Тема: Технология приготовления кваса

• Вид работы:
  Дипломная (ВКР) по теме: Технология приготовления кваса
• Предмет:
  Другое
• Когда добавили:
  22.03.2012 11:29:41
• Тип файлов:
  MS WORD
• Проверка на вирусы:
  Проверено - Антивирус Касперского

Другие экслюзивные материалы по теме

• Полный текст:

  СОДЕРЖАНИЕ

  Введение……………………………………………………………………………...5

  1.Литературный обзор………………………………………………………………6

  1. 1.История кваса…………………………………………………..................6

  1.2.Технология квасов брожения…………………………………………….8

  1.2.1.Производство квасного сусла………………………………….10

  1.2.2.Сбраживание квасного сусла………………………………….15

  1.2.3.Осветление кваса …………………………………………........22

  1.2.4.Фильтрование кваса……………………………………………23

  1.3. Состав квасов брожения и квасного напитка ………………………..29

  1.4. Лекарственно-техническое сырье для безалкогольных напитков…..34

  1.5. Характеристика используемого растительного сырья………………40

  1.5.1.Липа……………………………………………………………..43

  1.5.2.Бессмертник песчаный (цмин)…………………………….......44

  1.5.3.Календула……………………………………………………….45

  1.5.4.Душица обыкновенная ………………………………………...47

  1.5.5.Пижма…………………………………………………………..49

  1.6.Использование растительного сырья в качестве стабилизаторов (антиоксидантов) ……………………………………………………………51

  2.Экспериментальная часть……………………………………………………….56

  2.1. Объекты и методы исследования……………………………………...56

  2.1.1 Условия проведения……………………………………………56

  2.1.2. Объекты исследования………………………………………...56

  2.1.3 Методы анализа………………………………………………....56

  2.2. Результаты экспериментов……………………………………………..62

  2.2.1.Анализ травяных настоев…………………………………........62

  2.2.1.1.Анализ водных настоев……………………………….…..62

  2.2.1.2.Анализ водно-ферментных настоев……………………...63

  2.2.2.Анализ соков……………………………………………………69

  2.2.2.1.Ферментная обработка соков…………………………….70

  2.2.3.Анализ готового кваса………………………………………….74

  3. Выводы…………………………………………………………………………...77

  4. Технологическая часть…………………………………………………………..79

  4.1.Технологическая схема приготовления кваса………………………....79

  4.2.Продуктовый расчет…………………………………………………….81

  5. Экономическая часть…………………………………………………………….95

  5.1.Маркетинговые исследования…………………………………………..95

  5.1.1. Затраты на проведение исследований……………………..96

  5.1.2. Стоимость основным материалов………………………....98

  5.1.3. Конкурентоспособность продукта…………………….....100

  6. Охрана труда и окружающей среды…………………………………………..102

  6.1. Охрана труда…………………………………………………………..104

  6.1.1. Требования охраны труда к помещению лаборатории…104

  6.1.2. Правила безопасности работы в лаборатории…………..110

  6.2.Охрана окружающей среды……………………………………………113

  Список используемой литературы……………………………………………….115

  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  

  ВВЕДЕНИЕ

  На современном этапе российского производства, несмотря на обилие различных напитков, насыщающих потребительский рынок, квас брожения начинает возвращать утерянные позиции.

  Основными причинами утраты этих позиций были ограниченный тремя сутками срок хранения кваса брожения и отсутствие стабильного качества напитка. Квас не только утоляет жажду, освежает и бодрит, но и обладает полезными целебными свойствами. Поэтому решение вопросов, связанных с повышением стабильности, а значит и сроков хранения квасов актуально для отечественных производителей напитков.

  Жесткая конкуренция среди производителей требует постоянного использования нововведений, поиска новых, более совершенных форм выпускаемого товара, улучшения качества товара на всех стадиях производственного цикла – от покупки качественного сырья до продажи потребителю.

  Технология приготовления традиционного кваса осложняется тем, что он имеет незначительные сроки хранения. В настоящее время существуют приемы, позволяющие увеличить стойкость напитка, но все они либо требуют значительных капитальных вложений на приобретение нового оборудования,  подобного пивоваренному, либо малоэффективны. Поэтому актуальны и перспективны исследования, направленные на совершенствование технологии производства кваса.

  Сегодня перед бродильной промышленностью стоит задача возрождения производства традиционного русского национального напитка. Одна из задач отрасли – использование нетрадиционного сырья для получения новых видов квасов и других напитков брожения, а также применение экстрактов из растительного сырья, направленных на повышение стабильности напитка и увеличения сроков хранения.

  Целью данной работы является разработка кваса с использованием растительного сырья для обогащения напитка веществами, способствующими увеличению стойкости.

  1.ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

  
  

  1.1. История кваса

  Русский квас - один из лучших безалкогольных напитков. По вкусовым и пищевым качествам он не имеет себе равных. Изобретенный более тысячи лет назад, квас пользуется заслуженной популярностью и в настоящее время.

  На Руси первое письменное упоминание о квасе относится к 989 году, когда киевский князь Владимир обратил своих подданных в христианство. В летописи по этому поводу было написано - "Раздать народу пищу, мед и квас".

  Квас, изготовленный из ржаного и ячменного солода, обладает не только высокими вкусовыми качествами, но бодрит и нормализует обменные процессы в организме. По воздействию на организм он подобен кефиру, простокваше, кумысу и ацидофилину. Квас, как всякий продукт молочнокислого брожения, регулирует деятельность желудочно-кишечного тракта, препятствует размножению вредных и болезнетворных микробов, поднимает тонус организма, улучшает обмен веществ и благоприятно влияет на сердечно-сосудистую систему. Эти целебные свойства объясняются наличием в нем молочной кислоты, витаминов, свободных аминокислот, различных сахаров и микроэлементов.

  Квас повышает аппетит, обладает высокой энергетической ценностью. Не случайно рецептами русского кваса заинтересовались во многих странах Западной Европы. На международном конкурсе, проходившем в 1975 году в Югославии, русский квас (из Москвы) получил оценку 18 баллов, а известный напиток кока-кола только 9,8 балла. [ 24 ]

  На Руси квас был всегда в большом почете. Его варили в монастырях и солдатских казармах, в госпиталях и больницах, в помещичьих усадьбах и крестьянских избах. Способы приготовления кваса, так же как и способы хлебопечения, знали в каждом доме. Многовековой опыт показал, что квас способствует сохранению здоровья и повышает работоспособность. При выполнении тяжелых работ - косьба, пахота, заготовка дров - русский крестьянин брал с собой в качестве питья не молоко и не фруктовые напитки, а квас, считая, что он снимает усталость и восстанавливает силы. Это свойство кваса подтвердили ученые.

  Введение в рацион питания спортсменов солодового экстракта дало положительный эффект, в частности при больших нагрузках на мышцы. Поэтому напитки из солодового экстракта дают спортсменам для повышения физической работоспособности, снятия усталости и увеличения объема мышц. Бактериологи, инфекционисты и врачи гигиенисты, утверждают, что квас обладает бактерицидными свойствами. В 1913 году В.С. Сотников подтвердил гибель в квасе тифозных и паратифозных микроорганизмов. Если учесть, что наряду с микроэлементами в квасе содержится более 10 аминокислот и из них 8 незаменимых, то значение кваса становиться еще более весомым. Количество витаминов в квасе на первый взгляд не очень велико, но их регулярное поступление в организм дает ощутимый положительный эффект.

  Приготовление кваса по старым рецептам - весьма сложная, трудоемкая и длительная процедура. От замачивания зерна, проращивания его и запаривания до сушки, размола и приготовления сусла проходит более 70 дней. Однако в наше время можно купить концентрат кваса, а уж из него приготовить квас - совсем простое дело. Квас стоит того, чтобы его употреблять как можно чаще. Ведь этот напиток, на самом деле и диетический, и профилактический, снимает усталость и повышает работоспособность.

  О ценности кваса говорят народные пословицы и высказывания. Вот некоторые из них:

  "Квас, как хлеб, никогда не надоедает"
  "Русский квас много народу спас"
  "И худой квас лучше хорошей воды"
  "Щи с мясом, а нет - так хлеб с квасом"
  "Кабы хлеб да квас, так и все у нас"

  Нужно, чтобы квас был в каждом доме и постоянно. Из литературных источников известно, что искусством приготовления вкусных, острых, душистых "щекочущих" квасов восточные славяне владели еще задолго до образования Киевской Руси. Народные мастера создали множество разновидностей кваса. Даже основные из них трудно перечислить. Наличие кваса указывало на благополучие в доме, на крепость и устойчивость быта. Вспомните поэму Сергея Есенина "Анна Снегина", где он пишет: "У каждого крашены ставни, по праздникам мясо и квас". А.С.Пушкин так выразил ценность кваса: "Им квас как воздух был потребен".

  В прошлые века русский человек не мог обойтись без кваса. Квас пили во время работы, после работы, перед и после еды. Квас был напитком каждого дня. Известны рецепты овощного, хлебного, березового, яблочного, апельсинового, лимонного, рябинового, брусничного, шиповникового, смородинового, клубничного, земляничного, вишневого, клюквенного квасов, кваса из ревеня, со свеклой, с хреном, кваса «Темного», «Светлого», «Русского», «Петровского», «Конопляного», «Домашнего».[ 24 ]

  1.2. Технология квасов брожения

  Хлебный квас — национальный русский напиток, имеющий многовековую историю. Квас — один из самых лучших жаждоутоляющих напитков с множеством полезных свойств. Это один из распространенных напитков, обладающий приятным ароматом ржаного свежевыпеченного хлеба и кисловато-сладким вкусом. Он содержит разнообразные продукты спиртового и молочнокислого брожения, придающие ему освежающее действие и специфический кисловатый вкус. Питательная ценность 1 дм³ кваса составляет 1000-1170 кДж (240-280 ккал). Квас отличается повышенным содержанием витаминов, особенно группы В. В народной медицине его используют для лечения простуды, лихорадки, заболеваний кишечника, для стимулирования секреции пищеварительных желез. Квас брожения регулирует деятельность желудочно-кишечного тракта, препят­ствует размножению вредных болезнетворных микробов, улучшает обмен веществ, благотворно влияет на сердечную деятельность.[6 ]

  Употребление кваса соответствует принципам здорового образа жизни, получившим в последнее время широкое распространение во всем мире. Процесс изготовления кваса имеет многовековую историю, однако до середины прошлого столетия эти технологии имели домашнее или полупромышленное применение. В 60-80-е гг. прошлого столетия начался промышленный выпуск кваса, было освоено производство концентрата квасного сусла и концентрата кваса. В этот период выпуск кваса составлял 30% от всего объема выпуска безалкогольных напитков. В 90-е гг, XX в. наблюдалось резкое падение производства и потребления кваса, в 1993 г. оно составило всего 3%. Затем в 2001-2002 гг. вновь выросло и в 2005 г. уже приблизилось к 10%. В то же время снижение или тем более повышение объемов производства не ока­зывало влияния на качество технологиче­ских процессов. Анализируя состояние научной базы современной технологии квасоварения, можно констатировать, что она осталась на уровне 70-х гг. XX в. и значительно отстает от последних достижений в обла­стях биоинженерных технологий. Для расширения производства кваса необходимо разработать современные технологии, усовершенствовать методы регулирования технико-экономических процессов [2].

  В связи с высоким сезонным пиком продаж кваса особую значимость имеют мероприятия, направленные на сокращение продолжительности процесса производства кваса. Безусловно, возможность снижения затратных статей себестоимости продукта также требует тщательного изучения.

  Исследование проблем квасоварения необходимо начинать с изучения качественных характеристик сырья. Традиционно использование в процес­се приготовления квасов брожения зернового сырья: несоложеной ржи, ржаного солода (ферментированного и неферментированного),   некоторого   количества ячменного солода и иногда кукурузной муки.

  Как правило, остальные добавки не оказывают особого влияния на ход техно­логического процесса. В то же время характерные особенности ржаного сырья определяют все основные экономические показатели и качество готового кваса. Основная часть предприятий при производстве квасов брожения использует концентрат квасного сусла.[ 2 ]

  
  
  
  

  1.2.1. Производство квасного сусла

  Обычно при производстве квасов брожения используют озимые сорта ржи с влажностью не более 15,5%. Химический состав ржи (%): крахмал — 60, белок — 9-14, жиры — 2,0, β-глюкан — 1,5-2, пентозаны — 9.

  Содержание витаминов и минеральных веществ во ржи: ниацин — 12 мкг/г СВ, пантотеновая кислота — 8 мкг/г СВ, тиамин — 4 мкг/г СВ, цинк — 2 мг/100 г СВ, магний — 138 мг/100 г СВ, фосфор — 428 мг/100 г СВ, калий — 524 мг/100 г СВ.

  Высокое содержание витаминов, макро- и микроэлементов свидетельствует о высокой биологической ценности продуктов переработки ржаного сырья.

  В то же время значительный уровень пентозанов, других полисахаридных и полипептидных компонентов обусловливает трудности при производстве кваса. Это в первую очередь продолжительная фильтрация ржаного сусла, его высокая вязкость, повышенные потери экстрактивных веществ в технологическом процессе.

  Все эти факторы указывают на необходимость контроля за проведением гидролиза биополимеров ржи.

  Отличие ржи по структурно-механическим свойствам от зерен других злаков обусловливает ее поведение при размоле. Ее зерно ведет себя как пластическое тело, а не как хрупкое, что необходимо учитывать при подготовке ржи.[ 7 ]

  При производстве кваса применяют ржаную муку, что, в свою очередь, влияет на выбор фильтрационного оборудования, особенно в тех случаях, когда доля ржаной муки в составе зернопродуктов превышает 35-40%. При использовании гравитационного способа фильтрации квасного сусла следует ограничить ее количество до 30%. В процессе затирания ржаной муки целесообразно использовать 8-12% высокоферментативного ячменного солода и проводить разваривание ржаной муки под давлением с последующей отработкой отварки ферментами.

  Сусло из неферментированного ржа­ного солода также достаточно трудно фильтруется из-за большого количеств ржаных биополимеров. При производстве квасного сусла дан­ный вид солода является поставщиком ферментов, низкомолекулярных углево­дов и аминокислот.

  Красящие и ароматические вещества ферментированного ржаного солода при­дают квасу специфический хлебный вкус и аромат, поэтому его доля в составе зер­новой засыпи достаточно велика и составляет 25-45 % в зависимости от требуе­мых органолептических характеристик готового кваса. Ферментативная активность этого вида солода невысокая.

  Чтобы изучить изменение содержания β-глюканов ржи в процессе производства ржаного солода,  определяли его содержание в сырье до прорастания и в готовом ферментированном и неферментированном солоде. Для проведения исследова­ния использовали ферментативную методику Мак Клири (МЕГАЗИМ ICC Stand-art Method №168). Полученные данные приведены в таблице 1.

  
  

  Таблица 1 - Содержание β-глюкана в сырье, %СВ

  Показатель	Рожь	Солод неферментированный	Солод ферментированный
  Содержание β-глюкана	0,78	0,32	0,21

  
  

  Очевидно, что присутствующие в сырье эндо-β-глюканазы, активность которых максимально проявляется при рН 4,5-4,8 и температуре 40...45 "С, в производстве ржаного солода гидролизуют значительные количества из­начального β-глюкана. Особенно явно снижение содержания βглюкана при производстве ферментированного солода. Однако при использовании несоложе­ной ржи в количестве 30-50 % не следует упускать из внимания изначальное высокое содержание β-глюкана во ржи и его влияние на скорость и эффектив­ность проведения процесса фильтрации квасного сусла. Отчасти дефицит гидролаз может быть восполнен введением в состав зернопродуктов высокоферментативного ячменного солода, однако увеличение его дозы будет способствовать изменению привычного вкусового профиля кваса, поэтому количество ячменного солода должно быть ограничено 8-15% засыпи. Все современные биотехнологии не­мыслимы без использования ферментных препаратов. Ферменты — это активные биокатализаторы белкового происхождения, широко распространенные в природе, без них невозможно осуществление многих биохимических процессов. Поэтому вполне логично применять ферментные препараты и при производстве кваса для повышения эффективно­сти технологического процесса. Принимая во внимание, что в соста­ве ржи и ржаного солода присутствует значительное количество растворимых и нерастворимых пентозанов и, учитывая высокое содержание  β глюкана во ржи, во время затирания целесообразно вносить ферментные препараты, обладающие общей гемицеллюлазной активностью. Гидролиз большого количества белка, содержащегося в ржаной клейковине, требует применения протеолитических ферментов. В случае недостаточного гидроли­за крахмальных полисахаридов можно использовать препараты, содержащие α-амилазу. Это относится прежде всего к производствам, где отсутствует разваривание ржаной муки под давлением (целесообразно использовать термостабильную α-амилазу). Определив состав сырья и параме­тры процесса, можно с успехом подо­брать виды ферментных препаратов, обеспечивающих беспроблемную переработку. [ 7 ]

  Итак, основным сырьем для производства кваса служит  концентрат квасного сусла, обладающий значительной вязкостью, что затрудняет его транспортировку, хранение и использование на производстве. Поэтому наиболее перспективно применение порошкообразного концентрата квасного сусла (ПККС). Использование порошкообразных полу­фабрикатов в безалкогольном производстве позволяет производить напитки непосредственно в районах потребления, что дает возможность повысить эффективность производства и снизить себесто­имость продукции.

  ПККС, полученный распылительной сушкой, представляет собой однородный высокодисперсный порошок с ароматом ржаного хлеба и кисловато-сладким вкусом, обладающий хорошей сыпучестью и растворимостью.

  При приготовлении кваса спиртовое брожение — основная и самая длитель­ная производственная стадия, конечный результат которой — превращение сбраживаемых сахаров в спирт и угольную кислоту, но именно благодаря этому длительному процессу формируются характерные вкус и аромат готового напитка.[ 14 ]

  Сухие хлебопекарные дрожжи, используемые при приготовлении кваса, находятся в состоянии анабиоза. Восстанавливается жизнедеятельность дрожжей при благоприятных условиях, дрожжевая клетка нуждается в веществах, растворимых в воде, — углеводах, азотосодержащих соединениях, витаминах и минеральных веществах. При этом в клетках дрожжей повышается активность ферментов и происходит их дополнительный синтез, ускоряются внутриклеточные биохимические превращения. Скорости и направления биохимических реакций, вызываемых дрожжевыми клетками, подвержены адаптивному регу­лированию. Изменяя концентрацию растворенных веществ в сусле, можно обеспечить поддержание структуры и функции ферментов с регуляцией их активности.

  Творожная и подсырная сыворотка — вторичный продукт молочной промышленности, богатый биологически активными веществами, служит дешевым и доступным сырьем. Высокая пищевая и биологическая цен­ность сыворотки обусловлена наличием в ней белков, углеводов, витаминов, мине­ральных солей, фосфолипидов, органических кислот, азотистых веществ и др., которые составляют 48-52% сухих веществ молока и переходят в сыворотку при производстве сыра, творога, казеина. В состав минеральных веществ сыворотки входят катионы К⁺, Na⁺, Са²⁺, Mg²⁺ и др.; анионы лимонной, фосфорной, молочной, соляной, серной и угольной кислот. На неорганические соли приходится 67 % фосфора, 78% кальция, 80% магния. Из молока в сыворотку переходит при­мерно половина микро- и ультрамикроэлементов (Mn, As, J, Si, Ge и др.). Микро­элементный состав молочной сыворотки следующий (мкг/кг): железо — 674,0: цинк — 3108,0; медь — 7,6; кобальт — 6,1 и др. (более 20 наименований). Азотистые вещества сыворотки представлены белковыми и небелковыми соединениями, в среднем на 100 см среды содержится 0,134 мг азота, из которого около 65% составляют белковые азотистые соединения, а 35 % — небелковые. Сывороточные белки обладают высо­кой калорийностью (13-15% от общей калорийности сыворотки) и содержат все незаменимые аминокислоты. Сыворотка содержит ряд витаминов, относящихся к наиболее ценным ее компонентам. При использовании молочной сыворотки в среде сразу же создаются благоприятные условия для более быстрой перестройки дрожжевых клеток с дыхательного на бродильный тип жизнедеятельности. Биологически активные ком­поненты сыворотки — соли кальция и фосфора, микроэлементы, аминокислоты и витамины вносят в дозах, стимулирую­щих биохимические процессы.[ 14 ]

  Сотрудниками Воронежской Государственной Технологической Академии были приготовлены смеси на основе ПККС, сухой молочной сыворотки и сухих хлебопекарных дрожжей. Влияние молочной сыворотки на про­цесс брожения кваса контролировали по изменению сухих веществ и титруемой кислотности. Процесс брожения прово­дили при температуре 30 °С до снижения концентрации сбраживаемого сусла на 1 % по рефрактометру и достижения титруемой кислотности 2,5-3,3смн. рас­твора NaOH на 100 см кваса. Процесс брожения кваса с внесением сухой молочной сыворотки интенсифици­руется, и его продолжительность состави­ла 12 ч (по сравнению с 17 ч для контроль­ного образца).

   В результате проведенных опытов было установлено  оптимальное соотношение между дрожжами, ПККС и молочной сыворот­кой и создана рецептура кваса брожения. [ 14 ]Результаты представлены в таблице 2.

  Таблица 2 - Рецептура кваса брожения

  Сырье	Массовая доля СВ сырья, %	Расход сырья на 100 дал напитка
  		в натуре, кг	в СВ, %
  Сахар	99,85	50,00	49,93
  ПККС	95,00	46,46	44,14
  Дрожжи сушеные	92,00	0,166	0,16
  Сухая сыворотка	95,00	4,44	4,24

  
  

  1.2.2. Сбраживание квасного сусла

  С точки зрения соблюдения технологических параметров сбраживания квасного сусла процесс можно назвать чрезвычайно простым: брожение обычно происходит при температуре 25...28 °С до понижения содержания сухих веществ на 1,0-1,5 % . При этом достигается кислотность 1,2-2,2 к. ед. Показатели готового кваса обеспечиваются последующим купажированием.

  Вся сложность заключается в том, что производство кваса — микробио­логический процесс и для сбраживания квасного сусла используют микробио­логические культуры в различной физической форме: хлебопекарные сухие и прессованные дрожжи, чистые культуры квасных дрожжей и молочнокислых бактерий. В некоторых производствах применяют чистые культуры пивова­ренных штаммов дрожжей и сухие пивные дрожжи. [ 8 ]

  Так, Кемеровским технологическим институтом пищевой промышленности, была разработана технологии кваса брожения на основе сухих культур дрожжей и молочнокислых бактерий Классическая технология производства хлебного кваса включает такую сложную стадию, как приготовление комбинированной закваски, состоящей из дрожжей и молочнокислых бактерий. Сложность заключается в разведении чистых культур дрожжей и молочнокислых бактерий путем многократного пересева материала в стерильных условиях для достижения необходимого объема. Такая технология наиболее приемлема для крупных предприятий. Именно применение сухих культур дрожжей и молочнокислых бактерий делает производство кваса  доступным и небольшим предприятиям.[ 9 ]

  На первоначальном этапе исследований выбраны виды дрожжей и их оптимальные дозировки без внесения молочнокислых бактерий. Были использованы хлебопекарные дрожжи производства новосибирской компании «Проксима» и дрожжи французского производства торговой марки «Саф-Момент», а также винные дрожжи «Фермивин» и «Фермишамп». На основании проведенных был сделан вывод, что для сбраживания квасного сусла хлебопекарные дрожжи более пригодны, чем винные, которые, вероятно, более адаптированы к плодовому суслу. Из хлебопекарных дрожжей для дальнейших экспериментов были выбраны дрожжи французского производства «Саф-Момент».

