Исследование влияния некоторых факторов на эффективность экстрагирования веществ из дубовой стружки Текст научной статьи по специальности «Химические технологии»

663.53.002.2

ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ НЕКОТОРЫХ ФАКТОРОВ НА ЭФФЕКТИВНОСТЬ ЭКСТРАГИРОВАНИЯ ВЕЩЕСТВ ИЗ ДУБОВОЙ СТРУЖКИ

С.В. ВОСТРИКОВ, И.В. НОВИКОВА

Воронежская государственная технологическая академия

Одним из важнейших этапов в создании некоторых спиртных напитков является процесс созревания (старения). Роль древесины дуба в созревании спиртов заключается главным образом в том, что она обогащает спирт извлеченными из нее экстрактивными веществами, превращающимися под действием кислорода в ароматические вещества, обусловливающие вкус и аромат напитков. При выдержке спиртов с древесиной дуба происходит экстракция различных, в том числе и окрашенных, соединений - лигнина, дубильных веществ, полисахаридов, липидов и других компонентов, которые при взаимодействии с примесями спирта подвергаются окислению и деструкции [1]. Недостатками существующей технологии созревания спиртов являются длительность выдержки и необходимость использования дорогостоящей дубовой клепки и дубовых бочек.

К одному из ускоренных методов старения спиртов можно отнести экстрагирование веществ водно-спиртовыми растворами из измельченной древесины дуба, а также посредством добавления к сортировке нату-ралькнх. древес.!!.1-. \ экстрактов, получаемых путем настаивания [2]. Состав и количество веществ, экстрагируемых из дубовой древесины спиртом, зависят от условий выдержки, таких как длительность настаивания, спиртуозносгь, температура выдержки и др.

В работе исследовали зависимость интенсивности накопления экстрактивных веществ из древесины дуба от размеров древесных частиц, их количества, объемной доли этанола в растворе-экстрагенте и температуры настаивания.

В опытах в качестве экстрагента использовали разбавленный спирт-сырец, полученный из зернового сырья. Осуществляли экстракцию веществ из дубовой стружки, полученной из верхних слоев древесины дуба черешчагого. Из необработанной дубовой стружки путем рассева на ситах получали фракции с размерами частиц, мм: менее 1; 1-1,5; 1,5-2,5. Массовая доля стружки в экстрагенте составляла 1; 1,5; 2,; 3; 4; 4,5 и 5%.

Настаивание проводили в течение 18 сут при температуре 25°С.

Об эффективности извлечения веществ из дубовой стружки судили по динамике изменения цветности экстрактов и по величине количества экстракта, извлеченного из древесины (суммарной цветности), характеризующего интенсивность накопления цветных веществ.

Цветность экстрактов определяли фотоэлектроко-лориметрическим методом. Профильтрованный образец экстракта помещали в кювету на 5 мм и измеряли оптическую плотность на ФЭК-56 со светофильтром № 4 (длина волны 440 нм). По калибровочной кривой, характеризующей зависимость оптической плотности от концентрации раствора йода, определяли цветность экстракта, в см3 0,1 н раствора йода на 100 см3 экстракта [3].

Величина количества экстракта представляет собой суммарное количество низкомолекулярных соединений, извлекаемых спиртом из древесины, определяемое интегрированием значений, характеризующих изменения величины цветности во времени при настаивании. Интегрирование проводили по времени (от 0 до ?ь где - время прекращения экстракции).

На рис. 1 представлена зависимость количества экстракта и цветности от размера частиц дубовой древесины. Графики показывают, что при настаивании водно-спиртового раствора крепостью 50% об. на опилках с размерами частиц менее 1 мм (при массовой доле в экстрагенте 2%) экстракция проходила с большей интенсивностью, чем в других образцах. За 18 сут настаивания цветность экстракта достигла значения 0,971 см3 0,1 н раствора/2/100 см3 экстракта. Количество экстракта при этом составило 14,32 ед. Зависимости скорости накопления красящих веществ древесины в настое от размеров частиц представили линейными уравнениями (рис. 1).

Размер частиц, * □ количество эксграю-а

рис. 1

{Б цветность

На рис. 2 показана зависимость цветности и количества экстракта от концентрации дубовых опилок величиной 1,5-2,5 мм в водно-спиртовом растворе с объемной долей 50%. Опилки из фракции 1,5-2,5 мм использовали из-за трудности получения фильтрата для фотометрирования при меньших размерах частиц. В

ИЗВЕСТИЯ ВУЗОВ. ПИЩЕВАЯ ТЕХНОЛОГИЯ, № 5-6. 2003

91

гчлдроио-

ЦЫи ОСЦМ-1 К5’.1Ср' И

эфлльтром го'г >.|П ной,

Л.КУПИ иГН икглость

(Г

ли; ^: (.ииоь!

