Микробиологическая характеристика пива и кваса

Размещено на http://www.allbest.ru/

Курсовая работа

по технологии бродильных производств

Микробиологическая характеристика пива и кваса



Оглавление

Введение

1. Микробиология пива

1.1 Пивоварение

1.2 Пивные дрожжи

1.3 Микроорганизмы, вызывающие порчу пива

2. Микробиология кваса

2.1 Квасоварение

2.2 Микроорганизмы, вызывающие порчу кваса

Заключение

Библиографический список



Введение

Никакой иной напиток в мире так не горячит и не охлаждает умы, как пиво, которое варят вот уже 8000 лет. Во всём мире ежегодно выпивается более 800 млн. гектолитров этого напитка. Только в Германии выпивается 120 млн. гектолитров пива в год.

В Баварии пиво все ещё причисляют к основным продуктам питания, а повышение цен на пиво вызывает больше шума, чем рост налогов. Существует бесчисленное множество сортов и видов пива. Каждый регион упорно настаивает на том, что именно его пиво самое лучшее. Прекрасно, что каждый регион имеет свое «фирменное» пиво. Древние монахи утверждали, что пиво успокаивает и насыщает, тем не менее мюнхенский «октоберфест» (крупнейший праздник пива, проходящий в октябре каждого года) - это большая «санитарная палатка».

Мюнхен всегда считался столицей пива, хотя больше всего пива в Германии производят в Дортмунде, а в Мюнхене употребляют больше всего вина. «В Мюнхене есть пивоварня...», - поется от Токио до Ванкувера на пивных праздниках. Баварская традиция пить пиво из литровых кружек распространилась по всему миру.

Литровая пивная кружка даже обозначается в Баварии особым словом и является символом уюта пивного кабачка. Пиво повсеместно играло и продолжает играть большую роль.

В Люксембурге находится Европейский суд, где европейские пивовары сражаются друг с другом на тему, кто где вправе продавать своё пиво и как его следует варить. Следует признать, что 200 сортов бельгийского пива не были бы лишними и в Германии, а терпкое северное пиво находит признание и на юге. Разнообразие сортов пива - это богатство, которое приводит в восторг любого дегустатора.

Пиво - это отнюдь не напиток простолюдинов, как ошибочно полагают некоторые, ведь и среди людей с ученой степенью пиво играет не последнюю роль. Что ещё могли бы пить господа студенты? Да, в этих высокообразованных кругах особенно стойким и верным любителям пива присваивается «пивной колпак». Пиво пьют все слои общества. Кто-то предпочитает экспортное или светлое бутылочное пиво, кто- то потягивает из тонкого бокала пиво «Premium», а оно деликатнее и мягче иного шампанского. Пиво пьют из самых разных ёмкостей, будь то литровая кружка, стакан, бокал, бутылка или банка.

Пиво - напиток, который есть всегда и везде. И это прекрасно, потому что это слово понимают почти во всём мире. В немецком разговорном языке существует множество фразеологических выражений из разных веков, относящихся к пиву. Очень выразительно выражение «кислое пиво», обозначающее все неприятное, плохое и противное в человеческой жизни. «Предлагать что-то как кислое пиво» означает примерно следующее: усиленно стараться сбыть какую-нибудь безделушку с большим шумом и красноречием по минимальной цене, но в конце концов безуспешно. Если люди хотят очернить и охаять друг друга, то говорят, что они «выплескивают друг на друга кислое пиво». Периодически кто-то кого-то проклинает или «заговаривает чьё-то пиво», а обруганный человек делает лицо «как кислое пиво». Некоторые сходятся «за кислым пивом», т. е., чтобы обсудить какие-то спорные вопросы. Если же в ход пускаются кулаки, то говорят, что «пиво разлито окончательно».

Также, несомненно, квас является одним из лучших, старинных русских напитков. Этот безалкогольный напиток, по своим вкусовым и пищевым качествам, не имеет себе равных. По разным оценкам квасу уже более 5 тысяч лет. Этот прекрасный напиток пользуется популярностью, особенно в жаркие летние дни, и по сей день.

Первое письменное упоминание о квасе относится к 989 году, период правления князя Владимира. Но в летописи говорится о квасе не как о новинке, а как всем известном и популярном напитке. Известно, что правильно приготовленный квас с использованием ячменного и ржаного солода придает человеку бодрость, нормализует процессы обмена в организме. По многим своим свойствам и влиянию на организм квас подобен молочнокислым продуктам. Квас регулирует работу желудка и кишечника, нормализует микрофлору, подавляет развитие вредных организмов в желудочно-кишечном тракте. Квас заметно улучшает обмен веществ, укрепляет сердце и кровеносную систему.

Полезные свойства кваса объясняются наличием в нем молочной кислоты, различных аминокислот, сахаров, ферментов и микроэлементов.

Квас обладает высокой энергетической ценностью, способен повышать аппетит.



1. Микробиология пива

Пиво изготовлялось уже древнейшими культурными народами. В найденных документах Шумерского государства за 3 тыс. лет дон. э. сообщалось о приготовлении напитка, который может рассматриваться как древняя форма нынешнего пива. Древние египтяне, греки, римляне и германцы готовили неохмеленное пиво преимущественно из ячменя, пшеницы и других хлебных злаков, а для вкуса и аромата добавляли сосновые побеги и другие ароматические вещества. Хмель начали применять в пивоварении только в IX в. Охмеленное пиво готовили в это же время в Сибири, затем в Киевской и Новгородской Руси.

