«МЕТОДОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ОЦЕНКИ И УПРАВЛЕНИЯ КАЧЕСТВОМ ПИВА С ЗАДАННЫМИ ПОТРЕБИТЕЛЬСКИМИ СВОЙСТВАМИ И ТЕХНОЛОГИЯ ЕГО ПРОИЗВОДСТВА В УСЛОВИЯХ ИНФОРМАЦИОННОЙ НЕОПРЕДЕЛЕННОСТИ ...»

На правах рукописи

ТРЕТЬЯК ЛЮДМИЛА НИКОЛАЕВНА

МЕТОДОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ОЦЕНКИ И

УПРАВЛЕНИЯ КАЧЕСТВОМ ПИВА С ЗАДАННЫМИ

ПОТРЕБИТЕЛЬСКИМИ СВОЙСТВАМИ И

ТЕХНОЛОГИЯ ЕГО ПРОИЗВОДСТВА В УСЛОВИЯХ

ИНФОРМАЦИОННОЙ НЕОПРЕДЕЛЕННОСТИ

Специальность 05.18.15 – Технология и товароведение пищевых продуктов и функционального и специализированного назначения и общественного питания (технические наук

и)

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук Москва –

Работа выполнена в Федеральном Государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Оренбургский государственный университет» на кафедре «Метрология, стандартизация и сертификация»

Официальные оппоненты: Красуля Ольга Николаевна доктор технических наук, профессор ФГБОУ ВПО «Московский государственный университет технологий и управлений им. К.Г. Разумовского», кафедра «Технология продуктов питания и экспертизы товаров», профессор Елисеев Михаил Николаевич доктор технических наук, профессор ФГБОУ ВПО «Российский экономический университет им. Г.В.

Плеханова», кафедра «Товароведение и товарная экспертиза», профессор Тырсин Юрий Александрович доктор технических наук, профессор, ФГБОУ ВПО «Московский государственный университет пищевых производств», кафедра «Органическая, пищевая и биохимия», заведующий кафедрой

Ведущая организация: ГНУ «Всероссийский научно-исследовательский институт пивоваренной, безалкогольной и винодельческой промышленности» (ГНУ ВНИИПБиВП) Россельхозакадемии

Защита состоится «03» октября 2013 года, в 11 часов на заседании диссертационного совета Д 212.122.05 при ФГБОУ ВПО «Московский государственный университет технологий и управления им. К.Г. Разумовского», по адресу: 109029, г. Москва, ул. Талалихина, дом 31, ауд. 13 (первый этаж).

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГБОУ ВПО «Московский государственный университет технологий и управлений им. К.Г. Разумовского».

С авторефератом диссертации можно ознакомиться на сайтах ВАК РФ Министерства образования и науки РФ www.vak.ed.gov.ru/ru/dissertation/ и МГУТУ им. К.Г. Разумовского:

http://mgutm.ru/graduates-and-doctors/dissertation-councils/d%20212.122.05.php

Автореферат разослан: «» _ 2013 г.

Ученый секретарь диссертационного совета Д.212.122.05, к.т.н., доцент Г.И. Козярина

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Пандемия «пивного алкоголизма» захлестнула европейские страны, превратившись из социальной проблемы одной страны в политическую проблему сохранения европейского генофонда. Рекомендации ВОЗ по антиалкогольной политике для Европы сводятся к запретительным мерам, пропаганде ограничительных безопасных доз потребления пива, запрету корпоративной рекламы и к ужесточению ценовой политики, и никак не влияют на технологию пивоварения.

Научные исследования национальных школ Германии, Англии, Чехии показали возможность влияния на качество конечного продукта многочисленных факторов, но все эти исследования не заканчивались созданием единой системы требований к качеству пива. Требования национальных стандартов оказались сконцентрированными вокруг оценки качества пены, цвета пива и исходного сырья. Ни в одном из национальных стандартов не регламентированы требования к ингредиентному составу пива.

Для оценки качества пива западные исследователи углубились в создание аналитических приборов, включая самые современные иммуноферментные методы. Однако современные химико-аналитические системы, разработанные и принятые на вооружение международными аналитическими центрами пивоваренных объединений: Европейской пивоваренной конвенцией (EBC), Аналитической комиссией стран Центральной Европы (MEBAK), Американским сообществом химиков пивоваров (ASBC) на сегодняшний день недоступны отечественным заводским лабораториям из-за высокой стоимости и недостаточного приборного оснащения и кадрового обеспечения.

Отечественные исследовательские школы внесли существенный вклад в общемировой научно-технический прогресс пивоварения. Под руководством академика РАСХН Л.А. Оганесянца (ГНУ ВНИИПБиВП) решаются биотехнологические проблемы пивоварения; большой вклад в решение проблем технологии бродильных производств и ферментных препаратов вносят труды академика МАЭН М.В. Гернет; научные основы взаимодействия ферментов и мембран, относящихся к пивоваренной инженерии, разрабатываются коллективом МГУПП под руководством Б.Н. Федоренко.

Известны труды зарубежных ученых в области оценки вкусовых веществ в пиве. К ним принадлежат работы M.C. Meilgaard, предложившего классифицировать вкусовые вещества пива на четыре группы с учетом преобладания концентраций этих веществ над порогами их ощущений, однако комплексной количественной оценки им не проводилось.

Принципы менеджмента качества (ГОСТ ISO 9000-2011, ГОСТ ISO 9001-2011) требует от производителей «понимать текущие и будущие потребности потребителей продукции, выполнять их требования и стремиться превзойти их ожидания». При этом от производителей требуется разработать оптимальную систему технологических мероприятий, понимаемую как «совокупность взаимосвязанных или взаимодействующих процессов, обеспечивающих оптимальные потребительские свойства продукта». Опубликовано огромное количество разрозненных научных исследований по оптимизации отдельных этапов пивоварения, но каждый из них в отдельности не способен обеспечить требуемый уровень качества пива. Отсутствуют системные исследования, обеспечивающие повышение качества пива. Остается дискуссионным само понятие «безопасность» как элемента «качества» пива или степени его внешнего загрязнения. Не прекращаются дискуссии национальных исследовательских школ о «пользе» и «вреде» пива. Возникшая ситуация информационной неопределенности как в отношении статуса пива, так и его критериев качества и безопасности для потребителей требует разработки системных решений, направленных на обеспечение качества пива как пищевого напитка.

';

Цель исследования. Разработать методологические основы оценки и управления качеством пива, включая комплекс технико-технологических решений, позволяющих в условиях информационной неопределенности производить пиво с заданными потребительскими свойствами.

Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:

– провести системный анализ жизненного цикла производства пива в условиях информационной неопределенности на основе методологии функционального моделирования;

– исследовать возможность применения экспертных методов оценки потребительских предпочтений для расширения номенклатуры показателей качества пива;

– изучить динамику использования биологического ресурса пивоваренного сырья по технологическим этапам пивоварения и оценить технологические потери в условиях неопределенности состава сырья и технологических операций;

– разработать новые подходы к оценке биологической ценности пива и номенклатуру показателей качества и безопасности пива как пищевого напитка;

– обосновать инструментально определяемые уровни нормирования вкусоароматических и токсикологических характеристик пива и пивных напитков;

– обосновать новые товароведные критерии оценки вкусоароматической составляющей пива и пивных напитков;

– обосновать систему принятия управленческих решений на базе новых требований к качеству и безопасности пива, оформленных в виде проекта стандарта;

– разработать комплекс химико-аналитических решений для подтверждения соответствия фактических показателей качества анализируемого пива разработанным требованиям;

– разработать комплекс научно-технических решений по оптимизации технологического процесса для обеспечения качества пива с заданными потребительскими свойствами.

– предложить методологические основы системного подхода к товароведной оценке пива как пищевого напитка в условиях информационной неопределенности.

Научная концепция исследования направлена на совершенствование методологии системного подхода к обеспечению оптимальных потребительских свойств пива и пивных напитков в условиях существующей неопределенности комплекса факторов, влияющих на качество и безопасность пива.

Основные научные положения, выносимые на защиту:

– методология системного подхода к управлению качеством пива в условиях информационной неопределенности на основе функционального моделирования соотношений комплекса нормативно-правовых, сырьевых и технологических факторов;

– новые товароведные критерии оценки качества пива, базирующиеся на нутрициологическом подходе и объективных методах контроля концентраций веществ химического состава пива, определяющих его «вкусоароматический букет»;

– методология обеспечения безопасности пива как пищевого напитка, основанная на новых уровнях нормирования токсичности содержания потенциально токсичных микропримесей в составе пива;

– алгоритм химико-аналитического сопровождения концепции обеспечения качества и безопасности алкогольной продукции в условиях современного производства;

– система технико-технологического обеспечения качества и безопасности пива с заданными потребительскими свойствами в условиях информационной неопределенности;

Научная новизна. На основании проведенного комплекса теоретических и экспериментальных исследований:

– предложена оригинальная модель функционального моделирования, включающая создание оптимального технологического процесса за счет обеспечения соответствия управляющих воздействий и качества конечного продукта в условиях информационной неопределенности;

– обоснован вектор потребительских предпочтений различных групп потребителей пива (на примере Оренбургской области) с использованием теории нечетких множеств и метода парных сравнений;

– разработан оригинальный методологический подход к изучению динамики биоэлементов пива в технологической системе «сырье–полупродукт–готовый продукт», позволяющий обеспечить прослеживаемость использования биологического ресурса сырья по технологическим этапам пивоварения;

– предложены новые критерии оценки качества пива и его биологической ценности, основанные на нутрициологическом подходе взамен существующего санитарно-эпидемиологического;

– предложены новые критерии оценки вкусоароматических свойств пива в виде соотношений «доз вкуса», характеризующих специфику вкусоароматического букета любого бренда пива, которые предложено определять количественно как отношения концентраций вкусоароматического компонента в одном литре пива к его концентрации, определяющей «порог распознавания», что позволяет адаптивно управлять вкладом основных вкусоароматических компонентов из шести вкусоароматических групп в «букет вкуса и аромата» пива и создавать требуемый вкусоароматический профиль конечного продукта;

– впервые обоснована и разработана методика оценки суммарной токсичности поглощенной дозы пива с применением нового критерия токсичности – индивидуальной токсичности основных ингредиентов химического состава пива;

– разработана концепция управления биотехнологическим процессом главного брожения путем разделения этапов прироста биомассы и гликолиза, требующих принципиально различных технологических условий (температурных, кислородных и культуральных) для оптимальной реализации дрожжами своих различных биологических функций;

– разработана концепция обеспечения безопасности потребления пива, которая базируется на фармакологических и токсикологических принципах нормирования токсичности веществ ингредиентного состава взамен существующих принципов определения токсичности по «нулевому уровню (ПДК)»;

– обоснована необходимость замены высокотемпературного режима кипячения пивного сусла с хмелем на низкотемпературный режим СВЧ-стерилизации для исключения образования психотропных и канцерогенных веществ, переходящих в готовый продукт, и установлены закономерности этого процесса;

– разработан новый методологический подход к оценке качества пива, включающий определение показателей токсичности и вкусоароматических свойств основных компонентов состава пива. Для оценки токсичности рекомендовано сравнение фактических доз токсичности с эталоном в виде токсичности 100,0 г чистого этанола. Для оценки вкусоароматической составляющей букета пива предложен критический уровень суммарной дозы вкуса, равный не менее 28 вкусовых единиц.

