авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ

Pages:     | 1 || 3 |

РАЗРАБОТКА СПОСОБОВ СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ ТЕХНОЛОГИИ ПИВА ПОВЫШЕННОЙ ПЛОТНОСТИ НА ОСНОВЕ ИЗУЧЕНИЯ И ПРИМЕНЕНИЯ НОВЫХ МЕТОДОВ КОНТРОЛЯ КАЧЕСТВА СЫРЬЯ И ГОТОВОЙ

-- [ Страница 2 ] --

*) - ГОСТ Р 51174-98. Пиво. Общие технические условия.

Алгоритм разработки новых сортов пива с желаемыми потребительскими характеристиками предполагает два этапа. На первом этапе разработки выявляют потребительские предпочтения при помощи эвристических экспертных методов, а на втором – разрабатывают способы удовлетворения выявленных предпочтений за счет использования специальных технологических методов и приемов. В качестве экспертов были привлечены торговые представители компании, ведущей свою производственную деятельность в области оптовой торговли пива, а также руководители торговых предприятий, ведущие розничную торговлю пивом. На основании экспертных оценок и их ранжирования разработана иерархическая структура дерева целей для выявления потребительских предпочтений.

Из множества рассмотренных дескрипторов пива предложена вертикаль наиболее значимых характеристик на каждом уровне ранжирования - «коренная ветвь дерева целей». Конечные, не поддающиеся дальнейшей детализации потребительские характеристики пива, предложено называть «целевыми дескрипторами». При этом предполагается, что другие потребительских характеристики, получившие более низкий коэффициент значимости в своих категориях, будут обеспечены автоматически при достижении целевых дескрипторов. К числу целевых дескрипторов отнесены осязательные характеристики «густота» и «плотность», а также вкусовые характеристики «насыщенный флевор». Достичь указанных целевых дескрипторов можно за счёт показателей, обеспечивающих высокую концентрацию сухих веществ и гармоничность сенсорного воздействия ингредиентов пива. При этом должно быть выбрано рациональное соотношения воды и других ингредиентов пива (остаточного экстракта и этанола), соответствующее максимуму значений органолептических целевых дескрипторов.

Учитывая, что один из целевых дескрипторов «флевор» формируется за счет прохождения биохимических реакций в полости рта, можно предположить, что между содержанием сухих веществ и водой в пиве существует некое соотношение, которое является оптимальным для формирования наиболее благоприятного флевора. Пиво, обладающее насыщенным флевором, будет представлять собой сбалансированную по содержанию воды коллоидную систему, в которой концентрация сухих веществ должна быть максимальной, а содержание воды должно обеспечивать максимальную степень дисперсности веществ, влияющих на флевор. Дисперсность коллоидных частиц обеспечивается максимально высокой степенью их гидратации. При снижении толщины гидратной оболочки создаются предпосылки для агломерации коллоидных частиц, что влечет за собой снижение интенсивности их воздействия на вкусовые и тактильные рецепторы ротовой полости и, как следствие, снижение ощущения «флевора». Поэтому для достижения качества, соответствующего выявленным целевым дескрипторам пива, оно должно содержать максимальное количество воды в составе гидратных оболочек. Для получения объективных данных, позволяющих с высокой степенью надёжности предопределять рациональное соотношение воды и ингредиентов пива, был использован метод, низкотемпературной дифференциальной сканирующей калориметрии (ДСК).



2. Изучение гидратации ингредиентов пивного сусла

Исследованию были подвергнуты экстракты солода и хмеля, как основные составные части сухих веществ пивного сусла. В качестве объектов исследования были выбраны также мальтозная патока и водные растворы этанола в широком диапазоне их концентраций.

На рисунке 1 приведены сводные данные удельного содержания связанной воды от концентрации всех ингредиентов пива.

