Бродильные производства

Некоторые особые сорта вин, например сотерны, получают при участии гриба Botrytis cinerea. Его развитие на ягодах приводит к их обезвоживанию и повышению содержания сахара, что и определяет сладкий вкус вина. Заражение должно происходить только перед сбором винограда. Представляет интерес и еще один процесс, называемый углекислотной мацерацией. Красные вина, которые должны созреть к 15 ноября в год сбора винограда, получают особым способом. Виноград не давят, а помещают целиком в бродильные чаны, где держат в атмосфере углекислого газа. Брожение идет либо прямо в ягодах, в анаэробных условиях, либо в соке, выделяющемся в результате разрушения кожицы углекислым газом. Микробиология этого процесса пока не исследована.

В крепленых винах часть спирта получается при сбраживании винограда дрожжами, а часть добавляется. К числу таких вин относятся портвейн, херес и мадера.

Дальнейшие успехи виноделия будут определяться использованием более эффективных штаммов винных дрожжей и коммерческих препаратов дрожжевых заквасок. Это позволит получать вина особого качества.

Один из наиболее важных аспектов использования ферментных препаратов - их действие на полимеры сусла и вина (белок, пектиновые вещества, нейтральные полисахариды).

Повышенное содержание высокомолекулярных веществ затрудняет процесс переработки винограда и обработки молодого вина. Сусло и вина с высоким содержанием полимеров плохо осветляются, с трудом поддаются стабилизации.

Ферментные препараты, как отечественного, так и зарубежного производства, представляют собой комплексы ферментов. Они обладают пектолитической, протеолитической, амилолитической, целлюлазной, гемицеллюлазной и рядом других активностей. Ферментные препараты используются в дозах от 0,0005 до 0,03% к массе винограда, мезги или к объему сусла.

К пектинрасщепляющим относятся 3 фермента: пектинэстераза, полигалактуроназа, пектатлиаза. При первичной обработке винограда ферменты вступают во взаимодействие со сложной средой, компоненты которой по-разному могут влиять на активность ферментов.

В виноделии применение пектолитических ферментов для увеличения выхода и осветления сусла и вин было предложено в 1936 г. Применение ферментных препаратов увеличивает выход сусла в среднем на 10%, а выход вина - на 1%.

Ферментные препараты применяются на различных стадиях изготовления вин. Во-первых, целесообразно их использование для фильтрации и осветления сусла. Свежее виноградное сусло фильтруется с большим трудом из-за высокого содержания высокомолекулярных веществ. Ферментные препараты частично гидролизуют белки, полисахариды, что приводит к снижению вязкости сусла, увеличению скорости фильтрации, осветлению.

Обработка виноградной мезги ферментами способствует повышению биологической ценности соков и вин. В значительной степени повышается экстракция фенольных и красящих веществ, повышается содержание флаваноидов. Вина быстрее созревают и требуют более раннего розлива.

3. Спирт

Для получения напитка, содержащего 40% (по объему) спирта, нужна перегонка. Ее осуществляют в перегонных аппаратах, представляющих собой модификации устройства, предложенного еще в 1830 г. Коффи и носящего его имя. Различия в сортах спиртовых продуктов зависят в основном от природы сырья, а также от того, подвергался ли конечный продукт выдержке. В спиртовом производстве используются пригодные для этих целей штаммы SaccНaromyces. Крупные спиртовые заводы всегда поддерживают свою собственную культуру дрожжей в специальных средах. Выбор штамма дрожжей при производстве спирта определяется его продуктивностью в особых условиях бродящего сусла. Брожение должно идти активно с образованием спирта в количестве, близком к теоретическому пределу. Некоторые сорта спирта обычно производят из вполне определенных типов сырья. Так, коньяк, получаемый при перегонке вина, делают из винограда, а шотландский виски - из ячменного солода. Другие напитки - американский виски, джин и водку, которые обычно делают из зерна (например, кукурузы), можно производить и на основе другого подходящего сырья. Ром обычно получают из мелассы сахарного тростника или свеклы. Когда сырьем служит зерно (например, пшеницы или кукурузы), до сбраживания необходимо гидролизировать крахмал до Сахаров. Так, виски - это продукт перегонки пива без хмеля. Первые стадии процесса производства виски такие же, что и при приготовлении сусла в пивоварении. Однако, если применяют кукурузу или другие зерновые, то до приготовления сусла непосредственно в бродильных чанах проводят обработку крахмала в зерне ферментами солода.

Если для производства спирта используют мелассу такие предварительные операции не нужны, поскольку углеводы в ней содержатся в форме, пригодной для сбраживания. Тем не менее, сырье все же приходится подготавливать к процессу: осветлять, подогревать и разводить водой чтобы получить концентрацию сахара, оптимальную для брожения. После подготовки сырья добавляют культуру подходящих дрожжей и ведут сбраживание. В самом конце, когда концентрация спирта достигнет 9-11/. (по объему), дрожжи отделяют путем отстаивания. Остатки их можно удалить центрифугированием. Применяются два способа: кубовый и непрерывной перегонки (патент Коффи). После этого продукт отправляют либо на созревание (например, виски), либо проводят завершающие операции и разливают по бутылкам (джин, водка) Для продажи спиртопродукты обычно разводят до стандартной кончен, рации в них спирта (40% по объему).