– научно обоснован принципиально новый подход к методу управления технологическим процессом пивоварения в виде новой структуры управляющего формального нейрона нижнего уровня, обладающего функцией обратной связи и управлением «по отклонению» от заданных параметров качества полупродукта в процессе технологического поэтапного превращения сырья в готовый продукт.

Практическая значимость результатов исследования:

– предложена новая методика мониторинга потребительских предпочтений различных групп потребителей пива, использующая теорию нечетких множеств и метод парных сравнений, которая применяется центром социологических и маркетинговых исследований;

– на основе результатов диссертационного исследования разработаны ТУ 9184-001-56090574-2012 «Плазмолизат отработанных пивных дрожжей;

– разработаны рекомендации для включения в проект ФЗ «Технический регламент на пивоваренную продукцию», касающиеся обеспечения качества и безопасности продукции;

– разработан маркетинговый подход к оптимизации ассортимента продукции пивоваренных предприятий, учитывающий потребительские предпочтения социальных групп, относящихся к пиву как к вкусовому и безопасному товару;

– разработана методика расчетно-инструментальной оценки токсичности и вкусоароматического букета пива и пивных напитков, апробированная в ходе «контрольной закупки», и позволившая дифференцировать исследованные образцы по вкусоароматической составляющей и токсикологическим свойствам;

– разработаны рекомендации к новой акцизной политике, предусматривающей как налоговые преференции для сортов пива с повышенными вкусоароматическими свойствами и минимальной дозой токсичности, так и акцизные сборы для высокотоксичной продукции с минимально выраженными вкусоароматическими свойствами, которые определяются по номограмме, разработанной автором диссертации;

– разработан проект стандарта качества и безопасности пива, основные положения которого предлагается включить в национальный стандарт ГОСТ Р 51194что позволит значительно улучшить потребительские свойства пива за счет повышения уровня объективности количественных значений номенклатурных показателей, которые могут быть определены инструментально доступными для заводских лабораторий методами;

– разработан алгоритм химико-аналитического сопровождения проекта стандарта, включающий следующие методы контроля качества и безопасности:

скриниговые методы определения содержания этанола и ППБ; определение содержания этанола по температуре кипения пробы; экспресс-методы определения содержания ацетоина (патент РФ 2281498) и диацетила (патент РФ 2415418); определения содержания действительного экстракта по сухому остатку пробы; определение степени минерализации по зольному остатку пробы; определение срока годности пива по микробиологическим критериям. Разработанные методы внедрены на предприятиях;

– разработан ряд новых технико-технологических решений, защищенных патентами РФ, которые позволяют производить пиво с заданными потребительскими свойствами. Наиболее значимыми из них являются: способ производства пива (патент РФ 2383587), позволяющий путем внесения добавок протекторного действия снизить токсичное влияние этанола в сочетании с токсичными микропримесями пива; способ низкотемпературного кипячения сусла с хмелем, исключающий накопление в готовом продукте психотропных и канцерогенных веществ (патент РФ 97130); способ управления процессом пивоварения (патент РФ 2396101) на базе формального нейрона с обратной связью, позволяющий обеспечить качество конечного продукта на основе управления по отклонению от заданных параметров качества промежуточного продукта в процессе его преобразования из сырья в полупродукт и готовый продукт; способ управления этапом фильтрации (патент РФ 2405812) на базе четырехконтурного фильтрационного автомата, позволяющий многократно увеличить скорость фильтрации и степень выщелачивания пивной дробины; устройство озоновоздушной осушки и стерилизации зернопродуктов (патент РФ 98091), предотвращающее поступление в готовое пиво колиформных бактерий и микотоксинов.

Материалы исследований опубликованы в двух монографиях и используются в учебном процессе при чтении лекций, в курсовом и дипломном проектировании студентов, обучающихся по основным образовательным программам подготовки специалистов 200503 «Стандартизация и сертификация», 220501 «Управление качеством» 260501«Технология продуктов общественного питания»; магистров и бакалавров по направлениям подготовки 100800 «Товароведение»; 221700 «Стандартизация и метрология, 221400 «Управление качеством» в ФГБОУ ВПО «Оренбургский государственный университет», а также в ФГБОУ ВПО «Башкирский государственный аграрный университет».

В условиях реального производства (ЗАО «Оренбургская пивоваренная компания «Гофман»; ООО «Иваныч», ЗАО «Пивоварни Ивана Таранова», ООО «Уральская пивоваренная компания») проведены опытно-промышленные варки пива и на типовых линиях выполнены «технологические прогоны» для оценки материального баланса и для проверки эффективности этапов предлагаемого алгоритма.

Методики оценки вкусоароматических и токсикологических характеристик пива апробированы при определении объективных характеристик образцов пива, заявленных на региональный этап конкурса «100 лучших товаров». Технология производства пива принята к внедрению на производстве на ЗАО «Оренбургская пивоваренная компания «Гофман», в ООО «РАСТ».

Апробация работы. Основные научные положения и результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на симпозиумах, конференциях различного уровня, в том числе: IV-й международной научно-практической конференции «Потребительский рынок: качество и безопасность товаров и услуг (г. Орел, 2007); международной научно-практической конференции «Пищевая промышленность: Состояние, проблемы, перспективы» (г. Оренбург, 2009); IV-й Всероссийской научнопрактической конференции «Компьютерная интеграция производства и ИПИтехнологии» (г. Оренбург, 2009); V-й и VII-й международной научно-практической конференции «Исследование, разработка и применение высоких технологий в промышленности» (г. Санкт-Петербург 2008, 2009); XI-й международной научнотехнической конференции «Кибернетика и высокие технологии 21 века» (г. Воронеж, 2010); международной научно-практической конференции «Совершенствование систем автоматизации технологических процессов» (г. Минск, 2010); IV-й, V-й международных научно-практических конференциях «Пищевая промышленность и агропромышленный комплекс: достижения, проблемы, перспективы» (г. Пенза. 2010, 2011); международном симпозиуме «Надежность и качество» (г. Пенза, 2010); международной научной конференции «Наука и образование: фундаментальные основы, технологии, инновации» (г. Оренбург, 2010); III-й международной научнопрактической конференции «Научные основы и опыт применения биоэлементов в медицине, спорте, пищевой промышленности и сельском хозяйстве» (г. Оренбург, 2011); VI-й Российской научно-практической конференции. «Проблемы медицины, биологии, экологии и новые научные технологии в XXI веке» (г. Оренбург, 2011); II-й Всероссийской научно-практической конференции «Новые технологии в промышленности, науке и образовании» (г. Оренбург, 2010); XVII-м Международном симпозиуме «Актуальные проблемы Восстановительной медицины, спортивной медицины, лечебной физкультуры, курортологии и физиотерапии» (Исландия, г. Рейкьявик, 2012).

Результаты научных исследований были отмечены бронзовой медалью X Московского международного салона инноваций и инвестиций (г. Москва, 2010).

Публикации. По материалам диссертационной работы опубликовано 62 печатные работы, в том числе 2 монографии, 18 научных статей в журналах, рекомендуемых ВАК РФ, а также в материалах конференций, симпозиумов и форумов. Получено патентов Российской Федерации на изобретения и полезные модели, зарегистрированы технические условия ТУ 9184-001-56090574-2012.

Методы исследований. Решение поставленных в диссертации задач обеспечивалось использованием современных методов проблемно-тематического анализа;

международных принципов обеспечения качества и безопасности, методов системного анализа, включая функциональный анализ жизненного цикла пива; методов математической статистики, математического, имитационного и физико-химического моделирования; вычислительных экспериментов, компьютерного моделирования, теории искусственных нейронных сетей (ИНС). Для решения химико-аналитических задач использованы возможности АНО «Центр биотической медицины» (г. Москва); ГНУ ВНИИМС Россельхозакадемии (филиал г. Оренбург); ФГУЗ «Центр гигиены и эпидемиологии по Оренбургской области»; Института Токсикологии (г. Санкт-Петербург);

Экспертно-криминалистического отдела Федеральной Службы РФ по контролю за оборотом наркотиков (Управление по Оренбургской области); Судебно-химического отделения ГУЗ «Бюро судебно-медицинской экспертизы» Минздравсоцразвития Оренбургской области; испытательной лаборатории ФГУ Государственный Центр агрохимической службы «Оренбургский»; кафедр химии и пищевой биотехнологии ФГБОУ «Оренбургский государственный университет». При этом применялись физикохимические методы контроля, принятые в практике Государственных фитосанитарных служб, а также научно-исследовательские аналитические методы. Нормативные документы, использованные при анализе конкретных предметов исследований, приведены в соответствующих главах диссертации. Экспериментальные методы физико-химических воздействий на сырье выполнены на базе ПК «Старт» (г. Долгопрудный Московской области). Социологические исследования мнений респондентов г. Оренбурга и Оренбургской области проведены с участием Оренбургского Центра социологических и маркетинговых исследований.

Алгоритм проведения теоретических и экспериментальных исследований по изучению факторов, влияющих на качество и безопасность пива, включал изучение мирового опыта производства пива; анализ опыта информационного обеспечения и степени информированности потребителя (анализ потребительских предпочтений респондентов г. Оренбурга и изучение опыта мировых научно-исследовательских школ по содержанию микропримесей пива, влияющих на здоровье потребителя); анализ национальных нормативных документов, регламентирующих требования к качеству пива; изучение баланса сырьевого ресурса методом «технологического прогона» на типовых линиях пивоваренных предприятий; изучение химико-аналитическими методами динамики изменения сырьевого ресурса в ходе технологического процесса (сырье–сусло–молодое пиво–готовый продукт); разработку научно-технических решений по оптимизации проблемных этапов производства пива; разработку системы требований по обеспечению качества пива с заданными потребительскими свойствами на основе принципов соответствия управляющих воздействий и функции «Производить пиво» (рисунок 1).

