Лекции для студентов

Белковые продукты и напитки из молочной сыворотки — Производство крепких алкогольных напитков из молочной сыворотки

Производство крепких алкогольных напитков из молочной сыворотки

Производство крепких алкогольных напитков из молочной сыворотки

Способ получения крепкого алкогольного напитка из молочной сыворотки разработан в НПО "Углич". Продукт назван "Водка Угличская". Водка имеет крепость 42 об% и обладает специфическими вкусовыми достоинствами. Технологический процесс производства напитка осуществляется в следующей последовательности: приемка и оценка качества сырья; подготовка сыворотки к спиртовому брожению; засев подготовленной сыворотки чистой культурой-продуцентом; спиртовое брожение; перегонка бражки и получение спирта-сырца; обработка спирта-сырца молочными компонентами; ректификация обработанного спирта-сырца и получение спирта-ректификата; составление смеси из спирта-ректификата и глубоко очищенной сывороткой; розлив и упаковка готового продукта. Технологический процесс получения спирта-сырца практически идет по технологии получения спирта-ректификата. Отличие заключается в том, что сбраживают натуральную осветленную сыворотку, а в состав закваски входят дрожжи: Candida pseudotropicalis расы SK и 85; Torulopsis sphaerica раса SK; Torulopsis sphaerica раса PA. Длительность брожения составляют 48 ч.

Для улучшения органолептических показателей в полученный спирт-сырец вносят обезжиренное молоко из расчета 5 — 10 % от массы спирта. Смесь выдерживают 20 — 60 мин при температуре 20 — 30 ⁰С, отделяют денатурированные сывороточные белки, а спирт направляют на ректификацию. Очищенный спирт смешивают с глубокоочищенной молочной сывороткой в соотношении от 1:1 до 1:2. Полученный алкогольный напиток фасуют и укупоривают по обычной технологии.

Спирт из молочной сыворотки

Промышленное производство спирта из молочной сыворотки начато в различных странах более 20 лет назад. Первая промышленная установка для получения этилового спирта из молочной сыворотки создана на предприятии фирмы «Carbery Creamer Products» в 1978 г. в Ирландии. Производство осуществляли из подсырной сыворотки по методу «APV-Carbery process». Пермеат подсырной сыворотки после ультрафильтрации охлаждали до 30°С, подавали в ферментер и добавляли культуры

В Дании разработан процесс получения спирта из пермеата сыворотки. В процессе использованы дрожжи Kluyveromyces fragilis. Он включает ультрафильтрацию сыворотки, ферментацию пермеата, центрифугирование и дистиллирование. Выход спирта составляет 80 % от теоретического. Из 41 л. пермеата с 4,5 % лактозы получен 1 л. спирта.

В Италии пермеат сбраживали культурой дрожжей Kluyveromyces fragilis, выращенной на искусственных субстратах. Перед внесением дрожжей в пермеате регулировали величину рН дрожжей Kluyveromyces fragilis, Kluyveromyces lactis, Candida pseudotropicalis. В начале процесса доступ воздуха дозируют, чтобы рост дрожжей был минимальным во избежании потребления ими лактозы вместо перевода ее в спирт. После окончания процесса ферментации бражку перегоняют. При переработке 600 тыс.т сыворотки в день получали 25 тыс.л 95,5 % спирта.

Установка для выработки спирта из сывороточного пермеата работала также на заводе датской фирмы De — Danke Garyng. Производительность ее по переработке пермеата — 400 тыс.л в сутки или 10 тыс.л спирта-сырца.

Одними из первых начали производство спирта из сыворотки на установках собственной конструкции также фирмы Kraft (США) и Eupress Dairis (Великобритания). В дальнейшем это производство начали осваивать и другие фирмы.

Процесс брожения в сыворотке или ее пермеате с низкой концентрацией лактозы непродолжителен, однако эффективность переработки (количество спирта полученного из единицы сырья) невелика по сравнению с другими субстратами. Поэтому более целесообразно использовать концентрированную сыворотку. В связи с этим исследования последних лет ведутся в этом направлении.

Культивируя различные виды и штаммы дрожжей на средах с различной концентрацией глюкозы и лактозы выявлено, что некоторые штаммы могут сбраживать лактозу 20 % концентрации, в то время как другие способны сбраживать лактозу лишь при низкой концентрации ее в среде.

Zall R.R. внося дрожжи Kluyveromyces fragilis в сыворотку с постоянно повышающейся концентрацией лактозы получил штаммы хорошо адаптирующиеся в концентратах с высоким содержанием лактозы. Адаптированные дрожжи вносили в сывороточные концентраты с 27 % лактозы и получили высокий выход спирта.

