно применение ультразвука.

Нижней границей концентрации дрожжевых клеток в рабочей жидкости (дрожжевой суспензии), дающей реальный выход лизата для применения в виноделии, является (10⁸) или 100 млн. кл/см ³. Верхней границей концентрации дрожжевых клеток в рабочей жидкости (дрожжевой суспензии), дающей реальный выход лизата для применения в виноделии, является (10⁹), т.е. 1000 млн. кл./см³.

Можно начинать работать и с концентрацией дрожжевых клеток в рабочей жидкости (дрожжевой суспензии), равной 50 млн. кл/см³, но такая малая концентрация клеток затягивает процесс производства, поэтому при малых исходных концентрациях дрожжевой суспензии предварительно проводят центрифугирование. Максимальной возможной рабочей границей концентрации дрожжевой суспензии является 10¹⁰ кл/см³. Процесс уже затруднен, т.к. начинается процесс тестообразования.

Дальнейшее увеличение количества клеток дрожжевых культур приводит к тестообразной массе, гасящей распространение ультразвука по объему.

Рабочая жидкость (дрожжевая суспензия) из резервуара 12 по нагнетательному патрубку 3 подается под давлением от 1,5 до 4,0 атм., создаваемым компрессором 11 в рабочую камеру 1 в атмосферу газа, нейтрального по отношению к рабочей среде, например азота. Азот является дешевым и невзрывоопасным материалом.

Для создания азотной атмосферы в рабочей камере 1 сначала очищают объем рабочей камеры от воздуха. Удаление воздуха можно вести различными путями: подачей азота от системы 8 через натекатель или вакуумированием рабочей камеры 1 и последующим ее заполнением азотом через натекатель 7.

В процессе заполнения рабочей камеры 1 дрожжевой культурой азот сжимается, т.к. обратный клапан 4, установленный над люком загрузки 5, натекатель 7 и запорный механизм 10 не позволяют ни рабочей жидкости, ни азоту покинуть рабочую камеру 1. Происходит предварительный нагрев сжатого газа. Затем включают ультразвуковой генератор, преобразователи акустических колебаний 2 которого возбуждают ультразвуковое поле с частотой от 50 кГц и интенсивностью не ниже 45 Вт/см². В результате такого воздействия акустическим полем в течение 15-20 минут происходит дополнительный нагрев азота и внутренний нагрев дрожжевой культуры до 65-70°С. Возникает обширная область кавитации, приводящая к стремительному лизису дрожжевой культуры. Указанный режим позволяет регулировать деструкцию дрожжевых клеток от частичного изменения проницаемости мембран клетки до полного разрушения клеточных структур. Для каждой дрожжевой культуры и разной ее концентрации подбирают рабочие параметры изменением давления и временной выдержки (интервала воздействия акустического поля).

Спустя 15-20 минут после включения генератора ультразвука полученную продукцию транспортируют по сливному патрубку 6 под действием повышенного давления через подвижный фильтр 9 к выходу.

При указанных параметрах процесса проведение лизиса осуществляется в режиме, при котором внутриклеточный пул биологически активных соединений не претерпевает значительных изменений, что позволяет регулировать выход нужных соединений. В результате действия акустического поля и повышенного давления организуется обширная зона кавитационных пузырьков. Она приводит к увеличению проницаемости клеточных мембран, изменению структуры внутриклеточных органелл, что интенсифицирует выход из дрожжевой клетки ферментов и других биологически активных веществ.

При контакте внутриклеточных соединений с веществами, содержащимися в вине или пиве, возникает индуцированный синтез ферментных систем дрожжей на внутриклеточных структурах. Увеличение активности ферментов дрожжей под действием субстратов вина, а также интенсификация биохимических превращений соединений вина под действием внутриклеточных компонентов дрожжей с образованием продуктов, характерных для выдержанных вин. Используемый режим полностью исключает процесс автолиза, что и позволяет получать лизат с заданными параметрами. Для приготовления вин фильтром 9 можно не пользоваться, т.к. процесс приготовления вин содержит и фильтрацию.

Для иллюстрации этапов реализации способа получения лизатов дрожжевых культур рассмотрим несколько примеров.

Пример 1. В качестве субстрата используют винные дрожжи и виноградный виноматериал. Препарат активных сухих дрожжей регидратируют и активируют путем внесения навески препарата в виноматериал из расчета требуемой конечной концентрации дрожжевых клеток в суспензии 10⁹ кл/см³. Равномерно перемешивают материал для получения однородной массы. Вносят в нее водный раствора аммиака из расчета содержания аммиачного азота 40 мг/дм ³ среды, вносят сахарный сироп из расчета содержания сахара 2,0%, воздействуют на суспензию акустическим полем при атмосферном давлении с частотой колебаний 30 кГц, интенсивностью 40 Вт/см ² в течение 15 минут.

Лизат хранят не более 30 суток, затем используют в промышленности для приготовления виноградных столовых и крепленых вин; шампанских, игристых, шипучих и специальных вин, а также для приготовления коньячных виноматериалов с последующей их перекуркой и приготовлением винных дистиллятов, а также купажей бренди или ликероводочной продукции; или спиртуют до крепости не менее 17% и хранят в течение не более 12 месяцев, а затем используют в промышленности для приготовления виноградных крепленых и специальных вин, а также купажей бренди или ликероводочной продукции.

В следующих примерах подготовка дрожжевого субстрата выполнена по примеру 1.

На полученную дрожжевую разводку воздействуют акустическим полем частотой 22 кГц и интенсивностью 45 Вт/см² в течение 12 мин. Перед обработкой дрожжевой разводки рабочую камеру аппарата герметизируют и создают в ней различное рабочее давление.

Пример 2. Обработку дрожжевой разводки проводят при атмосферном давлении, количество полученных деструктированных дрожжевых клеток составило 47%

Пример 3. Обработку дрожжевой разводки проводят при давлении 2,0 атмосферы. Количество полученных деструктированных дрожжевых клеток составило 71%.

Пример 4. Обработку дрожжевой разводки проводят при давлении 3,0 атмосферы. Количество полученных деструктированных дрожжевых клеток составило около 81%.

Пример 5. Обработку дрожжевой разводки проводят при давлении 4,0 атмосферы. Анализ показал, что количество полученных деструктированных дрожжевых клеток составляет 100%.

Пример 6. Обработку дрожжевой разводки проводили при давлении 4,5 атмосферы. Анализ показал, что количество полученных деструктированных дрожжевых клеток составляет 100%.

Пример 7. Обработку дрожжевой разводки проводили при давлении 5,0 атмосфер. Анализ показал, что количество деструктированных дрожжевых клеток составляет 100%.

Пример 8. Обработку дрожжевой разводки проводили при давлении 0,5 атмосферы. Анализ показал, что количество полученных деструктированных дрожжевых клеток составляет 29%. При меньшем значении давления за указанный временной период воздействия деструкции дрожжевых клеток не наблюдалось.

Количество деструктированных дрожжевых клеток при давлении выше 4 атмосфер не изменяется.