Личный вклад автора состоит в анализе международного опыта, выявлении проблемных вопросов и обосновании путей их решения; разработке структуры и схемы проведения исследований, организации, проведении и обобщении результатов теоретических исследований, анализе полученных экспериментальных результатов; автором разработана концепция оценки качества и безопасности пива для потребителя, применен функционально-логический подход к оценке взаимозависимостей многих факторов, объединенных единой целью – обеспечением заданного качества конечного продукта;

создана система товароведческих характеристик пива как пищевого напитка; при разработке патентных решений по оптимизации проблемных этапов производства пива автором определены направления научно-технических исследований и способы достижения положительных эффектов; автором разработан проект стандарт качества и безопасности пива, алгоритм его химико-аналитического сопровождения; предложены критерии – признаки фальсификации пива.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, девяти глав, общих выводов, списка использованной литературы и приложений. Основной текст диссертации изложен на 450 страницах, содержит 120 таблиц, 144 рисунка. Библиографический список включает 390 источников литературы, в том числе 33 публикации иностранных авторов.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы исследования, сформулированы цель и задачи исследования, научная новизна и практическая значимость исследования, апробация работы, основные положения, выносимые на защиту, список публикаций, структура и объем диссертации, личный вклад автора.

Разработка методологических основ оценки и управления качеством пива с заданными потребительскими свойствами и технология его технического развития Разработка научнопищевого продукта технических решений по оптипива Разработка метода управления технологическим Разработка возможности Разработка принцитехнологической кор- цена - качество реализации обратной связи в пов технологическорекции параметров В первой главе «Функциональное моделирование как методологическая основа изучения факторов, влияющих на жизненный цикл производства пива» апробирован метод «Пять почему?» как инструмент системного анализа влияния факторов на качество готового продукта, рекомендованный специалистами в области обеспечения качества (Глудкин О.П., 2001) и методология функционального моделирования (Рекомендации Р 50.1.028Сделан вывод, что технологическими методами добиться заданного качества пива можно используя функциональный анализ жизненного цикла производства пива с точки зрения «инженера по качеству», выполненный в программной среде BPWin. Предложена оригинальная модель функционального моделирования, не применявшаяся ранее для анализа технологии производства пива, состоящая в том, что в условиях неопределенности параметров многоэтапного технологического процесса, включающего биотехнологические этапы, создание оптимальной технологии производства пива (функция «Производить пиво») достигается путем обеспечения соответствия управляющих воздействий (С1–С3) и конечной продукции требуемого качества (О1), причем эти требования должны быть сфокусированы в Стандарте качества и безопасности конечного продукта (С2), ориентированном на совокупность свойств «идеального пива» (С1) как эталона качества (рисунок 2).

Условные обозначения: С1, С2, С3 (Control) – управляющие воздействия; О1, О2, О3 (Output) – выходы технологического процесса; I1, I2 (Input) – ресурсные и материальные (сырьевые) входы; М1, М2, М3 (Mechanism) – механизмы, обеспечивающие качество и безопасность технологического процесса Рисунок 2 – Обобщенная функционально-логическая модель производства пива Во второй главе «Исследование потребительских предпочтений свойств пива Оренбургской области» на основе рекомендаций стандартов ГОСТ Р ISO 9001-2011 и ISO 20252-2006 проведено анкетирование 750 человек при использовании выборки на основании квот различных групп населения. Используя теорию нечетких множеств, установлены предпочтения респондентов в зависимости от возраста, образовательного и материального цензов (таблица 1, а-в; рисунок 3).

Таблица 1 – Терм-множество лингвистической переменной: а) «возраст – сорт пива», б) «образование – сорт пива», в) «доход – сорт пива»

квалиметрии с декомпозициями «Дерева свойств» и «Дерева показателей качества»

пива относительно базового образца, за который приняты требования существующих нормативных документов. Результаты расчета уровня качества продукции, определяемого по значению комплексного показателя, позволили сделать вывод, что уровень качества пива, например марки «Гофман», ниже уровня качества базового образца на 0,049, что свидетельствует о его невысоком качестве. Методы социологических исследований и квалиметрической оценки не позволили установить зависимость качества готового пива от технологии его производства. Преобладающим во мнениях респондентов является страх перед возможной токсичностью пива (4,652 балла); содержание алкоголя (1-5 %) не было доминантным (2,223 балла) во мнениях относительно общего уровня качества пива (рисунок 4).

Основой формирования номенклатуры показателей качества является удовлетворение социальной привычки «общения за кружкой пива», регидратация (до 5 л в сутки), восполнение минеральных запасов организма. Результаты анализа данных опроса мнений технологов по ранжированию 20-ти критериев, которым должно удовлетворять качество пива, совпали с векторами предпочтений непрофессиональных респондентов. Сделан вывод, что профессиональных знаний экспертов и технологов недостаточно для обоснования стандартизованных требований к качеству и безопасности пива.

Рисунок 4 – Вектор потребительских предпочтений респондентов Оренбургского региона Третья глава «Изучение динамики использования биологического ресурса пивоваренного сырья по технологическим этапам пивоварения».

3.1 Изучение материального баланса технологической линии по получению светлого пива «Медногорское» и «Жигулевское» нефильтрованное методом «технологического прогона» позволило установить технологические потери по этапам процесса пивоварения. Установлено, что на первых этапах технологического цикла произошла потеря в 5,66 % ресурсов исходного сырья (как разница между экстрактивностью конгрессного и реального сусла). Эффективность использования сырья в данном технологическом цикле составила всего 10,56 %. Установлено, что массовые потери растворимых экстрактивных веществ при производстве пива «Медногорское» за счет белковой составляющей при кипячении составили 9,4 %; на получение всего объема спирта в пиве дрожжи затратили 52,0 % общего ресурса массовой доли сухих веществ в начальном сусле. В процессе двухчасовой варки горячего пивного сусла произошла потеря 10,0 % воды за счет упаривания.

Таким образом, установлено, что общие технологические затраты сухих веществ в процессе брожения составляют 71,5 % от общего ресурса экстрактивных сухих веществ в исходном сырье. Остальные 28,5 % отнесены к эксплуатационным потерям технологической линии, из которых 10,0 % составляют потери белков при кипячении, а 18,5 % – дефекты (неполнота) экстракции сухих веществ из первичного сырья. Повышение эффективности экстракции на этапах затирания и фильтрации затора позволило бы повысить выход готового пива на 18 % с каждой варки.

3.2 Технологические потери, установленные при анализе технологической линии производства пиво «Жигулевское», составили:

– нормативные потери экстракта с дробиной 1,65 кг на каждые 100,0 кг солода;

– потери воды с дробиной – 8,3 %;

– потери сусла при выпаривании и охлаждении – 6,0 %;

– потери сусла при перекачке в бродильный чан – 3,5 %;

– потери пива при фильтрации и розливе – 3,0 и 2,37 % соответственно;

3.2.1 Исследование динамики изменения концентраций ионов биоэлементов при солодоращении путем сопоставления концентраций минеральных веществ в солоде относительно ячменя позволило выявить значительные потери макро- и микроэлементов в солоде. При этом особенно значительны потери лития и алюминия. Менее других снизились концентрации кальция (14 %), кремния (29 %) и натрия (32 %).

При проращивании ячмень теряет больше всего селена, хрома и марганца; потери других микроэлементов приближаются к 30 %. Таким образом, исследование показало, что в процессе солодоращения солод теряет почти половину биоэлементов зернового ресурса. Установлено, что фуражное зерно более высоко минерализовано относительно пивоваренного ячменя первого класса.

3.3 Расчет материального баланса пивоваренного сырья и изучение динамики изменения концентраций минеральных веществ в процессе приготовления пива «Жигулевское нефильтрованное» позволили установить, что ни один из компонентов пивоваренного сырья не является исключительным поставщиком конкретного набора биоэлементов состава пива. Установлено, что солод не всегда является единственным поставщиком биоэлементов. В балансе селена, лития, свинца, стронция, бора и ванадия существенный вклад играет вода. Вклад дрожжей преобладает в балансе никеля, кадмия и кобальта. Преобладающие концентрации таких веществ как мышьяк и ртуть, а также олова и ванадия, поступают в пиво из солода. Никель в сусло поступает в основном из воды и дрожжей. Соотношения минерального баланса 25 ионов минералов состава сырья на примере группы микроэлементов приведены на рисунке 5.

3.4 Динамика изменения массовых концентраций минеральных веществ по технологической цепочке: солод сусло молодое пиво готовое пиво. При изучении динамики макроэлементов нами установлено, что уменьшение массовых долей макроэлементов происходит незначительно и равномерно. При этом литий, натрий и калий переходят в состав пива из сырья практически полностью, но практически полностью теряется алюминий. Важно отметить, что кальций, магний, фосфор, а также кремний, переходят из состава сырья в пиво практически на 50,0 % (рисунок 6).

Рисунок 5 – Распределение микроэлементов в сырье Рисунок 6– Изменение соотношений концентраций макроэлементов в При изучении динамики микроэлементов (рисунок 7) установлено, что в сусло из сырья переходят мизерные доли железа, цинка, марганца и меди. При этом обнаружено медленное прогрессивное убывание содержания микроэлементов по ходу технологического процесса.

При изучении динамики потенциальных токсикантов (рисунок 8) мы подтвердили данные чешских исследователей, установивших, что в сусло из сырья переходят мизерные доли свинца, никеля, кадмия, стронция и ртути. Нами установлено, что соли бора, кобальта и микроэлементов в сусло почти полностью.

Содержание, доли Рисунок 7 – Изменение соотношений концентраций микроэлементов Таким образом, выявлен неоднозначный переход минерального ресурса общего баланса сырья в готовое пиво: не усваиваются дрожжами, и практически полностью переходят в готовое пиво йод, хром и литий; практически на 50 % от исходного ресурса сырья переходят в пиво кальций, магний, фосфор и кремний;

из прочих микронутриентов относительно состава всего сырья в готовое пиво поступает 17 % ионов кадмия, 19 % ионов ртути, 52 % ионов свинца и 78 % ионов мышьяка.

Установлено, что наибольшие непроизводительные потери минералов происходят на этапе затирания солода и фильтрации затора.

Рисунок 8 – Изменение соотношений концентраций потенциально токсичных элементов в технологическом процессе 3.5 Установлено, что биоэлементами, содержащимися в 1 л пива, можно удовлетворить часть ежесуточной биологической потребности в них человека согласно нормативам МР 2.3.1.1915-04 (рисунок 9, а и б).

Рисунок 9 – Возможность удовлетворения суточной потребности взрослого человека в биоэлементах, содержащихся в 1 л пива «Жигулевское»

Концентрации в пиве всего комплекса из 25-ти исследованных минеральных веществ оказались значительно ниже ежесуточной биологической потребности в них человека. Оптимальным технологически достижимым уровнем нормирования предлагается считать содержание биоэлементов в 1 л пива, равное 30 % от нутрицевтической потребности человека в биоэлементах, что в среднем составляет 1,8 г.