  Готовый квас имел невысокие органолептические показатели: невыраженные вкус и аромат, низкую степень насыщения диоксидом углерода. Поэтому была исследована возможность сбраживания квасного сусла с начальной концентрацией сухих веществ 5, 8 и 10 %. Квасное сусло готовили из ККС и сахарного сиропа в тех же пропорциях, что и при классическом способе. Дрожжи вносили из расчета 16, 20 и 24 млн клеток на 1 см сусла. Брожение протекало в течение 44 ч. За это время содержание сухих веществ в образцах понизилось с 5 до 2,5, с 8 до 3,5, с 10 до 4,8 %. Скорость брожения была выше в сусле с начальной концен­трацией сухих веществ 8 %, которое было определено как оптимальный ва­риант. В более концентрированном сус­ле процесс брожения замедляется, очевидно, из-за большой концентрации красящих веществ [9]

  Для выбора молочнокислых бактерий, пригодных для сбраживания квасного сусла, использовали сухие бактериальные препараты и закваски для молочной промышленности, выпускаемые ООО «Барнаульская биофабрика». Сбраживанию подвергали 8%-ное квасное сусло, приготовленное из ККС и сахарного сиропа. Дрожжи не вносили для исключения их влияния на процесс молочнокислого брожения. Продолжительность брожения была выбрана одинаковая для всех препаратов — 24 ч, в течение которых исследовали динамику сбраживания по сухим веществам.

  Первые семь образцов, отличающиеся наилучшей динамикой сбраживания, были проанализированы по органолептическим показателями и для дальнейших исследований были выбраны три закваски: «Бифилакт-Д», Lactobacillus plantarum и ацидофильная палочка.

  Была предложена новая технология получения кваса: 8%-ное сусло сбраживали до содержания сухих веществ 5,8 %, что соответствует содержанию сухих веществ в готовом скупажированном квасе; разведению и купажирова­нию напиток не подвергали. Исследова­ния были проведены с тремя выбранны­ми заквасками в смеси с сухими хлебо­пекарными дрожжами. Соотношение дрожжей и молочнокислых бактерий варьировало от 1:1,5 до 1:4. Дрожжи и молочнокислые бактерии после разбраживания в течение 3 ч при температуре 30 °С вносили в квасное сусло с начальным содержанием сухих веществ 8 %. В процессе брожения контролировали убыль сухих веществ. Кроме того, использовали смешанные закваски, содержащие смесь выбранных молочнокислых бактерий в соотношении 1:1 и 1:3. Все образцы сбраживались за сутки до содержания сухих веществ 5,7-5,9 %.

  На основании анализа динамики брожения был сделан вывод, что для совме­стного сбраживания с дрожжами наиболее пригодны препараты Lactobacillus plantarum; «Бифилакт-Д» и ацидофильную палочку для дальнейших экспериментов не использовали, так как для первого вида скорость сбраживания оказалась недостаточной, а напиток, полученный с ацидофильной палочкой, имел низкие органолептические показатели.

  Предполагалось, что закваска, содержащая два вида молочнокислых бактерий, придаст готовому продукту положительные свойства и того и другого вида, но в результате оказалось, что независимо от соотношения видов бактерий квас, сброженный двухвидовой закваской, получил все отрицательные органолептические показатели, присущие квасу, сброженному отдельными видами микроорганизмов: мутноватый цвет, слабую насыщенность углекислотой, слабовыраженные вкус и аромат. Для Lactobacillus plantarum было выбрано оптимальное соотношение с дрожжами 1:3. При увеличении соотношения до 1:4 скорость сбраживания с Lactobacillus plantarum не увеличивалась.[ 9 ]

  На следующем этапе исследований было оптимизировано соотношение дрожжей и молочнокислых бактерий методом математического планирования. В результате было выявлено, что на скорость сбраживания наиболь­шее воздействие оказывает количество молочнокислых бактерий, дозировка дрожжей влияет в меньшей степени; оба фактора положительно влияют на скорость сбраживания. Были определены оптимальные количества микроорганизмов, необходимых для сбраживания квасного сусла. В качестве критерия оптимизации была принята максимальная скорость сбраживания квасного сусла без отрицательного вли­яния на органолептические показатели готового напитка. По результатам экс­перимента получены следующие оптимальные дозировки микроорганизмов: дрожжи — 21,7 млн клеток на 1 см сусла, соотношение дрожжей и молочно­кислых бактерий — 1:3.

  Напиток, полученный по разработанной технологии, проанализирован по основным физико-химическим показателям.

  
  

  Таблица 3 - Физико-химические показатели напитка

  Показатель	Значение
  Содержание СВ, %	5,8
  pH	4,2
  Кислотность, см р-ра NaOH концентрацией 1 моль/дм3 на 100 см напитка	5,6
  Объемная доля спирта, %	1,0
  Цветность, см р-ра йода концентрацией 0,1 моль/дм3 на 100 см напитка	8,6

  
  

  Квас имел гармоничный кисло-сладкий вкус сброженного напитка, несмотря на относительно высокую кислотность, чистый аромат, цвет, характерный для этого напитка.

  Таким образом, был сделан вывод, что для производства кваса можно использовать сухие хлебо­екарные дрожжи и сухие препараты молочнокислых бактерий. Наилучшие органолептические показатели имеет напиток, полученный сбраживанием квасного сусла с концентрацией сухих веществ 8 % сухими дрожжами и мо­лочнокислыми бактериями вида Lactobacillus plantarum в соотношении 1:3.[ 9 ]

  Естественно, органолептические характеристики кваса при сбраживании различными микробиологическими культурами существенно различаются. Так, при производстве кваса с использованием только дрож­жевых культур из-за отсутствия молочнокислого брожения не происходит на­копления кислоты, что компенсируется дозацией органических кислот при ку­пажировании, при этом меняется вкусовой профиль кваса.

  В отечественной практике получи­ли признание и высоко оцениваются известные квасные брэнды, которые производят с помощью особых микро­биологических культур, и в этом также кроется успех продвижения их на рынке безалкогольных напитков.[ 8 ]

  При производстве кваса на некоторых предприятиях используют сухие или чистые культуры дрожжей Saccharomyces minor (производственные квасные расы М, 131 К) и молочнокислых бактерий расы 11 и 13.

  Дрожжи Saccharonyces minor были выделены из кислого ржаного теста, т.е. «из производства», и под­держиваются в активном состоянии в коллекции промышленных культур. Клетки этих дрожжей небольшого размера, неподвижные и не способны сбраживать мальтозу.

  Молочнокислые бактерии, используемые при производстве кваса, — гетероферментативные рода Lactobacillus, подрода Betabacterium (если следовать старой классификации, учитывающей способ ферментации). При сбраживании они образуют молочную кислоту, уксусную кислоту, этанол и диоксид углерода. Они хорошо сбраживают мальтозу, мальтотриозу и сахарозу. Температурный оптимум жизнедеятельности равен 30 °С. Большинство гетероферментативных молочнокислых бактерий для роста и размножения нуждаются в присутствии в питательной среде витаминов (пантотената кальция, ниацина, тиамина и фолиевой кислоты) и различных аминокислот, так как протеолитическая активность молочнокислых бактерий незначительна.

  Среди витаминов и факторов роста, необходимых для дрожжей (пекар­ских, пивных и квасных), можно на­звать: витамины — биотин, пиридоксин, пантотеновая кислота, тиамин, Р-аминобензойная кислота, никотиноамид: минеральные соединения — фосфаты, сульфаты, хлориды; ионы металлов — К⁺, Mg², Са²⁺, Fe²⁺, Cu²⁺, Zn²⁺, Мп²⁺; аминокислоты — треонин, валин, аспарагин, серии, метионин, лейцин, изолейцин и др.[ 8 ]

  Квасное сусло, поступающее на бро­жение, зачастую не содержит нужного для сбраживающих микроорганизмов количества витаминов, минералов, по­липептидных и углеводных компонентов. Так, содержание аминного азота не превышает 160 мг/дм³, а количество сбраживающих сахаров по глюко­зе, мальтозе и мальтотриозе — 14, 50 и 15г/дм³. Последнее компенсирует­ся дозацией сахарозы. Однако в то же время аминный азот, витамины и минеральные вещества также должны при­сутствовать в требуемых количествах. Этот недостаток можно устранить внесением препаратов, содержа­щих сбалансированную комбинации незаменимых аминокислот, комплекса витаминов и минеральных веществ.

  Микробиологическая чистота куль­тур, используемых для сбраживания квасного сусла, значительно влияет на интенсивность процесса, вкусовые характеристики и стойкость готового продукта.

  Процесс сбраживания кваса про­исходит при температуре 25...28 °С. В этом температурном диапазоне спо­собны активно развиваться различ­ные микроорганизмы. Квасное сусло контаминируется многочисленными микроорганизма­ми, попадающими вместе с сырьем, технологической водой, вспомогатель­ными материалами, вносимыми производственными микробиологическими культурами и воздухом. Эти микро­организмы колонизируют емкости и коммуникации при недостаточной са­нитарной обработке оборудования.[ 8 ]

  К основным органолептическим дефектам кваса относят уксуснокислое скисание, вызванное действием уксус­нокислых бактерий рода Acetobacter и Gluconobacter. Наиболее часто встречающиеся бактерии Acetobacter — строгие аэробы, утилизирующие этанол (в качестве источника углерода), окисляя его до уксусной кислоты. При этом на поверхности кваса формиру­ется характерная пленка или кольцео­бразные образования.

  Контаминация мицелиальными грибами обусловливает появление харак­терного плесневелого вкуса и запаха, что делает квас непригодным к употре­блению. Наиболее часто встречается контаминация кваса плесневелыми грибами родов Aspergillus, Penlcillium, Rhlzopus. Поражение мицелиальными грибами наблюдается на поверхностях и стенках помещений, емкостного оборудования, коммуникаций,тары с остатками кваса, зерна. В помещениях особенно часто можно встретить плесени при повы­шенной влажности воздуха и недостаточной вентиляции.

  Следующая группа контаминирующих микроорганизмов — энтеробактерии (семейство Enterobacteriaceat). В качестве источника углерода энтеробактерии используют глюкозу с образованием различных органических кислот (муравьиной, янтарной, молочной), этанола, ацетона, 2,3-бутанола. В этом случае квас мутнеет, приобрета­ет неприятные вкус и запах. Оптимум жизнедеятельности энтеробактерий находится в температурном диапазоне 25...35 °С, что соответствует температурам сбраживания квасного сусла, поэтому контаминирование данными микроорганизмами опасно для производства кваса, особенно до и в начале брожения.

  Дикие дрожжи также могут стать причиной появления в квасе посторон­них ароматов, мути, поверхностной пленки и осадка. В некоторых случаях они продуцируют уксусную кислоту или сложные эфиры. Дикие дрожжи отличаются от культурных большей продуктивностью и скоростью размножения, особенно в условиях, оптималь­ных для их жизнедеятельности.

  Таким образом, для получения кваса высокого качества требуется обеспечить на предприятии самый высокий уровень санитарно-гигиенического состояния технологического процесса с проведением строгого микробиологического контроля поступающего сырья, воды, воздуха, полупродуктов, произ­водственных культур, санитарной обра­ботки оборудования и коммуникаций, а также личной гигиены персонала. [8]

  1.2.3. Осветление кваса

  При производстве кваса особую задачу представляет увеличение срока хранения.

  Для получения квасов брожения со сроком хранения более 5-7 сут, что является реальным требованием потребителя, содержание жизнеспособ­ных микроорганизмов в квасе должно быть менее 5-10⁵ кл/см.

  Тепловая обработка кваса вызывает гибель всех микроорганизмов, однако, чтобы уничтожить присутствующие в квасе термоустойчивые бактерии и дикие дрожжи, требуется увеличить интенсивность термообработки, что может негативно отразиться на вкусе и аромате кваса вследствие появления окисленного и пастеризационного тонов. Кроме того, в случае использования поточной пастеризации большое количество клеток дрожжей и бактерий, оседающих на поверхностях теплообменника, снижает, а при большей нагрузке может полностью блокировать пастеризацию. При этом значительно увеличиваются расходы на мойку и дезинфекцию оборудования.

  Для улучшения прозрачности кваса, повышения его стойкости и улуч­шения органолептических характеристик сброженное квасное сусло охлаждают до температуры 2...7 °С, пропуская через пластинчатый те­плообменник или с помощью рубашек охлаждения или змеевиков. Холодное сусло при этой температуре выдерживают до 72 ч.[ 8 ]

  Для проведения более эффектив­ного осветления кваса можно приме­нять осветляющие средства. В виноделии и пивоварении для этой цели широко используют колла­гены, смешивание с которыми реко­мендуется проводить в охлажденном состоянии и с минимальным сдвигом.

  
  

  1.2.4. Фильтрование кваса.

  Квас можно фильтровать различными способами. Использование кизельгуровых фильтров, широко применяемых в пивоварении, при фильтрации кваса экономически нецелесообразно только из-за того, что они не в состоянии задерживать те микроорганизмы, которые присутствуют в квасе, а более высокая степень прозрачности неизбежно сопряжена с потерей характерных органолептических показателей (цвета и аромата) и традици­онного вкусового профиля напитка.

  Поэтому в зависимости от требований к срокам хранения кваса стадия фильтрации может присутствовать или отсутствовать в технологическом процессе. Так, совсем не фильтруют неосветленные нефильтрованные квасы со сроком хранения 2 сут.

  Квасы для более длительного хранения обычно фильтруют на пластинча­тых фильтрах с применением фильтр-картона марки «Т» или аналогичных. При производстве квасов брожения с повышенной стойкостью фильтрация — одна из важнейших стадий, определяющих стойкость готового напитка. При производстве квасов брожения со стойкостью не менее 60 сут обязательны пастеризация или обес­пложивание кваса.

  Микробиологические показатели квасов брожения различной степени осветления и способов фильтрации регламентируются требованиями тех­нологических инструкций и СанПиН 2.3.2.1078-01. [ 8 ]

  Фильтрация — это процесс удаления из продукта (в данном случае — из кваса) взвешенных частиц. Взвешенные части­цы, которые присутствуют в квасе перед фильтрацией, это микроорганизмы и мутеобразующие частицы.

  В зависимости от принятой на предприятии технологии производства в квасе могут присутствовать хлебопекарные дрожжи, квасные дрожжи, пивоваренные дрожжи, молочнокислые бактерии, инфицирующие микроорганизмы.

  Клетки различных дрожжей по размерам близки друг к другу. Пивоваренные дрожжи имеют размер клеток 5-10 мкм, квасные дрожжи — длину 6,3-7,5 мкм, ширину 5-7 мкм, хлебопекарные —длину 6-14 мкм, ширину 3,6-8 мкм. Размеры клеток молочнокислых бак­терий значительно меньше: длина их колеблется от 1,1 до 2,1 мкм, а ширина составляет 0,5-0,6 мкм.

  Кроме микроорганизмов в квасе присутствуют взвешенные частицы немикробиологического происхождения из концентрата квасного сусла (ККС). Количество этих частиц и их размер зависят от ассортимента используемого для производства ККС сырья, технологических ре­жимов производства концентрата и применяемого оборудования. В концентрате квасного сусла могут присутствовать довольно крупные еди­ничные частицы хлебных припасов, а также мутеобразующие коллоидные ча­стицы значительно меньшего размера — менее 1 мкм. При этом количество взве­шенных частиц и их размер могут значительно колебаться в различных парти­ях ККС.[ 2 ]

  На процесс фильтрации могут оказывать влияние присутствующие в концентрате квасного сусла углеводы (декстрины, пентозаны, гумми-вещества), имеющие высокую молекулярную массу. Высокомолекулярные вещества, в том числе гуммивещества ржи и ржаного солода, могут оказывать влияние на фильтруемость кваса двумя путями: если они присутствуют в квасе в виде геля или_нерастворимых частиц, то может наблюдаться снижение производительности (фильтрующей способности) фильтрующего слоя из-за_блокировки пор; если они присутствуют в квасе в растворенной форме, то фильтруемость кваса может ухудшаться из-за повышенной вязкости напитка.

  На тип и количество присутствующих в поступающем на фильтрацию квасе взвешенных частиц оказывают влияние качество концентрата квасного сусла; принятая технология производства кваса (с использованием хлебопекарных дрожжей или смешанной культуры); сте­пень осаждения клеток дрожжей в конце брожения: наличие бактерий во взвешенном состоянии; применение предварительного осветления или сепарирования кваса.

  Все эти факторы определяют суммар­ную нагрузку на фильтр.

  Для того чтобы квасы брожения, разлитые в бутылки или другую тару, сохра­няли свои органолептические показате­ли в течение требуемого периода времени, к процессу фильтрации предъявляются определенные требования. Их можно сформулировать следующим образом: обеспечение требуемой производитель­ности фильтра; высокое качество фильтрации за счет возможно более полного удаления микроорганизмов и взвешен­ных частиц немикробиологического происхождения: оптимальный расход вспо­могательных материалов.

  Все эти требования взаимосвязаны, так как прозрачность кваса обусловлена присутствием в нем взвешенных частиц различного происхождения, а фильтруемость напитка и расход вспомогательных материалов зависят от количества присутствующих в продукте частиц и их ха­рактера.[ 2 ]

  Как можно более полное удаление микроорганизмов из кваса снизит микробиологическую нагрузку на последующий процесс пастеризации, так как при высокой микробиологической нагрузке нельзя полностью исключить присутствие в пастеризованном квасе жизне­способных клеток, что в конечном счете приведет к изменению физико-химических и микробиологических показателей напитка и снижению его срока год­ности.

  Присутствие в отфильтрованном ква­се взвешенных частиц немикробиологического происхождения, как и большого количества высокомолекулярных коллоидов, может снижать эффективность процесса пастеризации в результате загрязнения поверхности пластин пастеризато­ра, вследствие чего ухудшается процесс теплопередачи и снижается уровень тем­пературного воздействия на клетки микроорганизмов.

  Для достижения высоких экономических показателей процесс фильтрации должен обеспечивать требуемую производительность фильтра при оптимальном расходе вспомогательных материалов и при минимальных потерях напитка.

  Снижение нагрузки на фильтр может быть достигнуто уменьшением содержа­ния в квасе дрожжевых клеток и взвешенных коллоидных частиц путем добав­ления флокулянтов (осветлителей), центрифугированием.

  По некоторым данным, современный сепаратор может удалить из напитка тон­кие частицы размером между 1 и 5 мкм с эффективностью от 30 до 99 %. По­этому только одно сепарирование, особенно при высокой микробиологической нагрузке, не может обеспечить длительного срока хранения (годности) напитка, но, несомненно, позволяет снизить нагрузку на фильтр и тем самым увеличить продолжительность рабочего цикла.[ 2 ]

  Существуют различные системы для фильтрации напитков: через картон, че­рез слой вспомогательного материала (фильтрационных порошков) — в намывных фильтрах, на мембранных фильтрах. Схема фильтрации может быть одностадийной (при использовании намывной фильтрации) или многостадийной (сначала намывной фильтр, затем пластинча­тый или мембранный).

  Для фильтрации кваса чаще всего применяют намывные фильтры.         Принцип намывной фильтрации состоит в том, что процесс осуществляется че­рез слой вспомогательного вещества, намываемого на перегородки. В зависимости от конструкции фильтра перегородки могут быть из опорного картона (рамные фильтры), сетки (сетчатые фильтры), свечей (сетчатые фильтры).Существует три типа фильтрационных материалов, которые используют при на­мывной фильтрации: кизельгур, перлит, целлюлоза. Кизельгур — самый распространенный фильтрационный порошок. Перлит применяют редко, в основном для частич­ной замены грубого кизельгура. Использование перлита может быть достаточно эффективным, если в напитке присутствуют в основном дрожжи и довольно крупные частицы (размером более 5 мкм), мелкие частицы он отделяет плохо. Кроме того, из-за низкой плотности перлита затраты на его транспортировку выше, чем затраты на кизельгур. Кизельгур  за счет своей пористости способен задерживать мелкие частицы, но большое количество взвесей может снизить проницаемость фильтрационно­го слоя кизельгура вплоть до его блоки­ровки. В этом случае может помочь до­бавление порошка перлита.[2 ]

  Фильтрационную целлюлозу используют исключительно при намывке пред­варительного фильтрующего слоя. Целлюлоза способствует быстрому созданию предварительного слоя высокого каче­ства даже при большом размере отвер­стий (щелей) и идеальна при фильтрации на поврежденных фильтрационных эле­ментах (сетках, свечах). На процесс фильтрации кваса броже­ния оказывают влияние следующие фак­торы: содержание в нефильтрованном квасе дрожжевых клеток и бактерий; со­держание коллоидных частиц; вязкость кваса; используемые вспомогательные материалы; конструкция фильтра, приме­няемая система фильтрации; параметры процесса (давление при фильтрации, тем­пература напитка); ошибки оператора.

  Первые три фактора обусловлены ка­чеством сырья и тем, насколько опти­мально протекали процессы при сбражи­вании квасного сусла и его осветлении.

  Вязкость кваса и содержание в нем взвешенных частиц немикробиологичес­кого происхождения обусловлены каче­ством используемого ККС. Для произ­водства ККС применяют сырье (рожь, ячмень и недостаточно модифицирован­ный ячменный солод), которое содержит большое количество высокомолекулярных полимеров, имеющих высокую вязкость. Если процесс производства ККС недостаточно оптимизирован, то сам концентрат  и получаемое из него квасное сусло могут иметь довольно высо­кую вязкость, что может привести к замедлению процесса фильтрации (осо­бенно при производстве кваса с высокой плотностью сусла — 7,5-8,0 %).

  Различное содержание взвешенных частиц в используемых партиях ККС так­же будет оказывать влияние на процесс фильтрации и прозрачность кваса. Взвеси, присутствующие в напитке, в зависимости от их природы могут по-раз­ному блокировать фильтрующий слой. Так, 1 г «слизистых» аморфных веществ может вызвать тот же эффект блокировки, что и 10 г более «жестких» сферических частиц, хотя крупные частицы быстрее блокируют фильтрующий слой.[ 2 ]

  МИЦ «Пиво и напитки 21 век» было исследовано влияние качества ККС на процесс фильтрации квасного сусла и кваса брожения. Для проведения исследований были выбраны четыре образца ККС, выпускаемые наиболее крупными российскими производителями. С использованием этих концентратов по одинаковой рецептуре (35 г/л каждого концентрата и 50 г/л сахара) в лабораторных условиях были приготовлены образцы квасного сусла, которые имели близкие значения массовой доли сухих ве­ществ, однако цвет и мутность сусла были различными.

  Результаты проведенных исследований позволяют сделать вывод, что на про­цесс фильтрации кваса большое влияние оказывают качество используемого концентрата квасного сусла, применяемая технология производства и санитарно-микробиологическое состояние производства. Проблем, связанных с качеством используемого концентрата квасного сусла, можно избежать при правильном под­боре концентрата квасного сусла. При этом качество ККС при производстве фильтрованного кваса следует оценивать с учетом не только его органолептических и стандартных физико-химических показателей, но и фильтруемости квасного сусла. В настоящее время специалис­ты МИЦ разрабатывают рекомендации по оценке фильтруемости концентратов квасного сусла.[ 2 ]

  Технология кваса может включать и другие технологические стадии, такие, как купажирование кваса с сахарным сиропом и другими вкусоароматическими компонентами, насыщение кваса диоксидом углерода (карбонизация) и розлив кваса.

  Таким образом, технология производства кваса – сложный многостадийный процесс, имеющий микробиологические, физические и физико-химические аспекты, которые нуждаются в научном обосновании и тщательном изучении.

  1.3. Состав квасов брожения и квасного напитка

  В настоящее время в России формируется рынок продуктов совершенно нового типа. Продукты питания, которые за счет добавок или особой рецептуры обладают профилактическими или оздоровитель­ными свойствами (функциональные), пользуются все большим спросом.

  В развитых странах сектор функциональных продуктов и напитков имеет первостепенное значение — это наиболее удобная, естественная форма внесения, а также обогащения организма человека микронутриентами (витаминами, минеральными веществами), микроэлемента­ми и другими компонентами.[ 5 ]

  Квас — национальный продукт с растущей популярностью и, как национальный брэнд, нуждается в аутентичности и защите интеллектуальной собственности. Популярность кваса и положительные ассоциации, связанные с этим продуктом у потребителя, не только создают стимул к маркетингу настоящего, аутентичного кваса, но и порождают многочисленные имитации в виде безалкогольных напитков с консервантами, пищевыми красителями, подсластителями и ароматизаторами.

