Для получения вкусного и расслабляющего напитка необходим основной ингредиент – пивные дрожжи . Именно они осуществляют процесс превращения сахаров сусла в спирт и углекислый газ. Поговорим о классификации пивоваренных дрожжей в этой статье.

Дрожжи – это одноклеточные грибки, которые размножаются путем отпочковывания дочерних клеток. Дрожжи применяются при выпечке хлеба, в виноделии и пивоварении, с их помощью производят крепкие алкогольные напитки и молочнокислые продукты. Пивные дрожжи являются основным компонентом рецептуры приготовления пива, который преобразует сахара сусла в спирты.

Пивные дрожжи – это природное белково-витаминное средство, которое применяют для лечения и профилактики различных заболеваний. Сухие пивные дрожжи содержат 50% белка, 25-40% углеводов и до 3% жира.

Белок пивных дрожжей характеризуется сбалансированностью аминокислот, близкой к животному белку, за исключением содержания аминокислоты метионина, которого в 2-3 раза меньше, чем в белке мяса и других животных продуктов. Он легко усваивается организмом человека.

Пивоваренные дрожжи насыщены витаминами группы В (B1, B2, РР, пантотеновой кислоты, B6), витаминами группы D.

Пивовары различают верховые дрожжи (прежде их относили к S. cerevisiae) и низовые дрожжи (относившиеся прежде к S. carlsbergensis и S. uvarum).

Дрожжи верхового брожения , используемые для производства эля, бродят при относительно высоких температурах (18-25 °С) и в конце брожения собираются на поверхности сброженного сусла.

Дрожжи низового брожения применяют для варки лагерного пива методом низового брожения. Температура брожения у них гораздо ниже (8-12 °С). В конце процесса брожения дрожжи оседают на дно бродильной емкости. Низовые дрожжи биохимически отличаются от верховых по утилизации мелибиозы и раффинозы. Относительно недавно были описаны и другие фенотипические различия между ними - в частности, модель смешанного сбраживания углеводов, транспорт углеводов и чувствительность к катионам. Сопоставление геномов некоторых штаммов низовых и верховых дрожжей показало, что у штаммов дрожжей верхового брожения наблюдается сильная изменчивость, то штаммы дрожжей низового брожения происходят, как правило, от одного-единственного штамма, полученного, скорее всего, гибридизацией S. cerevisiae верхового брожения и S. monacensis низового брожения. Некоторые особые типы пива получают из смесей дрожжевых культур, в которые могут входить дрожжи других родов, - в частности, Brettanomyces (например, в пиве Гёз (Gueuze) или даже молочнокислые бактерии (в пиве Gueuze, Berliner Weisse, в бельгийских кислых элях).

Расы пивных дрожжей.

Издавна были известны дрожжи верхового брожения , потому как брожение осуществлялось при обычной температуре (как в виноделии, хлебопечении). Желая получить напитки, насыщенные углекислым газом, стали проводить брожение при низких температурах. Под влиянием изменившихся внешних условий и были получены дрожжи низового брожения с иными свойствами.

В пивоварении применяют разновидности дрожжей, отличающихся друг от друга одной или несколькими признаками. Их получают из одной клетки. Такие культуры называют расами (штаммами).

Дрожжи верхового брожения в процессе интенсивного брожения всплывают на поверхность сбраживаемой жидкости, накапливаются в виде слоя пены и остаются в таком виде до конца брожения. Затем они опускаются на дно, образуя весьма рыхлый слой на дне бродильного аппарата. По своей структуре эти дрожжи относятся к пылевидным дрожжам, не слипающимися между собой в отличие от хлопьевидных низовых дрожжей, которые достаточно быстро слипаются и соответственно быстро осаждаются на дно.

Дрожжи низового брожения не переходят в поверхностный слой пива — пену, а быстро оседают на дне .

Способность дрожжей к хлопьеобразованию имеет определенное значение для технологии сбраживания пивного сусла , так как ускоряет осветление пива и облегчает съём дрожжей из бродильного аппарата после брожения с последующим использованием их в качестве семенных дрожжей. Низкая температура при брожении способствует хлопьеобразованию.

Кислотность среды сильно влияет на свойства дрожжей. Например, в кислой среде при рН менее 3 и в щелочной при рН более 8 хлопьевидные дрожжи становятся пылевидными. Хлопьевидные дрожжи по сравнению с пылевидными имеют более крупные клетки, меньше подвержены автолизу, дают большой прирост биомассы, обладают меньшей бродильной активностью, образуют меньше диацетила и высших спиртов в пиве, что положительно сказывается на его качестве.

Дрожжи низового брожения отличаются от дрожжей верхового брожения тем, что они полностью сбраживают раффинозу. Дрожжи низового брожения имеют оптимальную температуру для роста 25 — 27С, минимальную 2-3С, а при 60-65С они отмирают. Максимальное развитие низовых дрожжей происходит при рН 4,8-5,3. Кислород, растворенный в сусле, способствует размножению дрожжей, в то время как продукты брожения (этиловый спирт, диоксид углерода, высшие спирты, ацетальдегид, кислоты), а также повышенная концентрация сахара угнетают развитие низовых дрожжей.

Качественные пивоваренные дрожжи должны отвечать следующим требованиям:

— быстро сбраживать сусло,

— хорошо образовывать хлопья,

— осветлять пиво в ходе брожения,

— придавать пиву чистый вкус и приятный аромат.

К сильносбраживающим и легко дающим хлопья относятся пивные дрожжи низового брожения Фроберг (Saccharomyces cerevisiae Froberg), дрожжи рас V и 776.

На пивоваренных заводах большое распространение получили дрожжи расы 776, которая была выведена в начале XX в. Эти дрожжи считаются пригодными особенно для сбраживания сусла, сваренного с добавкой несоложеных материалов или из солода, полученного солодованием ячменей с невысокой степенью прорастаемости.

Пивные дрожжи верхового брожения находят широкое применение в Британии при приготовлении Портера. Они используются для приготовления Берлинского светлого пива и других напитков. Для приготовления Бархатного пива применяют штамм 191 К, интенсивно сбраживающий моносахариды и мальтозу, но не сбраживающий сахарозу, рафинозу и лактозу.

Итак, дрожжи для приготовления пива подбираются с учетом многих факторов, но самое важное — нужно использовать только качественный материал, у проверенных поставщиков и только тогда превосходное пиво Вам гарантированно!

Атлас производственных спиртовых дрожжей Saccharomyces cerevisiae расы XII может служить справочным пособием для работников спиртовых заводов, обеспечивающих микробиологический контроль производства. В настоящее время при промышленном производстве продуктов питания с использованием дрожжей применяют, в основном, дрожжи вида Saccharomyces cerevisiae. При производстве хлеба, спирта, вина, хлебного кваса используют различные штаммы (расы) дрожжей. Даже сырье спиртовых заводов (зерно или меласса) влияет на выбор того или иного штамма. При производстве спирта из зерна чаще применяют дрожжи XII расы, постоянным местом обитания которых являются искусственно приготовляемые гидролизованные крахмалистые субстраты. Ведение технологии требует внимательного наблюдения за состоянием дрожжей и наличием посторонних микроорганизмов по участкам производства. Существующие методики позволяют проводить необходимый микроскопический анализ, но без определенной практики сложно идентифицировать полученные данные микроскопического анализа и регламентных показателей технологии.

Как известно, именно дрожжи превращают вещества зерна в этиловый спирт, и их можно рассматривать как одно из многочисленных орудий труда человека, а дрожжевую ферментацию - один из самых древних микробиологических процессов, используемых человеком в своих целях. Первое упоминание о применении дрожжей человеком относится к 6000 г. до нашей эры. Научное изучение дрожжей началось в 1680 г. после изобретения светового микроскопа. Исследователи различных стран описали внешний вид дрожжевых клеток; показали, что дрожжи - это живые организмы; доказали их роль при превращении сахара в спирт; получили чистые культуры дрожжей; классифицировали дрожжевые клетки по способу размножения, потреблению питательных веществ и внешнему виду. Современные оптические микроскопы оснащены сухими и иммерсионными объективами. Оптический микроскоп с сухим объективом позволяет изучать микроорганизмы размером более 5 мкм, иммерсионный микроскоп применяют при исследовании более мелких микроорганизмов. Изобретение электронного микроскопа позволило понять структуру дрожжевой клетки и изучить проявления её генетической системы, поскольку разрешающая способность электронного микроскопа 1,0-0,14 нм.

Микроскоп - незаменимый прибор при производстве спирта и без него невозможно эффективное ведение технологии: с его помощью определяют количество дрожжевых клеток в 1 мл дрожжевой или бродящей массы; процентное количество почкующихся и мертвых клеток; наличие посторонних микроорганизмов; содержание гликогена в клетках (упитанность клеток). Физиологическое состояние дрожжей устанавливают по внешнему виду клеток, что позволяет использовать дешевые световые микроскопы с сухими объективами. Следует отметить, что современное производство спирта не требует микроскопического анализа структуры дрожжевых клеток, однако при изучении внешнего вида клетки под световым микроскопом необходимо иметь представление и ее строении.

Строение дрожжевой клетки

Дрожжевые клетки имеют округлую или эллип­совидную форму с размером в поперечнике от 2,5 до 10 мкм и от 4,5 до 21 мкм в длину. На рис. 1 приведено графическое изображение среза дрож­жевой клетки. Клеточная стенка, клеточная мемб­рана, ядро, митохондрии, вакуоли - структуры клетки, видимые в световой микроскоп с сухим объективом при использовании специфических красителей.

Клеточная стенка представляет собой жесткую структуру толщиной 25 нм, составляет около 25% сухой массы клетки и состоит в основном из глюкана, манана, хитина и белка. Организация клеточ­ной стенки недостаточно изучена, однако совре­менные теории отдают предпочтение модели трех­слойной структуры, согласно которой внутренний глюкановый слои отделен от внешнего мананового промежуточным слоем с повышенным содержани­ем белка.

Клеточная мембрана (плазмалемма) дрожжевой клетки под электронным микроскопом выглядит как трехслойная структура, тесно прилегающая к внутренней поверхности клеточной стенки, и состоит примерно из равного количества липидов и белков, а также небольшого количества углеводов. Клеточ­ная мембрана выполняет роль барьера проницаемо­сти вокруг содержимого клетки и контролирует транспорт растворенных веществ внутрь клетки и из нее.

В изучении ядра достигнуты лишь некоторые успехи, поскольку индивидуальные хромосомы очень малы и не выявляются в виде дискретных структур ни в световом, ни в электронном микро­скопах. Дрожжевые клетки имеют одно ядро раз­мером от 2 до 20 мкм. Ядерная мембрана остается неизменной на протяжении всего клеточного цик­ла. Под электронным микроскопом она выглядит как двойная мембрана, усеянная порами.

Митохондрии - самые большие из клеточных включений сферической или цилиндрической формы размером в поперечнике от 0,2 до 2 мкм и от 0,5 до 7 мкм в длину. Двухслойная оболочка имеет толщину около 20 нм. Количество митохон­дрий в клетке более или менее постоянно и харак­терно для данного вида микроорганизмов.

Рис. 1. Графическое изображение среза дрожжевой клетки (в 1 сантиметре 1 микрометр)

Оно меняется в зависимости от стадии развития клет­ки и функциональной активности от 500 до 2000 тт. Функции митохондрий связаны с переносом электронов, ионов, субстратов внутри клетки. По­мимо этого в митохондриях синтезируются веще­ства, аккумулирующие химическую энергию клетки.

Зрелые дрожжевые клетки содержат большую вакуоль. При образовании почки вакуоль, по всей вероятности, дробится на более мелкие ва­куоли, которые распределяются между материн­ской клеткой и почкой. В дальнейшем эти маленькие вакуоли снова сливаются, образуя по одной вакуоли в материнской и дочерней клет­ках. Функция вакуоли точно не установлена. В ней содержатся гидролитические ферменты, по­лифосфаты, липиды, ионы металлов и др. Ваку­оль, возможно, выполняет функции резервуара для хранения питательных веществ и гидроли­тических ферментов.

