Способ интенсификации процесса брожения

Международная патентная классификация:       A21D C12N

Патент на изобретение №:      2226832

Автор:      Корячкина С.Я., Бобров А.В.

Патентообладатель:      Орловский государственный технический университет

Дата публикации:      20 Апреля, 2004

Начало действия патента:      21 Августа, 2001

Адрес для переписки:      302020, г.Орел, Наугорское ш., 29, Орловский государственный технический университет

Изображения

Изобретение относится к технологии выращивания дрожжевых клеток и может быть использовано в производстве дрожжей и хлебобулочных изделий. В предлагаемом способе на дрожжевые клетки воздействуют светодиодным квантовым излучателем, пропущенным через информационную матрицу из метациклина толщиной от 0,2 мм непосредственно или через стенки технологического оборудования независимо от материала, из которого они изготовлены, и его толщины. Воздействие производят в импульсном режиме с частотой повторения импульсов от 2 до 5 кГц при длительности импульса 100-200 нс. При этом обеспечивается интенсификация процесса брожения при производстве дрожжей и теста для хлебобулочных изделий без реконструкции существующего технологического оборудования и упрощение процедуры предварительного определения параметров информационного воздействия. 4 ил.

Изобретение относится к улучшению технологических свойств дрожжей и может быть использовано в производстве дрожжей и хлебобулочных изделий.

Известен способ электрохимической активации (ЭХА) концентрата молочной сыворотки, используемого для повышения пищевой ценности хлебобулочных изделий [1]. При использовании в пшеничных полуфабрикатах активированного концентрата, полученного путем пропускания через молочную сыворотку тока плотностью 0,35-0,37 кА/м2 в течении 17-19 мин, продолжительность процесса брожения теста сокращается на 20 мин.

К недостаткам способа относятся:

1. необходимость точного соблюдение временного и мощностного параметров ЭХА,

2. необходимость реконструирования оборудования цеха и введения в его состав дополнительной установки УЭВ-7 или вЂњЭсперовЂќ;

3. сравнительно узкий спектр областей применения способа, например, в производстве дрожжей молочная сыворотка не используется;

4. обязательное наличие молочной сыворотки, что осложняет технологический процесс и ведет к удорожанию готовой продукции.

Известен способ интенсификации процесса брожения путем воздействия на дрожжевые клетки лазерным излучением с длиной волны

=632,8 нм [2]. Воздействия производились на прессованные и сушеные дрожжи в нативном виде, в водном растворе и опосредованно, через активированную воду. Установлено, что при оптимальных режимах (2-4 Дж/см2) лазерная обработка хлебопекарных дрожжей стимулирует метаболизм дрожжевых клеток и повышает их биотехнологические свойства. К недостаткам способа относятся:

1. необходимость обеспечения оптического контакта с объектом, что требует проведения существенной реконструкции цехового оборудования;

2. найденные оптимальные режимы обработки жергоемки;

3. для обеспечения ускоренного роста микроорганизмов в масштабах промышленного производства необходимая продолжительность воздействия может исчисляться часами;

4. необходимость использования дорогих лазерных излучателей ограничивает их конечное количество в одной установке.

Известен способ управляемой информационно-направленной коррекции наследственных признаков биологического объекта, при котором коррекция производится путем воздействия торсионным излучением, несущим информацию о структуре вещества информационной матрицы, через которую это излучение пропускается [3].

Основной недостаток способа заключается в том, что для достижения заданного результата необходимо предварительное проведение сложных исследований, направленных на определение вещества информационной матрицы, временных и частотных параметров информационного воздействия.

Задача, на решение которой направлено изобретение, состоит в интенсификации процесса брожения при производстве дрожжей и теста для хлебобулочных изделий без реконструкции существующего технологического оборудования, а также упрощении процедуры предварительного определения параметров информационного воздействия.

Указанный технический результат достигается тем, что на дрожжевые клетки информационно воздействуют светодиодным квантовым излучателем через информационную матрицу, например, из метациклина толщиной от 0,2 мм непосредственно или через стенки технологического оборудования (ферментеров, контейнеров, аппаратов для подготовки теста и т.д) независимо от материала, из которого они изготовлены, и его толщины. Воздействие производят в импульсном режиме с частотой повторения импульсов от 2 до 5 кГц при длительности импульса 100-200 нс.

Для проведения информационного воздействия используют излучение квантового генератора, например импульсного квантового излучателя на светодиодах, включающего набор из 100 и более светодиодов, например, типа АЛ336В.

Оптимальная продолжительность воздействия (экспозиция) зависит от объема дрожжей, подвергаемых воздействию.

Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором на фиг.1 приведена блок-схема устройства для воздействия на дрожжевые клетки излучением, исходящим от квантового излучателя. На фиг.2-4 приведены материалы, содержащие результаты экспериментов, подтверждающие возможность реализации предложенного способа.

Способ осуществляют следующим образом: на дрожжевые клетки, загруженные в бродильный аппарат 1, воздействуют через его стенки пропущенным через информационную матрицу 2 светодиодным квантовым излучателем 3, заключенным в экранирующую камеру 4.

Примеры выполнения способа.

Исследования проводились на сухих и прессованных дрожжах. Эффективность информационного воздействия определялась путем сравнения показателя роста (ПР) дрожжевых клеток в вЂњэкспериментальныхвЂќ и контрольных популяциях, о котором судили по интенсивности газовыделения в этих популяциях. Объем выделенного газа регистрировали в относительных единицах - делениях шкалы.

Влияние информационного воздействия на жизнедеятельность дрожжевых клеток определялось по результатам серии из не менее десяти экспериментов, в каждом из которых одинаковому воздействию подвергалась одна (или более) группа вЂњобразцоввЂќ или вЂњэкспериментальных популяцийвЂќ. Еще одна группа популяций - вЂњконтрольныхвЂќ - воздействию не подвергалась.

Продолжительность каждого эксперимента регламентировалась средней величиной ПР в контрольных популяциях: эксперимент заканчивался при достижении значения этого показателя порядка 300 усл. ед. (делений шкалы).

Эффективность воздействия определялась путем сравнения средней (по результатам всей серии) величины ПР в группах экспериментальных популяций со средней величиной в группах контрольных популяций. Средние величины ПР определялись путем усреднения величин этого показателя в соответствующих популяциях во всех группах данной серии.

В каждой серии экспериментов выборки, на основании которых делался вывод об эффективности того или иного информационного воздействия, составляли от 30 до 120 чисел.

1. В 4 сериях по 10 экспериментов в каждой на сухие дрожжи производили информационные воздействия через экран из нержавеющей стали толщиной 25 мм (см. эскиз на фиг.2А). Сухие дрожжи перед облучением помещали в контейнер с завинчивающейся крышкой и на них производили воздействие непосредственно через стенки контейнера. В первой серии воздействие производили импульсным излучателем СД-зел. на светодиодах типа АЛ336В (длина волны 530 нм, всего 100 светодиодов, световое пятно 100

100 мм) с экспозицией 88 с. В каждом эксперименте из общего числа 15 популяций информационному воздействию подвергались 12 образцов; на 3 "контрольные" популяции воздействие не производилось. Выборки содержат соответственно 120 и 30 значений ПР.

После окончания информационного воздействия создавались т.н. вЂњэкспериментальные популяциивЂќ. Для этого дрожжи, изъятые из контейнера, путем взвешивания распределялись в равных долях по пробиркам. В вЂњконтрольные популяциивЂќ аналогично распределялись дрожжи, не подвергавшиеся информационному воздействию. После формирования популяций им всем одновременно раздавался питательный раствор, пробирки плотно закупоривались и производилась регистрация начального уровня жидкости в измерительном блоке устройства.

Как видно из фиг.3А, в результате воздействия на дрожжи излучением светодиодного квантового излучателя, пропущенным через стальной экран толщиной 25 мм, получено статистически достоверное увеличение показателя роста на 7,5%.

На фиг.3(Б-Г) приведены результаты трех других серий опытов, в которых воздействие на дрожжи производилось лазерным излучателем ЛИ и излучателями СД-кр (на светодиодах типа АЛ336А, длина волны 680 нм) и СД-зел. с экспозицией 300 с. В каждом эксперименте количество экспериментальных популяций составляло 8 (или 7); контрольных - 7 (или 8). Чередование производили так, чтобы выборки значений ПР в контрольных и экспериментальных популяциях содержали равное количество - по 75 чисел.

Как и в первой серии, при воздействии на дрожжи излучателем СД-зел. с экспозицией 300 с получен статистически достоверный результат: превышение средней величины ПР в экспериментальных популяциях относительно контрольных составило 19,7%. Эффективность воздействия излучателем СД-кр. равна 5,7%; этот показатель статистически не достоверен. Результаты приведенных выше серий экспериментов позволяют заключить:

а. Стальной экран толщиной 25 мм пропускает излучение, исходящее от квантовых источников.

б. Реакция дрожжевых клеток на воздействие излучения, исходящего от квантового источника, возникает независимо от того, является ли этот источник генератором когерентного или некогерентного электромагнитного излучения.

2. На фиг.4 приведены результаты двух серий опытов - по 10 экспериментов в каждой, в которых исследовалась зависимость затухания излучения квантового излучателя от толщины экрана и расстояния между излучателем и контейнером с дрожжами.