  В интересах развития и защиты рынка аутентичного кваса, а также достоверного информирования потребителя помимо научного интереса к углубленному изучению состава и свойств кваса представляются целесообразными усилия в иден­тификации компонентов и микрокомпо­нентов состава кваса, точно, достоверно и специфично характеризующих данный продукт, т.е. определить параметры аутентичности кваса. Данное направление деятельности — достаточно привычное для ряда продуктов, но впервые проводится для кваса, который очевидным образом нуждается в защите аутентичности. В качестве примера таковых можно привести соки, алкоголь, шоколад и др. Общее для этих продуктов — их популярность, приводящая к соблазну производства имитаций, и сравнительная легкость их производ­ства, а также значительная дешевизна имитаций по сравнению с аутентичным продуктом. При этом имитации могут со­ответствовать всем параметрам пищевой безопасности, что ограничивает применение санкций со стороны государственных органов. Представляется вполне целесообразным и правомерным проводить исследования по оценке параметров аутентичности кваса. В интересах развития этого подхода ГУ ВНИИ пивобезалкогольной и винодельческой промышленности было предпринято исследование состава микрокомпонентов квасов брожения, заведомо являющихся аутентичными в срав­нении с типичным квасным напитком. Анализ пяти образцов квасов броже­ния и квасного напитка проводили ме­тодом газожидкостной хроматографии и масс-спектроскопии. Подготовку проб осуществляли четырьмя способами: анализ паровой фазы; дистилляция с паром; экстракция органическими растворителями; непосредственное инжектирование. Образцы: № 1 — Квас «брожения опытный-1»; №2 — квас «брожения опытный-2»; №3 — квас «Очаковский»; №4 — квас «Никола»; №5 — квас «Бочка и кружка»; №6 — квасной напиток «Мо­настырский». В табл. 4 приведены физико-химиче­ские показатели квасов, в табл. 5 — дан­ные исследования паровой фазы квасов, в табл. 6 — данные исследования дистиллята квасов, в табл. 7 — данные исследования квасов брожения методом ГЖХ-МС.[ 5 ]

  
  

  Таблица 4 - Физико-химические показатели квасов

  Показатель	Образец
  	№1	№2	№3	№4	№5	№6
  СВ, %	6,5	8,2	6,1	7,2	6,3	0,2
  Спирт, об.%	0,3	0,4	0,9	0,4	0,5	-
  Кислотность, смр-ра 0,1Н NaOH	2,3	3,2	2,3	2,0	2,2	2,5

  
  
  
  

  Таблица 5 - Исследование паровой фазы квасов

  Компонент, мг/мл	Образец
  	№1	№2	№3	№4	№5	№6
  Диацетил	569,0	319,9	235,6	904,8	1,5	-
  Дегидрофуранон	147,7	138,2	113,3	204,5	325,6	-
  Ацетальдегид	23,0	4,0	1,0	3,0	16,6	0,1
  Метилацетат	1,0	1,3	1,0	1,3	1,1	-
  Этилацетат	0,1	-	-	-	1,6	0,3
  Метанол	1,0	0,5	6,6	2,3	1,9	0,6
  н-Пропанол	0,8	1,5	2,2	1,7	1,8	-
  изо-Бутанол	14,3	15,2	17,9	16,4	11,1	-
  н-Бутанол	-	-	-	-	0,1	-
  изо-Аминол	33,4	10,3	60,8	72,6	29,6	2,8
  Диэтилсукцинат	19,0	11,7	12,4	9,3	10,5	-
  Фенетиловый спирт	14,8	17,1	14,1	23,5	18,3	-

  
  

  Таблица 6 - Исследование дистиллята квасов

  Компонент, мг/мл	Образец
  	№1	№2	№3	№4	№5	№6
  Диацетил	-	-	-	-	-	-
  Дегидрофуранон	-	-	-	-	-	-
  Ацетальдегид	4,3	0,5	-	0,4	2,9	-
  Метилацетат	0,2	0,2	-	0,3	0,2	-
  Этилацетат	0,3	1,4	-	0,2	0,2	0,1
  Метанол	0,1	0,3	-	0,1	0,2	0,1
  н-Пропанол	0,2	0,1	-	1,1	0,9	-
  изо-Бутанол	6,7	4,6	-	5,1	6,0	-
  н-Бутанол	-	-	-	-	0,1	-
  изо-Аминол	16,0	3,2	-	20,2	16,0	1,8
  Диэтилсукцинат	6,3	-	-	-	-	-
  Фенетиловый спирт	4,1	-	-	-	-	-

  
  

  Таблица 7 - Исследование квасов брожения методом ГЖХ-МС

  Компонент, мг/мл	Образец
  	№1	№2	№3	№4	№5	№6
  Углекислота	1562	1628	1461	800	1513	1464
  Диэтиловый эфир	6,3	7,7	20,4	5,6	15,6	-
  Ацетальдегид	53	11,0	9,7	3,5	9,7	0,1
  Метилацетат	-	-	-	-	-	-
  Этилацетат	-	-	-	-	-	0,3
  2-Метилпропаналь	-	6,5	-	3,8	6,9	-
  Метанол	4,4	-	4,0	1,7	-	0,6
  3-Метилбутаналь	2,9	-	,	4,9	5,0	-
  н-Пропанол	-	-	-	-	-	4,0
  изо-Бутанол	-	-	-	-	-	-
  н-Бутанол	-	-	-	-	-	-
  изо-Аминол	1,6	12,9	111,4	-	15,2	23
  3-Гидрокси-2-бутанон	-	-	9,1	-	-	-
  2-Гидроксипропанон	124,4	46,7	64,1	78,7	-	-
  Метил-2-пропеонат	34,9	29,1	41,6	173	101,3	-
  Уксусная кислота	392,2	503,2	605,4	500,2	5983	-
  Метил-2-оксопропионат	-	-	4,5	-	-	-
  Фурфураль	24,2	186,8	28,1	130,0	339,0	-
  Пропионовая кислота	245,7	172,6	307,7	217,7	539,7	-
  2,3-Бутанодиол	123	-	6,9	7,7	-	-
  5-Метил-20фурфураль	-	-	5,3	83	-	-
  Фурфуриловый спирт	249,6	--	-	444,9	-	-
  4-Циклопентен-1,3-дион	17,1	273	4,0	24,6	11,1	-
  3(2н)-Фуранон-4-метокси-2,5-диметил	-	-	3,9	6,1	-	-
  Этанон-1(2-тиенил)	-	-	5,3	-	-	-
  2-Фуранометанол	246,9	-	309,1	444,9	-	-
  2-Гидрокси-2-циклопентен	-	-	0,6	-	-	-
  2,5-Диметил-4-гидрокси-3(2н)-фуранон	-	-	6,5	-	-	-
  Фенетиловый спирт	7,5	22,2	12,1	17,3	11,6	482
  Мальтол	4,2	17,8	32,6	30,1	30,5	-
  Алифатическая кислота	185,4	148,7	409,2	73,0	23,8	-
  2-Метил-3-гексанон	42,9	-	91,2	25,2	47,5	-
  5-Гексилдигидрофуранон	-	-	34,0	-	-	-
  Метилдеканоат	-	22,6	-	-	324,9	-
  2,2-Диметилпропионовая кислота	-	22,1	23,5	30,0	27,2	-
  4н-Пиран-4-он-2,3-дигидро-3,5-диметил	191,6	420,0	557,5	433,3	642,3	-
  Глицерин	268,1	63,3	130,5	295,0	198,0	-
  Гамма-бутиролактон-2-ацетил-2-гидрокси	40,5	-	35,9	26,9	68,4	-
  2-Фуранкарбоновая кислота	-	-	24,5	16,7	46,5	-
  Окси-метил-фурфурол	669,0	161,7	413,9	3040	479,3	-
  2,5-ди(Гидроксиметил)-фуран	32,9	24,6	68,9	31,7	72,9	-
  4-Гидрокси-2(н)-фуран	103,2	117,7	136,6	77,6	169,0	-
  5-Метил-2-фуранкарбоксальдегид	-	-	-	-	-	20,5
  5-Метил-2-фуроат	-	-	-	-	-	273
  2-Этил-6-метилпиразин	-	-	-	-	-	23,2
  2-Этил-3-метилпиразин	-	-	-	-	-	39,3
  2-Этил-4-метилпиразин	-	-	-	-	-	15,1
  Бензиловый спирт	-	-	-	-	-	62,1
  Фенетилацетат	-	-	-	-	-	30,2
  Капроновая кислота	-	-	-	-	-	20,9
  Этилфенилацетат	-	-	-	-	-	33,7
  Каприловая кислота	-	-	-	-	-	29,7
  Коричный альдегид	-	-	-	-	-	1,5
  изо-Бутилциннамат	-	-	-	-	-	5,4
  Фенилуксусная кислота	-	-	-	-	-	30,2
  Циклогексиловый эфир	-	-	-	-	-	15,3
  Этилфенилбутират	-	-	-	-	-	13
  Эвгенол	-	-	-	-	-	6,1

  [ 5 ]

  Непосредственным инжектированием образцов и анализом экстрактов отгонов квасов выявлено наличие более 50 компонентов, требующих хромато-масс-спектрометрической идентификации. Дальнейшие исследования были на­правлены на идентификацию компонентов квасов методом хромато-масс-спектроскопии. Выявленные соединения № с 1 по 17 — продукты брожения, отвечающие за характерные вкус и аромат напитка брожения. С № 17 и далее — компонентный состав вкусоароматической части концентрата квасного сусла и от № 43 — квасного ароматизатора в составе квасного напитка.

  Таким образом, полученные результаты позволяют с уверенностью судить, что подход к определению аутентичности кваса, заключающийся в идентификации типичных микрокомпонентов, имеет право на существование. Так, табл. 4-7 дают возможность со сравнительной легкостью провести дискриминацию признаков, присущих только аутентичному квасу и не присущих ему ни при каких обстоятельствах. В частности, это позволяет диф­ференцировать безалкогольные напитки, имитирующие вкус кваса и собственно квас, опираясь на факты, что является беспрецедентным результатом для этого сегмента безалкогольных напитков. Однако не все результаты однозначны. Так, ряд микрокомпонентов не удалось надежно идентифицировать. Ограниченное число проведенных исследований не всегда позволяет сформулировать количествен­ные пределы содержания микрокомпо­нентов. Некоторые группы вероятных микрокомпонентов здесь не исследовали или исследовали недостаточно, например органические кислоты, аминокислоты и пептиды, анион-катионный состав и др. По всей видимости, даже внутри сегмента аутентичного кваса вариабельность микрокомпонентов, обусловленная разнообразием технологических режимов, сырья и рецептур достаточно велика. Представляет интерес изучить подобным образом и другие традиционные напитки брожения, что свидетельствует о необходимости продолжения подобных исследований. По накоплению достаточного количества данных можно будет приблизиться к формулированию набора факторов, позволяющих сформулировать требование аутентичности в наборе цифр и факторов. Это, в свою очередь, может привести к появлению нормативной базы в виде стандартов индустрии или государственных. В итоге аутентичный квас, как национальный бренд, может получить защиту на уровне индустрии или государственном.[ 5 ]

  1.4. Лекарственно-техническое сырье для безалкогольных напитков

  В России, как и в других странах, в настоящее время отмечается устойчивая тенденция повышения интереса потребителей к пищевым продуктам, богатым природными биологически активными веществами, в том числе растительного происхождения. Сегодня потребители предпочитают натуральные продукты, в том числе положительно относятся к продуктам функционального назначения. Поэто­му разработка новых безалкогольных напитков на натуральном сырье пред­ставляет собой перспективное направление.[ 3 ]

  Физиологическая ценность — важное слагаемое пищевой ценности продуктов питания и напитков, она определяет их назначение и полезность для потребителей. Под этим термином подразуме­вается обусловленная наличием физиологически активных веществ (ФАВ) способность продуктов и напитков активизировать деятельность основных систем организма. Безалкогольные напитки на основе растительного сырья рассматриваются как одна из оптимальных форм продуктов, используемых для удовлетворения потребности организма человека в ФАВ. Потребители предпочитают напитки на основе натурального сырья, изначально богатого физиологически активными веществами.[ 4 ]

  Действие многих видов продукции из лекарственно-технического сырья, применяемых в фармакологии, базиру­ется на сочетании действия отдельных классов ФАВ:

  ü повышение физиологической эффективности гликозидов и алкалоидов до­стигается за счет свойства сапонинов улучшать растворимость и всасывание первых;

  ü дубильные вещества способствуют пролонгированию физиологического и лечебного эффекта других действующих веществ;

  ü в производстве суммарных фармпрепаратов различной направленности очень часто используется физиологиче­ская активность сапонинов и флавоноидов солодки;

  ü физиологический эффект мочегонных и почечных сборов определяется противовоспалительным, бактерицидным и умеренным спазмолитическим эффектами гликозидов, эфирных масел и сапонинов;

  ü применением сырья, содержащего флавоноиды, эфирные масла, стерины и сапонины, обусловлено действие продукции, используемой с желче­гонной и гепатопротекторной целью: механизм действия таких продуктов основан на рефлексах слизистой кишечника и снижении воспалительных процессов под влиянием названных ФАВ и т.д.

  Физиологическая ценность безалкогольных бальзамов и сиропов бальзам­ного типа определяется содержанием и составом так называемых минорных компонентов пищи — терпенов эфирных масел, фенольных соединений, ор­ганических кислот и др., т.е. она обусловлена преимущественно действием ФАВ лекарственно-технического сырья, широко применяемого в производстве этих напитков. В связи с этим бальзамы и сиропы, являясь вкусоароматической добавкой, зачастую имеют определенное назначение:

  ü  успокаивающее (бальзамы «Кучерман», «Сувенир Алтая», «Дарья» и др.) или тонизирующее (бальзамы «Изим», «Алтай-Батыр», «Дерсу», «Семинский» и др.),

  ü  общеукрепляющее (бальзамы «Чемчудой», «Идиллия», «Эдем», «Раздолье» и др., сироп «9 сил»),

  ü  противовоспалительное (сироп «Дыхание», бальзам «Яна»),

  ü  антистрессовое (бальзамы «Эдельвейс», «Гармония», «Ключ к «Бийской крепости» Серебряный» и др.),

  ü  адаптогенное (бальзамы «Пересвет», «Вигор», «Звезда Байкала» и др.),

  ü  антиоксидантное (бальзамы «Уральский лес», «Владыка» и др.),

  ü  улучшающее работу желудочно-кишечного тракта (сиропы «Гепахол» и Акванорм», бальзамы «Береза», «Золотой корень», «Виолетта» и др.) и пр.

  Поэтому при пищевом использовании лекарственно-технического сырья необходимо принимать во внимание определенные ограничения по классам ФАВ.

  Более всего известны ограничения в отношении алкалоидов и сердечных гликозидов. Сердечные алкалоиды про­являют противоаритмические свойства, влияют на сократительную функцию миокарда. Алкалоиды некоторых растений оказывают кровоостанавливающее действие; некоторые виды растений — источники алкалоидов и сапонинов — применяют в качестве легочных сурфактантов и муколитических средств (листья мать-и-мачехи, корни алтея). Вместе с тем длительные курсы использования препаратов на основе растительного сырья, содержащего значительные количества алкалоидов, способны привести к противоположному физиологическому действию.[ 4 ]

   Гликозиды, применяемые при заболеваниях сердечно-сосудистой системы, в повышенных дозах могут вызывать тошноту и рвоту, что связано с их непосредственным влиянием на хемочувствительные рецепторы, а также с рефлексами, обусловленными раздражающим действием на слизистую обо­лочку желудка. При этом возможны такие побочные эффекты, как потеря аппетита, нарушения деятельности центральной нервной системы (голов­ная боль, бессонница, депрессивные явления, нарушения зрения); длительное потребление сопровождается опре­деленным кумулятивным эффектом. В ряде случаев противопоказанием к применению сердечных гликозидов служат инфекционные заболевания (на­рушается иммунная защита организма). Для гликозидов в качестве составляю­щих горечей (трава и листья полыни горькой и некоторые другие), действие которых основано на рефлекторном усилении секреции желудочного сока, противопоказаниями могут быть повы­шенная желудочная секреция, язвенная болезнь желудка и двенадцатиперстной кишки и ряд других заболеваний.

  Сапонины, как солюбилизаторы, оказывают раздражающее действие на путях своего прохождения, усиливая перистальтику кишечника и се­крецию желез, проявляя желчегонный и мочегонный эффект, улучшая отхождение мокроты из бронхов (листья мать-и-мачехи, березы и наперстянки, корневища и корни солодки). Но при наличии соответствующих заболеваний нельзя исключить возможности появления кровотечений и даже развития некротических процессов на слизи­стых; попадая в кровь, сапонины разрушают кровяные тельца; длительное потребление сапонинсодержащего сырья способно привести к нарушениям электролитного баланса. Представления о терапевтических свойствах антрагликозидов (гиперицин зверобоя продырявленного, истизин сены и тунгутского ревеня и др.) в последние годы изменились настолько, что растения с их повышенным содержанием не следует рассматривать в качестве сырья для производства напитков об­щего назначения.

  Кумарины, как класс фенольных соединений, также имеют ряд противо­показаний и ограничений. Например, кумарины травы донника проявляют угнетающее действие на центральную нервную систему, обладают наркотиче­скими свойствами. Эффективность лечения препаратами, содержащими ку­марины, носит, как правило, временный характер, поэтому их токсическое дей­ствие может проявляться при употреблении и в небольших дозировках.

  О подобных ограничениях в отношении флавоноидов, обладающих очень широким спетром действий, неизвестно. Количество выделенных и идентифицированных флавоноидов превышает 2 тыс. наименований. Большинство из них обладает капилляроукрепляющим, противовоспалительным и эстрогенным действием. Выделены флавоноиды, обладающие спазмолитическими (солодка), гипотензивными и кардиотропными (плоды боярышника, черноплодной рябины), седативными (корень шлемника байкальского), кровоостанавливающими, желчегонными, мочегонными (трава горцев, цветки василька и бессмертника), сахаропонижающими, противоопухолевыми свойствами .[ 4 ]

  Дубильные вещества в терапевтических целях используют в качестве вяжущих, обволакивающих средств. ФАВ этого класса действуют в области чувствительных нервных окончаний и применяют при заболеваниях кишечника, верхних дыхательных путей, слизистой полости рта. Вместе с тем дубильные вещества образуют нерастворимые соединения с поливалентными металлами (на чем основано их использование в медицине в качестве противоядия), влияя на обмен минеральных элементов и при длительном потреблении вызывая их дефицит в организме. Вследствие способности вызывать осаждение белков с образованием плотных альбуминатов при систематическом принятии внутрь дубильные вещества в первую очередь взаимодействуют с белками слизистой оболочки желудка, вызывая раздражение слизистых и расстройство пищеварения. Существуют и другие ограничения, поэтому растительное сырье, содержащее дубильные вещества, также Не следует применять длительно. [ 4 ]

   Эфирные масла, представляющие собой сложные смеси терпенов самого разнообразного строения, содержат десятки и даже сотни химических соединений (в масле мяты перечной — 107) и служат своеобразными естественными регуляторами различных функций. Они проявляют отвлекающее, болеутоляющее, противовоспалительное действие, основанное на рефлекторных реакциях, связанных с раздражением чувствительных нервных окончаний слизистых оболочек ротовой полости, дыхательных путей, желудочно-кишечного тракта. Так, эфирные масла душицы, укропа, фенхеля и многих других растений стимулируют секрецию желудочного сока и этим повышают аппетит; масла укропа, мяты, фенхеля положительно влияют на функцию поджелудочной железы. Розовое эфирное масло, напротив, подавляет активность желудочного сока, и его можно использовать для лечения некоторых форм гиперацидного гастрита. Эфирные масла душицы и той же розы проявляют желчегонное, спазмолитическое и противовоспалительное действие, они не только усиливают желчеобразование, но и корректируют нарушенный химизм, снижая секрецию холестерина и билирубина, усиливая биосинтез желчных кислот и фосфолипидов в печени, снижая риск образования желчных камней. Эфирные масла ромашки аптечной, тысячелистника, гвоздики наряду с проявлением противовоспалительного и спазмолитического действия в кишечнике оказывают достаточно активный противомикробный и обезболивающий эффект, нормализуя функции желудочно-кишечного тракта. Эфирные масла, содержащие спирты, фенолы и окиси (ментол, терпинеол, борнеол, анетол, карвакрол, тимол, цинеол), обладают отхаркивающим эффектом, в связи с чем мята перечная, шалфей, душица, анис, девясил высокий, можжевельник обыкновенный широко применяют при воспалительных заболеваниях легких и верхних дыхательных путей.

  Эфирные масла и сырье, их содержащее, оказывают общерезорбтивное действие, влияя на различные регуляторные процессы, включая нейромедиаторные и иммунные реакции: раздражение рецепторов слизистых оболочек сопровождается стимуляцией синтеза и высвобождения энкефалинов, эндорфинов и других веществ, играющих важную роль в регуляции болевых ощущений и проницаемости сосудов, стимулирующих иммунологические процессы и влияющих на свертываемость крови. Но при продолжительном приеме средств, содержащих эфирные масла, возможны проявления общей слабости, головокружение, снижение артериального давления, аллергические реакции. В больших дозах эфирные масла провоцируют гематурию; дозозависимо возбуждают или угнетают центральную нервную систему; при выведении из организма эфирные масла вызывают раздражение соответствующих тканей. Характеризуя эфирные масла по составу,следует отметить, что их токсичность (и аллергенность) снижается от сесквитерпенов, бициклических и ароматических терпенов до алифатических монотерпенов; для отдельных видов сырья свои особенности привносят и сопутствующие вещества. С учетом такой широты терапевтического воздействия продукция на основе растительного сырья, богатого эфирными маслами, имеет много общих ограничений и противопоказаний, поэтому не должна употребляться постоянно в физиологически значимых дозировках.[ 4 ]

  Наряду с нежелательными эффектами воздействия тех или иных групп ФАВ необходимо учитывать возможные их сочетания. Например, состав эфирного масла, дубильных и других ФАВ душицы вызывает вяжущее и противовоспалительное действие, благодаря чему проявляются муколитические и отхаркивающие свойства препаратов на ее основе. Но если у человека наряду с заболеванием легких или воздушно-дыхательных путей есть гиперациный гастрит, то употребление душицы в этом случае будет вызывать сильные боли в желудке. Во всех тех случаях, когда возможна повышенная опасность тромбообразования (прединфарктное состояние, пороки сердца, эндокардиты, тромбофлебиты, алкогольные интоксикации, состояние гиперкоагуляции крови и т.п.), становятся опасными ФАВ кориандра, базилика и черноплодной рябины, ускоряющие свертываемость крови. Поэтому, несмотря на наличие у данных видов сырья выраженных приятных вкусоароматических свойств, включение их в состав напитков, особенно спиртсодержащих, нежелательно.

  Безусловно, выраженность свойств ФАВ лекарственно-технического сырья в бальзамах и сиропах бальзамного типа проявляется в многократно меньшей степени, нежели в фармпрепаратах и БАД к пище, что обусловлено их концентрацией в этих напитках. Более того, ряд лекарственных растений, характеризующихся специфичностью фармакологического действия, обусловленной наличием сердечных алкалоидов, сердечных гликозидов и кумаринов, в производстве бальзамов и сиропов бальзамного типа использоваться не может.

