Некоторые аспекты производства солодового дистиллята. Часть I. динамика распределения летучих компонентов сброженного сусла при дистилляции Текст научной статьи по специальности «Промышленные биотехнологии»

ТЕХНОЛОГИЯ

УдК 663; 66.048.9

некоторые аспекты производства солодового дистиллята

Часть I. динамика распределения летучих компонентов сброженного сусла при дистилляции

Л. А. Оганесянц,

д-р техн. наук, профессор, академик РАН; В. А. Песчанская; Л. Н. Крикунова,

д-р техн. наук, профессор;

B. П. Осипова,

канд. техн. наук;

C. М. Томгорова,

канд. техн. наук ВНИИ пивоваренной, безалкогольной и винодельческой промышленности

В современных условиях жесткой конкуренции предприятия могут успешно работать только при условии выпуска продукции, отвечающей требованиям потребителя одновременно по двум параметрам: качество и стоимость. Несоответствие продукции хотя бы по одному из них делает ее неконкурентоспособной. В полной мере это относится и к спиртным напиткам на основе дистиллятов, таких как коньяк, виски, кальвадос и др. Основные критерии качества продукции — ее органолептические и физико-химические показатели. При этом характерные свойства напитков напрямую зависят от ряда факторов, в том числе, от вида перерабатываемого сырья и особенностей его биохимического состава, микробиологических показателей, структурно-механических свойств, способов и режимных параметров переработки сырья, особенностей протекания процесса сбраживания, метаболизма применяемых рас дрожжей, схемы аппаратурно-технологического оформления отдельных стадий производства.

Среди широкого ассортимента в данном секторе продукции в Российской Федерации наиболее развито направление по производству Российского коньяка.

В мире одним из самых доходных спиртных напитков, обладающих неповторимой вкусовой и ароматической гаммой, признано виски.

Общепринята в настоящее время классификация виски в зависимости

от используемого сырья [1, 2]. Различают:

• виски солодовый (Malt whisky): спиртной напиток крепостью не менее 40%, изготовленный путем одной или нескольких дистилляций сброженного солодового сусла, произведенного из ячменного солода и выдержанный не менее трех лет в дубовых бочках;

• виски зерновой (Grain whisky): спиртной напиток крепостью не менее 40%, изготовленный путем одной или нескольких дистилляций сброженного зернового сусла, произведенного из ячменя и(или) ржи, и(или) пшеницы, и(или) кукурузы с добавлением солода (не менее 10% к использованному сырью) и выдержанный не менее трех лет в дубовых бочках;

• виски купажированный (Blended whisky): спиртной напиток крепостью не менее 40%, полученный путем смешивания солодового и зернового дистиллята вискового выдержанного, без последующей выдержки в дубовых бочках. Организация производства виски

в России, учитывающая его высокие качественные показатели, национальные особенности употребления крепких алкогольных напитков в стране и сырьевые возможности, несомненно актуальна.

Существенный интерес в последнее время в России проявляется к напиткам, при производстве которых определяющим фактором служат исходные органолептические свойства использованного сырья. Так, научные разработки отечественных ученых позволяют с успехом раз-

ПИВО и НАПИТКИ

6^ 2015

Технология

Таблица 1

Содержание летучих компонентов, Спиртовые дрожжи Fermiol Пивоваренные дрожжи Safbrew-WB-06

мг/дм3 безводного спирта Образец 1 Образец 2 Образец 3 Образец 4

Ацетальдегид 1031 779 948 662

Этилацетат 187 169 317 207

Метанол 57 54 78 73

Высшие спирты 2908 3266 4061 4215

В том числе:

1-пропанол 580 420 640 736

изобутанол 761 971 962 832

изоамилол 1567 1875 2459 2647

Энантовый эфир 10 8 6 5

Фенилэтиловый спирт 610 680 740 817

Фурфурол 4 2 3 5

Сумма летучих компонентов* 4866 4992 6311 6126

*В данной таблице и далее по тексту при определении суммы летучих компонентов учитывались все идентифицированные летучие компоненты, некоторые из них в иллюстративных материалах не представлены.