Воздействие с экспозицией 300 с производилось на дрожжи, помещенные в три контейнера, установленные друг на друга (см. фиг.2Б) и в три контейнера, установленные на расстоянии S1=S2=12 см друг от друга, как показано на фиг.2В. В каждом опыте участвовало по 4 популяции с дрожжами, отобранными из каждого контейнера - всего 12 вЂњэкспериментальныхвЂќ и 3 контрольных популяции. Для каждого типа излучателя выборки в сериях составляли соответственно 40 и 30 чисел.

Как видно из фиг.4, независимо от расположения контейнеров и направления воздействия, в обеих сериях средняя величина ПР в экспериментальных популяциях превышала среднюю величину этого показателя в контроле, причем наибольшее ее значение всегда регистрировалось в ближнем к излучателю контейнере. Превышение средней величины ПР в популяциях с дрожжами из ближних к излучателю контейнеров f и p, над средней величиной показателя в контрольных популяциях варьировало в пределах от 21 до 27,7%. Этот результат, несмотря на высокую дисперсию чисел в выборках, в обоих случаях статистически достоверен.

В обеих сериях расстояние между дрожжами в крайних контейнерах и суммарная толщина экранов примерно совпадают, однако эффективность воздействия, производившегося перпендикулярно осям симметрии контейнеров (по схеме, представленной на фиг.2В), с удалением от излучателя быстро спадает, тогда как при воздействии, направленном по осям симметрии (по схеме, представленной на фиг.2Б), падение эффективности в четыре раза ниже: средние значения показателя роста в популяциях дрожжей из контейнеров p и r разнятся на 20%, а в популяциях дрожжей из контейнеров f и n разнятся лишь на 5% (см. фиг.4).

Из приведенных экспериментальных результатов следует:

1. Наиболее эффективным является информационное воздействие с применением излучателя СД-зел.

2. Реакция на информационное воздействие возникает при толщине стального экрана 75 мм. Реакция на воздействие и, следовательно, интенсивность воздействия мало меняются в случае распространения излучения квантовых излучателей в стали и значительно быстрее при его распространении по воздуху на расстояние до 25 см.

3. Исследовалась эффективность использования метода информационного воздействия при производстве хлеба. Воздействия на раствор прессованных дрожжей производились с применением метациклина в качестве информационной матрицы (при экспозиции 60 с) и с применением биотина (экспозиция - 245 с). Воздействие производилось после пятнадцатиминутной выдержки образца. Анализ результатов показал:

1. В результате информационного воздействия на дрожжи с применением метациклина и биотина в качестве информационных матриц

1.1. газообразующая способность теста увеличивается на 8%;

1.2. продолжительность процесса брожения сокращается на 33,3 и 26,7% соответственно;

1.3. продолжительность расстойки сокращается на 23,4 и 18,4% соответственно.

2. Информационная обработка дрожжей приводит:

2.1. к улучшению качества подового хлеба - увеличению удельного объема с применением метациклина в качестве информационной матрицы - на 17,5% и с применением биотина - на 5,8%;

2.2. к увеличению пористости на 5,3 и 1,6% и формоустойчивости на 8,7 и 2,2% соответственно.

Органолептические показатели хлеба остаются неизменными относительно контроля.

Из приведенных данных следует: информационная обработка дрожжей с экспозицией 60 и 245 с при использовании соответственно метациклина и биотина в качестве информационной матрицы приводит к ускорению технологического процесса хлебопекарного производства и улучшению качества хлеба.

Приведенные экспериментальные материалы подтверждают возможность реализации изобретения с получением вышеуказанного технического результата. В зависимости от рода производства (производство дрожжей, подготовка теста для производства хлебобулочных изделий), ускорение процесса брожения может составлять от 10 до 35-40% от нормы.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Пащенко Л.П. Научные и практические основы интенсификации биотехнологических процессов хлебопекарного производства. //Диссертация на соискание ученой степени д.т.н. - М., 1992.

2. RU 2158503 C1, 10.11.2000.

3. RU 2171582 C1, 10.08.2001.

Формула изобретения

Способ интенсификации процесса брожения, характеризующийся тем, что информационно воздействуют на дрожжевые клетки светодиодным квантовым излучателем импульсно с частотой повторения импульсов 2-5 кГц при длительности импульса 100-200 нс через информационную матрицу, изготовленную из метациклина или биотина, толщиной от 0,2 мм, непосредственно или через стенки технологического оборудования ферментеров, контейнеров, аппаратов для подготовки теста.

MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Дата прекращения действия патента: 22.08.2003

Извещение опубликовано: 27.07.2005 БИ: 21/2005

Популярные патенты:

2016512 Средство для борьбы против стресса у рыб и способ борьбы со стрессом у рыб

... Согласно методу "АМИМОМИ" доктора Хошиаи (опыт механического стресса или встряхивания сетки) рыбы подвергают стрессу, в результате которого они понесли эпителиальный ущерб. Чтобы увеличить надежность исследования, оно было выполнено в различных условиях: число рыб в тесте "АМИМОМИ" было 5 или 10, и время "АМИМОМИ" - 30 с, 1 мин или 2 мин. Чтобы подвергнуть рыб заражению зооспорами Saprolegnie, рыбы были выпущены в воду, содержащую 2 х 10 зооспор на 1 л воды. Во время опыта вся вода баков 60 см х30 см х 45 см (глубина воды: 40 см) менялась каждые 3 дня. Поражение зооспорами и наблюдение за рыбами продолжались 14 дней, от 22 сентября до 6 октября. В это время снабжение ...

2189736 Способ отбора гибридов кукурузы, устойчивых к засухе и стеблевым гнилям

... гнилям // Кукуруза и сорго. 2000. 2. 6. Иващенко В. Г. Устойчивость кукурузы к стеблевым гнилям в аспекте продуктивности и прогрессирующего старения растений // Вестник с.-х. науки. 1992. 1. - С. 119-125. 7. Литтл Т., Хиллз Ф. Сельскохозяйственное опытное дело // Пер. с англ. М.: Колос, - 1981, - 319 с. Формула изобретения Способ отбора гибридов кукурузы, устойчивых к засухе и стеблевым гнилям, включающий определение урожайности по сравнению со стандартом, отличающийся тем, что первоначально отбирают устойчивые к стеблевым гнилям гибриды, затем их делянки разделяют на центральную и краевые субделянки, определяют урожайность и отбирают как устойчивые к засухе и гнилям те ...

2178965 Картофелекопатель ручной мотыжный

... по концам заточены под клин с образованием скруглений во взаимно перпендикулярных плоскостях, что также уменьшает энергозатраты на осуществление технологического процесса и в то же время предотвращает повреждение клубней. Картофелекопателем можно работать обеими руками и в положении стоя, что позволяет улучшить условия труда. Он может быть использован при реализации различных технологий уборки картофеля вручную, а также в качестве инструмента для обработки почвы и уничтожения сорняков на приусадебных и садово-огородных участках. В совокупности картофелекопатель обладает улучшенными эксплуатационными свойствами: универсален, удобен при использовании, энергоэкономичен и позволяет ...

2279799 Балансир рыболовный

... колебания и скорость движения при вертикальном перемещении удильника (при взмахе удильником) вдоль оси лунки во льду. Даже модные и, действительно, лучшие в сравнении со своими предшественниками-аналогами балансиры фирмы "Rapala" не обеспечивали удовлетворительной амплитуды колебательного движения балансира и, следовательно, большой площади облова. (Площадь облова - термин, принятый в практике ловли рыбы и означающий площадь водного пространства, в котором перемещается приманка). Движение в воде джиг-балансира - массивного, из тяжелого материала, быстро затухает, из-за сильного сопротивления движению, скорость джиг-балансира недостаточна для эффективной ловли. Движение ...

2160520 Способ создания лакричных плантаций, предпочтительно солодки голой, на бросовых землях

... севооборот путем создания долговременных лакричных плантаций, предпочтительно солодки голой. Способ включает подготовку почвы и посев. Плантации солодки создают широкорядным посевом свежеубранных бобов в измельченной массе надземных побегов солодки голой в позднеосенний период с нормой высева 10 - 15 кг/га. Посев осуществляют в последней декаде октября - первой декаде ноября. Подсев на дикорастущих зарослях солодки голой производят сеялками с трехдисковыми сошниками без предварительной обработки почвы. Изобретение позволяет снизить трудовые и материальные затраты при создании долговременных лакричных плантаций. 2 з.п. ф-лы. Изобретение относится к сельскому хозяйству, в частности ...

Еще из этого раздела:

2463776 Система и способ для массовой валки деревьев

2071371 Способ нагрева тканей животного и устройство для его осуществления

2141196 Способ получения растений с комплексной устойчивостью к фитостеринзависимым вредителям

2281645 Устройство для размещения цветов и растений с подсветкой (варианты)

2474105 Плодосъемник шолина

2112361 Контроллер программируемого управления поливом

2489835 Гнездовой высевающий аппарат для посева проросших семян овощных культур

2056100 Доильный стакан

2049387 Инкубатор индивидуального пользования

2465767 Оросительный мат для распределения воды на большой площади

Изобретения в сфере сельского хозяйства, животноводства, рыболовства

Способ интенсификации процесса брожения

Изображения

Формула изобретения