1.1 Пивоварение

СЫРЬЕ:

1) Солод. Процесс пивоварения обычно начинается с обработки крахмалосодержащих зерновых культур, крахмал которых под действием эндогенной ферментативной активности зерна сахаризуется. Обычно источником крахмала служит соложеный ячмень. Пивоваренный ячмень отличается от пищевого: пивовары предпочитают двухрядный озимый ячмень с крупными зернами. Хотя у ячменя есть некоторые технологические преимущества - он легко поддается солодоращению, а ячменная оболочка широко используется в процессе фильтрования в фильтр-чане, - его применение объясняется скорее традициями, чем технической или экономической необходимостью. Во многих случаях то или иное количество солода заменяется добавками, то есть иными источниками крахмала (обычно рисом или кукурузой), а иногда даже сахарными сиропами. Солодоращение ячменя требуется для инициации ферментативной активности зерна и первичного его преобразования (преобразования крахмала амилазой в сбраживаемые сахара, а также расщепления полисахаридов, содержащихся в клеточной стенке, под действием (глюканаз и ксиланаз). Процесс солодоращения можно рассматривать как проращивание зерен с последующей тепловой обработкой (сушкой) для прерывания этого процесса проращивания на некоторой ранней стадии. При разных условиях солодоращения и сушки получают разные виды солода, при этом важным параметром является уровень модификации солода, то есть степень расщепления крахмала и глюкана в ходе солодоращения.

Еще одним важным параметром служит цвет солода, который зависит прежде всего от температуры сушки. Бледные типы солода, сушка которых осуществляется при относительно низких температурах (не более), обычно используют для приготовления лагерного пива (низового брожения).

Более темные типы солода (мюнхенский, карамельный и др.) получают сушкой при более высоких температурах и применяют для приготовления особых сортов пива.

Такие солода придают пиву характерные вкусо-ароматические свойства и цвет.

В некоторых местных сортах пива значительную часть соложеного ячменя заменяют пшеницей, а иногда рожью или овсом. Большое количество несоложеных зерновых культур используют для получения мутного, нефильтрованного пива (так называемого «живого»).

2) Вода. Готовое пиво на 90% состоит из воды, и не стоит забывать, что качество воды в пивоварении - один из основных параметров, и к ней должны предъявляться такие же высокие требования, как и к питьевой воде. Большое значение имеет содержание в воде минеральных веществ, так как некоторые из них (например, соли магния и цинка) важны для осуществления быстрого и правильного брожения и, более того, могут определять «характер» некоторых особых сортов пива.

Если прежде пивовары зависели от качества местной воды, то в настоящее время стало возможным выбирать для производства пива воду нужного качества с необходимым содержанием минеральных веществ.

3) Хмель. Использование хмеля в пивоварении восходит к средневековью, когда им заменяли некоторые специи. В наши дни пивовары добавляют хмель прежде всего из-за его горечи и ароматических свойств, но он обладает и антисептическими свойствами.

Хмель обычно добавляют во время кипячения сусла, в ходе которого-кислоты хмеля изомеризуются, что очень важно для получения нужной горечи готового пива. Иногда свежий хмель добавляют во время брожения готового пива для компенсации потерь летучих соединений в ходе кипячения сусла и удержания в пиве аромата хмеля (этот метод называют «сухим охмелением)». Хмель можно добавлять в виде шишек или измельченным, но в последнее время чаще применяют порошковый хмель, спрессованный в гранулы («гранулированный»).

У гранулированного хмеля больше насыпная плотность, чем у хмеля в кипах, он проще в хранении и обращении, но порошковый хмель быстрее окисляется, в связи, с чем гранулы хмеля должны быть соответствующим образом упакованы.

Ароматические соединения и кислоты хмеля экстрагируют каким-либо растворителем (спиртом с низкомолекулярной массой, кетонами, гексаном) или жидким СО2. В экстракте растворение и изомеризация ос-кислот хмеля происходят быстрее, чем в шишках.

4) Дрожжи. Дрожжи - это один из важнейших компонентов, определяющих вкус и аромат пива.

Пивоваренные дрожжи относятся к роду Saccharomyces и обычно классифицируются как Saccharomyces cerevisiae, но штаммы пивоваренных дрожжей гораздо сложнее, чем типовой штамм этого вида: пивоваренные дрожжи представляют собой обычно поли- или анеуплоидные (многохромосомные) штаммы и редко спорулируют.

Пивовары различают верховые дрожжи (прежде их относили к S. cerevisiae) и низовые (относившиеся прежде к S. carlsbergensis и S. uvarum). Верховые дрожжи, используемые для производства эля, бродят при относительно высоких температурах (18-25°С) и в конце брожения собираются на поверхности сброженного сусла. Низовые дрожжи используют для приготовления лагерного пива методом низового брожения. Температура брожения у них ниже (8-12°С), и в конце брожения они оседают на дно танка. 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. Сравнение геномов некоторых штаммов низовых и верховых дрожжей.

Если 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 или даже молочнокислые бактерии.

ПРОИЗВОДСТВО СУСЛА:

1) Затирание. Затирание требуется для продуцирования и экстрагирования из солода сбраживаемых Сахаров. Следовательно, чтобы улучшить растворение экстрагируемых материалов, солод требуется измельчить, причем оболочка солода должна остаться неповрежденной, так как она служит природным фильтром в ходе фильтрования затора. Измельчают солод в шариковой мельнице, где различные фракции обрабатываются по отдельности в зависимости от размеров частиц. Иногда зерна подвергают обработке паром, повышая тем самым содержание влаги в оболочке (влажный помол).