3.6 Анализ динамики сырьевого биологического ресурса показал, что в конце главного брожения в составе молодого пива накапливаются:

– этанол и ППБ, включая продукты полиауксии, внутриклеточно произведенные дрожжами в процессе главного брожения;

– компоненты сусла, не использованные дрожжами для роста своей биомассы, включая ряд минералов и несбраживаемые углеводы;

– продукты автолиза дрожжей, включающие более 100 видов ферментных и белковых комплексов, ранее входящих в структуры клетки, и диссимилируемых дрожжами в молодое пиво на последних днях главного брожения;

– продукты внеклеточных взаимодействий ППБ с формированием неустойчивых химических систем, в концентрациях ниже порога вкусового восприятия, что особенно характерно для процессов дображивания и созревания пива.

Таким образом, можно согласиться с Ч.У. Бэмфортом (2007), выразившим позицию английских пивоваров, что в составе пиве практически отсутствуют химические соединения, перешедшие в пиво из состава сырья без изменения.

3.7 При изучении динамики ресурса белковой составляющей пивоваренного сырья мы пришли к выводу о недостаточной концентрации усвояемого азота в сусле, необходимого для получения оптимального соотношения источников углерод/азот, необходимых для оптимального прироста биомассы дрожжей. Предложено (патенты № 2383587, № 2423417) использовать биологический ресурс отработанных пивных дрожжей для обогащения пива плазмолизатом отработанных пивных дрожжей, обладающего свойствами, регламентированными нами в ТУ 9184-001-56090574-2012.

Плазмолизат отработанных пивных дрожжей является основным поставщиком кальция, магния, цинка, фосфора, калия (таблица 2).

Таблица 2 – Минеральный состав плазмолизата, сусла и пивоваренной воды, мкг/г зольного остатка Минеральная составляющая плазмолизата отработанных пивных дрожжей расы 34 не превышала 30 % сухого остатка.

Белковая составляющая плазмолизата достигала 70,0 % всего состава, при этом концентрация аминокислот в дрожжевом плазмолизате составила 54,5 г/л. Общий азот в плазмолизате составил 1750,0 мг %, при остаточном азоте 32,25 мг %.

3.7.1 Результаты определения аминокислотного состава 4-х сортов пива показали, что среди аминокислот преобладает триптофан: 25,9-45,1 мг/л (таблица 3).

Приведенные данные дают основание считать, что в ингредиентном составе стандартизованного пива аминокислот не должно быть меньше 150 мг/л.

3.7.2 Мнения экспертов о содержании в пиве тиобарбитуровой кислоты расходятся от полного отрицания до обнаружения ее в концентрациях 40-45 мг/л.

В главе приведены оригинальные данные, подтвержденные специализированными лабораториями, о возможности обнаружения в составе пива методами спектрофотомерии неустойчивых соединений тиобарбитуровой кислоты, идентифицированных по международному классификатору Кларка. Мы считаем, что понижение концентраций производных тиобарбитуровой кислоты в пиве можно обеспечить снижением тепловой нагрузки при кипячении сусла.

3.8 При изучении динамики биологического ресурса пива по витаминам установлено, что основным поставщиком витаминных комплексов для пива являются пивные дрожжи (таблица 4). Биологическую ценность пива при оценке соответствия витаминного баланса предложено оценивать по концентрациям 8 витаминов группы В, в сумме не менее 32,0 мг/л, из которых индикаторными являются В1 и В2 с оптимальным уровнем содержания не менее 1,7 мг/л для витамина В1 и не менее 2,0 мг/л – для витамина В2, что примерно соответствует требуемым ежесуточным биологическим потребностям по МР 2.3.1.1915-04.

Таблица 3 – Результаты определения аминокислотного состава пива (n = 3, P = 0,95) Аминопотенциал, мВ *Прочие аминокислоты определялись по разности общего белка и суммы приведенных в таблице аминокислот.

Показаны изменения концентраций индикаторных витаминов в сусле, после главного брожения и дображивания, сопоставленные с концентрациями этих же витаминов в задаточных дрожжах и в плазмолизате отработанных пивных дрожжей. Результаты получены едиными методиками, на единых объектах в динамике преобразования сусла в готовый продукт.

Таблица 4 – Изменения массовых концентраций витаминов В1, В2 и С (мг/л) на этапах технологического процесса Исследование показало, что основным источником витаминов группы В является не зерновое пивоваренное сырье, а биологический потенциал пивных дрожжей, содержащих на порядки больше витаминов, чем обнаружено в сусле или в готовом пиве. При изучении биологического ресурса пивоваренного сырья сделан вывод, что сырьевой ресурс практически полностью расходуется на прирост биомассы дрожжей. При этом после завершения гликолиза в пиво переходит не более 1 % сбраживаемых сахаров и минимальное количество белковых составляющих, которые относятся к составу клеточного автолиза дрожжей.

В четвертой главе «Новые товароведные критерии оценки вкусоароматических свойств пива» предложены новые критерии оценки вкусоароматических свойств пива в виде соотношений «доз вкуса», характеризующих специфику вкусоароматического букета любого бренда пива. Дозу определенного вкуса предложено количественно характеризовать по отношению концентрации вкусоароматического компонента в 1 л пива к его концентрации, определяющей «порог распознавания» (термин по ИСО ГОСТ Р 5492-2005). Этот подход позволяет управлять долевым вкладом основных вкусоароматических компонентов состава пива, изменяя концентрации веществ, определяющих соответствующий вкус или привкус, и формируя определенные «вкусоароматические отпечатки пальцев»

данного бренда пива. Оказалось, что большинство марок исследованного пива не могут быть отнесены к категории «вкусовых товаров», так как концентрации вкусоароматических компонентов в них ниже порога их вкусового распознавания.

Несоответствие пива по критерию «доза вкуса» предлагается расценивать как низкое качество продукта, близкое к фальсификату.

Используя числовые выражения соотношений вкусоароматических свойств пива и концентраций веществ-носителей, обеспечивающих определенные вкусы и привкусы, получена возможность создания математической модели их оптимальных соотношений в составе букета «нормального» пива. Например, интенсивностью винно-алкогольно-сивушного привкуса пива можно управлять, используя уравнение (при коэффициенте достоверности R2=0,9149):

где у – вклад в общий вкусоароматический букет, %;

х – концентрация вкусоароматического вещества, мг/л пива (рисунок 10).

Примечание: Концентрации всех вкусоароматических веществ состава пива, присутствующих в миллиграммах, не соизмеримы с концентрациями этанола, выраженными в граммах. В связи с этим соотношения основных вкусоароматических компонентов пива мы рассматривали без учета этанола.

Установлены концентрации шести групп веществ, позволяющих составить вкусоароматический букет «нормального пива». Приведена группировка вкусоароматических веществ состава пива, позволяющая сделать выбор, какие из веществ, искажающих вкус и аромат «нормального пива», не должны находиться в составе пива, даже если пороги их вкусового восприятия значительно ниже их концентраций в составе пива. Сделан вывод, что по органолептическим показателям в составе пива не должно быть веществ группы «серных» привкусов и группы носителей «жирных и мыльных» привкусов. Дозная оценка вкуса позволяет составить «отпечатки пальцев» любого бренда пива без привлечения дегустационных комиссий.

При решении ацетоин-диацетильной проблемы нам удалось с использованием модифицированного экспресс-метода определения ацетоина тест-полосками (патент № 2281498) добиться возможности раннего обнаружения ацетоина уже на этапе приготовления сусла. Появление ацетоина на этом этапе мы связываем с микробным загрязнением полупродукта, способного привести к искажению вкуса готового продукта. Единственным корректирующим технологическим действием по устранению этого «исправимого брака» вместо уничтожения мы считаем необходимость прокачки всей партии пива через колонну с иммобилизованными дрожжами или ферментами.

Для предупреждения подобного брака нами предложена доступная пивоваренным предприятиям установка периодической озоновоздушной осушки и стерилизации зернового сырья (патент № 98091), а также микронизация зерна непосредственно перед дроблением. Кроме борьбы с загрязнением зернового сырья для исключения фекального загрязнения пивоваренной воды при обнаружении высоких концентраций ацетоина в сусле мы считаем необходимым проведение внеочередной санитарноэпидемиологической экспертизы источника пивоваренной воды.

Рисунок 10 – Вкусограмма «нормального» пива Специально разработанным способом определения диацетила (патент № 2415418) показана возможность ускоренного обнаружения соотношений ацетоиндиацетил уже на стадии главного брожения. При этом обнаружено, что при главном брожении концентрация диацетила экспоненциально падает с 1,2-1,4 мг/л в первый день до следовых концентраций – на 6-й день брожения.

В пятой главе «Обеспечение безопасности пива как пищевого напитка»

обоснованы новые товароведные критерии оценки токсичности многокомпонентных смесей, включая критерии и уровни оценки токсичности пива; показана недостоверность результатов оценки токсичности пива с использованием существующих критериев (ПДК или рисков превышений ПДК), а также методов определения токсичности по физико-химическим характеристикам основных ингредиентов состава пива; показана несостоятельность подхода к оценке токсичности пива по концентрациям ионов тяжелых металлов; установлено преобладание токсичности органических компонентов – ППБ по группам химических соединений (высшие спирты, эфиры, альдегиды и органические кислоты) над минералами, входящими в состав пива.

Оценка потенциальной токсичности элементов, составляющих однотипные химические группы, по методу оценки величины «пороговых доз», позволила выявить критериальные представители, наиболее характерные для каждой химической группы. Нулевой уровень токсичности каждого критериального представителя, помноженный на коэффициент класса опасности с учетом концентраций в реальных сортах пива, показал преобладание условной токсичности этилацетата как представителя группы эфиров (рисунок 11).

Рисунок 11 – Вклад в суммарную токсичность пива характерных представителей основных химических групп состава пива (без учета влияния менее значимых Возможности компьютерной программы PASS (Prediction of Activity Spectra for Substance) позволили нам выполнить прогноз спектров биологической активности 30-ти наиболее часто встречаемых в составе пива соединений по их структурным формулам. Проанализированы вероятности 51-го биологического эффекта из 781 теоретически возможного. Экспертная оценка патофизиологических и фармакологических эффектов при оценке вероятностей возникновения общесистемных реакций организма, влияния на сосудистую систему и на клеточном уровне показала высокую степень возможной токсичности большинства органических соединений состава пива. Установлено, как недостаток программы, отсутствие учета ожидаемого эффекта от величины поглощенной дозы соединения При анализе концепции «Безопасная доза потребления пива» было установлено, что в концепции нарушен основной принцип токсикологического эксперимента: изучалось влияние пива «вообще» при отсутствии анализа зависимости результатов от соотношения «поглощенная доза на каждый килограмм массы тела – получаемый эффект». Приведены расчеты «безопасной дозы» пива, исходя из концепции «допустимая суточная доза потребления». Расчет «безопасной дозы»

пива по отдельным компонентам показал, что «безопасная доза» тем больше, чем меньше концентрация данного потенциального токсиканта в составе бренда пива, что открывает возможность снижения токсичности пива технологическим путем.