I сседиш-ыцкделяс-

¡ГКЩНХ П> ри р>тган-чй ;■?! о до

СОЛНЧЙСГЕЙ

5рвдй ,трс-"1ЭДСиШ*1Л 1% ий. ьд

лэ с ¡*>лъ-. За IК су г

1[£ГЛ*ШИ1

Л'.'ШЗЧОЛ-

писаыястн ¿ВЕЕПНЫ Я кноПшнх

IV

и

и

4/л г. •л

1“ и

-

Г

1.4 ■ ь

• 5- Зь

1-

с.г.

аш

¿.и

[3

ГГ Л ЕЩ-II- И_‘К [!“-

ррс С Г-.;: I.-¡,5 мм > ;-:Т[ШЯ л.":| щвГнЦ 13

1

- 1,8

1,6 о о

1,4 Ч

И

р,

1Д ¿«2

. ж

я ЯЗ

| Н

«? £

- 0,8 л

&

“ 0,6 о

к

■ 0,4 2

и1

Г-.4

1,5г 2г 3! 4г 4,5г 5«

Концентрация стружки, % мае.

Ко,Ютество лнлрак.а

- Цветность

Рис. 2

у = -0,4707х- + 419647х* - 17,618х2 + 25,35!к - 2,916 Р ■■ I

-0,0056х4 + 0,0585х" - 0,2079х" + 0,3 Ш + 0,663 1Г= 1

. 30% 40% 50%

Объемная доля этанола, %

-а- количество экс-факта

Рис. 3

- цветность

образце с массовой долей стружки 5% цветность экстракта достигла значения 1,752 см3 ОД нр-ра/2/100 см3 экстракта, а количество извлеченного из древесины экстракта составило 27,97 ед.

Очевидно, более мелкое дробление древесных частиц и большее количество опилок в растворе приводит к увеличению площади контакта между поверхностью древесины и водно-спиртовым раствором для взаимодействия кислорода, компонентов древесины и спирта.

Зависимости интенсивности накопления экстрактивных веществ от количества дубовых опилок в экстрагенте можно представить в виде линейных уравнений (рис.2).

Для исследования влияния концентрации спирта на эффективность экстрагирования веществ из дубовой стружки использовали водно-спиртовые растворы с объемной долей спирта 20, 30, 40, 50, 60%. Настаивание осуществляли на опилках с размерами частиц 1,5-2,5 мм, с массовой долей в растворе 2%. Такое количество опилок было выбрано из-за отсутствия в данном образце сильного древесного привкуса. Из рис. 3 видно, что наибольшая скорость накопления красящих веществ наблюдалась в эксперименте с использованием водно-спиртового раствора с объемной долей 50%. Цветность экстракта достигла значения 0,863 см3 0,1 н раствора /2/100 см3 экстракта при суммарном количестве цветных веществ 9,8 ед. Видимо, такая величина концентрации этанола в водно-спиртовой смеси является наиболее благоприятной для извлечения спиртом различных соединений древесины.

Исследование влияния температуры на эффективность экстрагирования веществ из дубовой стружки осуществляли при 25, 30, 35, 40, 45 и -4°С.

Настаивание проводили на стружке с размерами частиц 1,5-2,5 мм, с массовой долей в растворе 2%.

Из рис. 4 видно, что наибольшее накопление экстрактивных веществ наблюдали в опыте при 45°С. Цветность экстракта при этом достигла значения

Теьшерагура иасгаиваиия, С Кол-во экстракта —

Рис. 4

Цветность

14,44 см3 0,1 н раствора /2/100 см3, количество извлеченного экстракта составило 14,44 ед. Наименьшее значение цветности наблюдалось при температуре -4°С, оно составило 0,144 см3 0,1 н раствора /2/100 см3 экстракта. Содержание экстрактивных веществ - 0,77 ед. Причем процесс экстракции при указанных условиях завершился уже на 4-е сут настаивания.

Видимо, по мере повышения температуры настаивания до 45°С происходит накопление большего количества экстрактивных веществ за счет увеличения скорости процесса диффузии низкомолекулярных соединений из верхних слоев древесины в водно-спиртовый раствор. Полученные зависимости значений цветности и количества экстрагированных из древесины веществ от концентрации водно-спиртового раствора и температуры настаивания представили в виде полиномов (рис. 3, 4).

выводы

1. Уменьшение размеров древесных частиц, используемых для получения экстрактов дубовой древесины, приводит к увеличению скорости процесса экстрагирования.