При такой обработке оболочка хуже дробится, позволяя лучше измельчить другие фракции зерна. Солодовую муку смешивают с водой и для лучшего расщепления ферментами высокомолекулярных соединений (полисахаридов и белков) нагревают. Самый простой способ - это затирание солода водой постоянной температуры: солод замачивают в течение определенного времени при температуре около 65°С.

Такое затирание происходит в одной емкости, используемой также и для фильтрования (удаления нерастворимых фракций), - его часто применяют в Великобритании при производстве сусла для эля, но такой способ затирания можно использовать только при работе с хорошо модифицированным солодом. Для менее модифицированного солода температура при затирании должна меняться. Ее повышают до оптимальной для тех или иных требуемых для пивовара ферментативных реакций и некоторое время поддерживают постоянной.

Для действия протеазы оптимальная температура обычно равна 50°С (белковая пауза), для максимальной активности амилазы - 62°С (мальтозная пауза), а оптимальная температура для действия амилазы - 72°С (осахаривающая пауза). Амилаза - это эндофермент, расщепляющий молекулу крахмала на достаточно крупные фрагменты, тогда как амилаза гидролизует крахмал до мальтозы.

Поскольку амилаза действует при более низкой температуре, чем амилаза, при традиционном затирании невозможно достичь полного преобразования крахмала в мальтозу: некоторые более крупные полисахариды (декстрины) остаются в сусле.

Чтобы добиться достаточной степени осахаривания, необходимо тщательно выдерживать температурные паузы.

Затирание солода с изменением температуры производят, нагревая сусло в котле с месильным органом или при помощи частичного кипячения сусла. В последнем случае часть сусла откачивают в другой котел, нагревают до температуры кипения, а затем возвращают в основной затор.

При смешивании этих двух частей сусла температура затора увеличивается. Такое частичное кипячение сусла особо полезно при использовании добавок, так как позволяет обрабатывать несоложеное сырье (температура клейстеризации крахмала которого обычно выше, чем у солода) по отдельности.

2) Фильтрование. После затирания жидкость (сусло) отделяют от дробины обычно при помощи фильтр-чана или фильтр-пресса. Фильтр-чан представляет собой емкость с плоским перфорированным дном. В начале процесса фильтрования оболочка быстро оседает на дно сосуда и через несколько минут образует дополнительный естественный фильтр. В это время сусло рециркулирует и после образования такого фильтра фильтруется через оболочки зерен.

Фильтрованием в фильтр-чане получают сусло отличного качества, то есть чистое сусло с низким содержанием липидов, но такое фильтрование занимает довольно много времени, а последующее удаление дробины представляет определенные трудности.

Одной из разновидностей фильтр-чана является майшфильтр - емкость с трубками треугольного сечения вместо перфорированного дна. При одной и той же площади дна область фильтрования здесь больше. Дренаж осуществляется быстрее, сусло получается хорошего качества, но дробина получается слишком влажной. Рамный фильтр состоит из нескольких пустых рам и пластин, разделенных фильтрующей тканью.

Сусло закачивают в эти рамы, и, как и в фильтр-чане, на них образуется фильтр из оболочек. Такой способ фильтрования быстрее и легче автоматизируется, чем с использованием фильтр-чана, но в отфильтрованном сусле содержится больше липидов, и оно не такое прозрачное. После основного фильтрования фильтр промывают, чтобы извлечь из дробины как можно больше сбраживаемых Сахаров.

Такая промывка фильтра увеличивает выход экстракта при фильтровании, но приводит к разбавлению сусла, что следует компенсировать испарением в ходе его кипячения.

3) Кипячение сусла. Сусло кипятят, чтобы инактивировать ферменты (амилазы, протеазы, глюканазы) и стерилизовать питательную среду для последующего брожения, однако у кипячения сусла имеются и другие побочные, но не менее важные эффекты. В ходе кипячения в течение 1,5 или 2 ч. белки коагулируют под Бездействием температуры, что играет важную роль в физической стабилизации пива: недостаточная коагуляция белков приводит к возможному помутнению готового пива в ходе хранения. Кислоты хмеля образуют изомеры, и под действием реакций Майяра происходит образование новых вкусо-ароматических соединений.

Те же реакции Майяра делают цвет сусла более темным (цвет является важным качественным показателем для светлых типов пива), и образование нежелательного цвета может служить поводом для сокращения времени кипячения. В ходе кипячения испаряются некоторые нежелательные летучие соединения - в частности, диметилсульфид (ДМС), образующийся из солода. Кроме того, сусло при испарении концентрируется со скоростью около 8%/ч. Кипячение обычно ведут в открытом танке при атмосферном давлении с подводом тепла через рубашку или встроенный теплообменник.

БРОЖЕНИЕ И ДОБРАЖИВАНИЕ:

1) Брожение. После кипячения сусла из него извлекают продукты горячего разложения (с помощью вирпула, центрифуги или отстойного резервуара), затем сусло охлаждают, насыщают кислородом и засевают дрожжами. На большинстве пивоваренных заводов используются чистые дрожжевые культуры, но иногда используют дрожжи, собранные после предыдущего брожения.

Чтобы избежать контаминации и деградации используемого штамма, пивовары обычно применяют дрожжи лишь несколько раз. В таком случае через определенные промежутки времени новую дрожжевую культуру сначала выращивают, потом размножают в лаборатории, а затем ею заменяют засевные дрожжи. Температура и продолжительность брожения зависят от типа изготавливаемого пива.

При варке пива низового брожения (лагерного) брожение ведут около 7 дней (например, для сусла «нормальной плотности», что составляет 12° по шкале Плато, то есть 12 г. сахара на 100 г. раствора). У элей, температура брожения которых выше, продолжительность брожения обычно меньше. В ходе брожения сахар (в основном мальтоза и меньшее количество глюкозы, сахарозы, фруктозы и мальтотриозы) преобразуется в спирт.