  Тем не менее, при производстве и систематическом употреблении бальзамов целесообразно опираться на имеющиеся сведения о противопоказаниях и ограничениях, в аспекте взаимосвязи химического состава задействованного по рецептуре лекарственно-технического сырья и ожидаемого физиологического действия (частные случаи ограничений и противопоказаний обусловлены индивидуальными особенностями организма потребителя: наличием заболеваний или предрасположенности к ним).[ 4 ]

  1.5. Характеристика используемого растительного сырья

  Среди  растений, которые растут на полях, в лесах, лугах огромное количество лекарственных или целебных трав. В этой природной зеленой аптеке можно найти средства от простуды и кашля, от болезней сердца и нервной системы, стимулирующие заживление ран и язв, а также вылечивающие другие кожные заболевания. Многие из них применяются как кровоостанавливающие, улучшающие аппетит, нормализующие работу желудка, печени, почек, сердца, сосудов.  Целебные свойства лекарственных растений зависят от действующих веществ, которые синтезируются самими растениями из неорганических веществ почвы, воды, углекислого газа, воздуха, под влиянием световой энергии. Эти биологически активные вещества вырабатываются в процессе жизнедеятельности растения и накапливаются в его органах. Они представляют собой химические соединения, которые оказывают на животный организм определенное физиологическое и фармакологическое действие, способное восстанавливать и нормализовывать у больного тот или иной патологический процесс, повышать его общую резистентность, возвращать больного к активному состоянию и нормальной жизнедеятельности.[ 25 ]

  Целительная сила растений известна с древнейших времен. В народной медицине фитотерапия была и остается основным видом лечения. Возрастающее в наш век промышленное загрязнение биосферы, частое применение антибиотиков,препаратов химического синтеза привели к росту аллергических заболеваний, лекарственных осложнений, снижению иммунитета человека. Все эти факторы способствуют усиления интереса к использованию лекарственных растений в лечебной практике. Применение фитопрепаратов актуально для медицины и в наши дни. В связи с тем, что биологически активные вещества имеют очень сложное химическое строение, их производство является дорогостоящим и трудоемким процессом, а из растений эти вещества выделяются достаточно легко. К тому же лекарства, созданные из растительного сырья, не вызывают, как правило, побочных явлений, в том числе и распространенных сегодня аллергических реакций. Достижения современной науки позволяют не только расширять спектр действия уже применяемых лекарственных растений, но и постоянно внедрять в практику здравоохранения все новые их виды. В настоящее время современная медицина использует более пяти тысяч веществ, субстанций и препаратов, ассортимент которых систематически обновляется. Примерно 2/5 действующих лекарственных веществ получают из лекарственных растений. Применение средств растительного происхождения обусловлено их биологической активностью и воздействием биокомплекса веществ, преимуществом является их малая токсичность и мягкость действия. Поэтому использование фитотерапии остается актуальным для практической медицины. Вместе с тем не следует противопоставлять химиопрепараты средствам растительного происхождения: для медицинской практики важны как те, так и другие. Каждый лечебный препарат независимо от способа его получения занимает свое место в лечебном процессе - имеет свой характер фармакологического действия и оптимальный диапазон показаний к применению. В одних случаях фитотерапия может быть ведущим, а в других - лишь вспомогательным средством. [ 19  ]

  Каждое лекарственное растение содержит одно или более веществ, которые могут при соответствующих условиях оказывать целебные свойства. Распределение этих веществ по лекарственному растению зачастую не равномерно. Поэтому при сборе лекарственных трав надо знать, где сосредоточены полезные элементы и когда их концентрация максимальна в растении. Многовековой опыт применения лекарственных растений показывает, что воздействие их на разных людей может различаться и зависит от особенностей организма. Также бытует мнение, что лекарственные травы лучше воздействуют в комплексе нескольких растений, чем при одиночном использовании лекарственных трав. Речь идет не только о разных действующих началах в разных растениях, а и о том, что полезные вещества одного лекарственного растения освобождаются для своей работы или стимулируются какими-то веществами другого растения, по сути, не являющегося, может быть, непосредственно лекарственным, т.е. просто выполняющим роль катализатора. Это безусловно надо учитывать при изучении эффективности применения народных лекарственных растений.[ 25 ]

  Для производства кваса с использованием лекартвенно-растительного сырья на основе анализа литературных данных были выбраны следующие травы – липа, бессмертник, пижма, календула, душица.

  
  

  1.5.1. Липа.

  Лекарственным сырьем являются цветки липы с прицветными листьями. Их собирают в фазе цветения. Сбор в более поздние сроки бесполезен, поскольку цветки теряют свои лекарственные свойства. При хорошей погоде сбор можно производить до 10 дней, при прохладной - до 15. Сырье сушат тотчас после сбора под навесом, в проветриваемом помещении или в сушилке при температуре 40-50°С, расстилая слоем 3-5 см. Готовность определяют по ломкости цветоносов. На солнечном свету цветки липы не сушат. Запах готового высушенного сырья - ароматный, вкус сладковатый, слегка вяжущий. Хранят сырье в деревянной таре в течение двух лет.[ 26 ]

  Соцветия содержат гликозид тилиацин, флавоновый гликозид, гесперидин и гликозид потогонного действия; эфирное масло, горькие и дубильные вещества, сапонины, слизь, аскорбиновую кислоту, каротин, сахара, воск. Листья содержат каротин, аскорбиновую кислоту, гликозид тилиацин, обладающий фитонцидной активностью. В листьях содержится аскорбиновой кислоты 131,5 мг%, а в цветках — 31,6 мг%.[ 27 ]

  Липовый цвет - один из старейших народных лекарственных препаратов, зарекомендовавший себя как потогонное, жаропонижающее, отхаркивающее, мочегонное, бактерицидное средство. Принимают внутрь в виде теплого настоя (две столовые ложки цвета на стакан кипятка) по 2-3 стакана в день при лихорадочных и простудных заболевания, при воспалении почек и мочевого пузыря, спазмах желудка, неврозах, других заболеваниях. В виде горячего водного отвара липовый цвет используют в качестве потогонного средства при простудных заболеваниях, кашле, невралгиях, для приготовления мягчительных припарок при суставном ревматизме, подагре, для ароматизации ванн. Настой из цветков липы применяют при головной боли, обмороках, как противосудорожное средство. Отвар из свежих цветков пьют при резях в мочеиспускательном канале. Разваренная липовая кора дает много слизи и поэтому с успехом используется при лечении ожогов, геморроя. Порошок из листьев и зерен останавливает кровотечение. Измельченные свежие почки или свежие листья применяют как мягчительное средство при ожогах, маститах и других недугах. Сок  липы способствует укреплению волос. При неврозах, частых обмороках и судорогах, головной боли, спазмах желудка и болях в кишечнике, при бронхите, гриппе, простуде, острых респираторных заболеваниях, гипертонической болезни, при пиелите, пиелонефрите, цистите и рези в мочеиспускательном канале  полезно принимать настой цветков липы сердцевидной (или сердцелистной). При головной боли можно накладывать свежие листья липы в виде компресса на голову, а также применять настой цветков в качестве примочек, припарок при невралгии лицевой части головы. Для полоскания горла при ангине, воспалении десен и стоматите также готовят настой цветов липы. Растертые в порошок созревшие плоды липы сердцевидной применяют для тампонов при носовом кровотечении. При мочекаменной болезни с лечебной и профилактической целью, обычно в предоперационном периоде, когда еще не установлен тип камней, принимают настой цветков липы сердцевидной. Отвар цветков липы сердцевидной используют в виде компрессов для лечения мастита.  Косметологи рекомендуют для смягчения и придания эластичности коже лица в летнее время умываться водой, в которую добавлен настой липового цвета. [ 26 ]

  1.5.2. Бессмертник песчаный (цмин)

  Бессмертник песчаный (цмин) — многолетнее травянистое растение высотой 15—40 см, с беловато-войлочным стеблем и листьями, из семейства сложноцветных. Цветочные корзинки лимонно-желтого цвета или оранжевые собраны в густое щитковидное соцветие. Цветет в июне— августе. Используются цветочные корзинки, срезаемые с остатком стебля не длиннее 1—2 см, собираемые в начале распускания соцветий. Запах лекарственного сырья слабый, ароматный, вкус горько-пряный.

  В соцветиях найдены флавоноиды в виде гликозидов и свободных агликонов, витамин С, каротин, эфирное масло, органические кислоты, стерины, красящие вещества фенольного характера, горькие и дубильные вещества, смолы, жирные масла. В траве найдены дубильные вещества, витамин К, эфирное масло.

  Бессмертник обладает свойством увеличивать желчевыделение, разжижать желчь, уменьшает концентрацию желчных кислот и содержание билирубина в желчи, он изменяет коэффициент ^{холестерин}/_{желчные} кислоты в сторону увеличения холатов, усиливает тонус желчного пузыря, стимулирует секреторную функцию желудка и поджелудочной железы, повышает диурез. Малотоксичен, обладает кумулятивными свойствами.

  Клиническая проверка настоя и водного экстракта из цветков бессмертника, изготовленного Центральным научно-исследовательским аптечным институтом, выявила, что они обладают желчегонным действием, изменяют химический состав желчи, регулируют деятельность желудочно-кишечного тракта и увеличивают диурез. В современной медицине соцветия бессмертника применяются при холециститах, гепатитах, холангитах, как желчегонное средство. У больных уменьшается тошнота, ощущение болей в области печени, метеоризм, прекращается рвота, исчезает субиктеричное окрашивание склер и кожных покровов, размеры печени уменьшаются. Применяется бессмертник в виде настоя, отвара, экстракта

  В Болгарии цветочные корзинки бессмертника рекомендуются при холецистите, камнях в желчном пузыре, при воспалении почек  и мочевого пузыря с явлениями дизурии. Цветки бессмертника — старинное средство народной медицины, применявшееся при заболеваниях печени, желудочно-кишечного тракта и почек. Желчегонное действие их было установлено экспериментальными исследованиями, проведенными М. К. Петровой с соавторами в лаборатории И. П. Павлова. Исследования подтвердили желчегонное действие их; кроме того, установлено, что они усиливают секрецию желудка и поджелудочной железы. Цветочные корзинки бессмертника песчаного используются как регулирующее желчеобразование и желчевыделение, стимулирующее секреторную функцию желудка и поджелудочной железы, повышающее диурез и седативное средство. Применяется при гипертонической болезни, атеросклерозе и заболеваниях печени и желчных путей [18].

  1.5.3. Календула

  Календула лекарственная (Calendula officinalis L.) - однолетнее растение, род растений семейства сложноцветных. Родина календулы - Южная Европа. В России ее выращивают в качестве декоративного растения. Полукустарники, многолетние или однолетние травы с ветвистыми стеблями и цельными листьями. Соцветия - корзинки на длинных цветоносах, одиночные; язычковые цветки многочисленные - жёлтые, пестичные и плодущие; трубчатые - обоеполые, но бесплодные; семянки изогнутые (до кольцевидных), наружные по форме отличаются от средних и внутренних. Свыше 20 видов, главным образом в Средиземноморье на восток до Ирана, а также в Центральной Европе; в России - 4 вида. Растут по морским побережьям, в зарослях кустарников, на скалах; некоторые виды - календула полевая (С. arvensis) и другие встречаются как сорные. Издавна культивируется декоративный однолетник - календула лекарственная, или ноготки (С. officinalis); известно много сортов, главным образом махровых жёлтых и оранжевых всех оттенков.[ 23 ]

   В медицине используют цветочные корзинки ноготков. Они содержат каротиноиды (около 3%), эфирное масло (0,02%), смолы (до 3,4%), слизь (до 4%) органические кислоты. Соцветия содержат эфирное масло, горькие вещества, фитонциды, сапонины, слизи, большое количество каротина и других каротиноидов, ликопин, флавоноиды, органические кислоты, следы алкалоидов. В зеленых частях растения (стебли, листья) содержатся тритерпеновые сапонины, горечи, дубильные вещества, в корнях — тритерпеновые сапонины.[ 22 ]

  Календула используется как лекарственное средство. Ее применяют в виде настойки для полосканий при воспалительных заболеваниях полости рта и зева и мази при лечении фурункулов, ран, язв. Календула может быть применима как пищевой краситель (масляный экстракт из язычковых цветков), а высушенные корзинки в некоторых странах - как приправа к супам и соусам. Для использования в качестве специй убирают краевые и язычковые с пестиками цветки. Лепестки отделяют и сушат в тени. Хранят их в сухом проветриваемом и темном помещении или в плотно закрывающейся таре.

   Растение обладает сильно выраженными бактерицидными свойствами в отношении некоторых возбудителей, особенно стафилококков и стрептококков. Из календулы готовят настойки и мази. Препараты из цветочных корзинок применяют наружно для лечения ожогов, длительно не заживающих ран и свищей, для полоскания полости рта и горла при стоматите и ангине. Календулу рекомендуют при сердечных заболеваниях, сопровождающихся нарушением ритма, заболеваниях печени и желчных путей, язвенной болезни желудка и двенадцатиперстной кишки, гастрите, гипертонии, в климактерический период. В народной медицине настой календулы используют при заболеваниях печени и желчного пузыря, селезенки, при спазмах желудка, камнях в мочевом пузыре, кашле, гипертонии, сердечном неврозе, золотухе, рахите. Наружно - при эрозиях, трещинах в области заднего прохода.

  За рубежом календулой ароматизируют и окрашивают сыры, масло и его заменители. В Англии и США календулу добавляют в супы, салаты и тушеные блюда. Цветками украшают праздничные блюда. В Латвии календула входит в состав травяного чая. Настойка календулы принимается при гипертонической болезни (курс 3 недели и более), желудочно-кишечных заболеваниях, язве, при рахите, раке, бессоннице, аритмии сердца, при одышке, как желчегонное средство, для укрепления общего самочувствия. Настойка календулы быстро ликвидирует воспалительные процессы и гнойные воспаления и выделения при ранениях и язвенных процессах и значительно ускоряет регенерацию тканей и заживление ран, а также при саркоме. Наружно применяется в качестве примочек и смазывания ран, язв, ожогов, прыщей, царапин, порезов. Дает хорошие результаты при болезнях полости рта, горла (полоскание), разбавить водой. При болезнях глаз (ячменях, блефаритах, конъюнктивитах) — примочки, промывания. Неплохие результаты дает применение настойки календулы и в гинекологической практике (при язвах, эрозии шейки матки и белях). [ 23 ]

  1.5.4. Душица обыкновенная

  Народные названия душицы: душмянка, духовый цвет, пчелолюб, материнка, мята лесная, боровая костоломная трава. Обладает приятным запахом, напоминающим запах известного растения чебреца обыкновенного. Многолетнее травянистое растение семейства губоцветных, высотой 30-60 см и более, с ветвистым корневищем и многочисленными четырехгранными и мягкоопушенными стеблями. Цветки, фиолетово-розовые, собраны на верхушке стебля в щитковидные метелки. Цветет с начала июля по август. Произрастает почти на всей территории России.

  Для лечебных целей заготавливают траву душицы в период цветения. В лекарственных целях используется трава душицы обыкновенной (Herba Origani vulgaris), которую заготавливают в начале массового цветения. В более поздние сроки сбора содержание эфирного масла, а следовательно, и качество сырья снижаются. При заготовке срезают верхушки душицы на высоте 20—30 см от земли. Сушат траву на открытом воздухе в тени или в хорошо проветриваемых помещениях.[ 21 ]

  С лекарственной целью используют надземную часть растения (траву) Она содержит до 1,2% эфирного масла, в состав которого входят фенолы, тимол, карвакрол, геранилацетат и другие пахучие соединения, благодаря чему растение обладает сильным ароматом. Кроме того, в траве содержится аскорбиновая кислота (витамин С) и дубильные вещества. Наличие в душице большого количества фитонцидов объясняет ее антимикробную активность. Наружно настой ее применяют в виде компрессов при фурункулах и гнойниках, а также делают ванны при сыпях и золотухе. Душица является также народным средством для борьбы с молью. Листья иногда используют в пищу как пряность. Из травы получают эфирное масло (хмелевое), которое входит в состав некоторых мазей и применяется в обиходе как болеутоляющее средство при зубной боли. В настоящее время в аптеках продают брикеты из травы душицы для приготовления настоев.[ 20]

  Препараты душицы обыкновенной оказывают успокаивающее действие на центральную нервную систему, усиливают секрецию пищеварительных и бронхиальных желез, усиливают перистальтику кишечника, повышают его тонус, тонизируют гладкую мускулатуру матки, усиливают лактацию, повышают аппетит. Основным действующим началом растения являются эфирное масло и его важнейший компонент тимол, который оказывает местное противовоспалительное, болеутоляющее и антисептическое действие. Душица входит в состав седативного сбора для лечения неврозов. В народной медицине настой — при туберкулезе легких, инсульте, судорогах, астении, женских болезнях, метеоризме; ванны — при кожных сыпях, скрофулезе; примочки — при фурункулах; отвар — при головной боли и для ускорения роста волос. В Армении в средние века — при гипертонической болезни, эпилепсии, радикулите, болях в ушах. В Сибири — при эпигастральных болях. .Применяют настой травы душицы как отхаркивающее средство при заболеваниях органов дыхания, для возбуждения аппетита и улучшения пищеварения (при гипо- и анацидных гастритах), заболеваниях печени, туберкулезе легких, гипертензии, судорогах, эпилепсии, неврозах, повышенной половой возбудимости и болезненных менструациях. Порошок из сушеных листьев и цветочных верхушек нюхают при головной боли и насморке. Противопоказана душица при беременности, а также при тяжелых заболеваниях сердечно-сосудистой системы.[ 21 ]

  1.5.5. Пижма

  Пижма (Fanacetum), род многолетних травянистых растений семейства сложноцветных. Листья и корзинки пижмы содержат эфирное масло, флавоноиды, дубильные и горькие вещества, алкалоиды. Применяют в медицине как противоглистное средство; порошок пижмы используют как инсектицид. Ее листья и щитковидные соцветия напоминают рябину в миниатюре, отчего растение называют в народе дикой рябинкой. При растирании они издают приятный пряный запах. Цветы ярко-желтые, мелкие, собраны в корзинки, образующие густой щиток на верхушке стебля. Цветет пижма с конца июня по сентябрь. Плоды ее продолговатые семянки длиною 1,2-1,8 мм, созревают в августе-октябре. Пижма распространена почти по всей территории России, кроме Крайнего Севера. Растет по берегам рек, на лугах, в степях, у дорог и жилищ. С недавнего времени культивируется как лекарственное, пищевое и пряное растение.

  Для лекарственных целей используют цветочные корзинки, реже листья пижмы. Их собирают в начале цветения без цветоножек и сушат под навесом или в сушилках при температуре не выше 40 градусов.

  Препараты из цветков пижмы оказывают желчегонное действие, снижают содержание слизи в желчи, усиливают секрецию желудочно-кишечного тракта и тонизируют его мускулатуру, замедляют ритм сердца и увеличивают амплитуду сердечных сокращений, повышают артериальное давление, обладают также потогонным, антисептическим, противовоспалительным, противоглистным, спазмолитическим и противоопухолевым действием. Они способствуют заживлению язвы желудка и двенадцатиперстной кишки, используются при заболеваниях печени и желчевыводящих путей, метеоризме, запорах, желудочных коликах, гастритах с пониженной кислотностью, энтероколитах, круглых глистах (аскаридах и острицах), лямблиозе, нервных расстройствах, головных болях, мигрени, эпилепсии, воспалении почек и мочевого пузыря, почечно-каменной болезни, ревматизме, подагре, туберкулезе легких, простудных заболеваниях, малярии, при задержке менструации, раке, вывихах и ранах, фурункулезе, а также как возбуждающее, тонизирующее и противолихорадочное средство. Кроме того, пижма обыкновенная обладает потогонными, противовоспалительными, противомикробными, противолихорадочными свойствами. Эфирное масло обладает сильным местно-раздражающим действием, возбуждает центральную нервную систему. Препараты пижмы в небольших терапевтических дозах безвредны (растение слабо ядовито). Препараты пижмы повышают артериальное давление, замедляют ритм сердца, увеличивают амплитуду сердечных сокращений, усиливают желчеотделение и секрецию желудочно-кишечного тракта, увеличивая тонус жкт. Желчегонные свойства растения обусловлены флавоноидами.

  В народной медицине надземную часть пижмы применяют при аскаридозе, энтеробиозе, гипацидных гастритах, колитах, гепатитах, холециститах, гипотонической болезни, нервном возбуждении, язвенной болезни желудка и двенадцатиперстной кишки с пониженной кислотностью желудочного сока. Пижмой промывают гноящиеся раны, долго незаживающие раны, язвы, делают компрессы при подагре, ревматизме, вывихах, ушибах. Отвар пижмы принимают при гастритах, колитах, гипотонической болезни.[ 28 ]

  В народной медицине настой цветков пижмы используют для изгнания аскарид и остриц, при желудочно-кишечных заболеваниях (гастрите, язвенной болезни желудка и двенадцатиперстной кишки, энтероколите), заболеваниях печени и желчного пузыря (гепатите, холецистите, ангиохолите), нервных расстройствах, головной боли, женских болезнях, лихорадке, артериальной гипотензии; наружно (в виде ванн и компрессов) - при ревматизме, подагре. Порошок сухих цветков пижмы совместно с медом или сахарным сиропом применяют при аскаридозе, энтеробиозе. Сок пижмы помогает при интоксикациях, вызванных туберкулезом легких, лихорадке, язвенной болезни желудка и двенадцатиперстной кишки, подагре, ревматизме, нервных заболеваниях, эпилепсии, мигрени, головной боли, ломоте в суставах, пониженной кислотности, инфекционных и острых респираторных заболеваниях, воспалении тонкого и толстого кишечника, мочевого пузыря, почек; при мочекаменной болезни, нарушении менструального цикла и обильных менструациях; оказывает снотворное действие. В виде ванн и компрессов пижму применяют для лечения вялотекущих ран и язв, при чесотке, подагре, воспалении суставов. Пижму также используют в виде микроклизм для изгнания аскарид и остриц.

  Пижма обладает инсектицидными свойствами и используется для борьбы с молью, мухами, тараканами, клопами и т.п. Для этого готовят концентрированный (упаренный) отвар из цветков и листьев пижмы, перед применением его смешивают с сахаром и ставят в местах скопления насекомых. Препараты пижмы противопоказаны при беременности (действуют абортивно) и детям младшего возраста, т.к. растение считается слабо ядовитым.[ 28 ]

  1.6. Использование растительного сырья в качестве стабилизаторов (антиоксидантов)

  Антиоксиданты – большая группа биологически активных соединений широко распространенных в природе. Спектр биологического действия антиоксидантов весьма разнообразен и обусловлен, в основном, их защитными функциями, выраженными в способности нейтрализовать негативное действии свободных радикалов. Свободные радикалы представлябют собой чрезвычайно активные образования, образующиеся в процессе жизнедеятельности организма, а также при воздействии неблагоприятных факторов окружающей среды. Негативное действие свободных радикалов проявляется в ускорении старения организма, провоцированием воспалительных процессов в мышечных, соединительных и других тканях, неправильном функционировании различных систем организма. Обычно здоровый организм сам справляется со свободными радикалами, возникающими в процессе естественного метаболизма клеток. В процессе эволюции природа создала защиту против разрушительного действия свободных радикалов – антиоксиданты.[ 1 ]

  Первая группа антиоксидантов - ферментативные антиоксиданты. Они составляют внутриклеточные системы: супероксиддисмугаза работает в цитоплазме клеток, в митохондриях, плазме; каталаза - в цитоплазме, митохондриях; глютатионпероксидаза - в митохондриях. Вторую группу антиоксидантов составляют антиоксидантные витамины: водорастворимые витамины (С, рутин, кверцитин, аскорутин); жирорастворимые витамины (А, Р-каротин, Е, К); другие соединения - серосодержащие аминокислоты, глютатион, цистеин, метионин, цитохром С, пировиноградная кислота,  хелаты, минерал селен. Определенное значение имеют медь, цинк, марганец и железо.

  Антиоксиданты-ферменты занимаются “уборкой” активных форм кислорода. Они переводят в биологических реакциях активные формы кислорода в перекись водорода и менее агрессивные радикалы, а затем уже их преобразуют в воду и обычный полезный кислород. Антиоксиданты-витамины “душат” агрессивные радикалы, забирают избыток энергии, тормозят процесс цепной реакции образования новых радикалов, причем лучше они проявляют себя, если применяются совместно, поддерживая друг друга (например, витамин Е с витамином С действует активнее). Антноксиданты могут расщеплять поврежденные участки, заменяя старые элементы новыми. Эти “ремонтники” расщепляют белки-протеазы, жиры-фосфатазы и ферменты ремонта ДНК.[ 17 ]

  Мощным антиоксидантным действием обладают также природные соединения растительного происхождения, объединенные под общим названием – флавоноиды В настоящее время известно около 6000 флавоноидов. Все они в той или иной степени обладают антиоксидантными свойствами. Флавоноиды широко распространены в растительном мире. Особенно богаты флавоноидами высшие растения. Находятся флавоноиды в различных органах, но чаще в надземных: цветках, листьях, плодах. Наиболее богаты ими молодые цветки, незрелые плоды. Локализуются в клеточном соке в растворенном виде. Содержание флавоноидов в растениях различно: в среднем 0,5-5%, иногда достигает 20% (в цветках софоры японской). Во многих фруктах и ягодах биофлавоноиды более или менее равномерно распределены в кожице и мякоти. Поэтому слива, вишня, черника имеют ровную окраску. В противоположность этому, в плодах некоторых других растений флавоноиды содержатся, в основном, в кожице, и, в меньшей степени, - в мякоти. А в яблоках, например, они имеются только в кожице. Биологическая роль флавоноидов заключается в их участии в окислительно-восстановительных процессах, происходящих в растениях. Они выполняют защитные функции, предохраняя растения от различных неблагоприятных воздействий окружающей среды.