 Как видно из данных рисунка 1, удельное-0

Как видно из данных рисунка 1, удельное содержание связанной воды для всех исследованных объектов снижается при уменьшении содержания сухих веществ и концентрации этанола, однако расчеты показывают, что их суммарная водоудерживающая способность увеличивается. Снижение удельного содержания воды нельзя объяснить дефицитом ее молекул в концентрированных растворах по сравнению с разбавленными, так как во всех случаях значительное количество воды находилось в свободном (замерзающем) состоянии. Рост удельного содержания связанной воды с разбавлением растворов может быть объяснен поведением растворенных в воде молекул, взаимным влиянием растворителя и растворенных веществ, изменением структуры растворов, структурой и свойствами самой воды. Экспериментальные точки для исследованных ингредиентов пивного сусла удовлетворительно ложатся на одну равномерно убывающую кривую. Поэтому эти ингредиенты предложено рассматривать как один «условный компонент». Исключением является этанол. Степень его гидратации в 2-3 раза превышает способность удерживать связанную воду другими исследованными веществами. На основании анализа кривых гидратации ингредиентов пива предложено рассматривать пиво как трехкомпонентную систему, состоящую из воды, этанола и «условного компонента». Вода в пиве может быть разделена на свободную и связанную (гидратную). В свою очередь, связанная вода, в соответствии с гидратационной способностью ингредиентов, распределяется между молекулами этанола и «условного компонента».

В таблице 2 приведены уравнения, описывающие влияние концентрации отдельных ингредиентов пива на удельное содержания гидратной воды.

Таблица 2 – Уравнения, описывающие удельное содержание связанной воды ингредиентами пива

Наименование ингредиента Влияние концентрации ингредиентов на удельное содержание связанной воды Концентрация водного раствора, в котором вся вода находится в связанном состоянии, % масс.
Этанол y = 15,899x -0,735 62,5
Солодовое сусло y = 2,9256x -0,4933 65,7
Экстракт хмеля y = 4,1232x -0,5154 42,7
Мальтозная патока y = 4,4974x -0,6096 71,42
«Условный компонент» y = 4,3578x -0,5952 -

Зависимости свободной и связанной воды от концентрации «условного компонента» и этанола в пиве приведены на рисунке 2. Как видно из рисунка 2, содержание свободной воды снижается пропорционально концентрации как этанола, так и «условного компонента». Зависимости содержания связанной воды имеют нелинейный характер и с ростом концентрации проявляют тенденцию к переходу в горизонтальный участок. Такой характер зависимостей говорит о существовании в системах «вода - условный компонент» и «вода-этанол» критических концентраций, при превышении которых наступает агломерация растворенных веществ, что приводит к стабилизации значений содержания гидратной воды, несмотря на увеличение концентрации ингредиентов. Агломерация приводит к ограничению доступности поверхности веществ и снижению их удельной гидратации. Степень доступности полимера может быть охарактеризована скейлинговым показателем. Скейлинговый показатель позволяет количественно оценить долю поверхности полимера, доступную для гидратной воды. Он численно равен показателю степени при концентрации ингредиента пива в уравнении, описывающем зависимость удельного содержания связанной воды от концентрации этого ингредиента (таблица 3).

Таблица 3 - Значения скейлингового показателя для ингредиентов, входящих в состав пива

Объекты исследования Скейлинговый показатель
Спирт этиловый 0,735
Патока мальтозная 0,609
Экстракт хмеля «Горький» 0,515
Сусло солода светлого 0,493
Условный компонент 0,595

Как видно из таблицы 3, значения скейлингового показателя для всех ингредиентов, кроме этилового спирта, имеют близкие значения. Растворы этилового спирта характеризуются скейлинговым показателем, наиболее значительным среди всех ингредиентов пива.

Таким образом, было установлено, что при расчете химического состава пива следует учитывать практически лишь два его компонента: этиловый спирт и «условный компонент».

В двухкомпонентных растворах возникает конкуренция за гидратную воду. Предложено расчет количества гидратной воды в многокомпонентных системах вести при помощи двух различных методов, условно именуемых «аддитивным» и «конкурентным».

При аддитивном методе гидратацию любого ингредиента сложной смеси рассчитывают без учета присутствия в растворе других компонентов смеси. При конкурентном методе величину гидратации ингредиентов поликомпонентной системы рассчитывают последовательно, начиная с наиболее значительно гидратируемого компонента. Показано, что для инженерных расчетов метод расчета гидратной воды не имеет принципиального значения.