На этом этапе образуются также важные вкусо-ароматические соединения - сложные эфиры (этилацетат, изоа-милацетат и т. д.) и высшие спирты (пропанол, бутанол, изоамиловый спирт и т. п.), которые существенно влияют на органолептические свойства готового пива. При приготовлении лагерного пива после основного брожения следует процесс дображивания, длящийся несколько недель.

Большинство элей не требует такого длительного дображивания и фильтруется вскоре после ферментации, но некоторые особые сорта пива (преимущественно местные) подвергаются дображиванию (или в бутылках, или в деревянных бочках). В таких случаях требуется соответствующим образом корректировать процессы дображивания и фильтрования.

Раньше брожение осуществлялось в открытых емкостях, но в настоящее время на большинстве пивоваренных заводов используют закрытые цилиндроконические танки (ЦКТ), коническая форма дна которых облегчает сбор дрожжей, оседающих в ходе низового брожения хлопьями на дно. Обзор различных моделей бродильных чанов и ЦКТ, включая нетрадиционные конструкции.

2) Дображивание. После основного брожения хлопьевидные (флокулированные) дрожжи собирают, а пиво охлаждают для последующего дображивания. В ходе дображивания сбраживаются оставшиеся сахара, и пиво насыщается выделяющейся двуокисью углерода (СО2).

При этом определяется вкус пива, прежде всего из-за сокращения количества диацетила, придающего продукту маслянистый привкус. Диацетил представляет собой побочный продукт синтеза изолейцина и валина и образуется в ходе декарбоксилирования ацетолактата. Дрожжи восстанавливают диацетил до ароматически нейтральных соединений - ацетоина и бутандиола. При дображивании происходит дальнейшая флокуляция дрожжей, вследствие чего пиво становится еще прозрачнее. Классическое дображивание может занимать несколько недель и далее месяцев. Оно проводится в закрытых невысоких емкостях или, что более распространено в настоящее время, в цилиндроконических танках - таких же, какие применяются для основного брожения.

После дображивания пиво для удаления оставшихся дрожжей можно отфильтровать, после чего оно готово к розливу в бутылки и употреблению.

3) Готовое пиво. Подробно описать здесь все сорта пива невозможно - их существует огромное количество: разного цвета (от почти прозрачного до почти черного), с разным содержанием спирта (от безалкогольного до более чем с 12% об.), с разным вкусом (от нейтрального до горького, кисловатого и даже острого), и информацию о тех или иных сортах и типах пива можно найти в специальной литературе.

Мы уже отмечали, что большинство сортов пива имеет явно выраженный местный колорит, а наибольшим спросом в мире пользуется пиво пльзенского типа (Pilsener) - светлое пиво (цветность около 7 единиц по шкале ЕВС) с плотностью 12-13° по шкале Плато и с содержанием спирта около 5% об. с разной степенью горечи в разных странах (от нейтрального вкуса в США до очень горького в ФРГ - от 16 до 30 единиц горечи по ЕВС). В последнее время особый интерес проявляется к "живому пиву". Это вызвано тем, что данное пиво содержит витаминов и питательных веществ больше, чем пиво, подвергшееся дополнительной обработке (фильтрации, пастеризации).

К примеру жизненные клетки пивных дрожжей не проходят термообработку, они остаются, что называется «живыми».

Также данное пиво не содержит консервантов и других специально вводимых химических компонентов.

Живым пиво называют потому, что оно избегает и термо (или же тепловой) обработки и всех видов фильтрации. Единственная причина, по которой это может стать заметным рядовому любителю - осадок на дне. Живое пиво тоже имеет свои подразделения и виды. Как и любое другое пиво, живое готовиться разными способами.

1.2 Пивные дрожжи

Пивоваренные дрожжи, как и все дрожжи, - это одноклеточные организмы без хлорофилла, по морфологическим признакам их относят к классу Ascomycetes, семейству Saccharomycetaceae, роду Saccharomyces.

Пиво является продуктом биохимической деятельности дрожжей. Наряду с составом сусла и технологическими условиями дрожжи играют ответственную роль в ходе процессов на всех стадиях производства пива и влияют на качество получаемого продукта.

Важное значение для производства пива имеют физиологическое состояние дрожжей и условий их деятельности.

Пивоваренные дрожжи, сбраживающие моносахара и мальтозу, делят на две группы…

Верховые дрожжи сбраживают раффинозу на одну треть и образуют на поверхности сбраживающейся жидкости неосаждающуюся суспензию, имеющую вид плотной пены. Поэтому дрожжи этой группы получили название верховых, а пиво, для производства которого их применяют, называют пивом верхового брожения.

Однако при использовании современных технологий при получении пива верхового брожения этот признак отсутствует: дрожжи в конце брожения оседают на дно аппарата. Процесс брожения верховыми дрожжами ведут при температуре 10-25°С, при температуре ниже 10°С он прекращается, после чего дрожжи оседают на дно.

Низовые дрожжи сбраживают раффинозу полностью. После сбраживания дрожжи агрегатируются в виде хлопьев и оседают на дно бродильного аппарата. Поэтому их называют низовыми дрожжами, а получаемое пиво - пивом низового брожения. Сбраживание низовыми дрожжами протекает при температуре 6-8°С и прекращается при О°С. Отличия физиологии поведения дрожжей обеих групп заключаются в следующем. Предполагают, что клетки верховых дрожжей и пузырьки углекислого газа несут противоположные электрические заряды, поэтому взаимно притягиваются.