  Диапазон лечебных свойств растительного сырья, богатого флавоноидами, очень широк и не ограничивается только лишь их антиоксидантными свойствами. Флавоноиды не токсичны для человека при любом способе введения. Многие флавоноиды обладают   Р-витаминной активностью, уменьшают хрупкость кровеносных капилляров, усиливают действие аскорбиновой кислоты, оказывают седативное действие. Используются как противовоспалительное, противоязвенное средство. Некоторые - обладают кровоостанавливающими свойствами; применяются при геморрое; служат хорошими желчегонными средствами. В последние годы появились сообщения о противоопухолевом действии флавоноидов. Однако препаратов, содержащих чистые флавоноиды, пока имеется немного. Чаще эти соединения находятся в растениях в комплексе с другими биологически активными веществами и используются суммарно. Лекарственными формами, содержащими флавоноиды, могут быть высушенные растительные ткани, экстракты из растительного сырья или флавоноидные комплексы, выделенные в чистом виде. [ 29 ]

  Большое количество антиоксидантов находится в экстрактах. Присутсвие в экстрактах природных консервантов – карбоновые и оксикарбоновые кислоты, флавоноиды, витамины, эфирные масла, антоцианы, -  позволяет повысить биологическую стойкость напитков.[ 11 ]

  Преимущества напитков из экстрактов заключается в том, что при переработке растительного сырья получаемые эктсракты максимально обогащаются водорастворимыми экстрактивными веществами, органическими кислотами, дубильными, фенольными, пектиновыми соединениями, моно-, ди- и трисахаридами, циклическими спиртами и аминокислотами, макро- и микроэлементами.[ 13]

  В Кемеровском технологическом институте была проведена работа по разработке новых видов функциональных сокосодержащих напитков с растительными экстрактами, содержащих повышенное количество полифенолов.

  В качестве полуфабрикатов для создания функциональных напитков использовали следующие образцы соков, нектаров и сокосодержащих напитков: сок яблочный восстановленный осветленный торговой марки «Моя Семья», нектары ананасовый, абрикосовый, апельсиновый, персик-яблоко, вишнево-яблочный марки «Моя Семья», напиток сокосодержащий торговой марки «Да!» (черный виноград).

  Выбор лекарственного растительного сырья проводили методом отсеивающего эксперимента по сопоставлению его химического состава и степени полезности. В результате анализа литературных данных были выбраны следующие виды: мелисса лекарственная, шалфей лекарственный и ромашка аптечная.

   На основании результатов органолептической оценки, в основу которой положено сочетание по вкусу и аромату с экстрактами растительного сырья для дальнейших исследований были выбраны следующие наименования напитков: виноградный, вишневый и яблочный, и их смеси.

   Оптимизацию состава растительных композиций проводили на основе результатов органолептической оценки одноименных экстрактов из растительного сырья (шалфей, ромашка, мелисса) и их композиций

  По результатам оценки органолептических показателей модельных напитков были выбраны два напитка:

  ü на основе виноградного сокосодержащего напитка “Да!” (1,5 см композиции экстракта с соотношением ромашка:шалфей:мелисса 165:6 и 60 см соответствующего напитка);

  ü  на основе вишнево-яблочного нектара “Моя семья”(0,5 см композиции экстракта с соотношением ромашка:шалфей:мелисса 1:4:5 и 60 см соответствующего нектара).

  Для исследования технологии извлечения БАВ лекарственного растительного сырья с целью максимального выхода полифенолов и других экстрактивных веществ прежде всего, были установлены технологические режимы процесса экстрагирования - температура 50ºС, продолжительность процесса устанавливались по содержанию выхода экстрактивных веществ и составила 3 часа.

    Следующий этап исследований был посвящен исследованию влияния способа извлечения экстрактивных веществ на показатели качества экстрактов. Сравнивали 2 способа экстрагирования: водный и водно-ферментный. В ходе работы определяли следующие показатели:

  - выход экстракта;

  - содержание сухих веществ;

  - содержание дубильных веществ;

  - содержание аскорбиновой кислоты.

  Исследовали по 4 вида экстрактов: водно-ферментный с добавлением целловиридина Г3х (0,4 % от массы сухого сырья), водно-ферментный с добавлением протосубтилина Г3х (0,4 % от массы сухого сырья), водно-ферментный с добавлением смеси ферментов (по 0,2 % каждого) и водный экстракт.

  Экстракцию проводили при температуре 50 °С в течение 3,5 часов.

  В результате был сделан вывод, что водно-ферментная обработка приводит к увеличению содержания полифенольных соединений в 1,3-1,4 раза., причем наибольший выход полифенольных веществ получен при добавлении в экстракты смеси ферментов

  Для производства разработанных напитков предложено использование принципиальной технологической схемы с внесением экстрактов на стадии купажирования всех компонентов.[ 16 ]

  2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

  
  

  2.1. Объекты и методы исследования.

  2.1.1. Условия проведения

  Все эксперименты проводятся в лабораториях МГУПП с использованием необходимых для опытов реактивов и оборудования.

   2.1.2. Объекты исследования

  Целью дипломной работы является разработка нового продукта – кваса с использованием растительных компонентов. Соответственно, объектами исследования являются квас  и растительное сырье – цветки пижмы, ноготков, бессмертника песчаного и липы, трава душицы, а также вишня и яблоко.

  2. 1.3. Методы анализа

  Основным критерием для выбора растительного сырья служит количество полифенольных соединений в нем, так как именно эти соединения обеспечивают антиоксидантную активность напитков. Для определенения количества фенольных соединений пользовались методом Фолина – Дениса. Метод основан на образовании синего окрашивания в результате восстановления фенольными соединениями сырья фосфоро-молибденово-вольфрамовых кислот натрия до  голубых окислов W8O23 и Mo8O23.  Интенсивность полученного голубого  комплекса оценивают колориметрически. Для этого к 1 смфильтрата напитка добавляют 0,3 см раствора Фолина и 5 см 20%-го раствора карбоната натрия; через 15 минут измеряют оптическую плотность в кювете с толщиной рабочей грани 10 мм при длине волны 750 нм. Затем по предварительно построенной калибровке по танину определяют количество фенольных соединений в напитке.

  Для изучения АОА напитков пользовались колориметрическим методом. Сущность этого косвенного метода определения редокспотенциала, предложенного Греем и Стоуном, заключается в изменении окраски (обес­цвечивании) специального индикатора, прибавляемого к исследуемому раствору. В качестве такого индикатора служит 2,6-дихлорфенолиндофенол (реактив Тильмана), который при восстановлении обесцвечивается. Чем больше в исследуемом растворе редуцирующих и меньше окисляющих веществ, тем быстрее протекает обесцвечивание.

  Обладая сравнительно высоким ОВ-потенциалом не реагирует на присутствие в ана­лизируемой жидкости растворенного молекулярного кисло­рода, влияние которого заметно сказывается при электрометрическом методе  определения.

  Показатель реакции обесцвечивания носит краткое название ITT (Indicator Time—Test). Величина ITT указывает время в секундах, в течение которого 10смисследуемого раствора обесцветят на 80% раствор 2,6-дихлорфенолиндофенола под действием содержащихся в них редуцирующих веществ, и служит показателем восстановительной способ­ности исследуемого раствора. Этот показатель реакции обесцвечивания зависит от Eh раствора.

  Индикатор 2,6-дихлорфэнолиндофенол (О = С₆Н_аС1₂ == NC₆H₄ONa) имеет молекулярную массу 290,087. Для опре­деления готовят 0,005 М раствор индикатора, содержащий 145,04 мг безводного красящего вещества в 100смра­створа.

  Для сравнения измерений, выполненных в разное время, необходимо всегда пользоваться раствором индикатора одной концентрации. Теоретически для приготовления 0,005 М раствора следовало бы растворить в 1 л 1,4504 г индикатора. Однако индикатор не всегда чист и не вполне растворим, поэтому берут несколько большую навеску и позднее путем соответствующего дополнительного разбав­ления получают раствор указанной концентрации. Таким образом, сначала отвешивают приблизительно 1,8 г 2,6-дихлорфенолиндофенола и растворяют его в химическом стакане горячей дистиллированной водой (с температурой около 60°С), размешивают для охлаждения, переливают раствор в мерную колбу на 1 л и доводят дистиллированной водой до метки. Затем раствор фильтруют через складчатый фильтр (диаметром 9 см) и приступают к установке титра индикатора. Для этого пипеткой отбирают 10смполученно­го фильтрата индикатора и переводят в колбу Эрленмейера на 50 мл, добавляют 4смсвежеприготовленного раствора йодистого калия (5 г KJ в 20смводы) и после добавки 2смсерной кислоты (1 часть концентрированной H₂S0₄ + 6 ча­стей Н₂6) титруют 0,01 н. раствором тиосульфата натрия, установленного по отношению к 0,01 н. К.Н (J0₃)₂. Причем к концу титрования добавляют в качестве индикатора 2%-ный раствор крахмала, чтобы конечный момент титрования сделать более отчетливым. Количество израсходованного 0,01 н. раствора тиосульфата натрия следует умножить на 14,5 для вычисления количества воды, которое нужно до­бавить к 80 см раствора индикатора, чтобы в 100 см полу­чить концентрацию индикатора 145 мг.

  Раствором индикатора с установленным титром наполня­ют несколько небольших бутылочек (склянок) и сохраняют их в холодильнике. Этот раствор ограниченно устойчив (около 1 нед). Для точных определений необходимы буфер­ные растворы, pH которых близки к рН исследуемых жид­костей. Для производственного контроля можно довольство­ваться такими буферными растворами: для готового охме­ленного сусла (передаваемого на охлаждение) с рН 5,4, для пива с рН 4,6. Буферный раствор для указанной цели состоит из:

  1) 1/10 М лимонной кислоты, содержащей 21,014 г кристаллической лимонной кислоты в 1 л (раствор а);

  2) 1/5 М раствора вторичного фосфата натрия, содержа­щего 35,603 г Na₂HP0₄*2Н₂0 в 1 л дистиллированной воды (свободной от углекислоты) (раствор б).

  Смешиванием раст­воров а и б получают буферные растворы. Далее на ФЭКе при длине волны 540 нм в кювете с толщиной рабочей грани 10 мм проверяют оптическую плотность растворов (D₀), полученных смешиванием 10смбуферного раствора и 0,25сминдикатора. Раствором сравнения является вода. Для определения оптической плотности исследуемых растворов (D_x) к 10смфильтрата также добавили 0,25сминдикатора и по истечении минуты измеряют оптическую плотность. Раствором сравнения в данном случае является сам исследуемый раствор. По полученным данным определяют величину антиоксидантной активности (процент обесцвечивания красителя), в соответствии с формулой

  ПОК=((D₀-D_x)/ D₀) *100

  Определение антиоксидантной активности по методу В.И.Прилуцкого основано на различии ОВП в неактивированных неорганических растворах и сложных биохимических средах. Метод позволяет оценить общую противоокислительную активность различных напитков. Для неактивированных неорганических растворов в равновесном состоянии справедлива следующая формула, связывающая показатель кислотности pH и ОВП:

  ОВП_min=660-60pH

  Измерив активную кислотность pH растворов рассчитали минимальное ожидаемое значение ОВП_min. Полученное значение сравнили с измеренным в растворах ОВП. Разность между этими значениями будет характеризовать восстановительную (антиокислительную) способность исследуемых растворов.

  ЭВ= ОВП_min-ОВП

  Отрицательная величина сдвига ОВП свидетельствует об отсутствии в исследуемом растворе дополнительных антиоксидантных свойств.

  При анализе растительного сырья были проведены опыты по определению количества сухих веществ, редуцирующих веществ и титруемой кислотности.

  Количество СВ определяли рефрактометрически.

  Для определения титруемой кислотности 50смнастоя растительного сырья отфильтровывали 0,1 Н щелочью.

  Определение редуцирующих веществ проводили с использованием 3,5 – динитросалициловой кислоты. В основе метода лежит определение количества редуцирующих сахаров с помощью колориметрической реакции с 3,5-динитросалициловой кислотой. Реакция углеводов с этой кислотой протекает в щелочной среде при нагревании в кипящей водяной бане. Динитросалициловая кислота восстанавливается сахарами в З-амино-5-нитросилициловую кислоту, которая имеет яркий желто-оранжевый цвет. По интенсивности окраски раствора, полученной в результате реакции, определяют содержание углеводов

  Приготовление 3,5-динитросалицилового реагента. В мерной колбе на 1000см  растворяют 0,5г динитросалициловой кислоты в 500смтеплой дистиллированной воды без углекислоты (кипятить 10 мин) и добавляют 16 г гидроксида натрия. После полного растворения этих веществ добавляют 300 г тартрата калия натрия. Полученный раствор охлаждают до комнатной температуры и доводят объем до 1000см. Смесь выстаивают в течение 2 сут в темном месте, затем ее отфильтровывают через складчатый фильтр. Реагент хранят в темной склянке, он стабилен в течении 8 мес.

  Наличие в растворе тартрата калия натрия предотвращает поглощение щелочью кислорода и увеличивает стойкость окраски.

  Техника определения. К 0,5сманализируемого раствора добавляют  2см3,5-динитросалицилового реагента, смесь выдерживают 12 мин в кипящей водяной бане. Во время инкубации происходит цветная реакция, и раствор приобретает желто-оранжевый цвет, интенсивность которого зависит от количества сахара, образовавшегося в гидролизате. Затем раствор охлаждают и определяют оптическую плотность на спектрофотометре при длине волны 540 нм.

  Показания оптической плотности достоверны в интервале 0,10-0,80. Если в результате ферментативной реакции количество гидролизованного субстрата находится в указанных пределах, полученные данные используют для определения по калибровочному графику концентрации-сахара в анализируемом растворе.

  Калибровочный график строят по описанному выше способу с использованием любого сахара (глюкозы) различной концентрации. Для построения калибровочной кривой готовят раствор глюкозы. Для этого 100мг глюкозы растворяют в 100 см воды, из этого исходного раствора готовят дальнейшие разведения.

  2.2. Результаты экспериментов

  2.2.1. Анализ травяных настоев

  2.2.1.1. Анализ водных настоев

  Все растительное сырье дозировали по весу в соответствии с рекомендуемой нормой, заливали 100смкипятка и настаивали 15 мин. Затем охлаждали до комнатной температуры, фильтровали (настой липа фильтровался очень медленно - поэтому был исключен из дальнейших экспериментов) и объем полученного фильтрата доводили до 100 мл. Далее для получения более светлых растворов,  все настои разводили в 10 раз. В полученных растворах измеряли рН, величину ОВП, количество сухих веществ, редуцирующих соединений и фенольных соединений, титруемую кислотность – все определения проводились по ранее описанной методике. Результаты опытов представлены в табличном и графическом видах.

  
  

  Таблица 8 - Результаты колориметрического метода и метода В.И.Прилуцкого

  Сырье	pH	ОВПmin,мВ	ОВП, мВ	ЭВ, мВ	Dx	pH буф-го    р-ра	D0	ПОК, %
  Пижма	6,97	241,8	10	231,8	0,4	6,97	0,41	2,43
  Ноготки	7,21	227,4	-4	231,4	0,38	7,22	0,42	9,52
  Душица					0,41			3,57
  Бессмертник	7,22	226,8		230,8	0,39			7,14

  
  

  Таким образом, как следует из представленной таблицы, все изучаемое сырье имеет  довольно высокие показатели значений АОА, но наибольшими антиоксидантными свойствами обладают пижма и душица.

  
  
  
  
  
  
  

  Таблица 9 - Результаты опытов по определению СВ, РВ, фенольных соединений и титруемой кислотности

  Сырье	РВ		СВ, %	Фенольные соединения		Титруемая кислотность, к.ед.
  	Д540	мг/ см		Д750	мг/ см
  Пижма	0,19	2,2	1	1,25	0,21	0,08
  Ноготки	0,08	1,3	0,2	0,295	0,26	0,06
  Душица	0,07	1,1	0,1	0,685	0,6	0,04
  Бессмертник	0,045	0,8	0,1	0,4	0,36	0,04

                                            

  Результаты всех проведенных экспериментов сведены в общую таблицу 10.

  Таблица 10 -  Определение антиоксидантной активности настоев трав

  Сырье	ЭВ, мВ	ПОК, %	РВ, мг/ см	Фенольные соединения, мг/ см	СВ, %	рН	Титруемая кисл-ть, к.ед.
  Пижма	231,8	2,43	2,2	0,13	1	6,97	0,08
  Ноготки	231,4	9,52	1,3	0,26	0,2	7,21	0,06
  Душица	231,4	3,57	1,1	0,6	0,1	7,21	0,04
  Бессмертник	230,8	7,14	0,8	0,36	0,1	7,22	0,04

  
  

  По приведенным данным видно, что все изучаемые травы имеют приблизительно одинаковые значения изучаемых характеристик. Но все же можно выделить, что наилучший результат, с точки зрения использования растения в производстве кваса для придания ему АО свойств, обладают пижма и душица. Именно эти травы имеют наименьший процент обесцвечивания красителя.

  2.2.1.2. Анализ водно-ферментных настоев

  На следующем этапе экспериментов проводили обработку растительного сырья ферментными препаратами с целью увеличения количества полифенолов. Для выбора из имеющихся ферментов наилучшего осуществили предварительный эксперимент с пижмой, которая показала лучшие значения характеристик в проведенных ранее опытах. Для этого ферментные препараты - Церемикс 6ХМГ, Целлюкласт и Ксилоглюканофоетидин – добавили к навеске пижмы в количестве 0,3% к массе сырья и проводили экстрагирование в течение 4-х часов при температуре 50°С с последующим отбором проб через каждый час и проведением экспериментов по определению РВ, ПОК и полифенолов. Результаты опыта представлены в таблице 11 и в графическом виде.

  Таблица 11 - Анализ водно-ферментных настоев пижмы

  Ферментный препарат	Ксилоглюканофоетидин	Церемикс 6ХМГ	Целлюкласт
  Фенольные соединения, мг/ см
  ч/з 4 ч	0,43	0,7	0,54
  ч/з 5ч	0,37	0,42	0,4
  ч/з 6ч	0,45	0,39	0,47
  ч/з сутки	0,6	0,39	0,47
  Редуцирующие вещества, мг/ см
  ч/з 4 ч	4,95	04,25	4,2
  ч/з 5ч	5,6	4,95	5,1
  ч/з 6ч	1,0	1,5	1,0
  ч/з сутки	2,3	1,0	1,0
  Показатель обесцвечивания красителя, %
  ч/з 4 ч	3,33	4,47	3,33
  ч/з 5ч	9,75	6,78	3,52
  ч/з 6ч	3,33	3,33	7,14
  ч/з сутки	6,38	5,52	6,9

  
  

  Графическое выражение результатов.

  
  
  

  Итак, при использовании фермента Целлюкласт наблюдается уменьшение АО способности, а ферментные препараты Ксилоглюканофоетидин и Церемикс 6ХМГ показывают одинаковую тенденцию по изменению во времени определяемых показателей. Для дальнейшихисследований выбираем фермент  Ксилоглюканофоетидин, так как в настоях приготовленных с его использованием по истечении суток наблюдается увеличение содержания полифенолов и редуцирующих соединений.

  На следующем этапе экспериментов выбранным ферментом обрабатывали все изучаемые травы – пижму, ноготки,  душицу, бессмертник. Фермент добавляли к навеске сырья в количестве 0,3% к массе сырья и проводили экстрагирование в течение 7 часов при температуре 50°С с отбором проб через каждый час и проведением экспериментов по определению РВ, ПОК и полифенолов. Результаты опытов представлены в таблицах 12-14 и в графическом виде.

  
  

  Таблица 12 - Изменение содержания полифенолов (мг/см)

  Сырье	Время экстрагирования, часы
  	1	2	3	4	5	6	7	24
  пижма	0,4	0,36	0,32	0,4	0,39	0,43	0,31	0,53
  ноготки	0,2	0,2	0,2	0,21	0,22	0,24	0,17	0,31
  душица	0,28	0,29	0,29	0,31	0,38	0,35	0,28	0,54
  бессмертник	0,12	0,11	0,15	0,21	0,22	0,24	0,18	0,28

  
  
  

  Таблица 13 - Изменение содержания редуцирующих соединений (мг/см)

  Сырье	Время экстрагирования, часы
  	1	2	3	4	5	6	7	24
  пижма	0,8	0,8	5,4	5,4	1,0	1,0	1,1	5,9
  ноготки	-	1,0	5,3	5,3	1,0	1,0	1,0	6,5
  душица	-	-	5,3	5,4	0,8	0,8	1,0	5,7
  бессмертник	-	-	5,1	5,3	0,8	0,8	0,8	5,9

  
  
  

  Таблица 14 - Изменение ПОК (%)

  Сырье	Время экстрагирования, часы
  	1	2	3	4	5	6	7	24
  пижма	3,03	3,23	6,67	3,57	7,41	14,81	3,85	6,45
  ноготки	7,14	11,43	14,29	20,00	8,57	14,29	20,00	32,35
  душица	11,43	8,57	14,29	22,86	2,86	7,14	7,14	8,33
  бессмертник	8,57	14,29	17,14	5,71	14,29	22,86	25,71	25,71

  
  

  Графическое выражение результатов.

  
  

  По полученным данным можно сделать следующие выводы:

  ·   Количество полифенолов со временем во всем исследуемом сырье увеличивается незначительно, наибольшим количеством полифенольных соединений обладают пижма и душица.

  ·   Количество редуцирующих соединений резко увеличивается на третьем часе экстрагирования, а на пятом часе – резко уменьшается, таким образом оптимальным временем экстрагирования является  три часа.

  ·   Антиоксидантная активность исследуемого сырья изменяется по-разному – у ноготков и бессмертника постепенно уменьшается, у душица – постепенно увеличивается, а  у пижмы практически остается на прежнем уровне.

  
  

  Но, обобщая результаты проведенных экспериментов, в качестве растительного сырья для производства кваса можно сделать вывод, что обработка ферментами не увеличивает АОА, а, наоборот, уменьшает, хотя и увеличивается количество РВ. Так как целью работы является разработка кваса повышенной стойкости, необходимы настои с высокими значениями АОА – выбираем водные настои пижмы и душицы. Технология их приготовления следующая – 9 гр пижмы и 3 гр душицы залить 200 см³ кипятка, выдержать на водяной бане в течении 15 мин, настоять 45 мин, профильтровать, полученный объем довести до начального значения (200 см³)

  2.2.2. Анализ соков

  Для определения видов соков, которые наилучшим образом могут сочетаться со вкусом кваса и определения их пороговой концентрации была проведена дегустационная оценка. В качестве добавки к квасу использовали вишневый, яблочный, черничный, грушевый, сливовый и мультифруктовый соки. Все соки добавлялись в количестве 1, 5, 10 и 20% к объему кваса. Результаты дегустации представлены в табличном виде.

  
  

  Таблица 15 - Дегустационная оценка

  Сок	1%	5%	10%	20%
  мультифрукт	сок не чувствуется совсем	присутствие сока ощутимо	квас чувствуется плохо	квас не чувствуется совсем, «квас в соке»
  слива		различимо присутствие сока	присутствие сока ощутимо, но вкус неприятный, затхлый
  яблоко			сок чувствуется хорошо, вкус яблока четок	слишком сладкий вкус
  груша		сок не чувствуется совсем	наличие сока ощутимо, но вкус  не четкий, «никакой»
  вишня		различимо присутствие сока	сок чувствуется хорошо, вкус четкий, приятный, гармоничный
  черника			сок чувствуется хорошо, но вкус слишком сладкий, приторный

  
  

   Таким образом, по результатам дегустационной оценки для дальнейших исследований были рекомендованы яблочный и вишневый соки.

  
  

  2.2.2.1. Ферментная обработка соков

  Для определения фермента, при действии которого на изучаемые фрукты получается наибольший выход сока, провели эксперимент с рядом ферментных препаратов. Четырьмя ФП – Рапидаза PRESS, Рапидаза C80max, Рапидаза ЦР и Фруктоцим П, обработали навеску вишни и яблока (10г ), добавив каждого фермента в количестве 0,05% к массе каждого сырья и выдержав 2 часа при температуре 50°С. Результаты эксперимента представлены в таблице.

