Технология производства виски

Изм.

Лист

№ документа

Подпись

Дата

Лист

16

 

 

ВР – БИО – НГТУ – 08БИО – 000 – 12

1 - клеточная оболочка; 2 - ядро; 3 - цитоплазма; 4 - вакуоль; 5 - митохондрии; 6 - рибосомы.

Рисунок 6 – Схема строения дрожжевой клетки

 

Клеточная оболочка – тонкая, плотная и эластичная. Она сохраняет форму клеток, регулирует обменные процессы, поддерживает внутриклеточное осмотическое давление. Через нее поступают в клетку вещества, необходимые для ее питания и роста, и выводятся наружу продукты обмена. Толщина оболочки зависит от возраста клетки и ее состояния. Клеточная оболочка состоит из двух слоев, различающихся по содержанию глюкана и маннана. Внутренний слой – цитоплазматическая мембрана, окружающая цитоплазму, - пропускает воду и растворенные в ней вещества с небольшой молекулярной массой, наружный – значительно больше веществ [5].

Цитоплазматическая мембрана служит осмотическим барьером клетки. Она состоит из нуклеиновых кислот, протеинов и полисахаридов.

Цитоплазма клетки выглядит однородной. В ней осуществляются жизненно важные процессы обмена веществ. Она обладает избирательной способностью к восприятию тех или иных веществ. Так, например, она не воспринимает сахарозу из раствора, тогда как глюкоза, фруктоза, органические кислоты и минеральные соли проходят свободно. В цитоплазме происходят сложные превращения поступивших веществ: часть их расходуется на образование самой цитоплазмы и оболочки клетки, часть служит источником энергии, необходимой для жизненных процессов.

 Цитоплазма представляет собой сложную коллоидную систему, дисперсной средой которой является вода, содержащая в растворенном состоянии углеводы, минеральные соли, аминокислоты, ферменты. Вязкость цитоплазмы в 800 раз превышает вязкость воды. По мере старения клетки вязкость цитоплазмы возрастает, появляются мелкая вакуолизация и зернистость, а также жировые гранулы [4].

Изм.

Лист

№ документа

Подпись

Дата

Лист

17

 

 

ВР – БИО – НГТУ – 08БИО – 000 – 12

Ядро – органоид клетки – находится в цитоплазме и  является носителем наследственных свойств организма. Оно имеет  вид округлого или овального  пузырька диаметром около 2 мкм, окруженного  очень тонкой оболочкой. Содержит прозрачную жидкость - нуклеоплазму и более  плотную кариосому (ядрышко).

Ядро представляет собой  конгломерат склеивающихся хромосом. Они неоднородны и состоят  из зернистых и палочковидных  структур. В зависимости от рода и вида дрожжей их может быть от 4 до 10-12. В ядрах обособлена в виде включений дезоксирибонуклеиновая кислота (ДНК). С ее помощью осуществляется передача наследственных признаков. При  размножении ядро делится на 2 части, а при спорообразовании - на количество частей, соответствующее количеству образующихся спор.

Митохондрии (хондриосомы) (Рисунок 7) также являются органоидом клетки. Это мелкие структуры, имеющие формы зернышек, палочек или нитей. Они имеют двухслойную оболочку. От внутренней оболочки вглубь отходят многочисленные выступы, называемые гребнями, или кристами. Длина митохондрий 0,4-1,0, ширина 0,2-0,5 мкм. Они содержат 30% липидов и 50% белка. Окислительные ферменты сконцентрированы в митохондриях.

 

1 – простые перегородки; 2 – разветвленные перегородки; 3 – полость (криста).

Рисунок 7 – Схема строения митохондрии

 

Рибосомы представляют собой органоиды, в которых происходит синтез белка за счет активированных аминокислот, поступающих из митохондрий. Синтез белков осуществляется при помощи рибонуклеиновой кислоты (РНК), связанной с белком. Последовательность чередования аминокислот при синтезе определяется последовательностью нуклеотидов в РНК, входящей в состав рибосом [5].