Внутриклеточное содержимое дрожжевой клет­ки (за исключением ядра, митохондрий и вакуоли), как известно, называют цитоплазмой, состоящей из воды, липидов, углеводов, различных высокомолекулярных и низкомолекулярных соеди­нений, минеральных солей и др. Исследование клетки под электронным микроскопом показало сложную структуру цитоплазмы в виде гранул, функции и химические свойства которых достаточной мало не изучены. Цитоплазма играет важ­ную роль в биохимии клетки и находится в тесном взаимодействии с органеллами, которые она окру­жает.

Отличительная особенность популяции расту­щих дрожжевых клеток - наличие почек, образу­ющихся при делении клеток. Дочерняя клетка возникает в виде маленькой почки, которая рас­тет в течении большей части клеточного цикла. Рост дрожжей происходит в основном во время формирования почек, поэтому почка к моменту её отделения становится по размеру более или менее такой же, как зрелая клетка (см. рис. 2). Клетки могут разойтись вскоре после деления, однако часто ещё до их расхождения начинаются новые циклы клеточного деления, в результате чего образуются группы клеток. На месте отде­ления клеток друг от друга остаются следы, на­зываемые у материнской клетки дочерним шра­мом, а у дочерней клетки - родовым шрамом. На одном и том же месте клеточной стенки никогда не появляются две почки. Каждый раз почка ос­тавляет новый дочерний шрам на стенке мате­ринской клетки. По числу шрамов можно опре­делить, сколько почек образовала данная клетка, что позволяет оценить возраст клетки. Ус­тановлено, что у гаплоидных клеток насчитыва­ется максимально 18, а диплоидных - 32 почеч­ных шрама.

Рис. 2. Графическое изображение почкующейся клетки.

Методы световой микроскопии и микробиологического контроля, используемые в технологии спирта.

В технологии спирта при проведении микроскопического анализа популяции дрожжей световым микроскопом с сухим объективом рассматривают внешний вид клеток методом раздавленной капли в неокрашенном или окрашенном видах (прижиз­ненные препараты), производят подсчет общего количества клеток и процентного количества поч­кующихся клеток, определяют наличие посторон­них микроорганизмов.

Метод раздавленной капли

На предметное стекло наносят каплю исследуе­мой взвеси с дрожжевыми клетками, которую сверху накрывают покровным стеклом. Получен­ный образец рассматривают под микроскопом, где микроорганизмы видны в различных плоскостях. Данный метод прост, его применяют при изучении подвижности и внутреннего строения клеток мик­роорганизмов. Метод раздавленной капли без ис­пользования красителей позволяет различать дрожжевые клетки по толщине клеточных стенки и мембраны, состоянию цитоплазмы, наличию или отсутствию вакуолей, процентному количеству почкующихся и мертвых клеток, присутствию мо­лочнокислых бактерий.

Подсчет процентного количества почкующихся клеток

Для определения количества почкующихся кле­ток на предметное стекло наносят по одной капле дрожжевой суспензии без твердых включений и дистиллированной воды, закрывают покровным стеклом, излишек жидкости отбирают листком фильтровальной бумаги и микроскопируют. У зрелых дрожжей почкуется более 10% клеток.

Пример. Всего в 5 полях зрения обнаружено 33+35+29+32+30=159 дрожжевых клеток, в т. ч. почкующихся 4+5+3+5+3=20. Процентное количе­ство почкующихся клеток составляет 20 х 100/159 = 12,5 (%).

Измерение величин микроорганизмов

Единицей измерения величины микроорганиз­мов служит микрон (мкм), равный 0,001 милли­метра (мм). При измерении пользуются окуляр-микрометром - круглым стеклом с нанесенной на него шкалой (каждый миллиметр шкалы разделен на 10 делений). Стекло накладывают на диафрагму окуляра так, чтобы сторона с делениями оказалась вверху. Для тарирования значений одного деления окуляр-микрометра используют объект-микро­метр, который помещают на столик микроскопа и рассматривают как препарат. Объект-микрометр представляет собой стеклянную пластинку со шка­лой, одно деление которой равно 0,01 мм (или 10 мкм). На рис. 3 показано поле зрения микроскопа со шкалами окуляр-микрометра и объект микро­метра. По совпадению делений обоих шкал уста­навливают масштабный коэффициент для опреде­ления истинного значения одного деления окуляр-микрометра. На рисунке с делениями объект-мик­рометра совпали деления окуляр-микрометра №2 и №8, или 30 делений окуляр-микрометра совпали с 5 делениями объект микрометра (составляющими 50 мкм). Таким образом, одно деление окуляр-микрометра примерно равно 1,67 мкм (50/ 30=1,666...). Если вместо объект-микрометра на столик микроскопа поместить препарат с живыми дрожжами, можно определить их видимые разме­ры (длину и ширину), рассматривая препарат в те же объектив и окуляр и с тем же выдвижением ту­буса. Для этого необходимо установить, какому числу окулярных делений соответствует величина измеряемого объекта, и затем это число умножить на полученное значение масштабного ко­эффициента (в нашем случае равным 1,67 мкм). Полученные результаты измерений не поддаются математической обработке в соответствии с теори­ей эксперимента, однако они дают представление о размерах изучаемых микроорганизмов.

Подсчет количества клеток

Для подсчета количества дрожжевых клеток пользуется счетной камерой Горяева представляющей собой толстое предметное стекло с нанесенными на него поперечными прорезями. которые образуют три поперечно расположенные

Рис. 3. Шкалы объект-микрометра и объектив микрометра для измерения величин микроорганизмов под микроскопом

площадки. Средняя из них разделена на две части, на каждой из которых выгравирована сетка (см. рис. 5) площадью 9 мм 2 , разделенная на 225 больших квадратов площадью 0,04 мм 2 каждый (15 рядов по 15 квадратов) и 400 малых квадратов площадью 0,0025 мм 2 каждый (каждый третий ряд больших квадратов в горизонтальном и вертикаль­ном направлении разделен на 16 малых квадратов). Средняя площадка предметного стекла опущена на 0,1 мм относительно двух других площадок, на ко­торые накладывают специальное шлифованное по­кровное стекло размером 18x18 мм, что обеспечивает создание камеры для дрожжевой суспензии. Количество клеток определяют в соответствии с формулой О = А х К 1 х К 2 х В, где В количество клеток в 1 мл суспензии, шт/мл; А количество клеток в 80 малых квадратах, шт.; К., коэффици­ент глубины камеры (при глубине камеры 0.1 мм

Рис. 4. Камера Горяева: 1 - предметное стекло; 2 - специальное покровное стекло; 3 - камера для дрожжевой суспен­зии; 4, 6 - площадка для покровного стекла; 5 - сетка для подсчета дрожжевых клеток; 7 - прорезь для введения дрож­жевой суспензии

К 1 = 10; при глубине камеры 0,2 мм К 1 = 5); К 2 -коэффициент пересчета объема, 1/мл (К 2 = 5000 1/ мл); В - коэффициент разбавления пробы (для дрожжей В=10). При подсчете дрожжевых клеток в камере Горяева с глубиной 0,1 мм и десятикрат­ным разбавлением дрожжевой суспензии В = 5 х 10 4 А х В.

В зрелых дрожжах и сбраживаемом сусле (во время главного брожения) количество дрожжевых клеток превышает 80 млн шт/мл.

Подсчет процентного количества мёртвых клеток в дрожжевой суспензии

Для определения количества мёртвых клеток на предметное стекло наносят по одной капле не фильтрованной дрожжевой суспензии и ра­створа метиленовой сини (1:5000), окрашиваю­щей мертвые клетки в синий цвет. Каплю зак­рывают покровным стеклом, излишек жидкости собирают листком фильтровальной бумаги и че­рез 2 мин микроскопируют. В поле зрения мик­роскопа считают общее количество дрожжевых клеток, затем только синие, после чего препарат передвигают и подсчет ведут в новом поле зре­ния. Таким образом подсчитывают общее коли­чество клеток в пяти полях зрения. После подсчета вычисляют количество мертвых клеток в процентах. В зрелых дрожжах количество мёртвых клеток не должно превышать 1%. Пример. Всего в пяти полях зрения обнаружено 43+45+39+42-40=209 дрожжевых клеток, в т. ч. окрашенных в синий цвет 1 +0+0+0+1=2. Процентное количество мёрт­вых клеток составляет 2 х 100/209 = 0,96 (%).

Рис. 5. Сетка для подсчета дрожжевых клеток в камере Горяева: 1 - большой квадрат; 2 - малый квадрат

Определение содержания гликогена в дрожже­вых клетках

При нормальной технологии в дрожжах накап­ливается гликоген, когда 2/3 сахара сусла сброжены и дрожжи пригодны для использования в про­изводстве. Для определения количества гликогена в дрожжевых клетках на предметное стекло нано­сят каплю нефильтрованной дрожжевой суспензии и 2 капли 0,5%-ного раствора йода (0,5 г йода и 1 г KJ на 100 мл воды), капли смешивают, накрывают покровным стеклом, отбирают излишек жидкости листком фильтровальной бумаги и микроскопируют. При соотношении дрожжевой суспензии и ра­створа йода 1:2 через 2-3 мин клетки окрашивают­ся в светло-желтый цвет, а гликоген - в коричне­вый. Применять более крепкий раствор йода, чем 1%-ный, нельзя, так как он окрашивает в коричне­вый цвет не только гликоген, но и всю клетку. У зрелых дрожжей гликоген занимает от 1/3 до 2/3 клеток.

Определение бактериальной инфекции

Для определения процентного содержания бак­териальной инфекции (в первую очередь молочно­кислых бактерий) из пробы дрожжей берут одну каплю дрожжевой суспензии без твердых включе­ний и помещают ее на предметное стекло, куда до­бавляют одну каплю дистиллированной воды. Обе капли смешивают и накрывают предметным стек­лом, удаляя излишек жидкости листком фильтровальной бумаги, и микроскопируют. По­скольку производственные дрожжи ведут в нестерильных условиях по методу естественно чис­той культуры, то в них всегда можно обнаружить некоторое количество бактерий. При нормальной технологии в сернокислых дрожжах в поле зрения микроскопа (с объективом х40 и окуляром х7 и бо­лее) находят от 1 до 3 клеток бактерий, среди кото­рых обычно не бывает подвижных форм. Наличие в поле зрения микроскопа большего количества бактерий говорит о нарастании кислотности в про­изводственных дрожжах или в сбраживаемом сус­ле. Спороносные подвижные формы бактерий при закисании дрожжевого затора обычно не развива­ются вследствие накопления этилового спирта.

Внешний вид дрожжевых клеток

Покоящиеся дрожжи чистой культуры, моло­дые, зрелые, старые, голодающие и мертвые клетки можно определить по их размерам и форме, строению и внутреннему содержимому.

Размер и форма дрожжевых клеток

В среднем размеры клеток дрожжей расы XII составляют 6x9 мкм, однако в зависимости от ус­ловий среды, возраста и условий развития (кислот­ность, доступ кислорода и т.п.), их фактические размеры имеют отклонения в большую и меньшую стороны. Формы дрожжей одной расы определя­ются, в основном, условиями развития. Клетки им­еют овальную форму при культивировании на зер­новом сусле; при росте на твердой среде все расы дрожжей дают более или менее вытянутые клетки; несколько удлиненную форму имеют также дрож­жи в момент интенсивного развития.