При определении технологически допустимых сумм ПДК отдельных ингредиентов состава пива оказалось невозможным использовать известные концентрации веществ, определяемые как ПДК с понятием «нулевой уровень токсичности».

Взамен математически неопределенных уровней «нулевой токсичности» (ПДК) или начального уровня «пороговых доз» (TLV) применен единственный статически достоверный в токсикометрии уровень «среднесмертельных доз» (LD50, в миллиграммах на каждый килограмм массы тела экспериментальных животных), ранее широко используемый отечественными токсикологами (Н.Г. Правдин, И.В.

Саноцкий и др.). Обоснована концепция «дозной оценки» токсичности поглощенной дозы многокомпонентных смесей, основанная на количественном выражении суммы индивидуальных токсичностей каждого значимого компонента состава пива. Концепция основана на взаимодействии трех понятий: индивидуальная токсичность вещества (1/LD50); доза токсичности (концентрация данного вещества, умноженная на величину его индивидуальной токсичности); доля токсичности данного вещества в общей токсичности 1 л пива (%). Установлено, что величины доз токсичности большой группы соединений состава пива значительно (на пять порядков) ниже их LD50, что делает вклад этих соединений в суммарную токсичность пива абсолютно незначимым. К таким веществам отнесены: винилацетат, бутиловый спирт, метилацетат, диметилсульфид, этилмеркаптан. При оценке долевого вклада вещества в суммарную токсичность литра пива только 12 компонентов из 22-х изученных превысили условный порог, принятый нами как 0,05 % общей суммарной токсичности литра пива (таблица 5).

Критериями, определяющими токсичность пива, предложено считать ингредиенты пива, величина токсичных доз которых составляет более 0,05 % суммарной токсичности всех значимых компонентов пива при условии, что концентрация этого вещества в составе пива также превышает 0,05 % от массы ингредиентов 1 л пива.

В отличие от требований Codex Alimentarius оценивать токсичность продукта по концентрации (мг/л) наиболее токсичного компонента, нами предложена концепция товароведной оценки «суммарной токсичности поглощенной дозы пива» как суммы индивидуальных токсичных доз. Однако при этом не учитывались возможности потенцирования этанолом токсичности ряда высших спиртов. Новая методика оценки токсичности позволила рекомендовать для технологов пути модернизации технологического процесса для получения продукта, обладающего минимальными суммарными токсичными свойствами для потребителя.

Предложен токсико-ароматический показатель, показывающий какие вещества из-за высокой индивидуальной токсичности, должны быть удалены из состава пива технологическими методами для снижения общей токсичности, а концентрации каких веществ могут быть увеличены для обеспечения требуемых органолептических свойств пива без ущерба для общего числа токсичных доз.

где Т – доля токсичности вещества (долевой вклад в общую токсичность 1 л пива, %); А – доля вкусоароматичных доз (долевой вклад вещества в общий вкусовой букет 1 л пива, %).

Установлено, что если токсико-ароматический показатель (К) как соотношение вкладов вещества в токсичность и в букет вкусоароматики пива, больше единицы, то любое увеличение концентрации этого вещества в 1 л пива приведет к существенному увеличению токсичности. Эту группу веществ можно назвать «потенциальными токсикантами» (таблица 5). Наиболее токсичны диоксид серы (К=4,23), 2-фенилэтанол (К=2,73), а также изоамиловый спирт (К=1,04).

Таблица 5 – Сопоставление параметров индивидуальной токсичности и концентраций потенциальных токсикантов состава пива Таблица 6 – Соотношение вкусоароматических и токсикологических характеристик основных групп состава «нормального» пива (без учета доли этанола) Вкусоароматическая группа Исследование показало, что долевые вклады ведущих вкусоароматических групп в общую токсичность различны (таблица 6). Это обязывает пивоваров «работать» не с группами химических соединений «вообще», а с наиболее значимыми потенциальными токсикантами, помня о том, что каждый из них может быть заменен однотипным компонентом по вкусоароматическому влиянию на общий букет пива. Анализ направлений мирового технического развития пивоварения показал, что для снижения общей токсичности пива имеются технологические возможности удаления этих веществ из состава пива.

При рассмотрении проблемы токсичности пива нами учтено, что такие яды первого класса опасности как нитрозамины и афлатоксины, принадлежащие к продуктам загрязнения пивоваренного сырья, и недопустимые в полупродукте и готовом продукте, не попадут в готовое пиво, поскольку мы разработали технологию предупреждения попадания их в готовый продукт путем озоновоздушной стерилизации зернового сырья. По аналогичным причинам исключены из рассмотрения твердые смолы хмеля, ответственные за канцерогеноз у любителей пива, так как мы настаиваем на внедрении нашей технологической разработки (низкотемпературный сусловарочный котел), исключающей образование канцерогенных смол хмеля в пиве.

Для товароведной оценки токсичности многокомпонентной смеси нами предложен новый эталон токсичности в виде токсичности 100,0 г чистого (100 %) этанола. При подсчете суммарной токсичности 1 л «стандартизованного пива» установлено, что общее число токсичных доз равно 5,96 доз. Это соответствует 69,2 % суммарной токсичности 1 л 4 %-го пива или 27,1 % токсичности 100,0 г чистого этанола. Разработанный критерий рекомендуем использовать как меру оценки условной токсичности любого алкогольсодержащего напитка.

Мы защищаем концепцию, согласно которой специфика пива, как пищевого напитка, созданного дрожжами в процессе сложнейшего биотехнологического процесса брожения, состоит в том, что практически ни одно химическое соединение состава сырья не переходит в пиво, не будучи биохимически трансформировано внутри дрожжевой клетки, в том числе, путем перевода минеральных солей из состава сырья в биологически незаменимые органические соединения. Нами обоснована необходимость отказа от трактовки биоэлементов состава пива как последствий антропогенных загрязнений в пользу оценки их как незаменимых биоэлементов состава напитка. Предложен уровень оценки токсичности минеральной составляющей пива по «максимально допустимым суточным дозам потребления», соизмеримым с адекватным уровнем биологической потребности, которые многократно отдаленны от уровня их химической токсичности. Тот факт, что существующие концентрации ионов минеральных веществ в марках массовых сортов пива меньше суммарных концентраций этих же ионов в водопроводной воде, показывает ошибочность применения деминерализации пивоваренной воды.

В шестой главе «Предложения к стандарту качества и безопасности пива» предложено дополнить национальный стандарт РФ показателями биологической ценности пива как пищевого напитка, включая:

– степень удовлетворения биологической потребности человека в витаминах и минеральных веществах, соотнесенных с адекватными уровнями потребления, гармонизированными нутрициологами всех стран мира. Причем эти гигиенические показатели должны иметь количественные характеристики в виде общей витаминизации и общей минерализации 1-го л пива. Отдельно предложено регламентировать допустимое содержание БАД, разрешенных к применению в пищевой промышленности;

– концентрации вкусоароматических веществ, обеспечивающих определенный вкусоароматический букет пива, с регламентацией допустимой дозы вкуса и аромата негативных вкусоароматических групп;

– дозу суммарной токсичности 1-го л пива, соотнесенную с токсичностью 100,0 г 100 %-го этанола;

– допустимую степень внешнего антропогенного загрязнения продукта по критериям СанПиН 2.3.2.1078-01.

Как показатели качества и безопасности «нормального пива» предложены количественные значения номенклатурных показателей:

1) концентрация этанола (оптимум, равный 3 %мacc.);

2) общая сумма токсичных доз веществ 1 л пива: не более 30 % от токсичности 100,0 г чистого этанола;

3) концентрации вкусоароматических веществ:

– горечь хмеля – от 20 до 50 % общего вкусоароматического букета, включая содержание изо--кислоты – не менее 5,0 мг/л или ксантогумола – не менее 5,0 мг/л;

– носители сладкого и приторного вкусов – не более 25 %, включая глицерин – не более 1,0 г/л;

– носители фруктовых привкусов не более 12 %, включая этилацетат – не более 10,0 мг/л и изопентилацетат – не более 3,0 мг/л;

– носители винно-алкогольно-сивушных привкусов не более 10 %, включая изоамиловый спирт – не более 100,0 мг/л и метанол – не более 10,0 мг/л;

– носители негативных серных привкусов не более 4 %, включая диметилсульфид – не более 0,05 мг/л;

– носители негативных жирных и мыльных привкусов не более 3 %, включая каприловую кислоту – не более 8,0 мг/л.

Интегральным показателем биологической ценности пива мы предлагаем считать «действительный экстракт», выраженный в величине сухого остатка не менее 50 г/дм3. Допускается дополнительное определение общего или аминного азота и несброженных сахаров.

Общая минерализация, оцениваемая по зольному остатку, – не менее 1,8 г/л;

Общая витаминизация – не менее 32,0 мг/л, в том числе:

– витамин В1 – не менее 1,7 мг/л; витамин В2 – не менее 2,0 мг/л. При этом концентрации следующих витаминов могут носить информационный характер:

– витамин С – не менее 70,0 и не более 700,0 мг/л; биотин (витамин Н) – не менее 0,05 и не более 0,15 мг/л; фолиевая кислота – не менее 0,4 мг/л; пангамовая кислота (витамин В15) – не менее 2,0 мг/л.

Кислотность – 3,8 - 4,8 рН; содержание углекислоты – не менее 0,40 %мacc..

Срок хранения для пастеризованного пива – не менее 30 дней.

Предложена поправка к ГОСТ 12787-81, которая позволяет провести перерасчет концентраций этанола в пиве относительно суммарного содержания спиртов.

Разработанные предложения к национальному стандарту качества пива позволяют гармонизировать его с уровнем международных требований к качеству пищевой продукции и дополнить номенклатурными показателями, количественно характеризующими биологическую ценность, вкусоароматические свойства и токсикологические характеристики пива. Предложен принципиально новый методический подход для количественной оценки показателей, характеризующих группы ингредиентов: количественную оценку всей группы в целом дополнять количественной характеристикой наиболее типичного представителя группы, определяемой методами, доступными для товароведной экспертизы.

В седьмой главе «Разработка комплекса химико-аналитических мероприятий, необходимых для подтверждения соответствия фактических показателей качества анализируемого пива требованиям проекта стандарта» на базе экспериментальных исследований предложен алгоритм химикоаналитического сопровождения предлагаемого проекта стандарта, включающий методы контроля соответствия по показателям, общим для пива и крепких алкогольных напитков; в том числе, адаптированные к аналитике пива методы обнаружения и количественного определения химических соединений, аналогичных ингредиентному составу пива, используемые в фармакологической и химикотоксикологической практике; предложения по совершенствованию микробиологического контроля качества пива, в том числе три новых микробиологических теста (тест на выявление энтеробактерий, тест-провокация с нагреванием пива, инвертазный тест на эффективность пастеризации).