У низовых дрожжей с пузырьками углекислого газа предполагается одинаковый заряд, так что они взаимно отталкиваются.

Основной отличительной особенностью разных групп дрожжей является их способность сбраживать раффинозу. Из ферментов, гидролизующих раффинозу, в ферментной системе низовых дрожжей находятся инвертаза и мелибиаза, а у верховых - только инвертаза. В связи с этим верховые дрожжи сбраживают раффинозу только на треть. Инвертаза гидролизует трисахарид раффинозы до моносахарида фруктозы и дисахарида мелибиозы, который далее может быть расщеплен только мелибиазой, содержащейся в низовых дрожжах, до глюкозы и галактозы. Кроме того, у низовых дрожжей в отличие от верховых нет фермента сукцинат-дегидрогеназы (янтарной дегидрогеназы), который функционально связан с цитохромом с и дыхательным ферментом Варбурга.

Этим объясняется меньшая способность к размножению у низовых дрожжей, чем у верховых.

Клетки пивоваренных дрожжей размерами 5...10х5...13 мкм имеют круглую или овальную форму, размножаются почкованием.

Разница в форме отдельных клеток зависит от изменения состава среды, питания, наличия вредных примесей, в частности тяжелых металлов, изменения температуры и т. п.

Значительные изменения формы дрожжевых клеток являются признаком дегенерации дрожжей. Здоровые дрожжи всегда наряду с крупными клетками имеют часть мелких, которые в период интенсивного роста не смогли еще достичь размеров взрослых клеток. При попадании дрожжей в неблагоприятные условия возникают сумки со ссорами, при этом вегетативные клетки превращаются в сумки со спорами. В одной сумке образуется 1-4, реже 8 спор.

Споры шаровидные или овальные с гладкими оболочками. В благоприятных условиях споры снова превращаются в почкующиеся клетки: перед этим происходит разбухание и копуляция прорастающих спор или их почек. На суслоагаре обычно формируются гладкие, тускло-блестящие, белые с желтоватым оттенком колонии.

Для Saccharomyces cerevisiae характерен бродильный тип усвоения сахаров, при сбраживании сахаров образуется большое количество спирта, что определяет практическое значение дрожжей.

1.3 Микроорганизмы, вызывающие порчу пива

В пиве могут размножаться только определенные виды микроорганизмов, приспособившиеся к существованию в специфических условиях пивоваренного производства.

Подавление развития многих микроорганизмов вызывают антисептические вещества хмеля, невысокое содержание питательных веществ, кислая реакция среды (pH 5,4-4,6), созревание пива при низких температурах и образование дрожжами этанола.

Тем не менее, посторонние микроорганизмы, попав в производство, постепенно адаптируются к условиям среды и технологического процесса и настолько приспосабливаются, что борьба с ними представляет определенные трудности.

Благодаря усовершенствованным методам микробиологических анализов в последние годы наряду с известными бактериями, контаминирующими сусло и пиво, выявлены новые виды возбудителей порчи пива: строго анаэробные штаммы бактерий родов Pectinatus и Megasphaera.

Источниками контаминации сусла и пива посторонними микроорганизмами являются сырье, семенные дрожжи, вода, воздух, оборудование, инвентарь, коммуникации, одежда и руки обслуживающего персонала. В пивоваренном производстве порчу пива могут вызывать как грамположительные, так и грамотрицательные бактерии.

Среди грамположительных наиболее распространенными возбудителями порчи пива являются молочнокислые бактерии (МКБ) родов Lactobacillus, Pediococcus3 Lactococcus, Leuconostoc.

Лактобациллы - палочки разной длины, неподвижные, не образующие эндоспор и капсул. Вызывают как гомо-, так и гетерофермента- тивное маточнокислое брожение. Чаще всего в пиве обнаруживаются виды L. brevis, L. case.

Педиококки - гомоферментативные кокки, располагающиеся попарно или терадами. Они давно связаны с микробиологией пива, и первоначально их называли пивными сардинами.

Педиококки размножаются при оптимальной температуре 21-25°С, температурный диапозон их роста 7-45°С.

Чаще всего педиококки размножаются в пиве низового брожения и редко - в пиве верхового брожения. Из выявленных в пиве педиококков наиболее широко распространен и опасен P. damnosus (синоним P. cerevisiae). Этот микроб не встречается в сырье и обнаруживается лишь в пиве, пивных дрожжах и винах.

Лейконостоки - гетероферментативные кокки овальной формы, располагающиеся парами или короткими цепочками. Эти МКБ часто встречаются на овощах, фруктах, в бродящих растительных материалах. Единственным выявленным на пивоваренных заводах видом является Leu. mesenteroides.

Лактококки. Среди гомоферментативных кокков на пивоваренных предприятиях встречается иногда Lactococcus lactisssp. diacetylactis, способный продуцировать диацетил из цитрата.

Микрококки, стафилококки, кокурии широко распространены на пивоваренных предприятиях и в некоторых случаях могут приводить к порче пива. Однако они слабо размножаются при pH 4,5 и ниже, чувствительны к компонентам хмеля.

Kokuria varians (ранее Micrococcus varians) иногда выделяется из семенных дрожжей, но является безвредным. Kokuria kristinae представляет собой нетипичный микрококк (является факультативным анаэробом). Штаммы этого вида сравнительно кислото- и хмелетолерантны и могут придавать пиву неспецифический вкус и фруктовый аромат.

