Показана також можливість биоконверсии глюкози й ксилозы в этанол при безперервному культивуванні Thermoanaerobacter ethanolіcus. Вихід этанола із ксилозы склав 0,42 г/л.

У багатьох лабораторіях у нас і за рубежем інтенсивно вивчається бактеріальний синтез этанола з використанням целлюлозосодержащих видів сировини. Передбачається, що термофільна анаэробная ферментація целлюлозосодержащих субстратів рентабельна при концентрації этанола вище 4,5 %. Однак у цей час випробовують методи інтенсифікації спиртового виробництва, засновані на використанні різних штамів дріжджів. 75 % світового виробництва биоэтанола одержують у періодичному процесі при середній тривалості циклу 36 год і змісті этанола в середовищі 6% (47 г/л). Можна відзначити наступні методи інтенсифікації спиртового шумування:

1) безперервна ферментація (замість періодичної), що дозволяє збільшити продуктивність системи этанолу до 5-6 г/л у годину замість 1,8-2,5 г/(л-л- ч). Однак тривала ферментація приводить до виникнення малопродуктивних, але швидкозростаючих мутантів, до того ж швидкість утвору этанола лімітується внаслідок його ингибирующего дії;

2) безперервна ферментація із застосуванням флокулирующих продуцентів, що дозволяє підвищити концентрацію біомаси дріжджів до 40-80 г/л і побільшати продуктивність системи до 30-50 г/(л-л- ч);

3) безперервна ферментація з рециркуляцією біомаси, що забезпечує продуктивність 30-40 г/(л-л- ч);

4) безперервна ферментація з використанням іммобілізованих кліток, що забезпечує продуктивність системи 25-30 г/(л-л- ч);

5) вакуумна ферментація при розрідженні 32-35 мм рт. ст. з метою видалення этанола й зменшення його ингибирующего дії. Продуктивність системи досягає 80 г/(л-л- ч). Недоліком цього методу є нагромадження в середовищі нелетучих продуктів, що утрудняє газообмін і викликає небезпека контамінації;

Ферментація з періодичною передачею частини КЖ у вакуумну камеру для видалення этанола. Це так звана флеш-ферментация. Продуктивність збільшується до 80 г/(л-л- ч).

 

Як видно, помітна інтенсифікація досягається при переході від періодичного процесу до безперервного.

Продуктивність безперервної системи підвищується значно при використанні іммобілізованих або флокулирующих кліток або при рециркуляції біомаси. Подальшого підвищення продуктивності можна досягтися, виводячи этанол з ферментаційного середовища при флеш-ферментации. Ці приклади наочно показують, що за допомогою технологічних методів можна значно інтенсифікувати процес виробництва спирту. Селекція этанолтолерантных штамів - другий шлях інтенсифікації, але менш результативний.

Спиртове шумування лежить також в основі пивоварства. Пиво відносять до так званих солодових слабко алкогольних напоїв, одержуваних у результаті сбраживания дріжджами екстрактів з насінь хлібних злаків (солоду). У подібних екстрактах утримуються сбраживаемые вуглеводи.

У різних сортах пива перебувають этанол, вуглеводи (глюкоза, мальтоза, мальтотриаоза, мальтотетраоза, декстрини), азотисті речовини (аміди, амінокислоти, пептони), диоксид вуглецю- продукти ферментативного гідролізу осоложенного зерна; гіркоти, смоли, Танин, ефірні масла - із суцвіть жіночих особин хмелю, сліди неорганічних солей і жиру. Фарбування, аромат і міцність пива залежать від штаму дріжджів (Saccharomyces cerevіsіae, S. carlsbergensіs і ін.).

На практиці найчастіше застосовують ячмінний солод. Для його готування зерна ячменя воложать, пророщують при 15 - 25'З доти, поки зародковий листок стає в 3 - 4 рази довше зерна ячмінь, що потім проріс, висушують до кінцевої вологості солоду 5%; У такому виді солод може добре зберігатися, при цьому він має специфічні фарбування й аромат. Солод світлого кольору виходить при більш низькій температурі висушування, більш темного кольору - при підвищеній температурі (світлі сорти пива містять менше вуглеводів, чому темні сорти). Відділений від проростків сухий солод може бути використаний не тільки в пивоварстві, але й у винокурінні (одержанні спирту), у кондитерському виробництві.

Якщо пиво виготовляють із солоду, води (без яких-.або "дополнителей"), те наступним етапом є затирання, коли прагнуть перевести в розчин найбільшу частину вмісту солоду. Затирання частіше здійснюють або настоюванням, або виварюванням. По першому методу солод дроблять, розмішують у воді при температурі 38 - 50'З (витримують 1 годину), коли активізуються бактеріальні ферменти протеазы, потім температуру підвищують до 65- 70'С и залишають затор на кілька хвилин для гідролізу крохмалю. Після цього температуру підвищують до 75 - 77'Із для денатурації ферментів і затор фільтрують.

По другому методу (виварювання) розмелений солод вносять у теплу (40'З) воду, розмішують і поступово підвищують температуру затору до 75'З; близько 1/3 такого затору відбирають і нетривало кип'ятять, після чого його повертають в основний затор. При цьому ферменти руйнуються, клітинні стінки набухають, крохмаль "розпускається" (розріджується), чим полегшує його гідроліз в основному заторі. Кип'ятіння й повернення частини затору можна повторювати 2 - 3 рази. Пиво, отримане на настоенном заторі, більш ароматне, оскільки в нього переходить менше гірких речовин.