Строение и внутреннее содержимое клетки

При микроскопическом анализе дрожжевых клеток следует обращать внимание на толщину оболочек; вид цитоплазмы; наличие в клетки ваку­олей и гликогена; количество в популяции мёртвых клеток. У молодых клеток толщина оболочки мало заметна, а у старых выступает в виде хорошо видимого ободка, который при дальнейшем старении становится двуконтурным. Вид цитоплазмы может быть однородный или зернистый. Зернистость большей частью характерна для старых, больных и развивавшихся в ненормальных условиях (высокая температура или перемена температур, высокая кислотность, инфекция) клетках. Отставание ци­топлазмы от оболочки клетки бывает при плазмо­лизе или свидетельствует о разрушении клетки. Количество гликогена в дрожжах непостоянно и зависит от их возраста. Наибольшее количество гликогена накапливается у зрелых дрожжей.

Вид дрожжевых клеток под объективом микроскопа в зависимости от их возраста

Внешний вид и содержи­мое клеток	Возраст дрожжевых клеток
	Покоящиеся (чистая культура)	Молодые (незрелые)	Зрелые	Перезрелые (старые)	Голодающие	Мертвые
	Овальная	Овальная	Овальная	Клетки съеживаются	Клетки съеживаются
Размер			Крупные	Уменьшаются в размерах	Уменьшаются в размерах
Почкующиеся клетки	Нет или единичные	Почкуется 10 %	Почкуется 10 %	Нет или единичные
Оболочка	Очень тонкая	Очень тонкая	Четко очерченная	Толстая или двуконтурная	Толстая или двуконтурная	Расплывается и распадается
Цитоплазма	однородная	Нежная и однородная	Неоднородная или зернистая	Сильно зернистая	Сильно зернистая	Комковатая
Вакуоли				Иногда занимает всю клетку
Гликоген	В единичных клетках	Занимает меньше 1/4 клетки или отсутствует	Занимает от 1/3 до 2/3 клетки	В небольших количествах	Отсутствует	Отсутствует

Вид дрожжевых клеток в зависимости от возраста

У молодых дрожжей оболочка очень тонкая, цитоплазма нежная и однородная. Вакуолей нет или видны малые вакуоли у небольшого количе­ства клеток. Гликоген в единичных клетках. Зрелые дрожжи имеют четко очерченные оболочки. За­метно 10-15% клеток с почками. В цитоплазме вид­на неоднородность, зернистость, появляются средние по величине вакуоли, в клетках содержится много гликогена. Количество мёртвых клеток не превышает 1%. У перезрелых дрожжей отчетливо видна толстая оболочка при сильной зернистости цитоплазмы. Большие вакуоли занимают почти всю клетку. Если дрожжам не хватало питательных ве­ществ, то клетки уменьшаются в размерах. Почку­ются единичные клетки. Процент мёртвых клеток по мере старения прогрессивно увеличивается.

Оболочки голодающих дрожжей толстые (у неко­торых клеток оболочки имеют переменную то­лщину), их содержимое зернисто. Клетки умень­шаются в размерах, съёживаются, немного удлиняются. Вакуоли отсутствуют, гликогена нет. Отми­рание и разрушение дрожжей происходит в не­сколько стадий. Цитоплазма становится комкова­той, но прилегает к хорошо видимой оболочке. За­тем оболочка расплывается и распадается. Прото­плазма становится ещё более зернистой и распада­ется на мелкие части. Иногда оболочка остаётся, но протоплазма отстаёт от неё, собирается комком в центре, клетка удлиняется, принимает непра­вильную форму и разрушается. В таблице приведе­ны данные о внешнем виде дрожжевых клеток в зависимости от их возраста.

Внешний вид дрожжевых клеток при дрожжегенерации

При пуске завода (при освоении производства, в начале сезона или при инфицировании оборудова­ния) дрожжи готовят из чистой культуры, поступа­ющей на завод в пробирке. Разведение чистой культуры производят путем последовательного пе­реноса клеток из пробирки в колбу емкостью 500 мл, затем в пятилитровую бутыль и маточник, от­куда дрожжи поступают в дрожжанку, где приго­тавливают производственные дрожжи.

Чистая культура дрожжей

На рис. 6 приведено изображение поля зрения микроскопа с дрожжевыми клетками, перенесен­ными из пробирки с чистой культурой в колбу с суслом. Оболочки клеток очень тонкие, цитоплаз­ма нежная и однородная, вакуолей нет. В поле зре­ния микроскопа нет молочнокислых бактерий, что говорит о хорошем качестве чистой культуры дрожжей. На рис. 7 дрожжи из колбы 500 мл после 24 ч роста. Тонкие оболочки, однородная цитоп­лазма клеток и отсутствие в ней вакуолей говорят о молодости дрожжей. Отсутствие молочнокислых бактерий в поле зрения микроскопа и большое ко­личество делящихся клеток (более 15%) ещё раз подтверждают хорошее качество чистой культуры.

Производственные дрожжи

Качество дрожжей перед передачей их в произ­водство определяют по количеству почкующихся клеток, наличию в дрожжах молочнокислых бак­терий, количеству мёртвых клеток, упитанности дрожжей (количество гликогена в клетках), коли­честву клеток в 1 мл дрожжей. На рис. 8-11 при­ведены изображения полей зрения микроскопа с пробами зрелых дрожжей из одной дрожжанки при определении их качества перед передачей в производство.

На всех изображениях крупные клетки овальной формы с четко очерченными оболочками и зернистой цитоплазмой. Почкуется более 10% клеток, а в поле зрения микроскопа не более 3 клеток молочнокислых бактерий (см. рис. 8). Количество мёртвых клеток не превышает 1% (см. рис. 9). Содержание гликогена говорит об упитанности дрожжей (см. рис. 10). Количество дрожжевых клеток составляет 120 млн. шт./мл (см. рис.-11). На основании проведенного анализа можно сделать только один вывод: дрожжи в дрожжанке хорошего качества и их можно передавать в производство.

В некоторых случаях происходит инфицирование дрожжей, в первую очередь молочнокислыми бактериями. На рис. 12 приведено изображение поля зрения микроскопа с пробами зрелых инфи­цированных дрожжей. Крупные клетки овальной формы с четко очерченными оболочками и зернис­той цитоплазмой. Почкуется значительное количе­ство клеток, однако в поле зрения микроскопа больше 3 клеток молочно кислых бактерий. Подоб­ные дрожжи не пригодны для использования в про­изводстве.

При остановке спиртовых заводов (отсутствие сбыта готовой продукции или капитальный ре­монт) дрожжи хранятся при температуре 10...12°С в течение нескольких месяцев. На рис. 13 приведе­но изображение поля зрения микроскопа с пробой захоложенных дрожжей из дрожжанки, которые хранились при температуре 7... 10 °С в течение 45 сут. Дрожжевые клетки различаются по размерам и форме. Одни клетки имеют овальную форму и гон­кие оболочки с однородной цитоплазмой, как мо­лодые или зрелые клетки. Другие клетки потеряли форму, оболочки толстые переменной толщины, цитоплазма сильно зернистая, что позволяет отнес­ти их к голодающим и перезрелым клеткам. Захоложенные дрожжи применяют в производстве. На рис. 14 приведено изображение поля зрения микро­скопа с пробой зрелых дрожжей из дрожжанки, при выращивании которых использовали захоложенные дрожжи. Клетки крупные, овальной формы, с четко очерченными оболочками и зернистой цитоплазмой. Некоторые клетки почкуются, коли­чество клеток молочнокислых бактерий не превышает нормы. Две клетки имеют разрушенные обо­лочки. По всей вероятности, это остатки клеток за­холоженных дрожжей. Дрожжи пригодны для ис­пользования в производстве.

Рис. 6. Чистая культура дрожжей

Рис. 7. Чистая культура дрожжей спустя 1 сутки

Рис. 8. Зрелые дрожжи из дрожжанки

Рис. 9. Зрелые дрожжи (подсчет процентного количества мертвых клеток)

Рис. 10. Зрелые дрожжи (определение упитанности дрожжей)

Рис. 11. Зрелые дрожжи (подсчет количество клеток в одном миллилитре дрожжей)

Рис. 12. Зрелые инфицированные дрожжи

Рис. 13. Зрелые дрожжи из дрожжанки после 45-суточного хранения при температуре 7.. .12 °С

Рис. 14. Зрелые дрожжи из дрожжанки, выращенные из захоложенных дрожжей

Внешний вид дрожжевых клеток при сбраживании сусла

При сбраживании сусла проведение микроскопического анализа целесообразно в случае нараста­ния титруемой кислотности бражки при брожении более чем на 0,2 °К (закисании бражки). На рис. 15 приведено изображения поля зрения микроскопа с пробой из закисшего бродильного чана (периоди­ческая схема сбраживания сусла, 72 ч брожения). Поскольку сбраживание сусла окончено, то анализ внешнего вида и внутреннего содержимого дрож­жевых клеток не дает результата. Большое количество молочнокислых бактерий в поле зрения мик­роскопа говорит о бактериальном закисании бродильного чана.

Рис. 15. Инфицированная бражка из бродильного чана

В настоящее время спиртовые заводы применя­ют несколько технологических схем производства спирта из зерна, отличающихся температурой теп­ловой обработки сырья: с использованием аппара­тов типа «Генц» - до 165 °С; агрегатов непрерыв­ного разваривания (Мичуринская схема) - до 150 °С; аппаратов гидродинамической обработки заме­са - до 95 °С. Помимо этого спиртовые заводы при­меняют различные осахаривающие материалы: солод; неочищенные ферментные препараты, получа­емые в условиях спиртового завода; очищенные ферментные препараты, производимые специализированными биохимическими заводами. Способы тепловой обработки замеса и исполь­зуемые ферментные препараты влияют на все технологические показатели, в т. ч. на показатели при­готовления дрожжей и сбраживания сусла. В атласе даны рекомендации по использованию микроско­пического анализа при производстве спирта из зер­на с применением аппаратов гидродинамической обработки замеса, очищенных ферментных препаратов и сернокислых дрожжей.

Инфицирование чистой культуры дрожжей

Микроскопический анализ пробы дрожжей из пробирки с чистой культурой или колбы после 20 ч роста показал наличие в полях зрения микроскопа молочнокислых бактерий. Чистая культура дрож­жей инфицирована (как правило, это происходит при длительном хранении в условиях высоких тем­ператур). Необходимо поменять чистую культуру дрожжей. При повторном выявлении инфекции в чистой культуре целесообразно поменять постав­щика чистой культуры дрожжей.

Инфицирование производственных дрожжей

Микроскопический анализ пробы зрелых дрож­жей из дрожжанки показал наличие в поле зрения микроскопа более 3 клеток молочнокислых бактерий, что говорит об инфицировании зрелых дрож­жей. Инфицирование дрожжей происходит в ре­зультате следующих основных причин: использо­вание некачественного зерна; применение воды из открытых водоемов (особенно в теплое время года); использование некачественных ферментных препаратов; некачественная мойка и стерилизация оборудования и трубопроводов; нарушения регла­ментных показателей приготовления дрожжей; эк­сплуатация устаревшего оборудования на заводе.

В себестоимости спирта стоимость зерна зани­мает 40-60% и использование дешевого зерна улучшает экономические показатели производ­ства. Однако при применении некачественного сы­рья возникают потери спирта в результате инфицирования. Целесообразно использовать зерно с ка­чеством не ниже первой степени дефектности: зер­но, вышедшее из стадии покоя; проявляющее уси­ленные физиологические процессы (дыхание), способствующие жизнедеятельности микроор­ганизмов; имеющее солодовый или гнилистый за­пахи, однако пригодное для производства. При не­обходимости переработки некачественного зерна температуру тепловой обработки замеса следует повысить до 130...135 °С.