Бациллы - грамположительные бактерии, образующие эндоспоры. Споры этих бактерий присутствуют в солоде, они не погибают при кипячении сусла, но затем эти бактерии не могут размножаться в бродящем сусле из-за низкого значения pH, присутствия хмеля. Из солода, сахарного сусла и с оборудования после кипячения были выделены термофильные бациллы видов В. coagulans, В. stearothermophilus.

Присутствие грамотриательных бактерий в процессе производства пива является весьма нежелательным. К этой группе микроорганизмов относятся уксуснокислые бактерии, представители семейства Епterobacteriaceae, бактерии родов Zymomonas, Pectinatus, Megasphaera.

Уксуснокислые бактерии - мелкие грамотрицательные палочки, могут быть подвижными или неподвижными, не образуют эндоспор. Строгие аэробы, каталазоположительны и оксидазоотрицательны. Они размножаются в сусле, хранившемся длительное время, в пиве, засевных дрожжах. В жидкой среде ацетобактерии формируют кольца или пленки на поверхности, некоторые штаммы образуют декстрин.

Температурный диапазон роста уксуснокислых бактерий 5-40°С. Они характеризуются устойчивостью к действию хмелевых смол, кислотам (способны размножаться при pH 3,2-2,5), спирту (выдерживают до 8 об., %).

Уксуснокислые бактерии подразделяются на роды Acetobacter и Gluconobacter.Представители рода способны окислять спирт сначала до уксусной кислоты, а затем до С02 и воды. Бактерии рода Gluconobacter морфологически схожи с ацетобактерами, но в отличие от них не окисляют ацетат до С02 и воды.

Энтеробактерии. В семейство Епterobacteriaceae входят многочисленные роды, среди которых на пивоваренных предприятиях встречаются: Citrobacter, Enterobacter, Hafnia, Klebsiella, Obesumbacterium, Proteus, Rahnella, Serratia. Как правило, на пивоваренных предприятиях не обнаруживались бактерии рода Escherichia и патогенных родов Salmonella и Shigella.

В настоящее время известно, что энтеробактерии тормозят или ускоряют процесс брожения и существенно влияют на вкус и аромат готового пива. Ранее считали, что энтеробактерии не могут выживать в неблагоприятных условиях брожения пива, однако они могут существовать в «необнаруживаемом» состоянии, т. е., не выявляются на стандартных диагностических средах. Тем не менее эти бактерии жизнеспособны, но находятся в неактивном состоянии.

Klebsiella terrigena выделяется на разных стадиях производства пива. Бактерии этого вида, в отличие от других бактерий группы кишечной палочки, неподвижны, образуют классическую капсулу. Обладают способностью размножаться при температуре около 10°С.

Пиво, получаемое из сусла, контаминированного К. terrigena, имеет характерный фенольный привкус. Появление этого привкуса связано с дезаминированием тирозина этими бактериями.

Hafnia alvei (синоним Obesumbacterium proteus) также относится к энтеробактериям и представляет собой толстые, короткие, неподвижные, неспорообразующие палочки размером (0,6-1,5) х (1,0-6,0) мкм, часто соединенные в цепочки.

Попадает в производство с водой и семенными дрожжами. В пиве размножается в первые сутки брожения, конкурируя за питательные вещества с почкующимися дрожжами. Hafnia alvei тормозит процесс ферментации, в результате чего пиво приобретает высокие значения плотности и pH. Этот вид способен накапливать в пиве метилсульфид, диметилсульфид, n-пропанол, изобутанол, изопентанол, n-бутандиол и диацетил. Еще одной особенностью Hafnia alvei является его способность в анаэробных условиях бродящего сусла восстанавливать нитрат до нитрита.

Последний реагирует с аминами и амидами сусла с образованием N-нитрозаминов.

Rahnella aquatilis (ранее называемый Enterobacter aggtomerans) - мелкие грамотрицательные палочки размером (2,0-3,0) х (0,5-0,7) мкм.

При температуре 25°С они подвижны, но при 37°С подвижность утрачивается. R. Aquatilis хорошо размножается в охмеленном и неохмеленном сусле независимо от присутствия дрожжей. При нормальной плотности сусла этот вид выживает в ходе процесса пивоварения, на-капливаясь в повторно используемых засевных дрожжах.

Однако в вы-сокоплотном пиве R. aquatilis погибает при концентрации спирта 11- 12 об., %. В пиве, полученном из сусла, содержащего до 106 КОЕ/см. куб. R. aquatilis, обнаруживалось ненормально высокое количество диацетила (0,7 мг/ дм. куб.) и диметилсульфида (143 мкг/ дм. куб.). Количество этих соединений в пиве зависит от степени его контаминации данным видом бактерий.

Род Zymomonas включает два вида: Z.mobilis и Z. anaerobia. В пивоварении чаще встречается вид Z. mobilis, представляющий собой короткие, толстые палочки размером (1,0-1,4) х (2,0-6,0) мкм. Клетки располагаются чаще парами, у некоторых штаммов - цепочками или розетками. Встречаются неподвижные и подвижные штаммы. У клеток подвижных штаммов имеются от одного до четырех полярных жгутиков. Z. mobilis осуществляет спиртовое брожение по модифицированному пути Энтнера-Дудорова.

Побочными продуктами этого брожения являются ацетальдегид, ацетон, уксусная и молочная кислоты. Штаммы Z. mobilis способны размножаться при высоких концентрациях этанола (до 10-12 об., %). Анаэробные грамотрицательные палочки. Долгое время считали, что в пиве способны размножаться аэробные и факультативно анаэробные бактерии, однако появилась информация о том, что порчу фасованного пива могут вызывать строго анаэробные палочки.