2. Повышение концентрации древесных частиц в экстрагенте увеличивает интенсивность накопления в экстракте красящих веществ древесины, но приводит к

усилению древесного привкуса в настое и тем самым ухудшению органолептических показателей образца,

3. При объемном содержании этанола в водно-спир-товой смеси 50% наблюдалась максимальная величина скорости накопления красящих веществ из дубовой стружки.

4. При повышении температуры настаивания интенсивность экстракции красящих веществ из дубовой древесины возрастает.

ЛИТЕРАТУРА

ьячного производства.

-М.: Пи-

1. Скурих!ш И. М. Химия кои щевая. пром-сть, 1968.

2. Оганеспнц Л.А. Производство концентратов древесины дуба и напитков с их использованием // Виноград и вино России. - 1994. -№2. - С. 15-16.

3. Мальцев П. М. Химико-технологический контроль производства солода и пива. - М.: Пищевая пром-сть, 1976. — 447 с.

Кафедра технологии бродильных производств н виноделия

Поступила 08.05.01 г.

663.45.002.612

ВЛИЯНИЕ НОСИТЕЛЕМ НА КИНЕТИКУ БРОЖЕНИЯ СУСЛА И СОСТАВ ВИНОМАТЕР НАЛОВ

В.Т. ХРИСТЮК, Л.Н. УЗУН, Р.В. ДУНЕЦ, О.В. АЛЯКСИНА

Кубанский государственный технологический университет

Брожение сусла и осветление виноматериалов -важнейшие технологические процессы, направленные на формирование качества и устойчивости вин к помутнениям. На стадии брожения формируются основные показатели качества будущего виноматериала [1,2], поэтому изучение влияния различных факторов, влияющих на его ход, имеет важное значение.

При производстве вин наибольшую продолжительность по времени занимают процессы брожения и осветления сусла, а также осветления и выдержки виноматериалов. Регулируя скорость протекания этих процессов и химический состав полупродуктов, можно влиять на технологические показатели производства, обеспечить качество и стабильность готовых вин.

Для проведения брожения в лабораторных условиях использовали сусло, полученное из смеси сортов винограда, следующего состава: массовое содержание сахаров 201 г/дм3, титруемая кислотность 5,5 г/дм3, активная кислотность pH 3,7. При брожении применяли дрожжи расы Шампанская- 7, подсчет дрожжевых клеток осуществляли при помощи камеры Горяева. Контроль брожения проводили рефрактометрическим методом. Химический состав сусла и виноматериалов исследовали согласно действующим методикам [3].

Для регулирования кинетики брожения сусла применяли как природные, так и синтетические носители, характеристика которых приведена в табл. 1.

Кинетика брожения сусла опытных и контрольного (без внесения носителей) образцов представлена на рис. 1.

У образца с добавлением клиноптилолита и смеси минералов (Б + П) снижение интенсивности брожения особенно наблюдается в первые 3 сут. У образца со стеклянными насадками этот процесс идет в течение 2 сут, а затем, как и у образца с УМС, интенсивность брожения относительно контрольного образца до 7-х сут снижается. На 7-е сут наибольшее снижение интенсивности брожения вызывали ПЭТ. После 8 сут брожения количество сброженных сахаров в различных образцах выравнивается.

Таблица 1

Носители

Содержание в сусле, г/дм3

Характер и размер фракции, мм

Обозна-

чение

Клиноптилолит

закарпатский 2

Стеклянные насадки 200

Суспензия смеси

бентонита(монтмориллонита) махарадзевского (Б) и палыгорски-та (11) черкасского .

(1 : 1)

Угольно-

минеральный сорбент на основе клеевых осадков Полиэтиленовые

насадки 100

Однородные частицы 0,25-0,50

Цилиндры I = 25, ¿ = 7

Кл-т

Стекло

Б + П

Однородные час-тицы 0,25-0,50

Кольца я' = 16 ПЭТ

Рис. 1

Ежедневно контролировали количество и состояние дрожжей, определяли общее количество живых и мертвых дрожжевых клеток. Изменения роста микроорганизмов в процессе брожения сусла на носителях отражено на рис. 2. Графики показывают, что накопление максимальной биомассы дрожжей у образцов происходит на 4-5-е сут брожения. В образцах на клиноп-

Обозі

носі

Контр

Кл-т

Стекл Б + П УМС ПЭТ

тижн

в 2,9

болы

пает

клині

не уві

числі

лене

2-7-е

5-25°

сорбе

СМЄС]

Пі С дрс наблі 0,6 и Б + Г Дія і 1,6%. резул

д

слот: норм; цов, і на кл что м внутр личес тролі

ж

330-

т-т -

340-210 -180 • 150 -ПО 90-60« 30 -

о •