При применении воды из открытых водоемов в теплое время года температуру тепловой обработ­ки замеса можно повысить до 130...135 °С. Пред­почтительно использовать воду питьевого качества из водопровода или артезианской скважины. Целе­сообразно применять способы обеззараживания воды или замеса путем их обработки магнитными и другими излучениями, используемыми в пище­вой и медицинской промышленностях при обра­ботке продуктов питания и медицинской техники.

Если не удается найти источник инфицирования зрелых дрожжей, то проверяют ферментные препа­раты на их бактериальную зараженность. В первую очередь инфицированными оказываются ферменты. производимые в условиях спиртовых заводов и нео­чищенные (в жидком виде) транспортируемые автомобильным или железнодорожным транспор­том (особенно в жаркое время года). При инфици­ровании ферментных препаратов их заменяют на качественные и меняют поставщика ферментов.

Мойку оборудования при дрожжегенерации осуществляют щетками и водой из шлангов (дав­ление 3-4 кг/см 2) с последующей стерилизацией паром. Расход пара составляет 10-12 кг на 1 м дрожжанки при 30-минутном пропаривании. Мой­ку трубопроводов проводят различными моечными растворами с последующей стерилизацией паром. Наиболее сложные для мойки и стерилизации внутренние змеевики. Змеевики охлаждения дрожжанок целесообразно заменить на рубашки охлаж­дения, а мойку внутренней поверхности проводить теплой водой поддавление 120-150 кт/см: с использованием очистителей высокого давления. Наибольший эффект от применения подобных очи­стителей достигается при мойке сварных стыковых и угловых швов внутри оборудования, а также при мойке внутренней поверхности дрожжанок с кор­розионными раковинами. Использование очистите­лей позволяет уменьшить расход пара и моющих растворов, а также исключить ручной труд при мойке внутренних поверхностей оборудования ще­тками.

Мойку и стерилизацию трубопроводов осуще­ствляют в соответствии с регламентом. Наиболее затруднительны мойка и стерилизация теплооб­менников типа «труба в трубе», охлаждающих осахаренную массу с 52...60 °С (в зависимости от ис­пользуемых ферментов) до 22...28 °С (в зависимос­ти от применяемых дрожжей), особенно если часто происходит остановка насосов, перекачивающих замес в осахариватель, что приводит к задержке массы в теплообменнике. Теплообменник типа «труба в трубе» целесообразно заменить на пластинчатый теплообменник, который в десятки раз меньше по габаритам, изготовлен из нержавеющей стали и его легко мыть в разобранном состоянии и стерилизовать.

При приготовлении дрожжей необходимо при­держиваться показателей технологического регла­мента. Наиболее трудно обеспечить подачу в змее­вики дрожжанок достаточного количества воды (особенно в теплое время года) и без задержек передавать зрелые дрожжи в бродильный чан. Замена охлаждающих змеевиков на рубашку охлаждения позволяет в несколько раз увеличить поверхность охлаждения дрожжанки и при нехватке холодной воды достичь охлаждения дрожжевой массы до не­обходимой температуры. Имея значительную по­верхность охлаждения в дрожжанках можно до­биться своевременной подачи дрожжей в броди­льный чан за счет изменения температуры дрожжегенерации. Снижение температуры дрожжегенерации до 25...27 °С обеспечивает увеличение сроков приготовления дрожжей, а увеличение температу­ры дрожжегенерации до 30...32 °С ускоряет приго­товление дрожжей.

В технологии спирта емкостное оборудование, как правило, изготавливают из черной стали с тол­щиной стенок 5-8 мм. Большая толщина стенок по­зволяет использовать дрожжанки и трубопроводы до 25 лет без ремонта. За это длительное время на стенках дрожжанок по различным причинам обра­зуются раковины (коррозия металла, кавитационные процессы в жидкости, усталость металла), которые плохо отмываются и способствуют инфицированию зрелых дрожжей. Необходимо вовремя менять оборудование (один раз в 6-7 лет эксплуа­тации) и, тем самым, исключать очаги инфицирования дрожжей.

Недостаточная упитанность дрожжевых клеток

Микроскопический анализ пробы зрелых дрож­жей из дрожжанки показал, что гликоген в клетках занимает менее 1/4 внутреннего содержимого, а клетки дрожжей уменьшились в размерах. Указан­ное говорит о том, что дрожжи или не дозрели и их рано передавать в производство или они перестоя­ли и клеткам необходимо дополнительное питание. В первом случае достаточно увеличить время дрожжегенерации. Во втором целесообразно про­верить продолжительность гидродинамической об­работки зернового замеса (полноту заполнения ап­парата гидродинамической обработки замеса в со­ответствии с регламентом), от чего зависит количе­ство растворимых сухих веществ сырья и, в осо­бенности, растворение белков зерна, поскольку не­достаток азотистого питания снижает бродильную активность дрожжей; правильность дозирования ферментов в осахаривателе. При недостатке азотистого питания можно, использовать карбомид, ко­торый учитывается и дозируется, исходя из содер­жания в нем азота.

Повышенное количество мертвых клеток

Микроскопический анализ пробы зрелых дрож­жей выявил, что содержание мёртвых клеток пре­вышает 1% от общего числа дрожжей. Сверхнор­мативное отмирание дрожжевых клеток происхо­дит при повышении температуры во время дрож­жегенерации выше регламентной (30 °С) или при повышении кислотности дрожжевого сусла (выше 1,1 °К). Целесообразно проконтролировать выпол­нение регламентных показателей дрожжегенера­ции.

Уменьшенное количество клеток в 1 мл дрожжей и недостаточное количество почкующихся клеток

Подсчет количества дрожжевых клеток под микроскопом показал, что их содержание в дрож­жах 80 млн шт/мл, а подсчет количества почкующихся клеток выявил, что в поле зрения микроскопа менее 10% почкующихся дрожжей. Необходимо проверить выполнение всех регламен­тных показателей, качество зерна, ферментов, сер­ной кислоты (определить наличие в ней мышьяка). Следует заменить некачественное сырьё и вспомо­гательные материалы.

Инфицирование сбраживаемого сусла

Микроскопический анализ пробы сбраживаемо­го сусла показал наличие большого количества мо­лочнокислых бактерий. Следует ожидать уменьшение выхода спирта из 1 тонны зерна, поскольку пита­тельные вещества сырья перерабатываются бакте­риями в молочную кислоту. Причинами инфицирования бражки могут быть: нарушение регламентных показателей при брожении; необоснованное увеличение времени сбраживания сусла, когда ко­личество несброженных углеводов в бражке со­ставляет менее 0,65 г/100 мл (при гидродинамичес­кой обработке замеса после 48-60 часов сбраживания), а бражка продолжает выдерживаться в бродильном чану до 72 часов; недостаток охлаждающей воды.

При нарушении регламентных показателей сбра­живания сусла и необоснованном увеличении вре­мени сбраживания достаточно провести организа­ционные мероприятия, обеспечивающие техноло­гическую дисциплину на предприятии. При недо­статке охлаждающей воды необходимо осуще­ствить технические мероприятия. Применение ру­башек охлаждения вместо змеевиков позволяет в несколько раз увеличить поверхность охлаждения бродильных чанов, что значительно снижает потребление воды. На заводах, применяющих для ох­лаждения бражки выносные теплообменники типа «труба в трубе», целесообразно заменить их на пластинчатые теплообменники, что позволит более эффективно охлаждать бражку не изменяя темпе­ратуру охлаждающей воды. Недостатки охлажда­ющей воды можно возместить снижением ее тем­пературы, путем внедрения градирен и холодиль­ных установок.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

При производстве спирта основным компонен­том технологии служат дрожжи, требующие боль­шого внимания и ответственного отношения обслуживающего персонала, что возможно только при помощи микроскопического анализа как от­дельных клеток, так и дрожжевой популяции в це­лом. По внешнему виду клеток можно определить физиологическое состояние дрожжей и внести коррективы в технологию. Авторы считают, что приведенные в настоящем атласе изображения дрожжей под микроскопом облегчат работу обсл­живающего персонала спиртовых заводов при раз­ведении чистой культуры дрожжей, дрожжегенерации и сбраживании сусла.

Литература

1. ГУ 9182-160-00008064-98. Чистая культура дрожжей. Расса XII.

2. Павлович С.А. Медицинская микробиология. -Минск: Вышейшая школа, 1997. 133 с.

3. Яровенко и др. Технология спирта. -М.: Колос, 1996. 464 с.

4. Терновский Н^С. и др. Ресурсосберегающая технология в производстве спирта. -М.: Пи­щевая промышленность, 1994. 168 с.

5. Сассон А. Биотехнология: свершения и надежды. -М.: Мир, 1987. 411 с.

6. Рухлядева А.П. и др. Инструкция по технохимическому и микробиологическому контро­лю спиртового производства. -М.: Агропромиздат, 1986. 399с.

7. Бачурин П.Я., Устинников Б.А. Оборудование для производства спирта и спиртопродуктов. -М.: Агропромиздат, 1985. 344 с.

8. Берри Д. Биология дрожжей. -М.: Мир, 1985. 95 с.

9. Коновалов С.А. Биохимия дрожжей. -М.: Пищевая промышленность, 1980. 272 с.

10. Селибер Г.Л. Большой практикум по микробиологии. -М.: Высшая школа, 1962. 420 с.

При изготовлении любого современного вина обязательно используются винные дрожжи. Они в процессе своего развития проходят такие стадии:

1. Лаг-стадия. Она начинается с того момента, когда дрожжевые крупинки попадают в сусло – в питательную среду. Клетки начинают приспосабливаться к субстрату. Они увеличиваются в размерах, но при этом процесса размножения ещё нет;
2. Вторую стадию называют логарифмической. Во время неё увеличивается популяция клеток, и биомасса становится больше. Клетки стойко выносят все отрицательные факторы внешней среды. Начинается брожение спирта;
3. Третью стадию называют стационарной. Дрожжевые клетки прекращают расти, а спиртовое брожение происходит с интенсивной силой;
4. Четвёртая стадия заключается в затухании роста клеток дрожжевой массы. Масса начинает уменьшаться в размерах благодаря интенсивному автолизу и использованию дрожжами резервных веществ.

Пройдя все четыре стадии, дрожжевая масса сделает любое вино вкусным и ароматным.

Всё об винных дрожжах

В природе дрожжи образовываются на поверхности ягод, например, на винограде. Их можно легко заметить, так как они обладают светлым налётом на кожуре ягодок. Налёт образовывается из-за работы дрожжевого грибка.

Пекарские, спиртовые, пивные и винные дрожжевые крупинки относят к производственным дрожжам. Учитывая место происхождения, сорт винограда и местонахождение виноградных плантаций каждому виду дрожжей присваивается своё имя. Дрожжевые расы в свою очередь можно разделить на группы. Вследствие этого расы винных дрожжей бывают:

1. Высоковыбраживающими;
2. Термоустойчивыми или холодостойкими;
3. Спиртоустойчивыми;
4. Хересными.

Спиртоустойчивые расы дрожжей применяются для изготовления шампанского, а хересные для придания винам неповторимого аромата и вкуса.

Вино обычно делают из сока винограда или других видов плодов и ягод.

Если происходит кустарное виноделие, сусло (отжатый сок) начинает бродить без помощи дрожжей, так как начинают интенсивно размножатся дрожжевые грибки, которые имеются на поверхности самих ягод. Одновременно с ними в силу вступают молочнокислые, уксуснокислые бактерии, дрожжеподобные грибы, которые могут привести к порче продукта, ну или получению винного уксуса вместо вина.

По этой причине вовремя промышленного производства вина, чтобы избежать порчи виноматериалов в виноградный сок добавляется активированная смесь винных дрожжей.

Тип вина зависит от того, каким образом происходит брожение. Благодаря винным дрожжам начинает бродить сахар, который входит в состав винограда. Брожение длится до тех пор, пока весь сахар не преобразуется.

При нехватке кислорода благодаря влиянию дрожжей получается спирт. Если кислород постоянно поступает, полностью окисляется сахар и получается вода с углекислым газом.