Первые из них были названы Pectinatus cerevisi/ilus, а в дальнейшем в Германии, Японии, скандинавских странах из пива были выделены новые роды анаэробных палочек - Selenomonas и Pectinatuscerevisiuifilus-слегка изогнутые, грамотрицательные, не об-разующие спор палочки размером (2,0-3,0) х (0,7-0,9) мкм с закруглен-ными концами, располагаются поодиночке, парами, иногда в виде коротких цепочек.

У старых клеток отмечается наличие спиралевидных гифов. Бактерии подвижны за счет полярно расположенного жгутика. Данный вид относится к облигатным анаэробам. Сбраживает глюкозу с образованием уксусной и пропионовой кислот.

Анаэробные грамотрицательные кокки. Из образцов испорченного пива с неприятным запахом были выделены бактерии, идентифицированные как Megasphaera cerevisiae, семейства.

Megasphaera cerevisiae - слегка удлиненные кокки диаметром 1,3-1,6 мкм, встречаются парами, иногда короткими цепочками. Они неподвижны, не образуют спор. Строгие анаэробы.

Размножаются в диапазоне температур 15-37°С, оптимальная температура - 28°С. М. cerevisiae не имеет каталазы, не образует индол, не восстанавливает нитраты до нитритов, но продуцирует H2S.

Дикие дрожжи, контаминирующие сусло и пиво, условно разделены на 4 основных типа:

1 - дрожжи, ферментирующие сахара;

2 - дрожжи - киллеры;

3 - «дикий» тип культурных дрожжей;

4 - дрожжи, не ферментирующие сахара.

Дрожжи родов Saccharomyces, Kluyveromyces, Torulaspora и Zygosac-charomyces имеют общие биохимические признаки, поэтому они могут успешно конкурировать с культурными видами S. cerevisiae и практически не оказывают на них никакого ингибирующего действия.

Однако если дикие дрожжи растут с более высокой скоростью, то при последующих ферментациях их количество в семенных дрожжах увеличится. Многие дикие дрожжи не флокулируют, и пиво становится мутным.

В пиве, подвергаемом оклейке или обработке другими осветляющими препаратами, присутствие дрожжей-контаминантов может стать причиной опалесцирующей мути.

Дрожжи вида S. diastaticus присутствуют не только в процессе брожения, но и дображивания, что даже при низких уровнях контаминации может привести к появлению мути, образованию фенольного и других посторонних запахов и привкусов.

Дрожжи-киллеры убивают чувствительные культурные дрожжи, после чего они становятся доминирующими при брожении.

Это приводит к формированию неприятного запаха пива и различных дефектов вкуса.

В условиях пивоваренного производства наиболее вероятными штаммами дрожжей-киллеров являются Saccharomyces spp.

Для большинства сортов пива тот или иной штамм дрожжей или их смесь имеют очень большое значение.

Замена одного штамма другим может привести к выпуску пива неудовлетворительного качества.

Основными важными свойствами отдельных штаммов дрожжей являются скорость брожения, флокуляция, формирование пенной шапки, характер и количество побочных ароматических продуктов брожения. В случае замены одной культуры дрожжей на другую все указанные характеристики будут отличаться от требуемых. Среди этой группы дрожжей наиболее часто встречаются дрожжи рода Pichia, особенно вид P. membranifaciens. Дрожжи родов Brettano-myces и Dekkera нуждаются в кислороде, продуктом их обмена является уксусная кислота, а у дрожжей родов Pichia и Williopsis - эфиры, что существенно изменяет органолептические свойства готового пива.

На состав контаминирующей микрофлоры пива существенно влияет кислород воздуха. Его доступ к укупоренному пиву создает предпосылки размножения любых аэробных дрожжей, выживших после фильтрования и пастеризации. Дрожжи родов Debaryomyces, Dekkera, fssatchenkia, Ptchlau Wllllopsls cn особы размножаться в ниве лишь в аэробных условиях. Это же относится и ко многим дрожжам рода Candida.



2. Микробиология кваса

Квас - традиционный русский напиток, получаемый путем незавершенного спиртовою и молочнокислого брожения квасного сусла. Содержание спирта в квасе обычно составляет около 0,5%. Основными специфическими микроорганизмами, осуществляющими брожение, являются квасные дрожжи вида S. cerevisiae и гетероферментативные молочнокислые бактерии вида L fermentum штаммы 11 и 13.

Дрожжи сбраживают сахара квасного сусла с образованием спирта и С02, а молочнокислые бактерии в процессе ферментации накапливают молочную, уксусную, янтарную кислоты, спирт, С02 и побочные ароматические вещества.

Для приготовления кваса могут использоваться также хлебопекарные прессованные дрожжи, однако в этом случае напиток может иметь неприятный дрожжевой привкус и пониженную стойкость. Сырьем для производства кваса служат ржаной солод, ржаная мука, ячменный солод, сахар, сухой квас, концентрат квасного сусла из ржаного солода с добавлением ржаной или кукурузной муки.

2.1 Квасоварение

Квасоварение - древний способ получения пьянящих напитков на основе брожения сока или зерна. На Руси использовалось не цельное зерно, а отходы хлебного хозяйства (муку слишком крупного помола, отруби, засохшие кусочки теста).

В этом процессе изначально не было варки, а просто заваривание солода кипятком. В напиток добавлялись разные растения (зверобой, тмин, и конечно хмель).

Традиционно квас хранили в открытых емкостях, и емкости эти не мыли, а заливали туда новые порции. Технология эта была очень чувствительна к нарушениям сроков, при раннем прерывании брожения получался «неисполненный квас», которым можно было легко отравиться.