Известен способ, по которому концентрат сыворотки для брожения получают восстановлением сухой сыворотки распылительной сушки до приготовления жидкого продукта с содержанием общих сухих веществ 36 %. Из полученного раствора отделяют белки методом ультрафильтрации. Пермеат деминерализуют. Полученный субстрат содержит 24 % лактозы и имеет рН 4,8. Заквашивают дрожжами Kluyveromyces fragilis NRRLY 2415. Этот штамм продуцирует 108,8 г этанола из 1 л., что составляет 84,3 % от теоретического выхода.

Концентрирование сыворотки можно проводить также методом обратного осмоса. Так, в Великобритании запатентован способ получения этилового спирта из сыворотки, включающий предварительное удаление белка, концентрирование полученной безбелковой массы до содержания лактозы около 7 г/л, сбраживание полученного концентрата до этилового спирта и перегонку. Выделение белка проводят с помощью ультрафильтрации, концентрирование полученного раствора с помощью обратного осмоса. Для сбраживания используют культуру Candida pseudotropicalis NSYC 744. До сбраживания предусматривается введение в концентрат питательных солей, доведение рН до 4 — 5 и поддержание температуры в процессе брожения в пределах 20-35 °С.

Обширные исследования в ряде стран с развитой молочной промышленностью проведены в направлении получения этанола из сыворотки с помощью иммобилизованных клеток, сбраживающих лактозу а также с помощью иммобилизации неусваивающих лактозу дрожжей вместе с β — галактозидазой.

В Финляндии проведены работы по получению этанола из сыворотки с помощью иммобилизированных клеток Kluyveromyces fragilis. По этому способу клетки дрожжей включали в кальций-альгинатный гель. Были проведены Периодический и непрерывный способы получения этанолу Выход спирта в периодических условиях брожения составлял 92,6 и 83,3 % от теоретического при массовой доле лактозы в сыворотке 5 и 10 % и времени брожения 16 и 31 ч. В непрерывных условиях выход спирта (80-90 %) при концентрации лактозы 5 /о и рН 3 0 оставался постоянным в течение трех недель, а затем падал.

В Германии проведены исследования по иммобилизации tplCTOK Saccharomyces cerevisiae и Zymomonas mobilise помощью β — галактозидазы из Aspergillus orysae. Коиммобилизацию осуществляли двумя различными методами. В первом случае дрожжевые клетки обрабатывали β — галактозидазой, затем глутаровым альдегидом в присутствии таннина. В результате образовывались небольшого размера частицы, состоящие из одних клеток с активным внешним ферментным покрытием. Во втором случае бактерии Zymomonas mobilis, обработанные β — галактозидазой, включали в алыинатные шарики диаметром 2-4 мм. В результате иммобилизации изменялись некоторые свойства фермента. Так, связанная лактаза имела гораздо большую активность, чем нативная, оптимум рН для свободной лактазы составлял 4,7-5,2, а для связанной — 4,0-4,5, скорость сбраживания иммобилизованного на микроорганизмах фермента снизилась по сравнению с нативиым на 30 %. Основным недостатком периодического сбраживания с иммобилизованной системой является потеря активности фермента от одной загрузки колонки к другой.

В Швеции также проводились исследования по совместной иммобилизации фермента β — галактозидаза и дрожжей Saccharomyces fragilis на носителе для последующей обработки пермеата сыворотки с целью получения этанола. В качестве носителя использованы гранулы альгината которым заполняли колонку и пропускали через нее сывороточный пермеат. Элюат, содержащий 1,3 и 1,5 % этанола получали из сладкой сыворотки или подкисленного концентрата сыворотки. Использовали колонки со слоем адсорбента 7,5 мм при 30 °С и скорости потока 2,3 мл/ч. При работе реактора в течение 2 месяцев не наблюдалось уменьшение выхода спирта.

В США разработан способ получения этанола из смеси сыворотки и отходов кондитерского производства в соотношении 7 : 1. Полученная смесь содержит 18 — 20 % сухих веществ, 0,7 % золы и 0,7 % белка. Смесь обрабатывают препаратом газолаза, содержащим ферменты расщепляющие углеводы или лактазой, а затем сбраживают дрожжами Saccharomyces cerevisiae или смесью этих дрожжей cKluyveromyces fragilis при температуре 32 °С.

В Польше запатентован способ по которому ультрафильтрат сыворотки или ее сгущенный в 2 — 3 раза раствор подкисляют до рН 4 — 6, пастеризуют, охлаждают до температуры брожения и вносят дрожжи сбраживающие лактозу в спирт. После проведения брожения полученную массу смешивают с пастеризованной свеклосахарной мелассой, добавляют дрожжи Saccharomyces cerevisiae и снова проводят брожение. Из полученной бражки отделяют спирт известными способами.

Спирт полученный из сыворотки может быть использован в различных отраслях народного хозяйства, в том числе для приготовления крепких алкогольных напитков.