При первичных этапах развития дрожжей, брожение происходит интенсивно, из-за этого углекислый газ, который выделяется, не даёт проникать атмосферному кислороду к поверхности сусла. Когда брожение закончится, бочку с вином важно хорошо запечатать. Если этого не сделать, уксуснокислые бактерии превратят спирт в уксусную кислоту. Вместо вина вы станете обладателем винного или яблочного уксуса.

В промышленном производстве вин используется виноградный сок с содержанием 25 процентов сахара.

Чтобы получить белые вина, виноград очищается от кожуры и косточек. Для красных вин, кожуру и косточки не удаляют. Дрожжи для вина вместе с сахаром при брожении сок перерабатывают в спирт. Дрожжевые вещества придают вину ароматность и приятный вкус. После брожения для придания напитку запаха большую роль играют молочнокислые бактерии.

Разные разновидности вин имеют свои особенности производства. Например, чтобы получить шампанское, перебродившее вино нужно сбродить повторно. Брожение напитка должно закончиться в закрытой ёмкости, так как должна накопиться внутри углекислота.

Чтобы получить крепкое вино (херес), нужно воспользоваться специальными хересными дрожжами, которые стойкие к высокой концентрации спирта в виноматериале.

Разновидности вин

Вина бывают сухими, сладкими и креплёными. Чтобы получить сухое вино, важно брожение остановить сразу же после окончания запаса сахара в выдавленном виноградном соке.

Сладкие вина получают путём частичного сброжения сахара, когда достигается токсичный уровень спирта для винных дрожжей.

Креплёные вина дополнительно заливаются спиртом.

Из вышеописанного можно сделать вывод, что вид вина напрямую зависит от того, каким способом его производят, а также какой вид винных дрожжей используется для брожения сока.

Какие бывают дрожжи

Существует много различных видов винных дрожжей. Например, дрожжи для вина Lalvin KV-1118, Lalvin EC-1118 и другие. Давайте подробнее рассмотрим инструкцию по применению каждого вида дрожжей.

Первый вид

Винные дрожжи Lalvin KV-1118 являются чистым высокоактивным дрожжевым концентратом, который применятся для изготовления лёгких белых вин, красных вин и шампанского. Также с помощью таких дрожжей можно восстановить брожение.

Дрожжевую массу принято применять при низкой концентрации, низких температурах, низкому содержанию жирных кислот. Они отлично справляются со своей миссией в температурном режиме 10 – 35 градусов. Если в виноматериал добавить подпитку при температуре ниже 16 градусов, начнут вырабатывать сложные эфиры, которые придадут напитку насыщенный аромат. Благодаря выраженному киллер-эффекту, дрожжевые крупинки хорошо подавляют «дикую» микрофлору.

Инструкция по применению такого продукта говорит следующее:

1. Применяются дрожжи со штампом KV для выражения виноградного аромата в белых, розовых и насыщенно красных винах;
2. Учитывая тип и чистоту сырья, условия и длительность ферментации определяется нужная дозировка. Обычно она составляет от 1 до 4 г/дал;
3. В их состав не входят никакие добавки. Они имеют влажность 6 процентов;
4. Винные дрожжи (5 грамм) разводят в воде (50 миллилитров) 34 – 39 градусов. Чтобы они заработали нужным образом важно, чтобы вода была температуры не более 40 градусов. Затем смесь нужно хорошо перемешать, чтобы разбить комочки и выдержать не более двадцати минут. Спустя время снова перемешайте, и медленной струйкой введите в сусло. Медленное введение помогает дрожжам постепенно акклиматизироваться и не погибнуть при соединении с прохладным суслом;
5. Хранить дрожжи для вина можно в тёмном сухом месте до пары лет. Температура хранения должна быть от пяти до пятнадцати градусов. Если вы открыли упаковку, срок годности у неё не больше полугода.

Второй вид

Винная дрожжевая масса Lalvin EC придаёт красным и белым винам освежающий вкус и чистоту. Они хорошо бродят даже при самых низких температурах, образуя осадок в одном месте. Благодаря такому виду сырья можно повторно запустить брожение. Его рекомендуется использовать для , а также из калины, боярышника и вишни. Продукт с пометкой EC обладает низким пенообразованием, хорошо осветляет вино и компактно собирает осадок. Инструкция по применению дрожжей со штампом EC говорит следующее:

1. 300 грамм содержимого пакетика нужно высыпать в пять литров сорокаградусной воды. Тщательно размешайте до однородности;
2. Когда температура смеси станет 35 градусов, аккуратно высыпьте 250 грамм дрожжей на поверхность. Дайте постоять 20 минут и хорошенько перемешайте. Затем полученную массу вылейте в сусло, таким образом, чтобы перепад температур был не выше десяти градусов;
3. Хранить их можно в закрытой упаковке при температуре не больше восьми градусов тепла.

Приготовить вино из винограда не очень трудно. Важно только приобрести правильные дрожжи и внимательно изучить, что говорит инструкция. На ней обычно всё подробно написано.

Теперь вы знаете, что собой представляют дрожжи для вина. Каких они бывают видов. Как можно получить различные виды вин, используя разные виды изготовления. Любители виноделы всегда гордятся своими творениями, особенно если они нравятся окружающим людям.

24 25 26 27 28 29 ..

ЧИСТЫЕ КУЛЬТУРЫ ВИННЫХ ДРОЖЖЕЙ

Различия между расами винных дрожжей.

Сбраживание стерильного виноградного сока в лабораторных условиях с применением дрожжей разных рас позволяет сравнивать их между собой. Давно известно, что расы винных дрожжей различаются по скорости размножения, скорости сбраживания сусла, сульфитостойкости, термо- и холодостойкости, кислотовыносливости, скорости осветления вина в связи с образованием пылевидных или хлопьевидных (конгломератных) осадков.

Чистые культуры дрожжей различаются и по спиртообразующей способности, определяемой по количеству образованного спирта при сбраживании сусла с повышенным содержанием сахара, и по спиртовыносливости, т. е. способности размножаться в винах с разной спиртуозностью.

Перечисленные свойства используются при выборе культуры дрожжей для сбраживания сусла в различных условиях. Так, в сусло, содержащее повышенное количество свободной сернистой кислоты (более 20 мг/л), рекомендуется вносить сульфитостойкие расы дрожжей; при низкой температуре сусла и окружающего воздуха (ниже 15°С) -холодостойкие культуры; при высокой температуре (выше 30°С) -термостойкие, при высокой кислотности (величина pH сусла ниже 3,0) - кислотовыносливые, при высоком содержании сахаров сусла (выше 22%) и необходимости полного сбраживания - расы дрожжей, обладающие высокой спиртообразующей способностью, для возобновления брожения вина - спиртовыносливые. При необходимости возможно большего контакта дрожжей со средой вносят расы дрожжей, образующие пылевидные осадки, а для бутылочной шампанизации для облегчения ремюажа и дегоржажа - расы дрожжей, образующие хлопьевидные осадки. Некоторые расы дрожжей с перечисленными выше свойствами приведены в табл. 27.

Установлены различия между винными дрожжами по пенообразующей способности. Показано, что расы дрожжей вида Sacch. uvarum сбраживают сусло без пены . Дрожжи этого вида накапливают повышенные количества глицерина и характеризуются холодостойкостью .

Кроме основного продукта брожения-этилового спирта - дрожжи-сахаромицеты накапливают вторичные и побочные продукты брожения в различных соотношениях. Многие из них уча-

ствуют в образовании аромата молодых вин. Сюда относятся высшие спирты, эфиры, жирные кислоты, альдегиды, диацетил и ряд других соединений.

Литературные данные, относящиеся к изучению образования высших спиртов при сбраживании виноградного сусла, свидетельствуют, что этот процесс зависит от состава сусла, степени его осветления, условий аэрации, стадии брожения и расы дрожжей. Проведенные нами определения показали, что разные расы винных дрожжей образовывали высших спиртов при сбраживании сусла от 80 до 500 мг/л. Наименьшее их количество было в вине при сбраживании сусла расой дрожжей Магарач 17-35 вида Sacch. oviformis и наибольшее - расой Яблочная 17 вида Sacch. vini. Культуры были рекомендованы для испытаний при приготовлении коньячных виноматериалов в Молдавии. Испытания показали целесообразность применения культур, образующих небольщие количества высших спиртов, для: получения 148 коньячных виноматериалов, так как высшие спирты при перегонке концентрируются. Виноматериал, полученный сбраживанием сусла на расе дрожжей Яблочная 17, был обогащен такими нежелательными компонентами, как изобутиловый, амиловый и изоамиловый спирты .

Образование летучих кислот, так же, как и высших спиртов, зависит от условий брожения и расы дрожжей. Количество летучих кислот колебалось в пределах 0,7-1,08 г/л при сбраживании сусла несколькими сотнями штаммов вида Sacch. ellipsoideus . Показано, что расы дрожжей образуют одинаковый набор летучих кислот (уксусную, пропионовую, изомасляную, масляную, изовалериановую, валериановую, капроновую, каприловую), но количества их различны. Содержание уксусной кислоты составляет около 90% от суммы летучих кислот. Расы дрожжей Туркестанская 36/5, Романешты 46, Яблочная 17 образуют на 0,4-0,5 г/л летучих кислот больше, чем Шампань Аи, Судак VI-5 вида Sacch. vini .

Состав фракций летучих сложных эфиров вин зависит от вида, расы дрожжей и условий брожения. Однако о роли отдельных эфиров в сложении вкусовых и ароматических свойств вина наши сведения еще недостаточны, кроме этилацетата, который легко обнаруживается органолептически и образуется в значительно больших количествах дрожжами пленчатыми и апикулятусами, чем сахаромицетами .

Н. И. Бурьян и сотр. получены сведения о различиях между расами дрожжей по образованию диацетила и ацетоина. Расы Ркацители 6, Ленинградская образуют их меньше, чем Ка-хури 7, Штейнберг 1892 г., Шампань Аи. Высказывается предположение, что присутствие в винах сниженных количеств высших спиртов, ацетоина, диацетила и незначительных количеств высококипящих летучих кислот будет играть положительную роль в образовании аромата вин.

Установлены различия между расами дрожжей по способности образовывать пировиноградную и а-кетоглутаровую кислоты, которые связывают свободную сернистую кислоту и снижают ее антисептическое действие . Показано, что некоторые штаммы дрожжей могут образовывать при брожении сероводород из H2SO3 и элементарной серы и придавать вину сероводородный тон. В Австралии проведена селекция рас дрожжей, не образующих сероводорода даже в присутствии элементарной серы, попадающей в сусло с ягод винограда, обработанных серой. Сообщается о резком снижении сероводородного тона в винах в результате применения отселекционированных рас дрожжей .

Появились работы, в которых сообщается о различиях между расами винных дрожжей по потреблению яблочной кислоты в процессе брожения сусла . Некоторые расы дрожжей способны разлагать почти половину яблочной кислоты, а другие-- очень немного . Вероятно, можно будет отобрать расыдрожжей с минимальной способностью поглощения яблочной кислоты и использовать их для сбраживания низкокислотных сусел и, наоборот, расы дрожжей с максимальным потреблением яблочной кислоты, которые будут снижать кислотность при брожении высококислотных сусел.

Определение активности ферментов пектинрасщепляющего комплекса у 292 рас дрожжей-сахаромицетов показало, что они различаются по активности пектинэстеразы и полигалактуроназы, т. е. по способности расщеплять пектиновые вещества .

Появилось сообщение о том, что замечена разница между расами дрожжей по фиксации пигментов. Возможно, это свойство будет учитываться при отборе рас дрожжей для виноделия по красному . В настоящее время для приготовления красных вин рекомендуются культуры, выделенные из красных вин, имеющие названия Бордо, Каберне 5 и др.