Определение этанола. Кроме стандартных методов определения в пиве объемной доли спирта дистилляционным методом по ГОСТ Р 51174-2009 и массовой доли спирта по ГОСТ 12787-81 рекомендован к внедрению скрининг-метод обнаружения этанола в миллипоровой камере. Метод микродиффузии, широко применяемый в химико-токсикологических исследованиях (Крамаренко В.Ф. и др.), основан на окислении этанола до ацетальдегида с получением цветной качественной реакции. При отрицательной реакции на этанол вся партия алкогольного пива бракуется «как фальсификат» и дальнейшие исследования не проводятся.

Для практического использования разработан метод определения истинных концентраций этанола в пробе пива по температуре кипения пробы с использования зависимости:

где у – массовая концентрация этанола в пробе, %мacc.; x – температура кипения пробы пива (°С) после выщелачивания кислот и удаления высших спиртов с учетом поправок на отклонение атмосферного давления от нормального (0,04 °С на 1,3 ГПа (± на каждый 1 мм рт. ст.)).

Метрологическая оценка метода, проведенная на модельных смесях, содержащих 4, 6, 8 %мacc. этанола на пивоваренной воде и с добавлением стандартных для пива концентраций высших спиртов, показала, что для пива не применимы фармакопейные таблицы оценки концентрации этанола, как эталон сравнения этанольных растворов на дистиллированной воде. В ходе экспериментов выявлен факт, что кислоты, присутствующие в пиве, более чем в шесть раз значимо, чем высшие спирты, искажают показатели концентрации этанола, зависящие от температуры кипения, повышая температуру кипения пива, в среднем, на 0,85°С, что соответствует занижению объемной концентрации этанола на 1,3 %.

В целях приведения национального стандарта к современным требованиям по качеству пива и для повышения точности измерений предложено дополнить ГОСТ Р 51174-2009 Раздел 7 «Методы контроля. п. 7.2 «Определение спирта»»

пунктом 7.2.1 в следующей редакции: «Пробоподготовку, проводимую по ГОСТ 12787-81 п. 1.4, дополнить удалением мешающих влияний, в том числе, выщелачиванием кислот раствором NaOH до рН=8-9 с фильтрацией осадка, и последующей экстракцией высших спиртов из пробы пива хлороформом или петролейным эфиром с последующим фильтрованием. Допускается определение концентрации этилового спирта по температуре кипения пробы пива. При этом массовую долю этанола рассчитывают по уравнению:

где у – массовая концентрация этанола в пробе, %масс.; x – температура кипения пробы пива после выщелачивания кислот и удаления высших спиртов с учетом поправок (0,04 °С) на отклонение атмосферного давления от нормального».

Определение метанола. Стандартизованный для коньяков метод количественного определения метилового спирта (ГОСТ 13194-74) оказался применим и для определения метанола в пиве. Для экспресс-метода обнаружения метанола рекомендована цветная скрининг-проба реакцией окисления метанола до формальдегида. Отрицательная реакция свидетельствует о фальсификации пива, так как метанол – продукт дрожжевого брожения. Положительная реакция требует количественного определения концентраций метанола, в том числе хроматографическим методом одновременно с другими ППБ.

Стандартизованные для вин, виноматериалов, коньячных и плодовых спиртов методы определения ППБ оказались применимыми и для проб пива: методы определения в пиве альдегидов (ГОСТ 12280-75), высших спиртов (ГОСТ 14138-76) и средних эфиров (ГОСТ 14139-76) позволили выявить существенные различия в концентрациях ППБ для исследованных сортов пива, что связано с увеличением крепости напитка (таблица 7).

Таблица 7 – Результаты определения в отгонах пива концентраций спирта и ППБ методами, стандартизованными для вин, коньяков и водок Сорт пива, начального спирта, % Уральский мастер, 9,5% жигулевское,10% Кулер, 11% 4,7±0,007 1,1±0,14 13,5±0,04 не обнаружен 62,99±1,89 71,5±2,5 25,54±0, Охота «крепне обнаружен 47,89±1,44 71,83±2,51 26,47±0, кое» 17,3% Уральский мане обнаружен 51,64±1,55 73,33±2,57 22,22±0, Уральский мастер, крепкое, 8,0±0,011 1,55±0,14 3,5±0,04 не обнаружен 69,67±2,09 104,54±3,66 34,84±1, Эти различия с высокой точностью подтверждены в исследованиях проб пива хроматографическим методом. Предложено внедрять универсальные хроматографические методы исследования с созданием локальных баз типовых хроматограмм, получаемых методом абсолютной градуировки, и необходимых для идентификации ППБ (рисунок 12, таблицы 8, 9).

Метод хроматографических исследований, позволяя определять концентрации вкусоароматических веществ, дает возможность проводить расчеты вкусоароматических и токсичных доз пробы пива.

Рисунок 12 – Хроматограмма пробы пива ПИТ (паспорт № 728.2 от 11.05.2007), полученная на газовом хроматографе «Кристалл-2000М» по ГОСТ Р Газохроматографический экспресс-метод определения содержания токсичных микропримесей»

Таблица 8 – Расчет компонентов хроматограммы Таблица 9 – Расчет хроматограммы по группам химических соединений Определение моно-, ди- и трисахаридов в готовом пиве корпорация Dionex (USA) рекомендует проводить методом ионообменной хроматографии с пульсирующим амперометрическим детектированием на колонке CarboPac PAI, а неорганических анионов и органических кислот на анионообменной колонке IonPacAS-11.

Методы определения минеральной составляющей пива. Предложен уровень оценки токсичности минеральной составляющей пива по «максимально допустимым суточным дозам потребления», соизмеримым с адекватным уровнем биологической потребности, многократно отдаленным от уровня их химической токсичности. Эта концепция потребовала смены ориентиров в химико-аналитическом сопровождении стандарта пива как пищевого напитка, т.е. потребовала дополнительного введения гигиенических нормативов содержания биоэлементов в составе стандарта пива.

Среди апробированных методов количественного определения минерального состава предпочтение отдано методам масс-спектрометрии с индуктивно связанной аргоновой плазмой (МС-ИСП) на квадрупольном масс-спектрометре Elan 9000 (Perkin Elmer, США) и атомно-эмиссионной спектрометрии с индуктивно связанной плазмой (АЭС-ИСП) с использованием атомно-эмиссионного спектрометра Optima 2000 DV (Perkin Elmer, США) в аккредитованной лаборатории АНО «Центр Биотической медицины» (г. Москва, лицензии лаборатории МДКЗ 18097/9556; 77-01-000094; аттестат аккредитации – ГСЭН. RU.ЦОА.311, регистрационный номер в государственном реестре – Росс. RU 0001.513118 от 29 мая 2003; Registration Certificate of ISO 9001: 2000, Number 4017 – 5.04.06).

Для практики заводских лабораторий на основе МУ 2.1.5.720-98 разработана методика количественного определения индикаторных веществ состава пива. Определение общей минерализации по ГОСТ 18164-72 путем выпаривания на водяной бане при температуре 105 °С и определение влажного остатка с последующим определением зольного остатка (при прокаливании до 500°С) показало возможность оценки общей минерализации пива этим методом.

Для оперативного технологического контроля концентраций индикаторных биоэлементов по функциональным группам разработана полезная модель ионометрического анализатора (патент № 106379), позволяющего определять заданную концентрацию индикаторных соединений при управлении по отклонению от заданного стандарта на принципах формального нейрона.

Определение содержания витаминов рекомендовано производить по методам, стандартизованным для фруктовых соков. C учетом международной практики принято решение о нормировании суммарного содержания витаминов. Эксперименты показали, что индикаторными витаминами в пиве, позволяющими определить фальсификат пива ( напиток не произведенный дрожжами) следует считать отсутствие витаминов В1 и В2, определяемых методом флуорометрии по ГОСТ 25999-83. Минимальной концентрацией витаминов в пиве предложено считать концентрацию витамина В2 не менее 2,0 мг/л, что соответствует минимальному содержанию 7 изученных витаминов в сумме 9,46 мг/л при суммарном среднестатистическом содержании витаминов и витаминоподобных соединений около 210 мг/л.

Среди белковой составляющей сусла наибольший интерес представляют соединения аминокислот с углеводами, известные как красящие вещества – меланоидины, но способные формировать пиримидиновые соединения и сульфоновые кислоты, которые могут обладать наркотическим эффектом. Проведенное исследование показало, что эти соединения могут быть обнаружены в составе пива спектрофотометрическим методом с использованием в качестве добавки 2-тиобарбитуровой кислоты. В контрольных опытах 5,5-замещенные (барбамил, барбитал, бутобарбитал, фенобарбитал, циклобарбитал, этаминал) и 1,5,5-замещенные (гексенал, гексобарбитал) барбитуровой кислоты давали максимум поглощения при длине волны около 240 нм, а производные тиобарбитуровой кислоты в пиве имели два максимума (при 305 и при 255 нм). Идентификация пиков, проведенная по международному классификатору Кларка, показала, что из 13 веществ этих пиков 6 имеют химическое сродство с тиобарбитуровой кислотой.

В главе даны предложения по совершенствованию микробиологического контроля качества пива:

– определение срока годности партии пива по ГОСТ 51154-98 «Метод определения двуокиси углерода и стойкости» (Раздел 4) предложено дополнить тестпровокацией с нагреванием пива по методике (Аналитика EBC. Методика 9.30), дающей быстрый ответ на наличие/отсутствие микробного обсеменения пива;

– определение эффективности пастеризации пива предложено проводить модифицированным методом на инвертазу. Предложен экспресс-метод определения стерильности пива по наличию в пробе живых дрожжевых культур, обладающих инвертазной активностью. Суть метода состоит в том, что с помощью глюкометра определяют содержание глюкозы в анализируемом пиве. Затем в пробу пива добавляют раствор сахарного сиропа и пробу термостатируют в течение 1 часа 20 мин. При недостаточно эффективной пастеризации дрожжи, оставшиеся в пробе, выделяя инвертазу, разлагают сахарозу на глюкозу и фруктозу. Увеличение глюкозы в пробе через определенное время свидетельствует о недостаточной пастеризации. Предложенный метод позволил нам выявить фальсификаты «живого нефильтрованного пива», в которых отсутствовали живые дрожжи;

– апробирован метод быстрого определения присутствия в пробе пива энтеробактерий. Для микробиологического мониторинга воды и пищевых продуктов в мировой практике индикатором фекального загрязнения приняты Escherichia coli, которые могут быть индикатором не только присутствия сальмонелл, но и более 15 различных групп энтеровирусов, включающих более 140 их типов. ГОСТ Р 52426- для обнаружения и количественного учета E.coli и колиформных бактерий требует инкубации отфильтрованных микроорганизмов на селективных средах с последующим биохимическим подтверждением типичных лактозоположительных колоний.

