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

На правах рукописи

Сидоренко Алексей Юрьевич

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

Специальность 05.18.07 –

Биотехнология пищевых продуктов (пивобезалкогольная, спиртовая и винодельческая промышленности)

АВТОРЕФЕРАТ

диссертация на соискание учёной степени

кандидата технических наук

Москва – 2008

Работа выполнена в Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Московский государственный университет пищевых производств»

Научный руководитель:	доктор технических наук, профессор Гернет Марина Васильевна
Официальные оппоненты:	доктор технических наук, профессор Панасюк Александр Львович кандидат технических наук Афанасьева Елена Дмитриевна
Ведущая организация:	Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Российская экономическая академия им. Г.В. Плеханова»

Защита состоится «17» декабря 2008 года в ___ часов на заседании Совета по защите докторских и кандидатских диссертаций Д 212.148.04 при ГОУВПО «Московский государственный университет пищевых производств», 125080, Москва, Волоколамское шоссе, д.11, ауд. III-101.

Автореферат размещен на сайте www.mgupp.ru.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГОУ ВПО ««Московский государственный университет пищевых производств».

Автореферат разослан « » ноября 2008 г.

Учёный секретарь совета, д.т.н., проф. Е.В.Крюкова

Общая характеристика работы

Актуальность темы. Пиво представляет собой продукт повышенного потребительского спроса. Пивоваренная промышленность России выпускает пиво в широком ассортименте, который, в основном, удовлетворяет запросы различных потребительских групп населения. В условиях сформированного пивного рынка России, дальнейший его рост возможен за счёт продвижения новых, эксклюзивных сортов пива, способных удовлетворить широкий спектр потребительских потребностей. При проектировании новых сортов пива необходима разработка дополнительных методов контроля качества сырья и готовой продукции. Эти методы должны характеризоваться объективностью, высокой точностью и возможностью проведения большого объема исследования в течение короткого времени. Выбор показателей качества, которые формируют потребительские предпочтения, должен основываться на современных методиках их изучения и надежных физико-химических методах контроля. В последние годы растет спрос на пиво с повышенным содержанием остаточного экстракта. Пиво этой категории обладает улучшенными вкусовыми характеристиками и повышенной пищевой ценностью. Однако такое пиво не всегда обладает сбалансированными вкусовыми характеристиками, в связи с тем, что до настоящего времени отсутствуют технологические критерии в подборе рецептуры пива, которые могли бы обеспечить пиву насыщенный вкус, сбалансированный сенсорный профиль и стабильность в процессе хранения. В изучение проблем, связанных с разработкой продуктов питания заданного качества и управлением этим качеством, большой вклад внесли В.М.Кантере, В.А.Матисон, К.А.Калунянц, Р.А.Колчева, А.А.Кочеткова, М.В.Гернет, Г.А.Ермолаева, и др. исследователи. Разработанные этими учеными основы технологии проектирования качества продуктов питания служат надежной базой для дальнейшего развития данного направления, в том числе и в пивоваренной отрасли.

Цели и задачи исследования. Целью исследования является разработка усовершенствованных способов получения пива повышенной плотности, а также новых экспертных и физико-химических методов контроля качества пивоваренного сырья и пива.

Для достижения поставленной цели в работе решались следующие задачи:

- разработать методологию выявления потребительских предпочтений в области сенсорных характеристик пива;

- разработать методику изучения состояния воды, в жидких и твёрдотельных объектах пивоваренного производства (солод, гранулированный хмель, сусло, этиловый спирт) и изучить степень гидратации ингредиентов пива и сусла;

- разработать новые методы контроля гигроскопичности солода и гранулированного хмеля;

- разработать методику расчёта химического состава концентрата пивного сусла, сбалансированного по содержанию в нём гидратной воды;

- разработать методику расчета химического состава пива с максимальной гидратацией его ингредиентов;

- изучить предпосылки для обеспечения высоких вкусовых характеристик пива повышенной плотности, за счёт его высокой коллоидной стабильности и максимальной дисперсности его компонентов на основе феноменологической модели коллоидной стабильности пива;

- разработать методы определения технологических характеристик солода и гранулированного хмеля на основе ЯМР-спектроскопии;

- разработать технологию получения концентрата пивного сусла, сбалансированного по гидратной воде;

- разработать способы усовершенствованной технологии получения пива повышенной плотности с улучшенными вкусовыми характеристиками;

- разработать методику расчета необходимого количества солода и хмеля, обеспечивающих получение пива с заданными потребительскими характеристиками.

Научная новизна:

-установлено, что для обеспечения высоких сенсорных характеристик пива максимальное количество воды должно находиться в составе гидратных оболочек его ингредиентов;

-изучены соотношения свободной и связанной воды в растворах основных ингредиентов пивного сусла, получены эмпирические зависимости, описывающие их гидратацию;

- установлено, что степень гидратации ингредиентов пива связана с их концентрацией и числено может быть описана скейлинговым показателем, определяющим степень доступности поверхности ингредиентов для молекул гидратной воды;

- выявлено существование критических значений концентраций водных растворов исследованных ингредиентов пива, при которых вся вода находится в составе их гидратных оболочек;

-получены аналитические выражения для расчёта характеристических концентраций однокомпонентных растворов ингредиентов пива;

-установлено, что коллоидные частицы пива обладают отрицательным поверхностным зарядом. Предложена феноменологическая модель коллоидной системы пива, получена формула коллоидной частицы пива;

-установлено, что метод ЯМР-спектроскопии протонов 1Н и изотопа углерода 13С может быть использован для изучения технологических характеристик солода и гранулированного хмеля;

- установлено присутствие в солоде и хмеле влаги двух видов: прочно и слабо связанной воды;

- установлено, что по ЯМР спектру 13С могут быть качественно и количественно идентифицированы основные составные части хмеля: полифенольные соединения, хмелевые смолы и эфирные масла.