Вакуоль, отделенная от цитоплазмы липопротеидной мембраной, является обязательным органоидом клетки. В вакуолях содержатся белки, жиры, углеводы, органические и минеральные вещества в коллоидном состоянии и ферментные системы. Тут аккумулируются различные элементы и их соединения в виде солей с концентрацией, значительно превышающей их содержание в окружающей среде. В вакуолях могут иметь место ферментативные превращения. Круглые дрожжевые клетки содержат одну вакуоль, продолговатые - две. Форма их непостоянна.

К запасным веществам дрожжевой клетки относятся метахроматин (волютин), гликоген, жировые включения, находящиеся в вакуолях.

Изм.

Лист

№ документа

Подпись

Дата

Лист

18

 

 

ВР – БИО – НГТУ – 08БИО – 000 – 12

Содержание метахроматина  колеблется в зависимости от состава  питательной среды, от стадии развития дрожжей. Особенно много его появляется в клетке перед почкованием. Метахроматин – комплекс, состоящий из липопротеидов, РНК, полифосфатов.  
Гликоген - полисахарид, родственный крахмалу, называемый еще животным крахмалом. Его содержание в дрожжевой клетке достигает 30-40% от массы сухих веществ. Гликоген накапливается в дрожжах в период бурного брожения. К концу брожения он исчезает, так как расходуется голодающими клетками.

Жировые включения содержатся в вакуолях в виде мелких капель, которые увеличиваются с ростом клетки.

Изм.

Лист

№ документа

Подпись

Дата

Лист

19

 

 

ВР – БИО – НГТУ – 08БИО – 000 – 12

Химический состав

Химический состав дрожжей  так же не стандартен и зависит  от ряда факторов, заставляющих в определенных пределах его колебаться.

Воды в дрожжевой клетке содержится примерно на 75%. Сухое вещество дрожжей состоит из органических и неорганических веществ. Среди органических веществ можно выделить белковые вещества, доля которых колеблется от 40 до 60%; углеводы – от 25 до 35% и жиры (липиды) – от 4 до 7% к общей массе сухих веществ.

Среди минеральных (неорганических) веществ выделяется калий, содержание которого приблизительно равно 2400 мг на 100 г сухих веществ, чуть меньше – фосфора, около 200 мг кальция и незначительное содержание магния, цинка, марганца и т.д. Общее содержание неорганических веществ составляет 0,1 % от всей массы клетки.

Многозначительность фосфорных  соединений проявляется в обмене веществ у клеток дрожжевых культур, за счет того, что они входят в  состав промежуточных продуктов  спиртового брожения. Немаловажно и  значение калия, участвующего в построении молекул белков и углеводов. Помимо этого дрожжи обогащены витаминами, такими как тиамин В1, рибофлавин В2, биотин Н, пиридоксин В6, а так же никотиновая РР, фолиевая В9 и пантотеновая В5 кислоты [4].

Размножение дрожжевых клеток

Во время сбраживания  сусла, дрожжевые клетки находятся  в наиболее благоприятной среде  для питания и размножаются за счет этого только почкованием, не образуя  спор.

В питательной среде сусла  жизнедеятельность дрожжевых клеток можно разделить на четыре основные фазы (Рисунок 8 ):

• На начальном этапе, так называемой латентной фазе (лаг - фазе), дрожжи приспосабливаются к среде обитания и подготавливаются к процессу размножения. Эту фазу можно разделить на две части: фазу действительного покоя (I), когда клетки приспосабливаются к новой среде, и фазу постепенного начала размножения (II). Концентрация дрожжей в какой-то мере начинает повышаться.  Длительность этой фазы составляет от 1 до 1,5 суток [5].

Изм.

Лист

№ документа

Подпись

Дата

Лист

20

 

 

ВР – БИО – НГТУ – 08БИО – 000 – 12

I – фаза действительного покоя; II – фаза постепенного размножения; III – экспоненциальная фаза; IV – фаза затухающего роста; V – стационарная фаза; VI – фаза отмирания;

Х – плотность популяции (концентрация микроорганизмов); t – время

Рисунок 8 – Кривая роста дрожжей

 

• Следующая фаза, при которой скорость размножения клеток достигает своего максимального значения и их количество увеличивается в несколько раз, называется логарифмической (III).
• На следующем этапе скорость появления новых клеток и скорость отмирания старых постепенно уравновешивается после спада темпа размножения – наступает стационарная фаза (IV ,V).
• Заключительная фаза обусловлена спадом количества дрожжевых клеток за счет уменьшения объема питательных веществ и увеличения продуктов обмена. Эта фаза называется затухающей (VI) и приводит к отмиранию клеток и оседание их на дно бродильного аппарата.