Остановимся на некоторых важных особенностях производства отдельных разновидностей спиртопродуктов. Очень важно использовать правильный штамм дрожжей. При выработке рома для производства сортов с сильным запахом обычно применяются штаммы дрожжей Scнizosaccнaromyces, а с менее интенсивным - быстродействующие Saccнaromyces. Отметим, что процесс образования спирта ускоряется бактериями Clostridium saccнarobutyricum. Самый лучший ром получают в том случае, когда соотношение бактерий к дрожжам составляет 1:5. Культуру бактерий вносят, когда концентрация спирта достигает 3,5-4,5%, а сахара - 6% (вес/объем).

Штаммы дрожжей, используемые в спиртовой промышленности, должны сохранять жизнеспособность вплоть до концентрации этанола 12-15% (по объему). Кроме того, если в качестве сырья используется зерно, дрожжи должны обладать способностью гидролизировать низкие олигосахариды до глюкозы. Это необходимо для полного превращения крахмала в этиловый спирт и углекислый газ.

Перегонка - дорогостоящий этап процесса, так как он энергоемок. Использование дрожжей, выдерживающих повышенные концентрации спирта, уменьшает энергозатраты на этом этапе, поскольку для достижения одной и той же концентрации спирта надо отгонять меньше воды. Ожидается, что работа по созданию новых штаммов дрожжей, устойчивых к еще более высоким концентрациям спирта, будет успешной.

Пока углеводы не переведены в форму, усваиваемую дрожжами, брожение не происходит. Добавление гидролизирующих крахмал ферментов ускоряет этот процесс. Для этого обычно применяют амилазу из культуральной жидкости штаммов Bacillus subtilis и амилоглюкозидазу, выделяемую из культур грибов штаммов Asрergillis niger и близких форм.

4. Сидр

Сброженный яблочный сок известен под названием сидр. В технологии производства сидра и вина есть много сходного.

Когда делают сидр, яблоки прежде всего измельчают в кашицу и отжимают сок. Для этого применяют как прессы, так и другие устройства. Способы подготовки сока перед брожением весьма разнообразны; он может использоваться как без обработки, так и после подавления в нем естественной микрофлоры и замещения ее дрожжами подходящих штаммов Чаще всего сок обрабатывают сернистым газом, чем подавляют развитие Kloeckera aрiculata, неблагоприятно влияющих на вкус готового сидра. Вслед за этим можно начинать брожение. Оно происходит либо под влиянием диких дрожжей, либо после добавления дрожжевой культуры-закваски. Требования, предъявляемые к дрожжам при производстве сидра, в общем, те же, что и в других бродильных процессах: они должны обеспечивать полноту сбраживания, высокую его скорость и легко выпадать в осадок. Так как SaccНaromyces растут медленно, поэтому при крупномасштабном производстве сидра нередко к обработанному сернистым газом соку добавляют те или иные чистые культуры дрожжей. Разные штаммы дрожжей образуют специфические ароматические вещества. Поэтому при производстве сидра точно так же, как в пивоварении, можно использовать разные штаммы для придания напитку специфического вкуса. Чтобы получить сидр определенного сорта, добавляемые дрожжи должны преобладать над дикими, быстрее размножаться и определять конечные свойства продукта. Запуск процесса доминирующим видом дрожжей - один из наиболее распространенных способов, применяемых при крупномасштабном производстве сидра. Важно, чтобы дрожжи могли образовывать полигалактуронидазу, необходимую для гидролиза деэтерифицированных пектинов до галактуроновой кислоты. В противном случае в конце брожения сидр не просветляется. Для просветления сидра нередко добавляют ферменты, гидролизирующие пектин, включая полигалактуронидазу; их получают из грибов.

Для подавления развития всех штаммов дрожжей, кроме необходимых для ферментации, при производстве сидра применяют сернистый газ по той же схеме, что и в виноделии. Если не заботиться о чистоте аппаратуры и не применять сернистый газ, дикие дрожжи могут размножаться и вытеснять культурные. При выборе конкретного штамма дрожжей надо учитывать, какие вкусовые качества они передадут образующемуся продукту; можно получить сидр как с небольшим, так и с заметным содержанием сивушных масел. Для придания сидру необходимых качеств нужно использовать определенный штамм дрожжей.

По завершении брожения сидр отделяют от дрожжей и осветляют. Поскольку в сидре есть яблочная кислота, то, как и в вине, в нем может начаться яблочно-молочнокислое брожение. Такое брожение не происходит, если сидр очень кислый или его содержат на холоде. Как и в случае пивоварения, развитие производства сидра будет определяться селекцией новых штаммов дрожжей, позволяющих получать продукты со свойствами, отвечающими вкусам разных потребителей.