Практическая значимость:

- разработана методика выявления доминирующих потребительских характеристик пива и их учета при разработке новых сортов;

- разработана методика расчёта химического состава пива, сбалансированного по критерию «максимальное содержание гидратной воды»;

-разработана методика определения электрокинетического потенциала коллоидов пива;

- определены значения электрокинетического потенциала для пива, хранившегося в различной таре. Сформулированы конкретные предложения по увеличению длительности хранения пива, в зависимости от вида тары. Разработана методика оценки качественных характеристик пива по величине электрокинетического потенциала его коллоидов;

-разработана технология сбалансированного по гидратной воде концентрата пивного сусла, позволяющая получать пиво с улучшенными вкусовыми характеристиками;

- разработана «Методика определения влажности и экстрактивности солода по результатам ЯМР 1Н высокого разрешения»;

- разработана методика качественного и количественного определения основных ингредиентов гранулированного хмеля на основе ЯМР-спектроскопии;

- разработан «Метод разработки новых сортов пива с прогнозируемыми потребительскими характеристиками»;

- для минипивзавода производственной мощностью 1 тыс. дал пива в сутки экономический эффект от внедрения технологии производства пива повышенной плотности составит около 8,25 млн. руб. в год.

Апробация результатов работы. Основные результаты работы были доложены и получили положительную оценку на следующих научно-технических конференциях:

1. III Юбилейная международная выставка-конференция «Высокоэффективные пищевые технологии, методы и средства для их реализации», Москва, МГУПП, 2005 г.
2. IV международная конференция-выставка «Высокоэффективные пищевые технологии, методы и средства для их реализации», Москва, МГУПП, 2006 г.;
3. V юбилейная школа-конференция с международным участием «Высокоэффективные пищевые технологии, методы и средства для их реализации», Москва, МГУПП, 2007 г.
4. Международная научно-практическая конференция «Биотехнология. Вода и пищевые продукты», Москва, РХТУ им. Д.И.Менделеева, 2008 г.
5. I межведомственная научно-практическая конференция «Товароведение, экспертиза и технология продовольственных товаров», Москва, МГУПП, 2008 г.

Публикации. Основные результаты исследований изложены в 8 печатных работах.

Структура и объём работы. Диссертация состоит из введения, 4-х глав, в которых изложены результаты проведённых исследований, выводов, списка использованной литературы и приложений. Работа изложена на 150 страницах, иллюстрирована 44 рисунками и 17 таблицами. Список литературы включает 151 наименование, в том числе 20 иностранных источников.

СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЫ

Введение. Во ведении обоснован выбор темы исследования, показана актуальность исследованного направления, сформулированы цели и задачи, а также приведены данные по научной и практической значимости выполненной работы.

1. Анализ пивного рынка и экспертная оценка целевых потребительских характеристик пива

К числу потребительских характеристик пива можно отнести показатели безопасности пива, сенсорные характеристики, физико-химические характеристики, в том числе его стойкость и качество упаковки, пищевую и энергетическую ценность.

В таблице 1 приведены эмпирические уравнения, описывающие зависимости содержания спирта и углеводов от экстрактивности начального сусла, полученные при обработке литературных данных.

Как видно из данных таблицы 1, зависимости содержания спирта и углеводов пива от экстрактивности начального сусла имеют линейный характер. Данные зависимости могут служить достаточно надежной основой для проведения технологических расчетов продуктов пивоваренного производства.

Наличие на рынке широкого ассортимента пива, формирует потребность выпуска таких сортов пива, которые могли бы удовлетворить изысканные предпочтения различных групп потребителей. Поэтому к разработке новых брендов следует подходить с позиций прогнозирования их потребительских характеристик. Такой подход гарантирует разработку действительно востребованной на рынке продукции, с ожидаемыми характеристиками.

Таблица 1 - Эмпирические зависимости содержания спирта и углеводов пива от экстрактивности начального сусла *)

(У – содержание углеводов в пиве, % масс.; Сп – содержание этилового спирта в пиве, % об, х – экстрактивность начального сусла, % масс.)

Вид пива	Содержание углеводов		Содержание спирта
	Аппроксимирующее уравнение	Величина достовер-ности апрок-симации	Аппроксимирующее уравнение	Величина достовер-ности апрок-симации
Светлое	У = 0,39 х	0,97	Сп = 0,42х - 0,74	0,99
Полутемное	У = 0,4 х	0,95	Сп = 0,44х - 1,37	0,97
Тёмное	У = 0,42 х	0,96	Сп = 0,4х - 0,9	0,94