  Таблица 16 – Влияние ферментных препаратов на выход сока из мезги

  Сырье	Исходное сырье		Рапидаза PRESS		Рапидаза C80max		Рапидаза ЦР		Фруктоцим П
  	см	СВ	см	СВ	см	СВ	см	СВ	см	СВ
  Вишня	3,5	13,4	4,2	17,6	6,2	15,2	5,2	15,6	3,8	15,6
  Яблоко	2,8	11,4	3,2	15,1	2,6	23	4,4	13,6	4,6	14,4

  
  

  По полученным данным можно сделать следующие выводы:

  1. Вишня отдает сок лучше, чем яблоко;

  2. Содержание СВ в вишневом соке больше, чем в яблочном;

  3. Для вишни наилучший результат показали ФП Рапидаза PRESS – наибольшее кол-во СВ 17,6% и Рапидаза C80max – наибольший выход сока 6,2 мл;

  4. Для яблока наилучший результат показали ФП Рапидаза C80max – наибольшее количество СВ 23% и Фруктоцим П – наибольший выход сока – 4,6 мл.

  Таким образом, для проведения дальнейших экспериментов выбираем ферментные препараты Рапидаза PRESS, Рапидаза C80max и Фруктоцим П. К навеске измельченного сырья – вишни и яблока, добавляли ферменты в количестве 0,03, 0,1 и 0,15% к массе сырья и выдерживали в течение двух часов при температуре 50°С. Затем полученную смесь отжимали через марлю и  определяли выход сока и количество сухих веществ. СВ определяли рефрактометрически после  предварительной фильтрации соков. Результаты эксперимента представлены в табличном и графическом видах.

  
  

  Таблица 17 - Выход сока, см

  Сырье	Рапидаза PRESS			Рапидаза C80max			Фруктоцим П
  	0,03%	0,1%	0,15%	0,03%	0,1%	0,15%	0,03%	0,1%	0,15%
  Вишня	3,7	3,6	3,6	4,2	5,8	5,8	-	-	-
  Яблоко	3,4	3	3,8	2,6	1,8	1,8	5,2	5	5,6

  
  

  Таблица 18 - Содержание СВ, %

  Сырье	Рапидаза PRESS			Рапидаза C80max			Фруктоцим П
  	0,03%	0,1%	0,15%	0,03%	0,1%	0,15%	0,03%	0,1%	0,15%
  Вишня	14,8	15,4	17	22,6	16,4	15,4	-	-	-
  Яблоко	14,8	15,8	19,8	20	20,8	21	13,2	11,6	14,2

  Графическое выражение результатов.

  
  

  
  

  
  
  

  
  

  Таким образом,

  ü для вишни

  ~ наибольший выход сока получился при добавлении  фермента Рапидаза PRESS в количестве 0,05% и Рапидаза C80max в количестве 0,05%

  ~ наибольший выход сухих веществ – при добавлении  Рапидаза PRESS 0,05% и Рапидаза C80max 0,03%

  ü для яблока

  ~ наибольший выход сока получился при добавлении  фермента Рапидаза PRESS в количестве 0,15% и Фруктоцим П  0,15%

  ~ наибольший выход сухих веществ – при добавлении  Рапидаза PRESS 0,15% и Рапидаза C80max 0,03%

  Для дальнейший исследований выбираем ферментные препараты Рапидаза PRESS в количестве 0,05% и Рапидаза C80max 0,03% - для вишни, а для яблока - Рапидаза PRESS 0,15% и Фруктоцим П в количестве 0,03% (так как этот фермент показал значительное увеличение выхода сока, по сравнению с другими ФП). С выбранными концентрациями ферментов были проведены дополнительные исследования для определения рН, содержания редуцирующих соединений, полифенолов, показателя обесцвечивания красителя. Результаты представлены в таблице 19.

  Таблица 19 – Влияние ферментных препаратов на показатели сока

  Показатель	Яблоко		Вишня
  	Рапидаза PRESS 0,15%	Фруктоцим П 0,03%	Рапидаза PRESS 0,05%	Рапидаза C80max0,03%
  см	80	72	74	72
  СВ, %	15,2	15,2	14,6	14,2
  РВ, мг/мл	710	800	310	140
  ПФ, мг/мл	15,0	13,0	41,0	34,0
  рН	3,99	3,90	3,62	3,63
  ПОК, %	10,0	7,55	3,84	19,23

  (РВ - Д / мг всм* разведение в 1000 раз)

  Обобщая результаты проведенных экспериментов для производства кваса с использованием растительного сырья можно рекомендовать водные настои яблока и вишни с предварительной обработкой их ферментными препаратами соответственно Фруктоцим П в количестве 0,03% и Рапидаза PRESS в количестве 0,05% при 50°С в течение двух часов с периодическим перемешиванием.

  
  

  2.2.3. Анализ готового кваса.

  На финальном этапе исследований были исследованы образцы готового кваса отличающиеся внесением соков и настоев на разных стадиях приготовления – брожения, либо купажирования. Полученные образцы были проанализированы как по органолептическим (цвет, аромат, вкус), так и по химическим (содержание РВ, полифенолов, ПОК) показателям; но решающим фактором при выборе стадии для внесения соков, либо настоев явился срок хранения готового продукта, который был определен по внешним признакам -появление мути и неприятного запаха

  При приготовление кваса с внесением растительного сырья на стадии купажирования соки и настои вносили в количестве  рекомендованном по проведенной ранее дегустационной оценке, а именно, настои пижмы и душицы по 15%, а соки вишни и яблока по 10% от объема готового напитка. Результаты органолептической оценки  представлены в таблице.

  
  

  Таблица 20 - Органолептическая оценка кваса с использованием травяных настоев

  Показатель	Пижма	Душица	Яблоко	Вишня
  цвет	соответствует контролю			небольшой бордовый оттенок
  аромат	четко выраженный, не затмевающий  характерный  квасной аромат
  вкус	ярко выраженный, слегка «островатый»	выраженный, приятно гармонирующий со вкусом кваса

  При приготовлении кваса с внесением растительного сырья на первоначальной стадии смешивания всех компонентов и последующей постановкой на брожение изначально фруктовые соки и травяные настои вносили в том же количестве, что и в предыдущем опыте, т.е. в количествах определенных в результате дегустационной оценки – настои пижмы и душицы по 15%, а соки вишни и яблока по 10% от объема готового напитка. Но в результате проведенной органолептической оценки оказалось, что настой пижмы и сок вишни надо вносить в меньших количествах, так как вкус полученных образцов был очень резким. «ядерным», а в случае с пижмой оставалось  горькое послевкусие. Дополнительно была приготовлена серия образцов кваса с добавлением сока вишни в количестве 3 и 5%,  и настоя пижмы в количестве 3, 5 и 10%. Результаты органолептической оценки полученных образцов представлены в таблице.

  Таблица 21 - Органолептическая оценка кваса с использованием соков

  Показа-тель	Вишня		Пижма
  	3%	5%	3%	5%	10%
  цвет	соответст-вует контролю	небольшой бордовый оттенок	соответствует контролю
  аромат	не чувст-вуется	тонкий, приятный	не чувст-вуется	легкий, ненавязчивый. приятный
  вкус		мягкий, гармонич-ный со вкусом кваса		гармонич-ный, освежающее послевкусие	гармоничный,освежающее послевкусие  с легкой сладостью и горчинкой

   Таким образом, для дальнейших исследований выбраны образцы с содержанием сока вишни 5% и настоя пижмы 5 и 10%. – с этими образцами проведены опыты по определению рН, количества полифенолов и редуцирующих соединений, ПОК.

  
  

  Таблица 22 – Показатели образцов кваса с растительным сырьем

  Показа-тель	Контроль	Пижма		Душица		Вишня		Яблоко
  		купаж	брож	купаж	брож	купаж	брож	купаж	брож
  рН	4,82	5,4	4,76	5,1	5,01	4,41	4,49	4,75	4,94
  полифенолы, мг/ см	1,1	1,6	1,5	1,5	1,2	2,1	1,6	1,4	1,1
  РВ, мг/ см	39,0	35,0	24,0	39,0	24,0	56,0	26,0	45,0	55,0
  ПОК, %	10,0	10,4	14,3	7,0	4,8	12,5	15,0	9,5	4,9

  
  

  Итак, по полученным данным можно сделать вывод, что наилучшим образом на готовый квас с точки зрения повышения антиоксидантной активности влияют душица и яблоко, особенно добавленные на стадии брожения. Эти же данные подтверждаются  и наблюдениями за поведением готовых квасов при хранении – так, образцы приготовленные с добавлением растительного сырья на стадии купажирования помутнели уже на 4-ый день, а образцы полученные добавлением растительного сырья на стадии брожения сохранили хорошие органолептические показатели вплоть до 7-го дня.

  3. ВЫВОДЫ

  1. Изучена целесообразность применения лекарственно-растительного сырья в производстве хлебного кваса. Установлено, что в настоящее время интерес к национальному русскому напитку возрастает, так как потребители сегодня предпочитают натуральные продукты, в том числе положительно относятся к продуктам функционального назначения. Так, если в 90-х годах потребление кваса составляло всего 3% от общего объема безалкогольных напитков (0,2 дм на душу населения в год), то начиная с 2005 года уже превысило 10% (2-3 дм на душу населения в год).

  
  

  2.  Теоретическое обоснование растительного сырья в производстве хлебного кваса с целью повышения его антиоксидантной активности подтверждено экспериментально. Так, показано, что экстракты выбранного лекарственно-растительного сырья обладают высокими значениями АОА: процент обесцвечивания красителя составил для экстракта пижмы - 2,43%, экстракта душицы - 3,57%, экстракта бессмертника – 7,14%, экстракта календулы – 9,52%. А обоснованный дегустационной оценкой выбор фруктовых соков оправдан их высокими значениями АОА - для вишневого и яблочного соков ПОК составляет 3,84 и 7,55% соответственно.

  3.  Сравнительный анализ водного и водно-ферментного способов экстрагирования показал преимущество первого для травяных настоев и второго для соков. Водно-ферментная обработка фруктового сырья позволила увеличить выход сока, а  при использовании ферментов для трав наблюдалось увеличение количества редуцирующих соединений и уменьшение антиоксидантной активности полученных настоев трав. Соответственно, для производства экстрактов вишни и  яблока рекомендуется обрабатывать их ферментными препаратами соответственно Рапидаза PRESS в количестве 0,05% и Фруктоцим П в количестве 0,03% от массы сырья при 50°С в течение двух часов с периодическим перемешиванием; а для производства настоев трав 9 гр пижмы и 3 гр душицы залить 200 см³ кипятка, выдержать на водяной бане в течении 15 мин, настоять 45 мин, профильтровать, полученный объем довести до начального значения (200 см³)

  4. Теоретическое предположение о повышении стойкости хлебного кваса  при внесении в него растительного сырья с антиоксидантной активностью подтверждено в эксперименте: АОА кваса с использованием настоя душицы и сока яблока, особенно при их добавлении на стадии брожения, повышается по сравнению с традиционным хлебным квасом. Так, стойкость традиционного хлебного кваса составила 4 дня, а стойкость кваса, произведенного с применением растительного сырья увеличилась до 7-ми дней.

  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  

  4. ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

  4.1. Технологическая схема приготовления кваса

  При производстве хлебного кваса используется сахар, который применяется в виде белого сахарного сиропа.

  Сахарный песок из склада в мешках подается на  весы (1), откуда он поступает на норию (2), далее в бункер(3), далее в аппарат для варки      сахарного сиропа(4). Готовый сахарный сироп подвергают фильтрации(5). Отфильтрованный сироп с помощью насоса(6) для сахарного сиропа перекачивают в теплообменник(7) для охлаждения его до 20°С, а затем в сборник для хранения сахарного сиропа(8).

  Концентрат квасного сусла поступает на завод в автоцистернах, насосом перекачивается в сборник для хранение ККС(14), откуда насосом (15) его перекачивают в аппарат для растворения ККС (16); после чего он перекачивается в ЦКБА. Емкость для растворения ККС  наполняется водой t=30-35°С, из расчета разбавления концентрата в 2-2,5 раза, затем вносят ККС при постоянном перемешивании в количестве 70% от нормы, предусмотренной рецептурой. Допускается задавать на брожение все количество ККС, положенное по рецептуре, без последующего купажирования кваса концентратом. Перемешивание в аппарате для разведения ККС может осуществляться мешалкой или с помощью барботирования стерильным воздухом. Затем разбавленное сусло передают в ЦКБА с помощью насоса, а часть разведенного сусла поступает в стерилизатор для сусла. Помимо ККС в ЦКБА с помощью насоса (9) подают сахарный сироп из сборника для хранения. Затем вносят подготовленную комбинированную закваску 3-4% к объему сбраживаемого сусла. Сбраживание проводят при температуре 25-28°С до понижения содержания сухих веществ в сусле 0,8-1,0% и достижения кислотности 2,0-2,5 к.е.

  Для разведения чистой культуры дрожжей и молочнокислых бактерий служит установка, состоящая из стерилизатора(10) и малых бродильных цилиндров(11 и 12). Для приготовления комбинированной закваски в аппарат (13), содержащий 8% пастеризованного сусла, перекачивают молочнокислые бактерии и дрожжи из малых бродильных цилиндров. После совместного брожения дрожжей и молочнокислых бактерии закваска готова для передачи в ЦКБА(20), для равномерной подачи в схеме предусмотрена установка для дозирования (19).

  Брожение в ЦКБА(20) протекание в течение суток. Перед ЦКБА установлен стерилизатор воздуха (17) и установка для аэрации бродящего сусла(18). Затем выводят осевшие дрожжи и квасное сусло перекачивают на дображивание в ЦКБА (21), которое протекает в течение двух суток. По завершению дображивания, приступают к купажированию кваса, вводя расчетное количество ККС и сахарного сиропа. Купажирование может осуществляться как непосредственно в ЦКБА, так и в купажных аппаратах.

  Перед розливом готовый квас пропускают через теплообменник (23), фильтруют на диатомитовых фильтрах (24). Отфильтрованный квас собирают в сборники фильтрованного кваса (25), откуда его перекачивают на пастеризацию (27) и затем квас направляют на розлив в бутылки.  

  Моющие растворы готовят на станции мойки, для этого предусмотрены аппарат для приготовления антиформина (29)  и сборник концентрированной щелочи (30); для приготовления рабочего раствора щелочи (28) предусмотрен отдельный аппарат.          

  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  

  4.2. Продуктовый расчет

   Рецептура на 100 дал готового хлебного кваса

  Наименование сырья	Содержание сырья в готовом напитке		Содержание СВ в сырье
  	ед. изм.	норма	%	кг
  Сахар	кг	50	99,86	49,93
  ККС	кг	29,4	70	20,58
  ЧК квасных дрожжей	кг	0,004	90,0	0,0036
  ЧК молочных бактерий расы М11 и М13	кг	0,0032	90,0	0,0027

  Характеристика:

  Вид: жидкий, замутненный

  Группа: квас брожения

  Тип: квас на концентрате квасного сусла^*.

  Органолептические показатели:

  Внешний вид: непрозрачная жидкость, допускается небольшой осадок частиц хлебного сырья и дрожжей

  Цвет: темно-коричневый;

  Вкус: кисло-сладкий;

  Аромат: ржаного хлеба.

  Физико-химические показатели:

  Массовая доля сухих веществ, %  5,4- ÷ 5,8

  Массовая доля спирта, % (содержание спирта при хранении кваса повышается, но оно не должно превышать 1,2 %)    0,4 ÷ 0,6

  Кислотность, см раствора щелочи концентрацией 1 моль/дм³ на 100 см кваса 2,0÷  4,0

  Массовая доля СО₂, мас. %  0,3 ÷ 0,4

  Температура при отпуске, °С не менее  12

  Пищевая ценность, г углеводов/100 г кваса  4,2   

  Энергетическая ценность, ккал в 100г  25,0.

  
  
  

  *Согласно ГОСТ квасами могут называться только напитки, приготовляемые путем сбраживания сусла из натурального зернового, овощного, плодово-ягодного и другого растительного сырья и натуральных сахаросодержащих продуктов.

  Расчет продуктов производства хлебного кваса на 100 дал

  1. Расход сахарного песка

  Сахар-песок в производстве употребляется в виде сахарного сиропа с массовой долей СВ 60-65%. С учетом потерь при варке 1% на приготовление кваса расходуется 50-50*0,01=49,5 кг, а сахарного сиропа 49,5/0,838=59,069 л

  (0,838 кг СВ сод-ся в 1 л 64%-го сахарного сиропа) . В соответствии с технологической схемой на брожение задается 25% сахарного сиропа, а на купажирование 75%, т.е.

  ­  на брожение поступит 59,069*0,25=14,76 дм³

  ­   на купажирование поступит 59,069*0,75=44,32 дм³

  Относительная плотность 64%-го сахарного сиропа составляет 1,31028, т.е. масса 59,069 дм³ сиропа будет равна 59,069*1,31028=77,4 кг при содержании в нем

  ü сахара 77,4*0,64=49,54 кг

  ü воды 77,4*0,36=27,86 кг

  Влажность товарного сахарного песка 0,14%, т.е. на варку сахарного сиропа необходимо задать 49,54+49,54*0,0014=49,61 кг.

  Воды с учетом потерь при варке на испарение 10% понадобиться  27,86+27,86*0,1=30,65 кг.

  2. Расход ККС

  В соответствии с технологической схемой, предусматривается разведение ККС 2-2,5 раза. Т.е. при разведении концентрата с 70 до 28% получается 20,58*2,5=51,45 дм³ разведенного концентрата. Согласно принятой технологической схеме задавать на брожение допускается 70% ККС с последующим внесением оставшихся 30 % на стадии купажирования.

  ­  на брожение поступит 51,45*0,7=36,015 дм³

  ­  на купажирование поступит 51,45*0,3=15,435 дм³

  В ЦКБА предусматривается разведение концентрата с 28% до 1.5%, т.е. в 18,66 раза; значит, объем сусла

  ­  при брожении 36,015*18,66=672,04 дм³

  ­  при купажировании 15,345*18,66=286,34 дм³

  Кол-во воды, необходимое на предварительное разведение ККС 51,45-20,58=30,87 дм³, с учетом 3% на смачивание оборудования 30,87*1,03=31,8 дм³. Для последующего разведения концентрата с 28 до 1.5% необходимо воды

  ­  при брожении 672,04-36,015=636,025 дм³

  ­  при купажировании 286,34-15,345=270,995 дм³

  3. Расход комбинированной закваски

  Комбинированную закваску вводят в количестве 4% от общего объема сбраживаемого сусла.

  V_сб.с=14,76+36,015+636,025=686,5 дм³

  V_комб.з=686,5*0,04=27,46 дм³

  4. Расчет объемов сусла на всех стадиях приготовления хлебного кваса

  Объем сусла, поступающего на брожение в ЦКБА в первые сутки

  V_с^бр=14,76+36,015+636,025+27,46=713,96 дм³

  Потери при брожении 2%, т.е. на дображивание в ЦКБА на вторые сутки поступит

  V_с^доб =713,96*0,98=699,68 дм³

  Потери при дображивании составляют 1%, т.е. на купажирование поступит

  V_с^куп=699,68*0,99=692,68 дм³

  При купажировании вносят 30% ККС и 75% сахарного сиропа, т.е. в результате купажирования  будет получено

  V_c^куп=692,68+44,32+15,435+270,995=1023,43 дм³

  Потери при купажировании 3%, т.е. на фильтрование поступит

  V_кв^ф= 1023,43*0,97=992,73 дм³

  При фильтровании потери составляют 1,5%, т.е. на пастеризацию поступит

  V_кв^паст=992,73*0,985=977,84 дм³

  При пастеризации потери составляют 2%, т.е. на розлив поступит

  V_кв^розл=977,84*0,98=958,28 дм³

  При розливе потери составляют 2%, т.е. готового кваса будет получено

  V_кв^гот=958,28*0,98=939,11 дм³

  5.  Режим работы

   

  При проектировании	число смен в сутки		число дней работы
  	летом	зимой	в месяц	в год
  отделения	2 по 8 часов	-	25	100
  завода	2 по 12 часов	2 по 8 часов	25	300

  6.  Расчет выпуска продукции

   

  Выпуск продукции	Отделение	Завод
  		летом	зимой
  годовой, дм3	10 000 000	10 000 000
  суточный, дм3	100 000	40 000	30 000
  месячный, дм3	250 000	1 000 000	750 000

  
  

  7. Расход сырья и полуфабрикатов на 100 дал хлебного кваса

   

  Сырье и полуфабрикаты		ед. изм.		по норме		на 100 дал		на 1 млн дал (в год)
  Сахар		кг		50		53,24		532 418,99
  ККС		кг		29,4		31,31		313 062,37
  Комбинированная  закваска		дм3		27,46		29,24		292 404,51
  Сусло:
  на брожение		дм3		713,96		760,25		7 602 517,28
  на дображивание		дм3		699,68		745,05		7 450 458,41
  на купажирование		дм3		692,68		737,59		7 375 919,75
  после купажирования		дм3		1023,43		1089,79		10 897 871,39
  на фильтрование		дм3		992,73		1057,10		10 570 966,13
  на пастеризацию		дм3		977,84		1041,24		10 412 411,75
  на розлив		дм3		958,28		1020,41		10 204 129,44
  готовый квас		дм3		939,11		1000		10 000 000,00
  Сырье и полуфабрикаты	ед. изм	Квасное отделение			Завод по производству кваса
  					лето			зима
  		в месяц	в сутки		в месяц		в сутки	в месяц	в сутки
  Сахар	кг	133104,75	5324,19		53241,9		2129,68	39931,42	1597,26
  ККС	кг	78265,59	3130,62		31306,24		1252,25	23479,68	939,19
  Комбинирован-ная  закваска	дм3	73101,13	2924,05		29240,45		1169,62	21930,34	877,21
  Сусло:
  брожение	дм3	1900629,32	76025,17		760251,73		30410,07	570188,8	22807,55
  дображивание	дм3	1826614,60	74504,58		745045,84		29801,83	558784,38	22351,38
  купажирование	дм3	1843979,94	73759,20		737591,98		29503,68	553193,99	22127,76
  после купажирования	дм3	2719967,85	108978,71		1089787,14		43591,49	817340,35	32693,61
  фильтрование	дм3	2642741,53	105709,66		1057096,61		42283,86	792822,46	31712,9
  пастеризация	дм3	2603102,94	104124,12		1041241,18		41649,65	780930,89	31237,24
  розлив	дм3	2551032,36	102041,29		1020412,94		40816,52	765309,71	30612,39
  готовый квас	дм3	2500000,00	100000,00		1000000,00		40000,00	750000,00	30000,00

   

   

  Оборудование для производства хлебного кваса

  1.   Оборудование сироповарочного отделения

  1.1.Транспортное оборудование

  Для транспортировки сахара-песка в сироповарочные аппараты применяют нории производительностью до 20 т/ч. В нашем случае производительность нории должна быть 5324,19 кг сахарного песка в сутки или 0,22 т/час. В соответствии с этим выбираем норию производительностью 5 т/ч (высота  не более 45м, диаметр барабана головки 300 мм, длина барабанов головки и башмака 150 мм, ширина ленты 125 мм, скорость движения ленты 1,2 м/с, шаг ковшей 210 мм, размеры поперечного сечения труб норий в свету 197*197 мм)

  1.2. Сборник для сахарного сиропа

  Объем бункера для сахара прямоугольной формы с усеченной частью рассчитывается на полусменный расход сахара в м³ с учетом запаса вместимости 10% и объемной плотностью сахара 0,8 т/м³.

  Сахарный сироп готовят горячим способом, вместимость сироповарочного отделения рассчитывается на суточный расход сахара. Оборачиваемость сироповарочного апарата рассчитываем, исходя из того, что продолжительность его работы составляет 115 мин (10 мин набор воды+5 мин нагрев воды до 60⁰С+ 10мин внесение сахара+20 мин нагрев смеси до 105⁰С+30 мин кипячение смеси+20 мин освобождение аппарата+10мин мойка аппарата).

  Суточное количество расхода сахара рассчитываем с учетом содержания сахара в 1 дм³ сахарного сиропа, содержащего 64% СВ, 0,838 кг.