Пивні дріжджі відносять до розряду флокулирующих, що осідають при посвітлінні молодого пива й наприкінці дображивания; вони не сбраживают декстрини (ці полімерні вуглеводи вносять певний вклад у створення смаку пива). В останні роки вдалося перенести ген Вас.subtіlіs, що детермінує -глюканазу в пивні дріжджі S.cerevіsіaе. Цей рекомбинантный штам виявився здатним переробляти крохмаль безпосередньо в этанол.

Із традиційних алкогольних напоїв можна згадати російський хлібний квас, що містить менш 0,5% этанола, популярний у Японії алкогольний продукт Саку (12 - 24% этанола), таэте - алкогольний напій, що приготовляемый з молока й віддавна застосовуваний у Скандинавських країнах - містить менш 2% этанола, і інші.

Спиртове шумування перебуває також в основі виноробства. Вина звичайно одержують із соку спілого незіпсованого винограду, відділеного або невідокремленого від мезги (наприклад, при виготовленні червоних вин). Індукторами шумування є різні раси Saccharomyces cerevіsіae. У винах, крім этанола, утримуються: білки, пігменти, неорганічні солі, летучі й нелетучі органічні кислоти, Танин, у деяких сортах - вуглеводи, гліцерин.

Вина класифікують по-різному. Так розрізняють: сортові- по сорту винограду, купажные - із суміші сортів; солодкі й сухі - по змісту цукру; натуральні й кріплені, їдальні й десертні - по змісту спирту; гристі й неігристі - по змісту вуглекислоти; білі й червоні - по кольору; ординарні й марочні - по строках витримки.

Як пояснення до класифікації можна відзначити, що в сухому вині цукор фактично повністю сброжен, а якщо він є, то в такій кількості, що не відчувається на смак. У солодких винах цукор вираження відчувається на смак. Натуральні вина містять, як правило, 9-11% этанола, рідше-- 13%. У кріплені сухі вина додають коньяк або винний спирт. Столові вина містять менш 14% спирту, десертні - більш 14% (у середньому близько 20%J і деяка кількість цукру. Гристі вина містять значну кількість диоксида вуглецю, що утворюється при дображивании провина в товстостінних посудинах або, що додається до натуральних вин; до гристих відносять шампанське - продукт вторинного шумування провина, коли до не до вину, що бродило, перед розливом у герметизированные пляшки додають лікер до змісту цукру 2,2%, У Росії розроблена технологія виробництва шампанського безперервним методом. У шампанському втримується не тільки підвищену кількість вуглекислоти, але й ряд коштовних метаболітів, що позначаються на специфічному смаку цього вина.

Вина, що випускаються в продаж на першому році після виготовлення, називають ординарними, а витримані не менш 1,5 років високі якості, що й зберігають свої, - марочними. Відомі так звані плодові вина (крім виноградних), одержуваних при спиртовому шумуванні соків зрілих плодів: ягідне, яблучне й ін.

На виноградних ягодах поселяються різні мікроорганізми (дріжджі, нитчатые гриби, бактерії), які необхідно придушити, тому що в противному випадку буде важко гарантувати одержання вина високої якості. Як інгібітор мікробів - контаминантов давно й ефективно використовують сірчистий газ або сульфіт, наприклад, у вигляді метабисульфита калію (приблизно від 0,1 до 0,2% SO₂), що не пригнічують виробничий штам дріжджів у його активну фазу. Пастеризація тут виявляється менш сприятливою.

Концентрація цукру у винограді - важливий фактор для ферментації (концентрація його в суслі вище 28% буде гальмувати шумування). Певну роль відіграють вихідне значення рн і температура. Щоб уникнути підвищеної кислотності готового вина, було запропоновано встановлювати рн сусла нижче 3,6; оптимальна температура для більшості рас дріжджів 27 - 29'З, але є й психрофільні види, сбраживающие виноградне сусло при 10'С. При низькій температурі й повільному шумуванні формується більш яскравий букет вина, чому при короткочасному шумуванні й підвищеній температурі.

Аэрирование сусла можливо й доцільно на самому початку процесу, щоб швидше наросла біомаса кліток для ведення наступного анаэробного процесу. Кількість суспензії, що привноситься в сусло, дріжджів звичайно становить 1% за обсягом.

У випадку застосування биореакторов більших ємностей для виробництва столових вин, що бродить сік примусово прохолоджують, використовуючи теплообмінники, змійовики або інші обладнання. Мезга (оболонки виноградних ягід, насіння, часточки стебел і т.п.) привносить певні складності у зв'язку з теплообміном при шумуванні - утвір "шапки".

Очищення вин при природньому збіріганні і дозріванні не завжди завершується його повним посвітлінням. У цих випадках використовується очищення шляхом посвітління, старіння й зі зревания до розливу в пляшки. Доповненням до посвітління є фільтрація (у тому числі -, що стерилізує), пастеризація, охолодження - для видалення винного каменю й колоїдів.
СТАНДАРТИЗАЦІЯ ВИДІЛЕНОЇ РЕЧОВИНИ

Стандартизація спирту проходить за ГОСТ 3639-7(Розчини водно-спиртові. Методи визначення концентрації етилового спирту).

Розведення алкогольних напоїв водою можна встановити органолептичним методом (при наявності води понад 30 %). При додаванні меншої кількості води встановити таку фальсифікацію органолептичним методом досить важко. У цьому випадку можна використати простий фізичний метод визначення густини водно-спиртового розчину за допомогою ареометра. У табл. 5.42 наведені дані щодо густини водних розчинів етилового спирту й відповідні цим даним вміст спирту за масою й об'ємом.