Ассимиляция аминокислот дрожжами из среды происходит сложными биосинтетическими путями, включая переаминирование. Исследование некоторых трансаминаз показало, что расы винных дрожжей обладают разной активностью этих ферментов и она остается достаточно высокой у некоторых культур при выдержке вина на дрожжевом осадке. Ферментные концентраты, приготовленные из разных рас винных дрожжей, различаются по содержанию в них аминокислот и витаминов группы В, в связи с чем возможно индивидуальное воздействие того или иного ферментного концентрата на качество вина. Для получения ферментных концентратов рекомендуется раса Феодосия 1-19 .

Показано, что на размножение молочнокислых бактерий, вызывающих яблочно-молочное брожение, влияет штамм дрожжей, на котором проходит спиртовое брожение. Высказано предположение, что штаммы дрожжей могут выделять стимуляторы и ингибиторы размножения молочнокислых бактерий .

Установлена связь между спиртовыносливостью рас дрожжей, их выживаемостью и образованием больших количеств альдегидов при выдерживании виноматериалов на дрожжевых осадках в условиях ограниченного доступа воздуха к виноматериалу. Для накопления альдегидов при получении хереса беспленочным методом рекомендуется проводить сбраживание сусла и последующую выдержку вина на спиртовыносливых расах дрожжей вида Sacch. oviformis. К числу таких рас относятся Мага-рач 17-35, Ленинградская, Киевская.

Недавно получены данные о существовании антагонистических отношений между культурами дрожжей-сахаромицетов. Оказалось, что все они принадлежат к одному из трех фенотипов: убийца или киллер (killer - К), нейтральный (neutral - N), чувствительный (sensitive - 5). Киллеры вызывают гибель чувствительных культур при совместном развитии в виноградном сусле. Дрожжи, имеющие фенотип нейтральных, не убивают чувствительные и не погибают от действия киллеров. В связи с

тем что виноградное сусло, поступающее на брожение, нестерильно и содержит дрожжи разных фенотипов (К, N, S), целесообразнее для обеспечения брожения сусла на чистых культурах дрожжей вводить в него разводки более конкурентоспособных рас фенотипов К или N . Среди культур, имеющихся в коллекции дрожжей ВНИИВиВ «Магарач», такими свойствами обладают расы 47-/С и 5-N вида Sacch. vini, которые к тому же являются сульфитостойкими, что делает их еще более конкурентоспособными и позволяет им быстрее размножаться в сусле после его отстаивания с сульфитацией.

Промышленность выпускает пищевой и технический этиловый спирт. Пищевой получают брожением при переработке зерна, картофеля, сахарной свеклы, мелассы; технический – брожением гидролизатов древесины (гидролизный спирт), сульфитных щелоков или путем синтеза из газов, содержащих этилен.

Спиртовые заводы вырабатывают: спирт этиловый сырец с содержанием спирта не менее 88 % об содержание примесей составляет 0,4 – 0,5 %; спирт этиловый ректифицрованный разной степени очистки.

Микроорганизмы, используемые в производстве. При производстве спирта биохимическим способом используют следующие микроорганизмы:

Дрожжи. Вспиртовом производстве используют хлебопекарные дрожжи Saccharomyces cerevisia (верхового брожения) или гибридные расы пивоваренных дрожжей Saccharomyces carlsbergensis и рас хлебопекарных дрожжей.

Дрожжи сбраживают глюкозу, сахарозу, мальтозу, галактозу, раффинозу, накапливают спирта до 13 % об. Оптимальная температура 30 – 33° С. Хорошо переносят повышенную кислотность среды при подкислении серной кислотой в процессе очистки дрожжей в производстве.

Оценка производственных свойств чистых культур дрожжей. К расам спиртовых дрожжей предъявляются следующие требования:

· высокая бродильная активность;

· способность быстро и полно сбраживать сахара среды, т. е. способность давать низкие отброды;

· стойкость к высоким концентрациям спирта;

· устойчивость к подкислению среды и к продуктам обмена посторонних микроорганизмов.

Зрелые производственные дрожжи, поступающие в бродильные аппараты, должны иметь следующие показатели:

· количество почкующихся клеток 10 – 15 %;

· количество отмерших клеток не более 2 – 4 % (увеличение количества отмерших клеток указывает на наличие в среде факторов, угнетающих жизнедеятельность дрожжей);

· количество клеток, содержащих гликоген, должно быть не менее 70 %, уменьшение количества таких клеток указывает на то, что дрожжи слабо упитаны и ослаблены;

· количество дрожжевых клеток в 1 мл среды должно быть не менее 120 – 140 млн.;

· при микроскопировании не должно обнаруживаться подвижных форм бактерий, а неподвижных – не более 4 – 6;

· расы дрожжей, применяемые для сбраживания мелассовых растворов, должны сбраживать сахарозу, глюкозу, раффинозу на 1/3 или полностью.

Основными факторами, влияющими на жизнедеятельность дрожжей в спиртовом производстве, являются температура, рН среды, концентрация сусла, содержание органических и неорганических кислот.

Температура. Оптимальная скорость роста спиртовых дрожжей 30 –32 °С, однако дрожжи, выращенные при температуре ниже оптимальной имеют более высокую бродильную активность, поэтому процесс брожения начинают при температуре 18 – 22 °С, а во время брожения ее поддерживают на уровне 29 – 30 °С. Более высокая температура вызывает снижение бродильной активности и способствует развитию молочнокислых бактерий и диких дрожжей.

РН среды. Водородные ионы изменяют электрический заряд коллоидов плазменной оболочки клетки и в зависимости от концентрации могут увеличивать или уменьшать проницаемость оболочки клеток для отдельных веществ и ионов. От величины рН зависит скорость поступления питательных веществ в клетку, активность ферментов, образование витаминов.

При изменении рН среды изменяется характер брожения: если рН смещается в щелочную зону, то увеличивается содержание глицерина и побочных веществ в бражке. Оптимальным рН для развития дрожжей является 4,8 – 5,0, однако в спиртовом производстве его стараются поддерживать на уровне 3,8 – 4,0, чтобы подавить развитие молочнокислых бактерий. Необходимый рН создают добавлением серной, соляной или молочной кислоты.

Содержание сахара в сусле. Очень высокие концентрации сахара повышают осмотическое давление в дрожжевых клетках, а низкие – экономически невыгодны, поэтому сбраживают сусло с содержанием сухих веществ, что соответствует содержанию в нем 13 – 15 % сахара. В зависимости от исходной концентрации сахара и производственных потерь содержание спирта в зрелой бражке составляет 8 – 9,5 об. %.

Молочнокислые бактерии. Иногда для подкисления сусла при производстве спирта из картофеля и зерна используютмолочнокислые бактерии вида Lactobacillus delbrueckii . Культивирование молочнокислых палочек ведут при температуре 50°С. В сусле, подкисленном молочнокислыми бактериями, увеличивается содержание растворимых азотистых веществ, что благоприятно сказывается на размножение дрожжей.

Плесневые грибы. Для получения осахаривающих препаратов более дешевых и активных, чем солод, используются специально отобранные активные штаммы Aspergilus batatae, Asp. niger, Asp. orizae и др. Такие грибы являются хорошими продуцентами амилолитических ферментов.

Получение этилового спирта биохимическим путем основано на жизнедеятельности дрожжевых грибов Saccharomyces cerevisiae , превращающих сахара питательной среды в спирт, углекислый газ и небольшое количество побочных продуктов, некоторая часть сахаров используется на процессы синтеза при росте дрожжевых клеток.

Спирт, накопившийся в среде, выделяют перегонкой; углекислый газ улавливается особыми аппаратами и превращается в жидкую и твердую углекислоту. Побочные продукты брожения, так же как и дрожжи, отделяют и используют в технике и хлебопечении.

Подготовка сырья . Наиболее часто употребляемым сырьем являются:

В зависимости от перерабатываемого сырья технологический процесс имеет свои особенности.

Крахмалсодержащее сырье. Крахмал – сложный полисахарид. Дрожжи не сбраживают его вследствие отсутствия у них амилазы. Следовательно, крахмалсодержащее сырье необходимо предварительно подвергнуть осахариванию. Однако крахмал, содержащийся в клетках зерна или картофеля, недоступен для амилазы. Чтобы разрушить или ослабить стенки клеток, сырье подвергают действию высокой температуры и давления, в результате происходит разваривание, клейстеризация и разжижение крахмала. Следующим этапом является осахаривание. Это – процесс превращения оклейстеризованного крахмала сырья в сахара под влиянием осахаривающих ферментов. Источниками осахаривающих ферментов являются солод или плесневые грибы.

Подготовка посевного материала. Дрожжи размножают в дрожжевом отделении завода с соблюдением всех необходимых условий для получения чистых и физиологически активных производственных дрожжей. Чистую культуру дрожжей накапливают постепенно, в несколько стадий. Для размножения дрожжей создают оптимальные условия питания и температуры.

При получении посевного материала дрожжей вначале получают лабораторную чистую культуру используя в качестве питательной среды стерильное солодовое сусло с содержанием сухих веществ 8 – 10 %.

Производственные стадии разведения чистой культуры осуществляют на питательной среде содержащей то сырье, которое перерабатывают на данном заводе: зерновое, картофельное или меласса. По окончании производственной стадии дрожжи передают в дрожжевой аппарат или дрожжегенератор. В 1 мл среды в дрожжегенераторе должно содержаться не менее 150 – 200 млн. клеток дрожжей чистой культуры, так как при таком их количестве дрожжи устойчивее к заражению их посторонними микроорганизмами.

Основная ферментация. Дрожжи из дрожжегенератора поступают в бродильное отделение завода, где происходит главный процесс брожения.

Существует несколько методов сбраживания сырья: периодический, полунепрерывный и непрерывный.

Методы проточных культур являются более производительными. При непрерывном методе сбраживания создаются более благоприятные условия для жизнедеятельности дрожжей – постоянное обновление среды, удаление вредных продуктов обмена и возможность сохранения всех благоприятных параметров на одном уровне. Кроме того, преимущество непрерывного процесса – это возможность его механизации и автоматизации.

Брожение идет в батарее бродильных аппаратов, последовательно соединенных коммуникациями, по которым бражка перетекает из одного аппарата в другой. Главное брожение протекает в первых аппаратах, в последующих по потоку происходит дображивание.

Отгонка спирта и его ректификация. Отбродившая зрелая бражка поступает в бражный резервуар, откуда насосом передается на брагоперегонные аппараты. В этих аппаратах из бражки выделяются этиловый спирт и все летучие примеси. Получаемый продукт называется спирт-сырец, а остаток – бардой. Спирт-сырец используют для технических целей или подвергают очистке от примесей – ректификации. Сивушные масла, альдегиды и эфиры, содержащиеся в спирте-сырце, при ректификации отбирают и получают спирт-ректификат разной степени очистки.

Посторонние микроорганизмы спиртового производства.

К микроорганизмам опасными для спиртового производства, снижающим выход спирта за счет угнетения жизнедеятельности дрожжей продуктами своего метаболизма можно отнести:

спорообразующие бактерии как аэробные, так и анаэробные, чаще всего это маслянокислые. При разваривании зерна споры не погибают и в дальнейшем могут размножаться в осахаренной массе и вызывать закисание ее. Кроме того, эти бактерии восстанавливают содержащиеся в мелассе нитраты в нитриты, угнетающие жизнедеятельность дрожжевых клеток;

дрожжи Saccharomyces exiguus, Saccharomyces intermedius, дрожжеподобные грибы родов Torulopsis и Candida;

гетероферментативные молочнокислые бактерии . Продукты обмена этих микроорганизмов – уксусная и муравьиная кислоты, эфиры и альдегиды – угнетающе действуют на бродильную способность дрожжей, вследствие чего выход спирта резко снижается.