Взамен этих трудоемких процедур нами предложено использовать доступную заводским лаборатория методику Йена Кэмпбелла, не требующую биохимической идентификации и ограничивающуюся подсчетом жизнеспособных бактерий, выживших при температурах термостатирования +22 и +37 °С. Все выжившие бактерии при температуре 37 °С относятся к энтеробактериям. При их обнаружении предлагаем немедленно браковать всю партии пива как «микробиологически загрязненную».

В технологических целях предложено считать ацетоин индикатором серьезного микробиологического загрязнения сусла, способного исказить вкус готового продукта и требующего немедленных организационно-технологических мероприятий. Предложен метод раннего обнаружения высоких концентраций ацетоина индикаторными тест-полосками (патент РФ 2281498).

Для решения ацетоин-диацетильной проблемы также разработан фотометрический способ определения диацетила в молодом пиве (патент № 2415418), позволяющий предсказать серьезные искажения вкуса и аромата пива.

С учетом действующих и предлагаемых добавлений к нормативным документам разработан алгоритм (таблица 10) оценки соответствия показателей качества и безопасности пива нормативным требованиям при технологическом мониторинге и предпродажном контроле (внутренний аудит по ГОСТ Р ИСО 9001-2008). Предложенный алгоритм внутризаводского контроля полупродукта и готового пива с возможностью коррекции «устранимого брака» реализует требования ГОСТ Р ИСО 9001Разделы 8.2-8.5). В отличие от существующих систем аналитических методов, носящих ретроспективный характер, мы предлагаем прекращение цепочки аналитических мероприятий при выявлении неисправимых несоответствий, что влечет признание всей партии браком. Предлагаемый подход исключает возможность компенсированной суммарной оценки качества, при которой низкие баллы за одни показатели принято компенсировать более высокими баллами за другие свойства (показатели).

Таблица 10 – Предлагаемый алгоритм предпродажного контроля качества пива в виде экспертной системы принятия управленческих решений вместимости с допустимым отпартия снимается с дальнейшего контроля, если по ГОСТ 8.579-2002 2. При определении полноты (п.4.2а) налива в бутылки из ПЭТФ кажДопустимые отклонения объема пива при Экспертная оценка Оценка физико-химических свойств пива (при технологическом контроле) (рН-метрия) Насыщенность диоксидом углев сборнике фильтрованнорода (массовая доля, % m) го пива (ГОСТ Р 51154-98) Обнаружение ацетальдегида методом микродиффузии При обнаружении в молодом пиве ацетальдегида и метанола требуется проведение реакций их Обнаружение метанола реакцией окисления до формальдеколичественного определения.

гида при индикации хромотроповой кислотой.

Обнаружение этанола реакцией окисления этанола до ацеталь- При отсутствии этанола вся партия пива Обнаружение высших спиртов реакцией с салициловым Определение спирта этанола по температуре кипения смеси Количественное определение высших спиртов газохромасивушных масел пропустить всю партию молотографическим методом по ГОСТ Р 51698- Определение биологической ценности пива по содержанию: а) действительного экстракта (по сухому остатку); б) минерализации пива (по зольному остатку или по индикаторным биоэлементам; в) витаминов По оригинальной методике на основе ГОСТ 18164-72 экстракта по сухому остатку пробу пива разбавленнной По оригинальной методике б) определение общей на основе ГОСТ 18164-72 минерализации по зольному на основе МУ 2.1.5.720- По ГОСТ 25999-83 –В1, В2 Определение индикаторных требуется обогащение водорастворимыми методом флуорометрии; по витаминов с пересчетом на формами витаминов группы В до уровня 30 % вокации с нагревающим тер- Определение срока годности при появлении мути через 48 часов нагрева при мостатированием, микробио- по микробиологическим Расчет и составление вкусоароматического букета на соответствие бренду пива Расчет суммарной дозы токсичности данного бренда пива относительно токсичности 100,0 г 100 % этанола Определение степени внешнего антропогенного загрязнения по критериям СанПиН 2.3.2. 1078- Заключение о пригодности партии пива к реализации в торговой сети В главе 8 «Разработка технологического обеспечения качества пива с заданными потребительскими свойствами» поставленную цель «максимальное оздоровление пива и придание ему свойств приятного вкусоароматического напитка с заданными свойствами», мы добивались, устраняя дефекты классической технологии, сопровождающиеся болезнями пива, или придающие пиву нежелательные качества или токсичные свойства.

Мы предлагаем закрыть многолетнюю дискуссию микробиологов о нормативах допустимого фекального и энтеробактериального загрязнения пива, если технологи примут нашу разработку озоновоздушной стерилизации и микронизации зернового пивоваренного сырья (патент № 98091). В реалиях Оренбургского пивоваренного производства оказалось, что пивоваренный солод предельно загрязнен: эпифитная микрофлора солода составила 4,8·105 КОЕ/г, тогда как субъэпидермальная микрофлора достигала 1·107 КОЕ/г, причем содержание диких дрожжей и плесеней составляло 7·104 КОЕ/г.

Использование оригинальной автоматизированной установки доосушки и стерилизации пивоваренного зернового сырья в «кипящем слое» зерна, создаваемом чередующимися струями осушенной озоновоздушной смеси, позволяет предотвратить поступление в пиво не только колиформных бактерий, но и микотоксинов (рисунок 13).

Условные обозначения: 1 – воздухозаборное устройство; 2 – отделение тонкой очистки воздуха; 3 – контейнер осушки воздуха; 4 – устройство охлаждения воздуха; 5 – компрессор; 6 – ресивер; 7 – генератор озона; 8 – водоохлаждаемые разрядные электроды; 9 – ресивер озоновоздушной смеси, 10 – крыша здания; 11 – компрессор закачки озоновоздушной смеси в силос; 12 – силос (бункер) хранения солода; 13 – вытяжная вентиляционная линия; 4 – пылесборник; 15 – блок поочередного включения сопел, подающих озоновоздушную смесь в силос; 16 (1+n) – сопла подачи озоновоздушной смеси в силос. 17 – датчики: 1,2,3 – влажности воздуха; Т 1,2,3 – температуры воздуха; Р1,2 – давления воздуха в ресиверах; Оз 1,2 – датчики концентрации озона;

W1 – датчик температуры воды, охлаждающей электроды; К-1,2,3,4,5,6 – электромагнитные дистанционно управляемые краны; К ав-1,2 – аварийные кланы на линиях «стравливания» давления в ресиверах Рисунок 13 – Схема устройства осушки и стерилизации зернопродуктов При этом технологическому этапу «микронизация» придан принципиально новый физико-технический смысл. Вместо первоначального понятия «микронизации» как способа теплового воздействия с целью разрушения механической структуры увлажненного зерна со вспучиванием и разрывом зерновой оболочки, так же, как это происходит при «экструдировании зерна» или при «тепловом ударе», механизм волнового воздействия на зерно доработан и переориентирован на «волновой гидролиз крахмала». Установлена эффективность низкоэнергетического ультрафиолетового облучения расчетной длиной волны с целью достижения целенаправленного резонансного разрыва 1,4- и 1,6- глюкозидных связей многозвенной крахмальной цепочки для увеличения числа отделенных сегментов моно- и дисахаров. Приведена методика расчета требуемой длины волны, составленная на основе соотношений энергии фотона, длины волны и скорости света. Это дало технологический эффект повышения осахариваемости зернового сырья. Показано, что кратковременное инфракрасное облучение увлажненного зерна в сочетании с воздействием ультрафиолетовых волн длиной волны 240-370 нм не только практически полностью уничтожало контаминанты зерна, но и существенно увеличивало его ферментную атакуемость при увеличении количества сбраживаемых сахаров. Установлено, что количество декстринов после микронизации увеличивается более чем в 70 раз, а количество редуцирующих сахаров – в 2 раза. При этом степень клейстеризации крахмала увеличивалась в 25 раз, а его ферментная атакуемость – более чем в 3 раза (таблица 11).

Таблица 11 – Эффективность микронизации барогидротермическая обработка В числителе приведены показатели, достигнутые после обработки, в знаменателе – Примечание:

Разработан принципиально новый способ фильтрации затора и ускоренного получения полноценного пивного сусла путем создания «кипящего слоя» дробины переменными струями водяного пара или азота, подаваемыми снизу фильтрационной решетки. Устройство по реализации способа включает четыре контура автоматизированного управления процессом фильтрации затора и выщелачивания дробины (патент №2405812).

Для исключения проникновения в пиво канцерогенных смол хмеля, предложен новый способ подготовки сусла к сбраживанию, исключающий кипячение сусла с хмелепродуктами, а также предложен новый тип сусловарочного котла с СВЧ-пастеризацией сусла при существенной экономии энергоресурсов на кипячение и охлаждение (патент №97130). Котел оснащен «плавающей крышкой» с датчиками контроля качества поступающего сусла и блоками автоматизированного управления выносными кипятильником, стерилизатором и холодильником.

При оптимизации главного брожения с целью снижения токсичности молодого пива запатентованы критерии окончания главного брожения как компромиссное решение между минимально допустимым уровнем накопления в молодом пиве токсичных ППБ, определяющих вкус и аромат пива, максимально достижимым уровнем получения этилового спирта и содержанием сахаров (рисунок 14).

Компромисс между нормируемыми показателями процесса главного брожения может быть достигнут только на пятом дне брожения. При этом показано, что в существующих технологиях проведения главного брожения объединены два биотехнологических процесса, требующих противоположных условий и технических действий для их оптимизации: аэробный высокотемпературный процесс размножения биомассы дрожжей в среде, сбалансированной по источникам азота и углерода, минералов и витаминов; и анаэробный низкотемпературный ферментативный гликолиз, требующий строго определенного количества сбраживаемых сахаров. Обосновано разделение процесса брожения на два этапа с различными оптимизированными условиями проведения управляемых биотехнологических процессов (патент № 2428417).

В главе приведены оригинальные разработки оптимизированной культуральной среды для прироста биомассы дрожжей на базе плазмолизата отработанных пивных дрожжей (ТУ 9184-001-56090574-2012).

Предложен способ размножения семенных дрожжей до объемов остаточного количества и конструкция единого танка разбраживания с автоматизацией управления оптимизированными условиями ускоренного роста дрожжей. Предложена оптимизация способа проведения гликолиза как фазы главного брожения, проводимого при принудительном поддержании всей биомассы дрожжей во взвешенном состоянии и гомогенизированной по температуре и составу обогащенной углеводами и полезными добавками среды на базе пивного сусла (патент 98001). Способ гармонизирован с достижениями микробиологической и пищевой промышленности.

Разработан поточный ионометрический экспресс-анализатор, предназначенный для контроля качества полупродуктов и готового пива путем измерения и анализа концентраций комплекса минералов и сбраживаемых сахаров состава сусла, молодого и готового пива в ходе технологического процесса пивоварения в режиме on-line (патент № 106379).