Наличие горизонтальных участков, приведенных на рисунке 2, свидетельствует о стабилизации общего количества гидратной воды в пиве, несмотря на рост концентрации гидратируемых веществ. Следовательно, при содержании ингредиентов, превышающих определенную концентрацию (названную критической), имеет место агломерация ингредиентов пива, что приводит к снижению удельного содержания гидратной воды. При «критической» концентрации ингредиентов пива в их гидратных оболочках интегрально связано наибольшее количество воды. При дальнейшем росте концентрации суммарное количество связанной воды остается неизменным, но степень гидратации молекул ингредиентов пива начинает снижаться. Ингредиенты такого пива наиболее диспергированны, характеризуются наибольшим скейлинговым показателем и в составе своих гидратных оболочек удерживают максимально возможное количество воды. Очевидно, что такое пиво должно обладать наивысшими сенсорными показателями по категории «Осязательные характеристики» - «Насыщенность вкуса» и «Плотность».

Критические концентрации, соответствующие максимальной удельной гидратации условного компонента и этанола, были выбраны в качестве критерия для расчета сбалансированного по гидратной воде пива. Координаты «критических» точек определены из данных рисунка 2 графическими методами. Для раствора этанола такая концентрация равна 18,8 % масс., ей соответствует максимальная степени гидратации молекул спирта. При данной концентрации этанола в составе гидратных оболочек может быть связано 39,3 % воды. Для монокомпонентного раствора «условного компонента» критической является концентрация 30,6 %, при которой в составе гидратных оболочек будет связано 18,4 % воды.

В сбалансированном по гидратной воде пиве концентрации сухих веществ условного компонента и этанола являются взаимосвязанными величинами, и изменение концентрации какого-либо из двух компонентов влечет за собой неизбежное компенсационное изменение концентрации второго.

При заданном значении одного из двух компонентов пива расчет концентраций второго проводят по уравнениям:

Э= - 0,61 К +18,8 и К = - 1,627 Э + 30,6,

где Э и К – концентрация (в % масс.) этанола и условного компонента, соответственно. Соотношение концентраций этанола и условного компонента, обеспечивающих сбалансированный по связанной воде состав пива, приведен на рисунке 3. Такое пиво предложено называть «пивом повышенной плотности».

По результатам эксперимента разработана технология получения сбалансированного по гидратной воде концентрата пивного сусла. Технология заключается в расчете гидратации экстракта применяемой марки солода методом ДСК. По данным ДСК рассчитывают критическую концентрацию сусла, при которой вся вода будет находиться в составе гидратных оболочек сухих веществ сусла. Сгущение сусла ведут до достижения концентрации, не превышающей рассчитанного значения СВ. На рисунке 4 приведены кривые брожения пива, полученного из концентратов пивного сусла, приготовленных по предложенной и традиционной технологиям. Как видно из рисунка 4, процесс брожения сусла, полученного из концентрата, сбалансированного по гидратной воде, характеризуется более высокими показателями, нежели при использовании традиционного концентрата.





3. Изучение условий стабильности пива, как фактора сохранения его потребительских свойств

Пиво представляет собой стабильную коллоидную систему. В соответствии со сделанным предположением, стабильность такой коллоидной системы обеспечивает высокие вкусовые характеристики пива – чем более дисперсной остается система, тем более насыщенным будет вкус пива.

Стабильность коллоидной системы характеризуется значением дзета () -потенциала, который возникает в связи с формированием двойного электрического слоя (ДЭС) на границе коллоидной частицы. Коллоидная стабильность пива может быть обеспечена только достаточно высоким зарядом -потенциала. Поэтому было предложено контролировать вкусовые характеристики пива при помощи -потенциала его коллоидов, определяемого методом микроэлектрофореза путем измерения частоты флуктуации рассеянного лазерного излучения. Способ также позволяет проводить измерение размеров коллоидных частиц.

Исследовали пиво одной партии, но расфасованное в различную тару: стеклянную бутылку, ПЭТ-бутылку и алюминиевую банку. Исследования показали, что содержащиеся в пиве частицы осадка обладают отрицательным зарядом, который снижается в процессе хранения, что приводит к укрупнению коллоидных частиц пива.

Было установлено, что хранение пива в стеклянной бутылке и алюминиевой банке способствует большему снижению -потенциала, нежели в пиве, хранившемся в ПЭТФ-бутылке.

Результаты измерения электрокинетического потенциала были сопоставлены с данными по изменению качественных и органолептических показателей этих же образцов пива в процессе хранения, которые были опубликованы ранее. Результаты сравнительной оценки приведены на рисунке 5.