Производство пива

Пиво является слабоалкогольным напитком, приготовляется в основном из ячменного солода и хмеля путем сбраживания сусла пивоваренными дрожжами.

Характеристика рас дрожжей, используемых в пивоварении. Дрожжи, используемые в пивоварении, относятся к видам Saccharomyces cerevisiae и Saccharomyces carlsbergensis.

Дрожжи Saccharomyces cerevisiae относятся к дрожжам верхового брожения и используются редко, в основном для темных и специальных сортов пива.

Дрожжи Saccharomyces carlsbergensis осуществляют низовое брожение пивного сусла – оседая на дно бродильных емкостей. Эти дрожжи хорошо бродят при температуре 5 – 10 °С и широко используются для приготовления стандартного и сортового пива.

Для получения высококачественного пива дрожжи должны обладать следующими свойствами:

· высокой бродильной активностью. Бродильную активность определяют по степени сбраживания сусла (показатель, характеризующий отношение массы сброженного экстракта к массе сухого вещества в начальном сусле).

· флокуляционной способностью – медленно и полно оседать на дно бродильных аппаратов в конце главного брожения. Различия в флокуляционных свойствах лежат в основе разделения дрожжей на хлопьевидные и пылевидные. Хлопьевидные дрожжи в конце главного брожения слипаются в комки – флокулы и при низовом брожении оседают, образуя плотный осадок, а при верховом – поднимаются на поверхность. Пылевидные дрожжи в течение всего процесса остаются во взвешенном состоянии.

· умеренной способностью к размножению. Очень активное размножение дрожжей нежелательно, т.к. при этом расходуются экстрактивные вещества сусла и образуется большое количество побочных продуктов (в среднем в процессе брожения биомасса дрожжей увеличивается в 3 – 4 раза);

· стабильностью морфологических и физиологических свойств; Морфологическое состояниедрожжей отражает их физиологический статус. Наличие большого количества морфологически измененных клеток, особенно в сочетании с пониженными бродильными свойствами, является признаком дегенерации культуры. Большое количество клеток с зернистой протоплазмой, крупными вакуолями и отсутствие почкующихся клеток характеризуют старую культуру. Высокое содержание мертвых клеток(более 10 %) свидетельствует о возможных нарушения технологического процесса: медленное главное брожение, развитие некоторых видов посторонних микроорганизмов. Упитанностьдрожжей определяют по содержанию в клетках гликогена, и его наличие дает представление о способности дрожжей к брожению. В нормально упитанных дрожжах 70 – 75 % клеток содержат гликоген. Меньшее количество клеток с гликогеном в производственных дрожжах свидетельствует о старости дрожжевых клеток или о недостаточном их питании.

Основные стадии технологического процесса.

Разведение чистых культур дрожжей в пивоваренном производстве.

Задачей разведения чистой культуры является увеличение биомассы дрожжей от объема пробирки до объема, вводимого в бродильный аппарат.

Разведение чистой культуры дрожжей ведут на стерильном охмеленном сусле с концентрацией сухих веществ 11 – 13 %, постепенно адаптируя дрожжи к суслу и низкой температуре. Процесс разведения состоит из двух стадий: лабораторной и цеховой.

Приготовление пивного сусла. Солод и другие необходимые по рецептуре зернопродукты измельчают для обеспечения и ускорения физических и биохимических процессов при затирании. Дробленый солод засыпают в заторный аппарат, в который предварительно наливают подогретую воду. Затор нагревают с необходимой скоростью с выдерживанием пауз при определенных температурах. Полнота осахаривания определяется по йодной пробе. Затем затор перекачивают на фильтрование в фильтрационный аппарат. Фильтрованное сусло и промывные воды перекачиваются в сусловарочный аппарат и подвергаются кипячению с хмелем.

Превращение веществ ячменя при солодоращении и веществ солода во время затирания и варки сусла происходит под действием ферментов солода без участия микроорганизмов. Под действием ферментов солода при затирании и варке в сусле повышается содержание сбраживаемых сахаров, белки сусла расщепляются сначала до пептидов, а затем до аминокислот. Биохимический состав сусла оказывает существенное влияние на жизнедеятельность дрожжей и качество готового продукта:

углеводный состав определяется наличием в сусле сбраживаемых и несбраживаемых сахаров. Содержание сбраживаемых сахаров в сусле составляет 70 – 80 % сухих веществ. Это мальтоза (60 – 70 %), мальтотриоза (15 – 20 %), глюкоза (10 – 15 %). Быстрее всего сбраживаются моносахара, медленее мальтоза и хуже всего мальтотриоза.

азотистый состав. Азотистые вещества необходимы клеткам для синтеза компонентов, обеспечивающих их рост и размножение. Наиболее ценными и важными источниками азота являются аминокислоты, пуриновые и пиримидиновые основания. От биосинтеза и распада аминокислот зависит образование ароматических веществ. Образуемые при биосинтезе дрожжей аминокислоты придают пиву бархатистую консистенцию. При неблагоприятных условиях культивирования они могут быть причиной дрожжевого привкуса и помутнения пива.

Сбраживание пивного сусла дрожжами. Осветленное и охлажденное сусло подают в бродильный танк.

Превращение веществ сусла во время брожения является биохимическим процессом, вызываемым микроорганизмами – пивоваренными дрожжами.

Микробиологические процессы в бродящем пивном сусле. Для брожения семенные дрожжи задают из расчета 0,5 л на 100 л сусла. Процесс размножения дрожжевых клеток происходит в пять стадий. В процессе брожения количество дрожжей возрастает в 3 – 4 раза.

Размножение дрожжей начинается раньше, чем вызываемый ими процесс спиртового брожения. Однако размножение происходит быстро и заканчивается в основном за 3 – 4 суток, в то время как брожение происходит в течение почти всей стадии главного брожения (7-10 суток) и продолжается в период дображивания.

Увеличение массы дрожжей при брожении зависит от количества заданных дрожжей, количества экстракта в сусле, содержания растворенного кислорода и температуры. При малом количестве задаточных дрожжей процесс брожения протекает медленнее, но прирост будет большим. Наоборот, большое количество заданных дрожжей обеспечивает большую скорость брожения и меньший прирост биомассы. Для производства наиболее выгоден второй путь, так как при этом сокращаются потери экстракта на образование дрожжей. Кроме того, уменьшения прироста дрожжей при брожении можно достигнуть удалением растворенного кислорода из сусла, так как при наличии его ускоряется размножение дрожжей. В аэробных условиях происходит потребление экстракта, однако спирт не образуется, а в среде накапливаются окисленные продукты, усложняющие и удлиняющие последний период созревания пива.

Скорость размножения дрожжей зависит температуры: При низкой температуре размножение дрожжей замедляется, но вырастают они более крупными с большим запасом резервных веществ и высокой бродильной активностью. При повышении температуры увеличивается потребность дрожжей в питательных веществах, размеры клеток уменьшаются, они не содержат запасных веществ и вырастают более слабыми.

Многие вещества ингибируют размножение дрожжей. Так, при содержании этилового спирта в среде более 1,5 % размножение их замедляется, а при концентрации более 3 % замедляется сбраживание дрожжами сахаров сусла.

Кислоты минеральные и органические также являются ингибиторами: 0,5 % серной кислоты в среде убивает дрожжи за 1 – 2 ч; так же действует уксусная кислота при содержании ее в среде в количестве 1 %. Однако содержание в среде 1 % молочной кислоты дрожжи переносят сравнительно легко.

Дрожжи, потребляя питательные вещества сусла, увеличивают свою биомассу. К концу главного брожения в связи с 3 – 4-х кратным увеличением биомассы клеточная удельная поверхность дрожжей возрастает, что приводит к их слипанию (флокуляции). При слипании клеток образуются хлопья (флокулы), отчего способность дрожжей осветлять пиво называется хлопьеобразованием или флокуляцией . При низовом брожении можно контролировать флокуляцию дрожжей, чтобы получить необходимую степень сбраживания и оставить достаточное количество диспергированных дрожжей для дображивания пива.

Таким образом, конец брожения определяется флокуляцией дрожжей. Главное брожение ведется 5-10 суток.

По окончании главного брожения на дне чана образуется плотный осадок, состоящий из трех слоев. Нижний слой дрожжей образуется старыми слабосбраживающими клетками дрожжей, оседающими быстрее других. Средний слой дрожжей состоит из наиболее активно бродящих дрожжей и крупных хлопьев белка, верхний слой образуют мелкие дрожжевые клетки с пониженной способностью к флокуляции, а также белковый осадок и хмелевые смолы. Для получения семенных дрожжей используют только средний слой.

После главного брожения дрожжи отделяют, промывают холодной водой и используют для производственных целей, считая их первой генерацией. Производственные дрожжи при условии хороших бродильных свойств и отсутствия в них вредных для пива микроорганизмов можно использовать до 10 генераций.

Биохимические процессы в бродящем пивном сусле. Сусло сбраживают до получения определенного количества спирта, соответствующего сорту пива. Большая часть сахаров сусла сбраживается с образованием спирта и углекислого газа. Это – экзотермический процесс, который сопровождается выделением тепла.

В результате брожения в сусле накапливаются продукты спиртового брожения (в % масс): углекислый газ 0,3 – 0,5 и этанол 3 – 6 в зависимости от сорта пива. Большая роль при брожении принадлежит азотистым соединениям.

Азотистый состав сусла при брожении значительно изменяется, так как на построение белков размножающихся дрожжей используется около 40 % аминного и 60 – 80 % аммонийного азота. После прекращения размножения дрожжей количество аминного азота в пиве может незначительно повыситься вследствие выделения из них около 15% ассимилированного азота, а также образования новых аминокислот из белков сусла под действием протеолитических ферментов дрожжей; общее количество белкового азота в пиве при этом уменьшается.

В процессе брожения в пиве образуются побочные продукты. Так, в пиве в начале брожения накапливаются альдегиды, далее под влиянием анаэробных условий они восстанавливаются и количество их уменьшается. Образуются высшие спирты и эфиры, обусловливающие аромат и вкус готового продукта, и органические кислоты, концентрация летучих веществ в пиве очень небольшая – около 0,5 %, но они участвуют в формировании букета – вкуса и аромата готового продукта.

Побочными продуктами брожения являются четырехуглеродные соединения, например диацетил, ацетоин и 2,3-бутиленгликоль. Четырехуглеродные соединения, особенно диацетил, обладают специфическим запахом (в отечественных сортах пива содержится диацетила 0,4 – 1,0 мг/л). При увеличении количества диацетила в пиве появляется медовый привкус, который раньше приписывали только бактериальной инфекции («сарцинное заболевание» пива).

В результате биохимических процессов, протекающих в сусле при брожении, титруемая кислотность увеличивается. Концентрация водородных ионов (рН) в среде также изменяется. Изменение рН и титруемой кислотности приводит к уменьшению растворимости белков и хмелевых веществ. При этом часть белков выпадает в осадок, образуя хлопья, а хмелевые вещества и более легкие частицы белков поднимаются на поверхность, образуя «покрышку», или деку. Изменение содержания в пиве азотистых веществ, фосфатов и органических кислот приводит к изменению буферности среды.

Дображивание и созревание пива. Молодое пиво перекачивается в аппараты дображивания расположенные в специально охлажденном помещении с температурой 2 – 3 о С, где происходит его созревание при заданной температуре и давлении. Длительность дображивания от 6 до 100 суток в зависимости от сорта пива. Процесс дображивания осуществляется пылевыми дрожжами.

Продукт, полученный в конце процесса готов к употреблению и розливу.

Микроорганизмы, инфицирующие сусло и пиво. Микроорганизмы, занесенные в сусло и пиво, вызывают различные «заболевания», выражающиеся в появлении запаха и вкуса, несвойственных пиву, и снижении его качества.