  
  
  
  
  
  
  
  

  Показатель	Формула для расчета	Квасное отделение	Завод по производству кваса
  			лето	зима
  Объем бункера для сахара, м3	Vбунк=(Q*1.1)/(2*0.8)	3,66	1,46	1,1
  Оборачиваемость сироповарочного аппарата, раз	z =τсмены/115	4,17	6,26	4,17
  Суточное кол-во расхода сахара, дм3	Vсах= Q/0,838	6353,45	2541,38	1906,04
  Количество сироповарочных аппаратов, шт	n= Vсах/( Vкот* z*0,9)	1 аппарат типа СЗ вместимостью 2000 дм3 (D=1400 мм, H=2590 мм)	1 аппарат типа СЗ вместимостью 630 дм3 (D=1000 мм, H=1960 мм)

  
  

  Для перекачивания сахарного сиропа в ЦКБА устанавливаем насос. Подачу насоса рассчитываем с учетом того, что внесение сахарного сиропа в ЦКБА осуществляется в течение 15 мин.

  
  

  Показатель	Формула для расчета	Квасное отделение	Завод по производству кваса
  			лето	зима
  Суточное кол-во расхода сахара, дм3	Vсах	6353,45	2541,38	1906,04
  Подача насоса, дм3/ч	Q=60* Vсах /15	25413,8	10165,52	7624,16
  Производительность насоса, м3/ч		30	2 шт. производительностью по 10 м3/ч	10

  2.   Приготовление квасного сусла

  Сборник-емкость для разведения ККС

  К установке принимаются сборники с механической мешалкой, работающие по следующему графику (в мин): внесение компонентов (темп. Воды 35-40⁰С) – 15, растворение ККС – 10 и перекачивание его в ЦКБА 20, мойка аппарата 10, общая продолжительность цикла 55 мин (0,92 часа).

  Количество сусла, получаемого при разбавлении ККС с 70% до 1,5% , определяем в соответствии с продуктовым расчетом. Требуемая вместимость сборников для разведения ККС определяется с учетом 20%-го запаса вместимости.

  
  

  Показатель	Формула для расчета	Квасное отделение	Завод по производству кваса
  			лето	зима
  Оборачиваемость сборника, раз	z =τсмены/55	8,73	13,09	8,73
  Кол-во сусла с плотностью 1,5%, дм3	см. продуктовый расчет	102051,94	40820,78	30615,58
  Количество сборников, шт	n= Vсусла/( Vкот* z*0,8)	2 аппарата вместимостью 8 м3	1 аппарат вместимостью 5 м3

  
  

  Для перекачивания ККС в ЦКБА устанавливаем насос. Подачу насоса рассчитываем с учетом того, что внесение ККС в ЦКБА осуществляется в течение 20 мин.

  
  

  Показатель	Формула для расчета	Квасное отделение	Завод по производству кваса
  			лето	зима
  Количество сусла с плотностью 1,5%, дм3	Vсусла	102051,94	40820,78	30615,58
  Подача насоса, дм3/ч	Q=60* Vсусла /20	306155,82	122462,34	91846,74
  Тип насоса	Принимаем насос марки ФГ-144/10,5 с подачей 75,6 – 200 м3/ч, мощность эл. двигателя 10 кВт, частота вращения  960 об/мин	2 шт.	1 шт.

     

  3.    Сбраживание квасного сусла

  3.1. Брожение в ЦКБА

  ЦКБА работает по следующему графику (в мин): заполнение, внесение комбинированной закваски и сахарного сиропа – 30, брожении – 1440 (1 сут), мойка аппарата – 15, т.е. общая продолжительность – 1485 мин. Количество ЦКБА определяется с учетом запаса вместимости 0,85

  
  
  

  Показатель	Формула для расчета	Квасное отделение		Завод по производству кваса
  				лето	зима
  Оборачиваемость ЦКБА, раз	z =1440/1485	0,97
  Кол-во сбраживаемого сусла, дм3	см. продуктовый расчет	76025,17	30410,07		22807,55
  Количество ЦКБА, шт	n= Vсус/( Vкот* z*0,85)	2 ЦКБА типа  Ш4-ВЦН-50Г4 вместимостью 50 м3	1 ЦКБА вместимостью 50 м3 типа Ш4-ВЦН-50Г4

  3.2. Дображивание в ЦКБА

  ЦКБА работает по следующему графику: заполнение – 30, дображивание – 2880, мойка аппарата – 15, т.е. общая продолжительность – 2925 мин. Количество ЦКБА с учетом запаса вместимости 0,85

  
  

  Показатель	Формула для расчета	Квасное отделение	Завод по производству кваса
  			лето		зима
  Оборачиваемость ЦКБА в сутки, раз	z =1440/2925	0,49
  Кол-во сусла на дображивание, дм3	см. продуктовый расчет	74504,58	29801,83	22351,38
  Количество ЦКБА, шт	n= Vсусла/( Vкот* z*0,8)	2 ЦКБА типа Р3-ВЦН-95Г4 вместимостью 100 м3	2 ЦКБА вместимостью 50 м3 типа Ш4-ВЦН-50Г4

  3.2. Сборник комбинированной закваски

  Для разведения ЧК дрожжей и молочнокислых бактерий используют пропагаторы.  Вместимость сборника для комбинированной закваски  рассчитывается на суточный запас с учетом запаса вместимости 30%.

  
  
  
  

  Показатель	Формула для расчета	Квасное отделение	Завод по производству кваса
  			лето	зима
  Кол-во комбинированной закваски, дм3	см. продуктовый расчет	2924,05	1169,62	877,21
  Количество сборников, шт	n= Vк.з./( Vсб* 0,7)	1 аппарат вместимостью 3 м3 (D=1300 мм, H=2395 мм)	1 аппарат вместимостью 1,5 м3 (D=1000 мм,  H=1960 мм)

  Для получения 2924,05  дм³ необходимо  дм³ ЧК квасных дрожжей и  дм³ ЧК молочных бактерий.

  Для перекачивания комбинированной закваски в ЦКБА устанавливаем насос. Подачу насоса рассчитываем с учетом того, что внесение комбинированной закваски в ЦКБА осуществляется в течение 15 мин.

  Показатель	Формула для расчета	Квасное отделение	Завод по производству кваса
  			лето	зима
  Кол-во комбинированной закваски, дм3	см. продуктовый расчет	2924,05	1169,62	877,21
  Подача насоса, дм3/ч	Q=60* Vк.з /15	11696,2	4678,48	3508,84
  Производительность насоса, м3/ч		20	5

  
  

  4. Купажирование квасного сусла

  Купажирование квасного сусла может осуществляться двумя способами: купажирование в реакторах и купажирование в ЦКБА

  Для приготовления купажа в реакторах принимаются стальные эмалированные реакторы типа Р вместимостью от 63 до 1600 дм³, аппараты типа СЭрн  вместимостью от 1,6 до 6,3 м³ или вертикальные стальные аппараты с перемешивающими устройствами с запасом вместимости 20%. График работы аппаратов следующий (в мин): перекачка основного сусла из ЦКБА – 20, внесение сахарного сиропа и ККС – 20, перемешивание – 60, проверка качества – 15, мойка резервуара – 10, т.е. общая продолжительность равна 125 мин.

  
  

  Показатель	Формула для расчета	Квасное отделение	Завод по производству кваса
  			лето	зима
  Оборачиваемость купажного аппарата, раз	z =τсмены/125	3,84	5,76	3,84
  Кол-во сусла, дм3	см. продуктовый расчет	108978,71	43591,49	32693,61
  Количество сборников, шт	n= Vсусла/( Vкот* z*0,8)	6 сборников вместимостью 6,3 м3 типа Сэрн	3 сборника вместимостью 4,2 м3 типа Сэрн

  
  

  При купажировании кваса в ЦКБА график работы  ЦКБА увеличиться с 2925 мин до 3020 мин (2925 мин работы ЦКБА при дображивании + 20 мин внесение сахарного сиропа и ККС,  60 мин – настаивание, 15 мин - проверка качества).

  
  

  Показатель	Формула для расчета	Квасное отделение	Завод по производству кваса
  			лето	зима
  Оборачи-ваемость ЦКБА в сутки, раз	z =1440/3020	0,48
  Кол-во сусла, дм3	см. продуктовый расчет	108978,71	43591,49	32693,61
  Количество ЦКБА, шт	n= Vсусла/ ( Vцкба* z*0,8)	3 ЦКБА вместимостью 100 м3 типа Р3-ВЦН-95Г4	3 ЦКБА типа Ш4-ВЦН-50Г4 вместимостью 50 м3	2 ЦКБА типа Ш4-ВЦН-50Г4 вместимостью 50 м3

  
  

  Таким образом, при купажировании кваса в ЦКБА к установке на дображивание принимаем:

  ·   В квасном отделении 3 ЦКБА вместимостью по 100 м³  вместо 2;

  ·   На заводе 3 ЦКБА вместимостью по 50 м³  вместо 2, используя зимой 2 из них

  Для перекачивания готового кваса из ЦКБА или купажера на фильтрование устанавливаем насос. Подачу насоса определяем в соответствии с производительностью фильтров.

  
  

  Показатель	Формула для расчета	Квасное отделение	Завод по производству кваса
  			лето	зима
  Кол-во кваса на фильтрование, дал/ч	см. фильтрование кваса	440,46	176,18	130,16
  Производительность насоса, дал/ч		500	200

   

  5. Фильтрование кваса

  5.1. Фильтр

  Для осветления кваса его направляют на фильтрование, для этого используют намывные диатомитовые фильтры марки Р3-ВФД. Подбирают фильтры по производительности, а делением количества осветляемого кваса за час на производительность фильтра определяют их число. Согласно расчету на фильтрование поступает

  Показатель	Квасное отделение	Завод по производству кваса
  		лето	зима
  Кол-во кваса на фильтрование в сутки, дм3	105709,66	42283,86	31712,9
  Кол-во кваса на фильтрование, дал/ч	440,46	176,18	130,16
  Тип фильтра	1 фильтр Р3-ВФД-4 производительностью 500дал/ч, 4010*1000*1050 мм (длина*ширина*высота)

   

  5.2.   Сборник фильтрованного кваса

  Сборники фильтрованного кваса представляют собой герметизированные горизонтальные или вертикальные цилиндрические резервуары, оборудованные мерными стеклами. Они выполняются из стали с покрытием из нержавеющей стали, используются также эмалированные сборники горизонтальные и вертикальные. Общая вместимость сборников должна обеспечивать запас кваса на суточный розлив при коэффициенте заполнения сборников 0,9.

  Показатель	Формула для расчета	Квасное отделение	Завод по производству кваса
  			лето	зима
  Кол-во отфильтрованного кваса, м3	см. продуктовый расчет	105,71	42,284	31,713
  Количество сборников, шт	n= Vкваса/( Vсб* 0,9)	5,87 (принимаем 6 сборников)	2,35 (принимаем 3 сборника)	1,76 (принимаем 2 сборника)
  Тип сборника		вертикальные сборники вместимостью     20 м3, 4000*2800 (D*Н, мм)

  
  

  Для подачи кваса на пастеризацию устанавливаем насос, производительность которого должна соответствовать производительности пастеризатора.

  Показатель	Формула для расчета	Квасное отделение	Завод по производству кваса
  			лето	зима
  Кол-во кваса на пастеризацию, дм3/ч	см. пастеризацию  кваса	4338,51	1735,40	1301,55
  Производительность насоса, м3/ч		5	2

   

  6.  Пастеризация кваса

  Перед розливом кваса в бутылки его пастеризуют,  применяя для этого пластинчатые пастеризаторы. Каждая секция состоит из нескольких пакетов пластин, через которые проходят последовательно теплообменивающие жидкости. Подбирают пастеризаторы по часовой производительности.

  Показатель	Квасное отделение	Завод по производству кваса
  		лето	зима
  Кол-во кваса на пастеризацию, дм3	104124,12	41649,65	31237,24
  Кол-во кваса на пастеризацию, дм3/час	4338,51	1735,40	1301,55
  Тип пастеризатора	АПП-6, производительностью 6000 дм3, габаритные размеры 2275*700*1520 мм	АПП-3, производительностью 3000 дм3, габаритные размеры 1970*700*1520 мм

  Для перекачивания кваса из пастеризатора на розлив устанавливаем насосы, производительность которых должна соответствовать производительностям линий розлива.

  
  

  Показатель	Квасное отделение		Завод по производству кваса
  			лето		зима
  Кол-во кваса на розлив, дм3/ч	1488,10	2763,62	595,24	1105,45	446,43	829,09
  Производительность насоса, м3/ч	2	3	1	1,5	1	1

  
  

  7. Розлив кваса

  Отделение розлива кваса оснащается автоматизированными линиями. В состав линии розлива входят следующие автоматы: автомат по выдувке ПЭТФ бутылок, ополаскиватель, разливочно-укупорочный, бракеражный, этикетировочный, бракеражный автоматы, лазерный принтер, автомат групповой упаковки, аппликатор штрих-кода, ручко-изготавливающая машина, паллетайзер, обмоточная машина.

  Принимаем розлив кваса в бутылки емкостью 1 л - 35% и 1.5л - 65%

  Показатель	Квасное отделение		Завод по производству кваса
  			лето		зима
  	1 л	1,5 л	1 л	1,5 л	1 л		1,5 л
  Кол-во кваса на розлив, дм3/сут	102041,29		40816,52		30612,39
  Кол-во кваса на розлив, дм3/ч	1488,10	2763,62	595,24	1105,45	446,43	829,09
  Количество бутылок в час	1489	1843	596	737	447	553
  Производительность линии, бут/ч	2000		1000

  
  

  Таким образом, принимаем к установке

  ·   В квасном отделении 2 линии розлива, производительностью по 2000 бут/ч;

  ·   На квасном заводе 2 линии розлива производительностью  по 1000 бут/ч.

  Расчет расхода тары и вспомогательных материалов

  1. Нормы расхода вспомогательных материалов

   

  Материалы	Операция	Ед. изм.	Норма расхода
  этикетки	этикетировка бутылочной продукции	% к кол-ву бутылок готовой продукции	103
  диатомит	фильтрование кваса	кг/тыс. дал	9,0
  декстрин	наклейка этикеток на бутылки	г/дал	5,5
  дезинфицирующие вещества:
  едкий натр технический	мойка стеклотары	кг/млн. бутылок	1070
  крышки для бутылей	укупоривание бутылок	% к кол-ву бутылок готовой продукции	103

  
  

   2. Расчетное количество вспомогательных материалов

  (в сутки)

  Показатель	Квасное отделение	Завод по производству кваса
  		лето	зима
  количество бутылок готовой продукции, шт	79968	31992	24000
  этикетки, шт	82368	32952	24720
  крышки для бутылок, шт	82368	32952	24720
  едкий натр технический, кг	85,57	34,23	25,68
  количество кваса на фильтрование, дал	10570,97	4228,39	3171,3
  диатомит, кг	95,14	38,06	28,54
  количество розлитого кваса в бутылках, дал	1000,0	4000,0	3000,0
  декстрин, кг	5,5	22	16,5

  
  

  Показатель	Квасное отделение		Завод по производству кваса
  			лето			зима
  	в месяц	в год	в месяц	в год	в месяц		в год
  этикетки,тыс. шт	2059,2	8236,8	823,8	9885,6	618,0		7416,0
  крышки для бутылок, тыс. шт	2059,2	8236,8	823,8	9885,6	618,0		7416,0
  едкий натр технический, кг	2139,25	8557,0	855,75	10269,0	642,0		7704,0
  диатомит, кг	2378,5	9514,0	951,5	11418,0	713,5		8562,0
  декстрин, кг	137,5	550,0	550,0	6600,0	412,5		4950,0

  
  

  5. ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

  5.1. Маркетинговые исследования

  В последнее время российские производители и потребители безалкогольных напитков проявляют повышенный интерес к отечественным напиткам на натуральной основе. Чтобы выжить в конкурентной борьбе, предприятиям приходиться заранее определять стратегию своего развития, основанную на конкурентных преимуществах. Жесткая конкуренция среди производителей требует постоянного использования нововведений, поиска новых, более совершенных форм выпускаемого товара, улучшения качества товара на всех стадиях производственного цикла от покупки качественного сырья до продажи потребителю.

   Технология приготовления традиционного кваса осложняется тем, что он имеет незначительные сроки хранения. В настоящее время существуют приемы, позволяющие увеличить стойкость напитка. Однако все они либо требуют капитальных затрат на приобретение современного оборудования, подобного пивоваренному производству, либо малоэффективны. Особенно остро проблема увеличения сроков хранения кваса стоит для предприятий малой мощности, которые не могут себе позволить установить дорогостоящее оборудование. Именно поэтому, актуальны перспективы исследования, направленные на совершенствование технологии кваса.

  Одним из перспективных направлений стабилизации кваса является использование веществ, дающих возможность задержать или полностью прекратить рост микроорганизмов. Одним из таких веществ являются экстракты. Целесообразность их применения обуславливается следующими положениям:

  ü Эти соединения являются природными антиоксидантами;

  ü Эти соединения обладают дозозависимым эффектом, т.к. характер их биологического действия зависит от концентрации;

  ü Важным обстоятельством является отсутствие токсичности, в низких концентрациях они не оказывают действия на развитие одноклеточных и многоклеточных микроорганизмов, т.е. являются экологически безопасными веществами, а также не вызывают развития адаптивных реакций.

  Необходимость проведения исследования в данной дипломной работе обусловлена недостаточностью информации о роли экстрактов в качестве веществ, способных предотвратить дальнейшее развитие микроорганизмов в квасе после розлива в бутылки, что позволило бы сократить потери предприятий от возвращаемого брака. В настоящее время эти потери от возврата кваса из торговой сети составляют 5% от общего объема производства.

  5.1.1.Затраты на проведение исследований

  Таблица 23- Специальное оборудование и приборы 

  Наименование оборудования	Количество единиц	Цена единицы, руб.	Стоимость, руб.
  Весы аналитические	1	14825	14825
  ФЭК	1	1442	1442
  рН-милливольтметр	1	13570	13570
  Итого			29837
  Колба мерная, 250 мл	5	120,5	602,5
  Колба мерная, 2000 мл	1	224,5	224,5
  Пробирки, 10 мл	30	48,0	1440
  Пипетки, 1, 5, 10 мл	10	48,0	480
  Цилиндр мерный, 50 мл	3	119,8	359,4
  Шпатель	1	48,0	48,0
  Итого			32991,4

  *Цены взяты из каталога продукции ЗАО «Лабораторное оборудование и приборы» за 2007 г и прайс-листа ООО «Иреал» за 2007г.

  
  

  Таблица 24 - Энергетические затраты на работу оборудования

  Наименование оборудования	Число ед-ц оборудования	Номинальная мощность мотора оборудо-вания, кВт	Коэффи-циент использо-вания мощности	Время работы оборудо-вания, ч	Цена за 1 кВт*ч (руб/ кВт*ч)	Сумма затрат (руб)
  Весы аналитические	1	0,0027	0,8	15	2,55	0,08
  ФЭК	1	0,05	0,8	60	2,55	6,12
  рН-милливольтметр	1	0,05	0,8	10	2,55	1,02
  Итого						7,22

  
  

  Таблица25 - Затраты на материалы и реактивы

  Наименование статей расходов	Ед.изм.	Цена (тариф) за ед.руб.	Норма затрат	Сумма расходов, руб.
  Дистиллированная вода*	дм	0,07	13	0,91
  Дрожжи хлебопекарные	г	0,15	0,04	0,006
  ККС	кг	53,5	0,168	8,988
  сахарный песок	кг	27,6	0,263	7,259
  NaOH*	г	0,23	32	7,36
  раствор Фолина*	дм	1200	0,15	180
  2,6-дихлорфенолиндофенол*	г	90	0,09	8,1
  3,5-динитросалициловая кислота*	г	0,45	1,0	0,45
  Пижмы цветки	г	1,5	60	90
  Ноготков цветки	г	0,83	10	8,3
  Душицы трава	г	0,83	25	20,75
  Бессмертника песчаного цветки	г	0,58	15	8,7
  Липы цветки	г	1,63	10	16,3
  Вишня свежая	кг	80	0,3	24
  Яблоко свежее	кг	45	0,5	22,5
  Спирт этиловый ректификованный 90%об.	дм	50	0,35	17,5
  Ксилоглюканофоетидин	г	0,63	0,15	0,0945
  Церемикс 6ХМГ	г	0,63	0,03	0,0189
  Целлюкласт	г	0,63	0,03	0,0189
  Рапидаза Press	г	0,72	0,061	0,0439
  Рапидаза C80max	г	0,72	0,061	0,0439
  Рапидаза ЦР	г	0,72	0,005	0,0036
  Фруктоцим П	г	0,84	0,033	0,0277
  Итого				398,87

  *Цены взяты из каталогов реактивов и лабораторного оборудования фирмы Sigma за 2006-2007 г, ICN за 2006 г,  ООО «Иреал» за 2007г.

  
  

  Таблица 26 - Общая смета затрат

  Наименование статей расходов	Ед-ца изм.	Сумма расходов, руб.
  1. Материалы и реактивы	руб.	398,87
  2. Энергия (на работу оборудования)	руб.	7,22
  3. Затраты на специальное оборудование и приборы	руб.	32991,4
  4. Расходы на оплату труда руководителя	руб.	17850
  5. Единый социальный налог	руб.	4641
  6. Амортизация оборудования	руб.	596,74
  Итого	руб.	56485,23

  
  

  5.1.2. Стоимость основных материалов

  5.1.2.1. Нормы расхода основных материалов

  По результатам дегустационной оценки известно, что сок необходимо добавлять к квасу в количестве 10% от объема кваса, т.е. для получения 100 дал кваса с использованием фруктовых соков необходимо 100 дм сока.

  
  

  Таблица 27- Норма расхода материалов на производство кваса с использованием фруктов

  	Яблоко	Вишня
  Выход сока из 100гр сырья, см	72	74
  Кол-во сырья, необходимого для получения 100  дм сока, кг	140	135
  Кол-во фермента , необходимого для получения 100  дм сока, гр.	420	405

  
  

  По результатам дегустационной оценки известно, что настои трав необходимо добавлять к квасу в количестве 15% от объема кваса, т.е. для получения 100 дал кваса с использованием травяных настоев необходимо 150 дм настоя.

  
  

  Таблица 28 - Норма расхода материалов на производство кваса с использованием настоев трав

  	Душица	Пижма
  Кол-во настоя, получаемого из 100гр сырья, дм	6,7	2,2
  Кол-во сырья, необходимого для получения 150  дм настоя, кг	2,23	6,82

  
  
  

  5.1.2.2. Стоимость основных материалов для производства 100 дал напитка.