Рисунок 14 – Динамика основных параметров процесса главного брожения Разработана принципиально новая схема управления биотехнологическим процессом на базе усовершенствования принципа сетевого «нейронного управления», включающего введение в структуру нейрона контура обратной связи, позволяющего последовательно приближать качество полупродукта, поэтапно обеспечивая его приближение к заданным моделью параметрам качества конечного продукта. При этом основной целью управления является достижение соответствия фактических показателей качества полупродукта в процессе его превращения из сырья в конечный продукт комплексу параметров, заданных моделью сравнения (патенты № 2396101, № 2391388). Комплексность проведенного исследования позволяет создать модель гибкой технологической системы производства пива с заданными потребительскими свойствами, регулируемыми по параметрам модели сравнения, и пониженными токсикологическими характеристиками, регулируемыми по концентрациям потенциальных токсикантов.

Избыточные концентрации ацетоина – одного из компонентов микробного разложения пирувата – предложено считать индикатором микробного загрязнения пивного сусла, способным существенно исказить вкус готового пива, что требует реализации дополнительных корректирующих технологических действий. Предложен экспресс-метод определения ацетоина тест-полосками (патент № 2281498). С аналогичными целями разработан фотометрический способ определения диацетила в молодом и готовом пиве (патент № 2415418), позволяющий контролировать степень созревания пива.

Биологический ресурс отработанных пивных дрожжей предложено использовать для повышения потребительских свойств пива путем разработки технологии получения и использования плазмолизата отработанных пивных дрожжей как витаминной, ферментной и минеральной добавки для обогащения пива (ТУ 9184-001-56090574-2012).

Разработана концепция о необходимости протекторной защиты повреждаемых токсичными микропримесями пива органов и систем потребителя путем применения биологических веществ растительного происхождения, добавляемых в готовое пиво, и обладающих адаптогенными, гепатопротекторными, антиоксидантными и антиканцерогенными свойствами (патент № 2383587). Внедрение нашего предложения позволит придать пиву целебные (протекторные) свойства. В главе обоснованы предложения по изменению проекта ФЗ «Технический регламент на пивоваренную продукцию», касающиеся обеспечения качества и безопасности продукции и гармонизации национальных законодательных требований с международными. Подчеркнуто преимущество отечественных методологических подходов к обеспечению безопасности потребителей, основанных на традициях российских гигиенических школ.

В главе 9 «Системный подход к товароведной оценке пива как пищевого напитка» представлена структура взаимосвязей товароведческих характеристик пива и неразрывность факторов их обеспечения (рисунок 15). Показано, что ни один из факторов системы не должен рассматриваться изолированно от всей совокупности взаимовлияющих факторов. Предложенная система состоит из номенклатуры показателей качества и безопасности, каждый из которых может быть идентифицирован инструментальными методами контроля; уровней нормирования токсичности и вкусоароматического букета пива; стандарта качества и безопасности пива и предложений по изменению технологии пивоварения, необходимых для получения пива с заданными вкусоароматическими свойствами и пониженными токсикологическими характеристиками. Предложенная система основана на функционально логическом подходе оценки взаимозависимостей многих факторов, объединенных единой целью – обеспечением заданного качества конечного продукта. Комплексность решения проблем взаимосвязей структурных элементов системы универсальна и может быть применена для обеспечения заданных потребительских свойств любого пищевого продукта. Систему защиты потребителя рекомендуется основывать на новых математически достоверных уровнях и критериях токсичности, связанных с расчетом суммарной дозной токсичности в объеме поглощенных порций пива.

Система показывает, что технологически можно управлять токсичностью напитка, не допуская накопления в пиве веществ с высокой индивидуальной токсичностью (или удаляя их технологически) при увеличении концентраций других веществ, принадлежащих данной вкусоароматической группе.

Предложенная нами номенклатура показателей качества пива и комплекс методов по оценке её соответствия является попыткой гармонизировать традиционные классические методы оценки качества пива с современными требованиями к пищевым напиткам и требованиями нутрициологических стандартов. На сегодняшний день ГОСТ Р 51174-2009 регламентирует два типа пива: светлое и темное и по способам обработки (непастеризованное, пастеризованное, фильтрованное: осветленное, не осветленное). Эта классификация нуждается в гармонизации с общеевропейскими направлениями классификации пива по вкусоароматическим характеристикам.

Мы предлагаем новую товароведную классификацию групп вкусоароматических признаков пива: «винно-алкогольно-сивушных привкусов; «хмелевой горечи»; «фруктовых привкусов»; «сладковато-приторных»; «солодовых»; «терпких»; группы нежелательных «серных и жирно-мыльных» привкусов.

Предложена новая политика информационного обеспечения потребителя, состоящая в максимальном его информировании о качестве продукта, включающая, в частности, информацию об условной токсичности 1 л данного бренда пива относительно токсичности 100,0 г чистого этанола. Предложенные требования гармонизированы с международными стандартами, относящимися к маркировке пищевых продуктов CAC/GL-2Pev.1-1993).

C учетом сегментации потребителей отечественного рынка пива, нами предложена товароведческая классификация пива по типовым вкусоароматическим признакам, включающая следующие группы пива: «strong-beer» с преобладанием винноалкогольно-сивушного привкуса; «горькое» – с преобладанием хмелевой горечи; «нормальное» – с типовым вкусоароматическим букетом, достигаемым при существующих технологиях пивоварения; «ароматное» – с преобладанием солодовых, фруктовых и сладких привкусов; «протекторное» – с содержанием БАД, обладающих протекторной защитой органов-мишеней любителей пива; «пивные напитки» (рисунок 16). Каждая группа пива предназначена для удовлетворения социальных привычек определенных потребителей, но допускается возможность расширения линейки сортов пива. Известно, что независимо от регионов страны, более 50 % потребителей предпочитают сорта «нормального» пива. Анализ результатов проведенного нами опроса показал, что 15, % оренбургских респондентов предпочитает крепкие сорта пива, тогда как 79,8 % ориентированы на потребление пива крепостью до 5,0 %. В ходе «контрольной закупки»

для оценки качества пива среди 9-ти наиболее популярных марок пива различной крепости оказалось, что вкусоароматический букет массовых сортов пива варьирует от 9, до 56,6 вкусовых единиц. Причем, рыночная стоимость дозы вкуса различных сортов пива на сегодняшний день существенно различается вне связи с крепостью пива или с его вкусоароматическим букетом, варьируя от 0,88 до 6,67 рублей за вкусовую дозу.

Управление вкусоароматическим букетом на последних этапах производства пива предложено проводить, изменяя соотношения трёх основных вкусоароматических групп: хмелевой горечи, солодового привкуса, и приторно-сладкого вкуса. В качестве носителей этих вкусовых свойств предлагается использовать ксантогумол, экстракт кристаллического солода и глицерам (рисунок 16). Каждый из этих компонентов усиливает функциональные свойства пива.

Согласно ISO 9000: приоритет потребительских предпочтений Номенклатура показателей: крепость, вкусоароматический букет, биологическая ценность (действительный экстракт, минерализация, содержание витаминов), социальные потребности, пищевые биологические потребности (АУП), регидрация Вкусовые привычки Математический вкусоароматический Алгоритм химико-аналитического Технология производства пива с заданными вкусоароматическими свойствами и пониженными токсичными характеристиками Новый принцип управления процессом пивоварения на базе новой структуры формального нейрона (пат. 2396101, 2391388) 1. Тип пива: крепкое, горькое, нормальное, ароматное, протекторное, пивные напитки. Бренд фирмы-производителя.

2. Крепость _ %m. 3. Вкусоароматический букет- число вкусоароматических доз 3 единиц.

5. Число доз токсичности в упаковке единиц относительно _ грамм 100 % - го этанола).

6. Цена упаковки руб. Срок хранения до_. Наличие налоговых преференций за повышенное качество, руб.

Рисунок 15 – Структура взаимосвязей товароведческих характеристик пива и факторов их обеспечения:

АУП – адекватный уровень суточного потребления биологически необходимых веществ (по МР 2.3.1.1915-04); 1/LD – индивидуальная токсичность ингредиента состава пива, выраженная в миллиграммах на каждый килограмм массы тела; БАД – биологически активная добавка, вносимая в пиво для повышения его целебных свойств и разрешенная СанПиН 2.3.2.1293–03; доза вкуса Сiф/Сiп. в.: Сiф – фактическая концентрация вкусоароматического ингредиента, мг/л;

Сiп.в. – пороговая концентрация распознавания вкуса и аромата, свойственных вкусоароматическому ингредиенту, мг/л.

Рисунок 16 – Предлагаемая товароведная классификация групп пива по типовым вкусоароматическим признакам и с учетом сегментации потребительского рынка Предложено ввести налоговые преференции для сортов пива с повышенными вкусоароматическими свойствами, приближающимися к лучшим мировым образцам (рисунок 17). Критерием величины акциза на алкогольную продукцию считаем необходимым принять степень токсичности для потребителя данного напитка. Ступенчатое увеличение акциза предлагаем устанавливать кратно превышению шести токсичных единиц токсичности, что эквивалентно токсичности 27 г чистого этанола и близко к международно-принятой норме безопасного употребления алкоголя в виде стопки водки, стакана вина или бокала пива.

Рисунок 17 – Номограмма предлагаемого прогрессивного акцизного налога на алкогольные напитки в зависимости от их качества и токсичности Напитки с суммарной токсичностью, приближающейся к среднесмертельной дозе (4,5 г/кг массы тела потребителя) в одной упаковке, предлагаем облагать максимальным акцизным налогом.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Проблемно-тематический анализ технического уровня развития отечественной пивоваренной отрасли показал наличие противоречий между современными требованиями к качеству продукции и фактически низким уровнем соответствия пива всех ценовых сегментов, что, в частности, способствует нарастанию признаков «пивного алкоголизма» в России и в странах Европы. Модернизация производства зачастую сдерживается консерватизмом действующих национальных нормативно-правовых документов. Имеет место информационная неопределенность, обусловленная непостоянством состава, свойств сырья и рецептурных ингредиентов, особенностью биотехнологических этапов пивоварения (по своей сути представляющих собой «черные ящики»). Существует ассортиментная неопределенность в отношении пива как объекта исследования.

Учитывая выше изложенное, можно утверждать, что для преодоления существующих противоречий необходимо создать и внедрить разработанную нами методологическую базу, которая будет адаптирована к реалиям сегодняшнего дня и позволит комплексно решать назревшие проблемы, решению которых и посвящено диссертационное исследование.

Результаты проведенного комплексного исследования рекомендуется использовать для реализации национальной политики по оздоровлению населения России («Концепция реализации государственной политики по снижению масштабов злоупотребления алкогольной продукции и профилактике алкоголизма»), которая ставит задачи по модернизации производств в целях повышения качества продукции и снижения ее токсичности.