Поэтому в конце XVIII века квасоварение перешло на технологию именно варки сусла.

Для получения кваса из сваренного сусла необходимо большее количество сырья, более крепкая закваска, долголетняя культура дрожжей. До 1991 г. производство кваса составляло треть от всего производства безалкогольных напитков.

ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЦЕПОЧКА:

1) Приготовление квасного сусла.

В емкости для брожения смешивают концентрат кваса, сахарный сироп и 10% от общего объема воды с температурой 75-80°С. Затем доливают до нужного объема питьевой водой с температурой 10-20°С. Температура сусла перед добавлением дрожжей должна быть 20-30°С.

2) Сбраживание квасного сусла.

В приготовленное квасное сусло добавляют сухие квасные дрожжи и закрывают крышкой с гидрозатвором.

Квас бродит:

- при t 20-24°С в течение 36-48 часов;

- при t 28-30°С в течение 24-30 часов.

После брожения квас переливают в кеги (или другие подходящие емкости).

Оптимальной тарой дображивания для кваса сегодня является пивной металлический кег. Такие кеги выпускаются объемом 30, 50, реже 10 литров.

3) Осветление кваса по желанию.

В емкости добавляют раствор осветлителя, герметично их закрывают и оставляют при температуре 5-10°С на 20-24 часа. Затем квас переливают в бутылки ПЭТФ или кеги.

Для увеличения срока реализации до 30 и выше суток, квас можно подвергнуть фильтрации и пастеризации. Эти операции требуют специального промышленного оборудования и существенного увеличения инвестиций.

4) Выдержка кваса. Герметично закупоренные емкости с квасом оставляют для дображивания при температуре 18-24°С на 8-10 часов для насыщения углекислотой, затем помещают в охлаждаемое помещение с температурой 5-10°С на 10-14 часов.

Квас готов к реализации.

2.2 Микроорганизмы, вызывающие порчу кваса

Наиболее часто порчу кваса вызывают следующие группы микроорганизмов:

1. Слизеобразующие бактерии - Leuconostoc mesenteroides, В. subtilis. Они обладают способностью синтезировать полисахариды, в результате чего квас приобретает тягучесть, в нем снижается ощущение сладости. Для предупреждения этого вида порчи следует соблюдать технологической режим производства, кипятить сахарный сироп не менее 40 мин.;

2. Уксуснокислые бактерии - Acetobacter aceti, Gluconobacteroxydans. Они окисляют спирт до уксусной кислоты, за счет чего повышается кислотность продукта, снижается его плотность, ухудшается вкус, появляется пленка на поверхности. Для предупреждения размножения этой группы бактерий необходимым условием является соблюдение санитарно-гигиенического режима производства;

3. Плесневые грибы родов Penicillium, Aspergillus, Fusarium и др. придают готовому продукту неприятный плесневелый запах и привкус. Megljiiff предупреждения этого порока являются тщательная мойка и дезинфекция полов и стен производственных помещений, резервуаров и оборудования, очистка и стерилизация воздуха;

4. Дикие дрожжи - Candida с ruse i, С. guillermondi, С. mycoderma и др. Их содержание в комбинированной закваске не должно превышать 0,5%. Эти виды дрожжей окисляют спирт с образованием С02 и FLO, образуют на поверхности кваса белую складчатую пленку, подавляют размножение культурных дрожжей.

Для предупреждения развития посторонних микроорганизмов в процессе производства кваса необходимо постоянно подвергать санитарно-микробиологическому контролю: питьевую воду, сахар-песок, сахарный сироп, концентрат квасного сусла, готовое квасное сусло с сахарным сиропом, бутылки, укупорочный материал, смывные производственные воды, автоцистерны. В непастеризованном хлебном квасе не предусмотрено определение КМАФАнМ. В квасах фильтрованных, пастеризованных КМАФАнМ должно быть не более 10 КОЕ/см. куб.

БГКП не допускаются в 10 см. куб., патогенные бактерии, в том числе сальмонеллы, не допускаются в 25 см. куб., количество дрожжей и плесеней должно быть не более 100 КОЕ/см. куб. в сумме.



Заключение

Таким образом, в данном реферате, я разобрала микробиологию пива и кваса, в частности пивоварение и квасоварение.

Также разобрала микроорганизмы, которые вызывают порчу в производстве кваса и пива.

Также я выяснила, что:

1) Умеренное употребление пива, возможно, уменьшает токсический эффект алюминия, являющегося одной из предположительных причин развития болезни Альцгеймера;

2) У пива более низкая калорийность (42 ккал/100 г.), чем у яблочного сока, фруктовых напитков, в которые добавляется сахар, не говоря о молоке;

3) На основе пива создано несколько диет;

4) Пиво обладает диуретическим действием;

5) Пиво расширяет кровеносные сосуды.

И конечно квас, как продукт молочнокислого брожения, по действию на организм во многом подобен таким продуктам, как кефир, простокваша, ацидофилин, кумыс. пивоваренный солод квас

Он регулирует деятельность желудочно-кишечного тракта и сердечнососудистой системы, улучшает обмен веществ, препятствует развитию болезнетворных микроорганизмов, поднимает тонус. Квас может использоваться даже как основной продукт питания: в голодные годы он спасал людей от истощения.



Библиографический список

1. Технология бродильных производств: Учебное пособие / Ковалевский К.А. - Киев: Фирма «ИНКОС», 2004. - 340 с.

2. Микробиология пива / Прист Ф.Дж., Й. Кэмпбелл - Спб: Профессия, 2005. - 368 с. ил.

Размещено на Allbest.ru

...