Так называемый автолиз – распад составных частей клетки под действием собственных ферментов, происходит после ее отмирания, когда все биохимические процессы, проходившие внутри клетки прекращаются вместе с жизнедеятельностью. При автолизе происходит образование низкомолекулярных продуктов распада, которые напрямую влияют на вкус сусла. Слабый дрожжевой привкус появляется в случае незначительного автолиза, а горький посторонний вкус – при его сильно большом показателе. Причиной коллоидного помутнения сусла могут послужить выделяемые при автолизе азотистые вещества [5].

2.2.3 Изм.

Лист

№ документа

Подпись

Дата

Лист

21

 

 

ВР – БИО – НГТУ – 08БИО – 000 – 12

Вода

Вода также может считаться основным ингредиентом. Она необходима для дистилляции, но вступает также на других этапах производства напитков (например, она используется для снижения алкогольного градуса или для охлаждения конденсаторов перегонных кубов). По этой причине во все века определяющей для месторасположения винокуренного завода всегда была близость рек и иных водоемов.

В производстве виски Jack Daniel's Tennessee Whiskey используется чистая, прохладная, не содержащая железа вода из горных источников в Холлоу. Круглый год из родников в глубине горной пещеры вытекает водный поток со скоростью 3024 л (800 галлонов) в минуту; у воды постоянная температура 13 °C и практически нулевое содержание железа. Вот почему вискокуренный завод изначально расположился именно здесь – и остается на этом месте до сих пор.

Вода для производства виски должна быть без вкуса и  запаха, практически бесцветной и  маломутной.

 Особые требования  предъявляются по:

- жесткости: содержание ионов кальция не должно превышать 40-80 мг/л, а магния – следовое;

- щелочности: 0,5 -1,5 мг-экв/л;

- pH = 6 -6,5;

- окисляемости: 2,0 мг О₂/л;

- содержание  железа - 0,1 мг/л; хлоридов – 100 – 150 мг/л; сульфатов – 100 – 150 мг/л; алюминия – 0,5 мг/л; нитратов – 10 мг/л; меди – 0,5 мг/л.

- содержание сухого остатка 500 мг/л.

 Вода из горного источника используется при создании сусла на этапе затирания. Во время этого процесса температура составляет от 65 до 95 °C в зависимости от этапа затирания. Также вода используется при купажировании, там ее добавляют, чтобы придать нужную крепость виски.

Подробно рассмотрим технологические стадии производства виски.

 

2. Технологическая часть

 

1. Технологические стадии производства виски

Процесс производства происходит в шесть этапов (рисунок 9):

- подготовка злаков (соложение, подразделяющееся на четыре фазы - очистка и сортировка зерна, замачивание, проращивание, высушивание);

- приготовление сусла;

Изм.

Лист

№ документа

Подпись

Дата

Лист

22

 

 

ВР – БИО – НГТУ – 08БИО – 000 – 12

- брожение;

- дистилляция;

- процесс фильтрация и   смягчения углем;

- выдержка (или созревание).

1. Соложение

Соложение - это процесс, в течение которого зерно ячменя модифицируется, в нем появляется сахар, необходимый для следующего этапа – затирания солода. Этот процесс используется как при производстве пива, так и виски. Но для виски используется ячмень с низким содержанием протеина и с высоким содержанием крахмала, который в процессе гидролиза превращается в моно- и дисахариды, а после брожения и ректификации образуется спирт. Большая часть солода в мире используется для производства пива и лишь 3% для производства виски.

При производстве спирта солод  используют сразу же после проращивания зерна (зеленый солод). Его готовят  из ячменя и ржи. Из ферментативного комплекса солода в спиртовом производстве основное значение имеют амилолитические ферменты, которые необходимы для осахаривания крахмала.

Для более полного осахаривания крахмала солод должен обладать высокими осахаривающей, декстринирующей, декстринолитической  способенностями.