Как видно из рисунка 5, пиво в процессе хранения изменяет свой вкус, при этом вид тары также может являться значимым фактором. Вид тары оказывает влияние также на размер и электрокинетический потенциал частиц коллоидов пива. Снижение дегустационной оценки пива коррелирует с величиной -потенциала и размером коллоидных частиц пива. Полученные результаты подтверждают предположение о взаимосвязи вкусовых характеристик пива с размером его коллоидов. Укрупнение коллоидных частиц приводит к снижению интенсивности их воздействия на вкусовые и тактильные рецепторы, что приводит к ощутимому снижению вкусовых характеристик пива. Из проведенных исследований можно сделать вывод, что вкус может быть косвенно оценен при помощи -потенциала коллоидов пива, который связан с размером частиц коллоидов. В стабильном пиве для более крупных частиц характерно большее значение электрокинетического потенциала. Такая зависимость объясняется необходимостью более высокого значения заряда частиц для преодоления возрастающих сил притяжения между более крупными коллоидами, так как, несмотря на увеличение размера частиц, пиво должно оставаться стабильным.

Для сохранения стабильным пивом, хранившимся в течение не менее месяца, высоких вкусовых характеристик, значение -потенциала не должно превышать 0,8-1,0 мВ, что соответствует размерам частиц не более 500-600 нм.

На основе полученных результатов разработана феноменологическая модель коллоидной стабильности пива исходя из электрохимической теории стабильности коллоидных систем (рисунок 6).

Центром коллоидной частицы является ядро, представляющее собой белково-фенольные ассоциаты. На ядре сверхэквивалентно адсорбируются изоморфные ему отрицательно заряженные ионы полифенолов, образуя внутреннюю обкладку двойного электрического слоя мицеллы. В качестве противоионов внешней обкладки должны выступать положительно заряженные катионы.

Принципиальная схема коллоидной частицы пива приведена на рисунке 6.

Образованная при этом мицелла может быть описана следующей формулой:

{[N(БЕЛ)n+(Nn/m)(ПФ)m-] М(ПФ)-m }-(Mm/b-X)(Кат)+b X(Кат)+b

где: [N(БЕЛ)n+(Nn/m)(ПФ)m-] – ядро мицеллы, состоящее из белково-полифенольных комплексов;

М(ПФ)-m - внутренняя обкладка, состоящая из отрицательно заряженных ионов поликислот и полифенолов;

(Mm/b-X)(Кат)+b - противоионы (катионы металлов) плотного слоя;

X(Кат)+b - противоионы (катионы металлов) диффузного слоя;

{[N(БЕЛ)n+(Nn/m)(ПФ)m- ] М(ПФ)-m }-(Mm/b-X)(Кат)+b - коллоидная частица.

Из анализа феноменологической модели видно, что коллоидная стабильность связана с присутствующими в пиве катионами. Поэтому потребительские характеристики пива, в том числе и в процессе его хранения, могут управляться путем обеспечения стабильности его коллоидов. Стабильность коллоидов может быть обеспечена путем регулирования катионного состава пива.

4. Изучение гигроскопичности сырья пивоваренного производства методом ядерного магнитного резонанса

С целью предварительной оценки гидратационных характеристик ингредиентов сусла и пива были изучены гигроскопичные свойства основных видов пивоваренного сырья - солода и гранулированного хмеля. Гигроскопичность изучали методом протонного магнитного резонанса на импульсном спектрометре ЯМР. Были получены спектры ЯМР 1Н семи различных образцов пивоваренного солода.

Было установлено, что центральная узкая линия ЯМР - спектра имеет несимметричный характер, так как состоит из двух лоренцевых перекрывающихся линий. Одна из этих линий соответствует воде, способной к более легкому удалению, и ее предложено идентифицировать как «слабо связанную». Вторая лоренцевская линия соответствует воде, которая адсорбирована биополимерами более прочно и ее предложено именовать «прочно связанной».

На рисунке 7 приведены соотношения определенных ЯМР-методом общей (интегральной) влажности солода, сильно связанной и слабо связанной воды, а также влажности, определенной методом высушивания. Совпадение графиков слабосвязанной воды и влажности, определенной высушиванием, говорит о том, что при высушивании учитывают только слабосвязанную воду. Поэтому для экспресс-измерения влажности солода можно рекомендовать использовать ЯМР методику, а в качестве традиционно определяемой влажности рассматривать слабо связанную воду.



Pages:     | 1 || 3 |
 

Похожие работы:










 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.