  
  

  Таблица 29- Стоимость основных материалов для производства традиционного кваса

  Сырье	Норма расхода, кг	Цена за ед. сырья, руб/кг	Итого, руб
  ККС	33,6	53,5	3246,6
  сахар	52,5	27,6

  
  
  
  
  
  
  
  
  

  Таблица 30 - Стоимость основных материалов для производства кваса с использованием фруктовых соков

  Сырье	с яблочным соком		с вишневым соком
  	Норма расхода, кг	Цена за ед. сырья, руб/кг	Норма расхода, кг	Цена за ед. сырья, руб/кг
  ККС	33,6	53,5	33,6	53,5
  Сахар	52,5	27,6	52,5	27,6
  фрукт	140	45	135	80
  фермент	0,42	840	0,405	720
  Итого	9899,4		14338,2

  
  
  

  Таблица 31 - Стоимость основных материалов для производства кваса с использованием травяных настоев

  Сырье	настой душицы		настой пижмы
  	Норма расхода, кг	Цена за ед. сырья, руб/кг	Норма расхода, кг	Цена за ед. сырья, руб/кг
  ККС	33,6	53,5	33,6	53,5
  Сахар	52,5	27,6	52,5	27,6
  трава	2,23	833	6,82	1500
  Итого	5108,42		13491,75

  
  

  5.1.3.Конкурентоспособность продукта

  Таблица 32- Оценка конкурентоспособности продукта

  
  

  Показатели конкуренто-способности продукта	Величины показателей				Значи-мость показа-теля,(а)
  	традиционны квас, (Р)		проектируемый квас, (Р1)
  	абс.знач.	баллы	абс.знач.	баллы
  1. Группа и тип	квас брожения на концентрате квасного сусла	10	квас брожения на концентрате квасного сусла	10	5
  2.Внешний вид	непрозрачная жидкость, допускается небольшой осадок частиц хлебного сырья и дрожжей	9	непрозрачная жидкость, с легкой опалесценцией	10	5
  3. Цвет	темно-коричневый	9	темный, насыщенный с рубиновым/изумрудным оттенком	10	5
  4. Вкус	гармоничный, кисло-сладкий	8	гармоничный, освежающий с фруктовым/травяным привкусом	10	10
  5. Аромат	ржаного хлеба	8	ржаного хлеба с фруктовым/травяным ароматом	10	10
  6. Наличие добавок	отсутствуют, 100% натуральный продукт	10	отсутствуют, 100% натуральный продукт	10	15
  7. Стойкость, сут	5 суток	-	7 суток	-	25
  8. Затраты на 100 дал напитка	3246,6	-		-	25
  с использованием яблочного сока			9899,4	-
  с использованием вишневого сока			14338,2	-
  с использованием настоя душицы			5108,42	-
  с использованием настоя пижмы			13491,75	-
  Итого		79		88	100

  
  
  
  
  
  

  Показатель конкурентоспособности

  ~ кваса с использованием яблочного сока Кк=(10*5+10*5+10*5+10*10+10*10+10*15+7*25+9899,4*25)/(10*5+9*5+9*5+8*10+8*10+10*15+5*25+3246,6*25)=3,04

  
  

  ~ кваса с  использованием вишневого сока Кк=(10*5+10*5+10*5+10*10+10*10+10*15+7*25+14338,2*25)/(10*5+9*5+9*5+8*10+8*10+10*15+5*25+3246,6*25)=4,39

  
  

  ~ кваса с использованием настоя душицы Кк=(10*5+10*5+10*5+10*10+10*10+10*15+7*25+5108,42*25)/(10*5+9*5+9*5+8*10+8*10+10*15+5*25+3246,6*25)=1,57

  
  

  ~ кваса с использованием настоя пижмы Кк=(10*5+10*5+10*5+10*10+10*10+10*15+7*25+13491,75*25)/(10*5+9*5+9*5+8*10+8*10+10*15+5*25+3246,6*25)=4,13

  
  

  Коэффициент конкурентоспособности всех проектируемых напитков больше 1, то есть они обладают высокой конкурентоспособностью, их можно планировать к выпуску, не боясь конкуренции.

  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  

  6. ОХРАНА ТРУДА И ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ

  Охрана труда - это система законодательных актов, социально-экономических, организационных, технических, гигиенических и лечебно-профилактических мероприятий и средств, обеспечивающих безопасность, сохранение здоровья и работоспособности человека в процессе труда.

  Комплекс мер по охране труда, включающий инженерно-технические меры, медико-социальные и социально-бытовые профилактические мероприятия, предусматривается и осуществляется на стадиях проектирования, строительства, модернизации и эксплуатации производственного оборудования, технологических процессов, промышленных и других объектов.

  Основополагающими документами являются «Санитарные нормы проектирования промышленных предприятий» (СН), «Строительные нормы и правила» (СНиП) и стандарты ССБТ.

  Перед охраной труда стоит задача привести условия труда на всех рабочих местах, в соответствие с действующими нормами; устранить тяжелый физический труд; снять с производства машины и оборудование, работа на которых связана с травмоопасностью. Эти задачи актуальны и для пищевых предприятий, в особенности для бродильных производств, т.к. они являются наиболее травмоопасными. Для этих производств также характерны вредные специфические факторы, (тепло- и влаговыделение, газы, пыль) неблагоприятно влияющие на работающих и вызывающие профессиональные заболевания. Для квасного производства характерно выделение в воздух рабочих зон избыточных теплоты, влаги, диоксида углерода.

  В связи с вышеизложенным в разделе ОТиОС будут рассмотрены следующие вопросы:

  - микроклимат и воздух рабочей зоны;

  - загазованность;

  - вентиляция;

  - освещение;

  - шум и вибрация;

  - электробезопасность;

  - пожарная безопасность;

  - охрана окружающей среды.

  Работа выполнялась в лаборатории МГУПП. Лаборатория расположена на втором этаже здания. Площадь помещения 20 м², объем - 74 м³.

  6.1.Охрана труда

  6.1.1.Требования охраны труда к помещению лаборатории

  6.1.1.1.Микроклимат и воздух рабочей зоны

  Основными факторами, определяющими микроклимат лабораторной среды, являются: температура, относительная влажность, подвижность воздуха. СанПиН 2.2.4.548-96 «Гигиенические требования к микроклимату прозводственных помещений» устанавливает оптимальные величины параметров микроклимата для рабочей зоны лаборатории.

  Работа, проводимая в лаборатории, относится к категории II а, связана с перемещением мелких предметов (до 1 кг) в положении стоя или сидя (затраты энергии 140 - 174Вт).

  Оптимальные параметры микроклимата лаборатории в соответствии с СанПиН 2.2.4.548-96 представлены в таблице 33.

  
  

  Таблица 33 - Параметры микроклимата лаборатории

  Период года	Категория работы	Температура воздуха,°С	Относительная влажность	Скорость движения воздуха, м/с
  Холодный	II a	19-21	40-60	0,2
  Теплый	II a	20-22	40-60	0,2

  
  

  Фактические параметры микроклимата соответствовали оптимальным. Это обеспечивалось при помощи центральной отопительной системы и естественной вентиляции.

  6.1.1.2. Загазованность

  Работа в лаборатории связана с использованием веществ, которые могут оказать неблагоприятное воздействие на человека. Вредные и ядовитые вещества в виде паров, газов, проникая в организм человека в небольших количествах, вызывают нарушение его физиологических функций. При работе с вредными веществами их концентрация не должна превышать установленных норм. Все работы с едкими и летучими веществами проводятся в вытяжном шкафу. Согласно с Г.Н. 2.2.5.1313-03 «Предельно - допустимые концентрации (ПДК) вредных веществ в воздухе» концентрации веществ не должны превышать допустимых ПДК в рабочей зоне. Вредные вещества, используемые в процессе работы, приведены в таблице 34.

  
  

  Таблица 34 - ПДК вредных веществ, используемых в процессе работы

  Вещество	ПДК,мг/м3	Класс опасности	Агрегатное состояние
  Спирт этиловый	1000	4	Ж

  Фактические концентрации вредных веществ в процессе работы не превышали ПДК.

  
  

  6.1.1.3. Вентиляция

  В лаборатории микроклимат поддерживается с помощью естественной вентиляции (форточки) и парового отопления, а также приточно-вытяжной вентиляции. Санитарно-гигиенические условия в лаборатории в большой степени зависят от эффективности вентиляционных установок.

  Вентиляция - воздухообмен, осуществляемый с целью удаления загрязненного воздуха и замена его свежим и чистым. Воздухообмен в помещении лаборатории осуществляется с таким расчетом, чтобы фактическая концентрация ядовитых паров и газов в воздухе не превышала предельно-допустимых концентраций.

  Подача свежего воздуха в рабочую зону осуществляется на высоте 1,5 - 2 метра от пола. Все работы с вредными легко летучими веществами проводятся в вентиляционном шкафу, который оборудован верхней и нижней вытяжками. Общий объем отсасываемого из шкафа воздуха рассчитывается исходя из площади полностью открытого окна при скорости воздуха через него 0,5-0,7 м/с.

  Общее количество воздуха, которое должно подаваться из вентиляционного отверстия в лабораторию рассчитывается по кратности воздухообмена:

  L=V*n

  где L - общее количество воздуха,м³/ч

  V - объем помещения, м³

  n - кратность воздухообмена, (n=3)

  L = 74*3=222 м³/ч.

  6.1.1.4.Освещение

  Правильное освещение дает достаточную и равномерную нагрузку зрению, не оказывает слепящего действия, чрезмерной яркости и блескости в поле зрения работающего. Освещение лаборатории регламентируется СНиП 23-05-95 «Естественное и искусственное освещение».

  В лаборатории использовалось совмещенное освещение (естественное и искусственное, создаваемое люминесцентными лампами с симметричным расположением светильников).

  Работы, выполняемые в данной лаборатории, относятся к работам высокой точности и согласно СНиП 23-05-95 для работ III разряда величина освещенности установлена равной 300 лк., КЕО = 1,2% в системе совмещенного освещения бокового типа.

  Приведем расчет общего равномерного люминесцентного освещения в лаборатории, т.е. определим необходимое число светильников:

  N = E*S*R*Z/Фnη,

  где Е - нормативно минимальная освещенность, Е=300 лк;

  S - площадь помещения, S = 20м²

  R - коэффициент запаса для лаборатории, зависящий от присутствия пыли или копоти, R=1,3 для помещения с малым количеством выделения пыли и копоти;

  Z - коэффициент неравномерности освещенности, Z =1,1 - 1,3;

  η - коэффициент использования светового потока;

  n - количество ламп в светильнике;

  Ф - световой поток лампы, лм.

  Принимаем люминесцентные лампы мощностью Р = 40 Вт и светильники типа ПВЛМ.

  Определяем необходимое число светильников:

  N = 300*20*1,3*1,3/1990*2*0,85=3 шт.

  Фактически в лаборатории установлено 4 светильника, т.е. освещение соответствует СниП 23-05-95.

  
  

  6.1.1.5. Шум и вибрация

  Шум и вибрация являются раздражителями общебиологического действия, вызывающими общее заболевание организма человека.

  Шум беспорядочное сочетание звуков различной частоты и интенсивности, оказывающих вредное или раздражающее действие на организм человека. Допустимые уровни звукового давления на рабочих местах в производственном помещении регламентируется СН 2.2.4/2.1.8.562-96 «Шум на рабочих местах, в помещениях жилых, общественных зданий и на территории жилой застройки». Источником шума в лаборатории была центрифуга – уровень шума от нее 58 дБ. Норма по шуму для лаборатории составляет 75 дБ.

   Вибрация - механическое колебание в технике. Вибрация при определенных условиях может вызвать необратимые изменения в организме человека. Кроме того, вибрация, возникающая при работе лабораторного оборудования, постепенно приводит к разрушению несущих конструкций. Вибрация регламентируется СН 2.2.4/2.1.8.566-95 «Производственная вибрация, вибрация в помещениях жилых и общественных зданий». Источников вибрации в лаборатории не было. 

  
  
  
  
  

  6.1.1.6.Электробезопасность

  Приборы и установки в лаборатории подключены к сети переменного тока с напряжением 220 В. Согласно ПУЭ- лаборатория относится к помещениям с повышенной опасностью.

  
  

  Таблица 35 - Классификация помещений по степени опасности поражения людей электрическим током (извлечение из ПУЭ

  Класс помещения	Характеристика помещения
  Помещения без повышенной опасности	Помещения, в которых отсутствуют условия, создающие «повышенную опасность» или «особую опасность»
  Помещения с повышенной опасностью	Помещения, характеризуемые наличием в них одного из следующих условий, создающих повышенную опасность: сырости, токопроводящей пыли, токопроводящих полов (металлических, земляных, железобетонных, кирпичных и т.д.), высокой температуры ,жаркие помещения), возможности одновременного прикосновения человека к имеющим соединение с землей металлоконструкциям зданий и т.п. с одной стороны, и к металлическим корпусам электрооборудования – с другой.
  Помещения особо опасные	Помещения, характеризуемые наличием одного из следующих условий, создающую особую опасность: особой сырости, химически активной или органической среды, одновременно двух или более условий повышенной опасности.

  
  

  В лаборатории для нагревания, сушки веществ применяются термостаты, сушильный шкаф. В качестве измерительных приборов используются рефрактометры, поляриметры, ФЭК, рН-метры и др. При работе с данным оборудованием существует возможность поражения электрическим током. Поэтому в лаборатории предусмотрены защитные мероприятия:

  - защитное заземление металлических нетоковедущих частей оборудования, которое защищает человека от поражения электрическим током в случае прикосновения к этим частям, оказавшимся под напряжением относительно земли, в результате повреждения изоляции и замыкания на корпус; сопротивление такого заземления в электроустановках напряжением 1000 В не превышает 4 Ом;

  - изоляция проводов, которая обеспечивает недопустимость случайного прикосновения до токоведущих частей, защищает электроустановки от чрезмерной утечки токов, предотвращает пожары; сопротивление изоляции 0,5 МОм.

  6.1.1.7.Пожарная безопасность

  Лаборатория оборудована в соответствии с НПБ 105-03 «Определение категорий помещений и зданий по взрывопожарной и пожарной безопасности» и относится к пожароопасным помещениям категории Б, т.к. в лаборатории находятся легковоспламеняющиеся жидкости с температурой вспышки более 28°С, и имеет II степень огнестойкости, согласно СНиП 21-01-97 "Пожарная безопасность зданий и сооружений".

  В условиях пожарной безопасности лаборатория оснащена средствами пожаротушения и противопожарным инвентарем. В коридоре на высоте 1,35 м от уровня пола расположены внутренние краны с выкидными рукавами для тушения пожара водой. Для тушения небольших очагов пожара предусмотрены огнетушители ОХП-10. При загорании электродвигателей, электропроводки применяются асбестовые одеяла. В лаборатории хранятся ящики с сухим песком. Все средства пожаротушения расположены в лаборатории на видном месте со свободным подходом к ним.

  Рассчитаем потребность в воде при пожаротушении.

  Расчетный запас воды для трехчасового пожаротушения определяется:

  Q = n*3*3600 / 1000 = 11*n =11*(n₁ + n₂)

  n₁ - расход воды на внутреннее пожаротушение (n₁ = 5дм³/с.)

  n₂ - расход воды на наружное пожаротушение (n₂ = 10 дм³/с)

  Q = 11*(5+10) = 165м³

  6.1.2.Правила безопасности работы в лаборатории

  6.1.2.1.Организация рабочего места

  Основным оборудованием лаборатории является рабочий стол, на котором проводится экспериментальная работа. Лабораторные столы должны располагаться так, чтобы свет падал сбоку. На рабочем месте следует иметь только необходимую химическую посуду. Стол, посуду и оборудование следует содержать в чистоте. По окончании работы лабораторный стол необходимо привести в порядок.

  6.1.2.2.Работа со стеклянной посудой

  При проведении научно-исследовательской работы использовались стеклянные колбы, пробирки, химические стаканы. При работе с такой посудой следует соблюдать ряд правил безопасности:

  -          при накрывании тонкостенного сосуда пробкой его следует держать защищенной полотенцем рукой за верхнюю часть горла, как можно ближе к пробке. Нагретый сосуд нельзя закрывать притертой пробкой;

  - при нагревании жидкости в пробирке ее следует держать так, чтобы отверстие не было направлено на людей;

  - при переносе сосудов с горячей жидкостью необходимо пользоваться полотенцем, а сосуд держать обеими руками, одной за дно, другой за горловину;

  - нагревать жидкость можно только в термостойких колбах.

  
  

  6.1.2.3.Правила безопасности при работе с химическими реактивами

  При работе в  лаборатории необходимо надевать халаты, предохраняющие от порчи и загрязнения одежду. В лаборатории имеются перчатки, необходимые при работе с веществами, которые могут нежелательно воздействовать на кожу рук. На рабочем месте должна быть вывешена инструкция по технике безопасности и противопожарным мероприятиям с учетом специфики работы.

  Категорически запрещается оставлять реакционные жидкости в лабораторной посуде без соответствующей этикетки. В лаборатории запрещается хранить более суточного запаса кислот, щелочей и других едких материалов. Переносить бутыли с кислотами или щелочами разрешается только в специальных плетеных корзинах или ящиках вдвоем на расстояние не более 25 м по ровной поверхности. Склянки с кислотами и щелочами разрешается переносить в специальных деревянных или металлических ящиках, выложенных асбестом.

  Перемешивание кислот и щелочей производится под вытяжкой при помощи сифона или ручного насоса (груши).

  При работе в  лаборатории необходимо знать и строго соблюдать правила хранения различных химикатов. При разбавлении кислоту следует вливать в воду небольшой струей при непрерывном перемешивании. Пролитую кислоту или щелочь следует смыть обильной струей воды, место нейтрализовать соответственно раствором соды или борной кислоты и еще раз промыть водой.

  Лабораторная посуда после работы с кислотами и щелочами должна быть тщательно вымыта, нейтрализована и вторично промыта водой.

  При работе с кислотами и щелочами необходимо пользоваться спецодеждой и средствами индивидуальной защиты: защитными очками, перчатками резиновыми, респираторами, фартуками прорезиненными, а при переносе бутылей резиновыми сапогами.

  Горючие и легко воспламеняющиеся вещества нельзя нагревать на открытом огне или вблизи огня на сетке в открытых сосудах. Такие вещества нагревают или отгоняют на водяной бане с электрообогревом.

  Использованную воду в лаборатории сливают в раковину, т.е., в общую систему сточных вод. В раковину нельзя сливать концентрированные кислоты и щелочи. Обработанные кислоты и щелочи собирают раздельно в специальную посуду и, после нейтрализации, сливают в канализацию или другое место, отведенное для этих целей.

  6.1.2.4.Правила безопасности при работе с центрифугой

  В помещение, где работает центрифуга, должно быть достаточное освещение. К работе с центрифугой допускаются люди, прошедшие специальный инструктаж.

  В целях, предотвращения поражения электрическим током центрифуга должна быть заземлена. Во избежание вывода аппарата из строя, травмирования обслуживающего персонала, необходимо перед работой тщательно уравновешивать центрифужные стаканы. Центрифуга будет уравновешена в случае одинакового веса стаканов, находящихся в диаметрально - противоположном расположении относительно друг друга. Нельзя превышать загрузку ротора и число его оборотов, указанное в технической характеристике.

  6.1.2.5.Оказание первой помощи при несчастных случаях

  В лаборатории обязательно должна находиться аптечка, для оказания немедленной помощи пострадавшему.

  При ранениях стеклом нужно удалить осколки из раны, смазать ее йодом и перевязать пораженное место.

  При термических ожогах I и II степени обожженное место следует присыпать двууглекислым натрием или сделать примочку из 2%-го раствора двууглекислого натрия или 5%-го раствора марганцовокислого калия.

  При ожогах химическими веществами пораженный участок кожи необходимо промыть большим количеством воды и сделать примочку: при ожогах кислотами - из 2%-го содового раствора, а при ожогах щелочами - из слабого раствора уксусной кислоты. При поражении человека электрическим током в первую очередь следует освободить пострадавшего от тока и в зависимости от степени поражения оказать помощь: обеспечить покой, сделать массаж сердца, провести искусственное дыхание.

  Во всех серьезных случаях необходимо обратиться к врачу и вызвать скорую помощь.

  6.2. Охрана окружающей среды

  Охрана окружающей среды является одной из важнейших задач нашей страны, решение которой направлено на сохранение экологического равновесия и здоровья людей.

  В работе уделено внимание вопросам охраны окружающей среды. Рассматривается воздействие производства на окружающую среду: загрязнение среды сточными водами, выбросами в атмосферу и твердыми отходами. Рассмотрение этих вопросов необходимо для того, чтобы устранить или уменьшить загрязнение среды предприятием.

  6.2.1.Очистка сточных вод

  С целью предотвращения вредного влияния сточных вод на состояние водоемов действуют «Правила охраны порядка вблизи водоемов». Сточные воды не должны содержать возбудителей заболеваний, а также запахов и привкусов, способных передаться рыбе. В сточных водах ограничивается содержание токсичных веществ и взвешенных частиц.

  При проведении экспериментов в лаборатории использованную воду сливают в раковину, т.е., в общую систему сточных вод (канализацию). В раковину нельзя сливать концентрированные кислоты и щелочи. Обработанные кислоты и щелочи собирают раздельно в специальную посуду и, после нейтрализации (обезвреживания), утилизируют в специально отведенном для этих целей месте.

  6.2.2.Очистка газовых выбросов

  Выброс газа (испарения щелочей, кислот и спирта) производится через вентиляцию, куда пары попадают посредством вытяжного шкафа. Очищающих выбросы систем не имеется, т.к. предельно-допустимые концентрации (ПДК) загрязнений не превышают допустимых установленных норм.

  6.2.3.Утилизация твердых отходов

  Образующиеся в лаборатории твердые отходы утилизируются следующим образом:

  - битая посуда (пробирки, колбы и т.п.) отправляется на переработку;

  - отработанные люминисцентные лампы следуют сначала на обезвреживание,   а потом на переработку;

  - битое лабораторное оборудование и твердые отходы, содержащие вредные вещества (ареометры, термометры, стандарт-титры, бумажные фильтры и т.п.) собираются в специальных перчатках, а затем утилизируют на полигоне;

  - макулатура отправляется на переработку.

  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  

  СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

  1. Абдулин, И.Ф., Экспрессная оценка антиоксидантной активности растительного сырья [ Текст ]/ И.Ф.Абдулин, Н.Н. Чернышева, Е.Н.Турова, // сырье и упаковка – 2002-№9-С.24-26

  2. Андреева, О.В., Факторы, влияющие на фильтрацию кваса [ Текст ]/ О.В.Андреева, Е.Г. Шувалова,//Пиво и напитки – 2004-№4-С.88-91.

  3. Гореликова, Г.А., Влияние растительных компонентов на качество и функциональные свойства сокосодержащих напитков [ Текст ]/ Г.А. Гореликова, Л.А. Маюрникова, О.А.Степанова, //Пиво и напитки-2008-№4-С.40-41.

  4. Егорова, Е.Ю., Лекарственно-техническое сырье для безалкогольных бальзамов и сиропов [ Текст ]/ Е.Ю. Егорова, М.Н. Школьникова, //Пиво и напитки-2008-№5-С.50-52

  5. Елисеев, М.Н., Состав квасов брожения и квасного напитка [ Текст ]/ М.Н. Елисеев, А.Е. Паталаха, С.В. Волкович, //Пиво и напитки-2008-№5-С.46-47

  6. Ермолаева, Г.А., Технология и оборудование производства пива и безалкогольных напитков [ Текст ]/ Г.А. Ермолаева, Р.А. Колчева -Москва: ИПРО, 2000 - 416 с.

  7. Иванова, Е.Г., Технология квасов брожения [ Текст ]/ Е.Г. Иванова, Л.В.Киселева, Н.Г., Ленец, //Пиво и напитки-2006-№2-С.50-51

  8. Иванова, Е.Г., Технология квасов брожения [ Текст ]/ Е.Г.Иванова, Л.В.Киселева, Н.Г. Ленец, //Пиво и напитки-2006-№4-С.46-47.

  9. Киселева, Т.Ф., Совершенствование технологии слабоалкогольных сброженных напитков [ Текст ]/ Т.Ф. Киселева, Е.М. Кузив, В.А. Помозова, //Пиво и напитки-2005-№2-С.38-39.

  10. Киселева, Т,Ф., Совершенствование технологии ржаного солода с применением ферментных препаратов [ Текст ]/ Т.Ф. Киселева, В.А. Помозова, А.Н. Кроль, //Пиво и напитки-2005-№2-С.22-24.

  11. Куевда, О.В., Экстракты трав - ингредиенты для безалкогольных напитков [ Текст ]/ О.В. Куевда, // Пиво и напитки-2004-№1-С.57

  12. Лупинская, С.М., Фитоквас из пермеата [ Текст ]/ С.М. Лупинская, Ю.А. Моисеева, //Пиво и напитки-2005-№4-С.42.

  13. Нестерова, И.Н., Чаи на растительных экстрактах [ Текст ]/ И.Н. Нестерова, // Пиво и напитки-2007-№4-С.45

  14. Садулаев, М.М., Влияние рецептурных компонентов на продолжительность брожения кваса [ Текст ] / М.М. Садулаев, Г.О. Магомедов, Т.Н. Островерхова, Е.А. Яковлева, //Пиво и напитки-2006-№4-С.54-55.

  15. Скрябин, В.И., Быстросбраживающие сухие пивные дрожжи для производства кваса [ Текст ]/ В.И.Скрябин, М.В. Гернет, В.Л.Лаврова, К.В.Кобелев, //Пиво и напитки-2004-№3-С.16-17.

  16. Степанова, О.А., Разработка и оценка потребительских свойств функциональных напитков с повышенным содержанием полифенолов            [ Текст ] / О.А.Степанова, //Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук - Кемерово - 2008

  17. Антиоксиданты [Электронный ресурс] - #"#">#"#">#"#">#"#">#"#">#"#">#"#">#"#">#"#">#"#">#"#">http://www.flavir.ru/Flavonoids.htm

  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
Скачать дипломную работу