В сусле и пиве встречаются различные микроорганизмы. Часть их попадает из воздуха, с солодовой пылью или с зерном (эпифитная микрофлора). Микробы могут быть занесены и с водой, куда они попадают из почвы с фекалиями. При этом в сусло и пиво могут попадать и патогенные микроорганизмы, вызывающие заболевание человека.

Микроорганизмы, развивающиеся в сусле и пиве, принадлежат к различным группам – к бактериям, плесневым грибам и дрожжам. Они могут быть безвредными, «сопутствующими» или вредителями производства.

Бактерии. По количеству представителей, а также по причиняемому ими ущербу и порче продукции первое место принадлежит бактериям. Попав в производство, они постепенно адаптируются к условиям технологического процесса, видоизменяются и так приспособляются, что борьба с ними представляет известные трудности. Наносимый ими вред выражается не только в ухудшении качества (стойкости) пива, но и в порче его вкуса вплоть до полной непригодности.

Lactobacillus. Молочнокислые бактерии являются потенциальными вредителями, вызывающими помутнение и почти всегда быстрое прокисание пива. Группа объединяет микроорганизмы, которые при сбраживании углеводов образуют главным образом молочную кислоту (гомоферментативные бактерии). Lactobacillus устойчивы к повышенной кислотности и антисептическому действию хмеля.

Lactococcus. В охмеленном сусле и пиве образуют муть, осадок, молочную кислоту или диацетил, иногда ослизнение. Вызывают «сарцинное» заболевание пива , искажающее его вкус и запах. Пиво приобретает неприятный вкус и характерный медовый запах, который вызван диацетилом, образуемым педиококками.

Acetobacterium – кислотоустойчивы и развиваются в широком пределе рН – от 4,5 до 3,2. Так как в качестве источников углерода уксуснокислые бактерии используют спирт и сахара, то на пивоваренном заводе они находят идеальные условия для развития. Могут образовывать в пиве слизь даже при ограниченном количестве воздуха, например в бутылочном пиве. При росте их в пиве образуется полисахаридное желатинообразное вещество декстран. Интенсивное образование в пиве слизи зависит от содержания в нем декстринов. При этом сахара никакого влияния на процесс образования слизи не оказывают.

Flavobacterium используют глюкозу и фруктозу сусла. В инфицированном пиве появляется шелковистая муть, легкий запах сероводорода и яблок.

Escherihia coli. Кишечная палочка является показателем санитарного состояния предприятия.

Zymomonas. Бактерии устойчивы к веществам хмеля и низкой температуре. Они образуют этанол, ацетальдегид и СО 2 . При развитии в пиве бактерии придают ему неприятный посторонний запах и вкус и вызывают помутнение.

Дрожжи. В пивоваренном производстве встречаются такие дрожжи, которые могут испортить вкус и ухудшить качество пива. При развитии диких дрожжей в сусле и пиве могут появиться посторонний запах, сильное помутнение, неприятные горечь и вкус, осадок. Дикие дрожжи оседают хуже, чем культурные пивоваренные дрожжи, поэтому затрудняют осветление пива и коагуляцию дрожжей. Посторонний запах и вкус пиву сообщают высшие спирты, эфиры летучих кислот и горькие вещества, которые образуются дикими дрожжами.

Saccharomyces pastorianus сбраживают углеводы, придают пиву горький привкус, неприятный запах, вызывают помутнение.

Saccharomysec ellipsoideus. С браживают углеводы, вызывают порчу вкуса и помутнение.

Pichia. В пиве образуют летучие кислоты и другие вещества, из-за которых пиво приобретает фруктово-эфирный и лекарственный привкус.

Candida. Развиваются на поверхности сусла и пива в виде белой или сероватой пленки. Придают пиву неприятный вкус и запах.

Candida mycoderma сахара не сбраживает. Обладают большой скоростью размножения и в случае инфицирования способны накапливаться в больших количествах.

Torulopsis . Могут вызывать помутнение пива и ухудшают его вкус. Главная опасность состоит в том, что мертвые клетки служат питательным материалом для других микроорганизмов.

В пивоварении встречаются представители нескольких видов плесневых грибов.

Aspergillus – встречается на поврежденном зерне, на хмеле, в сырых помещениях завода, в емкостях и таре, на остатках пива.

Oidium – молочная плесень, встречается на зеленом солоде, в дробине, на мокрых стенах емкостей, соприкасающихся с затором или суслом.

Rhizopus – черная плесень. Продукты, пораженные плесенью, затягиваются белым паутинообразным мицелием. Rhizopus является опаснейшим вредителем солодовенного цеха и наносит солоду такой же вред, как и Penicillium .

Производство вина

Вино представляет собой продукт спиртового брожения виноградного или плодово-ягодного сока.

Технологический процесс производства вин основывается на биохимических превращениях веществ виноградного или плодово-ягодного сока (сусла) под влиянием дрожжей, обмен веществ которых регулируется ферментным комплексом клетки.

Классификация виноградных вин. Классификацию вин производят с учетом сорта винограда, цвета, технологии производства, содержания спирта и сахара, срока выдержки.

По цвету вина могут быть белыми, розовыми и красными.: Белые виноградные вина получают сбраживанием сусла из светлых сортов винограда. Красные вина получают из красных сортов винограда сбраживанием сусла вместе с кожицей и косточками. В период брожения красящие дубильные вещества из семян и кожицы переходят в сусло, поэтому эти вина имеют красный цвет, терпкий, вяжущий вкус. Розовые вина вырабатывают из белых и красных сортов винограда или получают купажированием (смешиванием) белых и красных вин.

В зависимости от вида сырья виноградные вина выпускают сортовые, получаемые из одного сорта винограда, и купажные, приготовленные из нескольких сортов винограда.

По качеству и сроку выдержки виноградные вина делят на ординарные, ординарные выдержанные, марочные и коллекционные. Ординарные вина выпускают в продажу без выдержки, не ранее чем через 3 месяца со дня переработки винограда. Ординарные выдержанные вина выдерживают более года. Марочные вина – высококачественные, полученные из определенных сортов винограда. Эти вина сохраняют свои свойства вне зависимости от продолжительности выдержки. Продолжительность выдержки – не менее 1,5 лет. Коллекционные вина – марочные вина очень высокого качества, выдержанные не менее 6 лет. После выдержки в бочках их дополнительно выдерживают 3 года в бутылках.

В зависимости от технологии производства, содержания спирта и сахара виноградные вина подразделяют на столовые, крепленые, ароматизированные и насыщенные углекислотой.

Столовые вина. Их получают в результате сбраживания виноградного сока без добавления спирта. Содержание спирта в них – от 9 до 14 %; по содержанию сахара они подразделяются на сухие столовые вина с остаточным содержанием сахара до 1%, столовые полусухие и полусладкие вина, херес. В сухих винах процесс брожения идет до конца, весь сахар сбраживается. Они содержат сахара до 0,3 % и имеют приятно освежающий кисловатый вкус. Столовые полусухие и полусладкие вина получают путем неполного сбраживания сахарного сусла. Процесс брожения приостанавливают охлаждением или оклейкой. После розлива полусухие и полусладкие вина пастеризуют. Полусухие вина содержат 9 – 14 об % спирта и 0,5 – 3 % сахара; полусладкие –9 – 13 об.% спирта, сахара от 3 до 8 %. Они имеют приятный кисло-сладкий вкус. Херес столовый получают выдержкой вина в неполных бочках под дрожжевой пленкой (солерой). Цвет вина золотистый, оно имеет особый вкус и букет с грибным тоном. Херес вырабатывают крепостью не выше 14 %, не сладкий.

Крепленые вина как правило, производят с добавлением спирта. По содержанию спирта и сахара они подразделяются на десертны и крепкие. Десертные вина получаются в результате неполного сбраживания виноградного сусла. Брожение останавливают добавлением спирта в бродящее сусло. Содержание спирта в десертных винах умеренное, 12 – 17 об.%. К группе десертных вин относятся кагор, малага, пино-гри, мускат, сладкое белое, красное, розовое и др., которые готовят из завяленного или заизюмленного и потому очень сладкого винограда. Вина, содержащие выше 20 % сахара, называются ликерными. Чем выше сахаристость вин, тем меньше требуется спирта для обеспечения их биологической устойчивости. Крепкие вина отличаются от десертных большим содержанием спирта – от 17 до 20 об.% и меньшим количеством сахара. Сахаристость крепких вин невысокая – до 14 %. К этой категории относятся сухие и полусладкие мадеры, портвейны, сухие, полусухие и полусладкие хересы.

Отдельной группой стоят ароматизированные вина , к которым принадле-жат вермуты. Вермут – виноградное вино, настоянное на различных пахучих материалах растительного происхождения. В состав их входит полынь, откуда и произошло название (нем. Vermuth – полынь), ваниль, корица, хинная корка, кардамон, золототысячник, чебрец, тысячелистник, мята, березовые почки, липовый цвет, зубровка и др.

Особая группа – вина, насыщенные углекислотой : игристые, или шампанские, а также шипучие вина. Во Франции название «шампанское», согласно законодательству, имеют право носить игристые вина, произведенные только в провинции Шампань из местного винограда и только бутылочным способом. Изначально шампанское вино «vino secco» было сладким вином, приготовленным из подсохших при созревании ягод.

Шампанизация вина производится бутылочным и резервуарным способами. При первом способе бутылки выдерживают в течение 3 лет. При этом бутылки держат горлом вниз, в связи с чем осадок образуется на пробке, его удаляют вместе с пробкой после замораживания. Бутылочное шампанское имеет на этикетке обозначение «выдержанное».

При резервуарном способе шампанизация вина происходит в больших емкостях, после чего его разливают в бутылки, где брожение продолжается еще один-два года. Таким способом делают шампанское в Абрау-Дюрсо, на Ростовском, Московском и др. заводах.

Перегонкой виноградного вина получают коньяки. Родина коньяка – французский департамент Шаранта (центр – г. Коньяк), поэтому настоящим коньяком следует называть лишь тот, что изготовлен в Шаранте. Это крепкий спиртовой напиток из коньячного спирта, получаемый из белых сухих виноградных вин путем перегонки. Коньячный спирт крепостью 65 – 70 % выдерживают в дубовых бочках или цистернах, загруженных дубовой клепкой. В зависимости от выдержки выпускают коньяки ординарные (возраст 3 – 5 лет) и марочные. Годы выдержки ординарных коньяков обозначают звездочками.

Характеристика рас дрожжей, используемых в виноделии. Главная роль при брожении виноградного и плодово – ягодного сусла принадлежит дрожжам. Под влиянием дрожжей всегда имеющихся на поверхности спелых ягод и плодов (эпифитная микрофлора) брожение сока может возникнуть спонтанно (самопроизвольно).

Виноградный сок является прекрасной питательной средой. Попадание в сусло диких дрожжей и дрожжеподобных организмов может изменить вкус и вызвать порчу готового продукта. Для подавления нежелательной микрофлоры и с целью получения готового продукта в винопроизводстве используют в качестве основного возбудителя брожения культурные дрожжи.

Винные дрожжи принадлежат к семейству Saccharomycetaceae, видам Saccharomyces vini и Saccharomyces oviformis . Строение клетки винных дрожжей не отличается от строения клеток других сахаромицетов. Форма и размеры клеток у S. oviformis и. S. vini одинаковы.

Дрожжи Saccharomyces vini сбраживают глюкозу, фруктозу, маннозу, мальтозу, сахарозу, галактозу и третью часть раффинозы; не сбраживают лактозу, пентозы, декстрин и инулин.

Saccharomyces oviformis – также хорошо размножается в виноградном соке и дает около 18 % спирта. На поверхности сухого виноградного вина они образуют пленку. Применяются в виноделии для производства хереса. Дрожжи могут сбраживать глюкозу, фруктозу, маннозу, сахарозу, мальтозу и треть