вивать направление производства алкогольной продукции на основе фруктовых (плодовых) дистиллятов с учетом отечественной сырьевой базы [3-5]. Научный и практический интерес также представляют исследования, посвященные производству спиртных напитков из злаков Boisson spiritueuse de cereales [6-8].

В связи с вышеизложенным исследования, посвященные изучению процесса производства дистиллятов, следует признать своевременными и актуальными.

Настоящая работа посвящена вопросам производства дистиллята из ячменного солода. Стадия получения сусла осуществлялась по разработанному настойному способу [7], предусматривающему смешивание измельченного сырья (степень дробления соответствовала 80-85 % прохода через сито d = 1 мм) с водой при гидромодуле 1:3,5 с последующей выдержкой полученного затора при определенном температурно-временном режиме:

• пауза 1 — температура 40...45 °С, длительность 30 мин (цитолитиче-ская пауза);

• пауза 2 — температура 50.55 °С, длительность 1 ч (белковая пауза);

• пауза 3 — температура 60.65 °С, длительность 1 ч (мальтозная пауза);

• пауза 4 — температура 70.75 °С, длительность 45 мин (выдержка затора для осахаривания);

• пауза 5 — температура 75.80 °С, выдержка в течение 5 мин. Процесс ферментативного гидролиза полимеров сырья, в качестве

которого в работе при получении образцов 1 и 3 использовали ячменный солод 2-го класса, образцов 2 и 4 — ячменный солод высокого качества, проходил под действием собственных ферментов сырья без дополнительного внесения ферментов микробного происхождения.

Проведение экспериментов с применением ячменного солода 2 класса обусловлено реальным состоянием отечественной сырьевой базы.

Для сбраживания полученных образцов сусла применяли сухие спиртовые дрожжи Fermiol и пивоваренные дрожжи Safbrew-WB-06. Внесение дрожжей осуществлялось по массе: 100 мг дрожжей на 100 см3 сусла. Процесс сбраживания проводили при температуре 28.30 °С.

Показано (табл. 1), что суммарное содержание летучих компонентов в сброженном солодовом сусле, как и установлено ранее [8], в большей степени определяется расой использованных дрожжей, а не качественными характеристиками солода. Так, интервал варьирования данного показателя при использовании спиртовых дрожжей составляет 48664992 мг/дм3 безводного спирта, в случае применения пивоваренных дрожжей — 6126-6311 мг/дм3 безводного спирта.

Изучение содержания отдельных летучих компонентов позволило выявить отличительные особенности в метаболизме указанных рас дрожжей.

Установлено, что пивоваренные дрожжи Safbrew-WB-06, по сравнению со спиртовыми Fermiol, ха-

рактеризуются повышенным образованием метанола (примерно в 1,4 раза), высших спиртов (на 25-45%), в первую очередь изоамилола.

Также выявлена тенденция снижения содержания ацетальдегида, этилацетата, энантового эфира и повышения изоамилола при использовании в качестве сырья ячменного солода высокого качества.

Полученные образцы сброженного сусла далее подвергали однократной дистилляции.

Разделение дистиллята на фракции осуществляли на основании определения его крепости и органо-лептических показателей, при этом средняя фракция отбиралась дробно. В таблицах 2 и 3 представлены данные по распределению основных летучих компонентов сброженного солодового сусла, полученного с использованием спиртовых дрожжей Fermiol(см.табл.2)и пивоваренных Safbrew-WB-06 (см. табл. 3). Анализ полученных данных позволил выявить общие закономерности распределения основных летучих компонентов при дистилляции сброженного солодового сусла по фракциям, не зависящие от исходного состава сброженного сусла и использованной расы дрожжей:

• концентрирование ацетальдегида и этилацетата в головной фракции (Ф1) и их повышенное количество во фракции (Ф2);

• содержание метанола во всех фракциях в сопоставимых значениях, кроме хвостовой фракции (Ф6);

• перераспределение высших спиртов с их максимальным со-

6 • 2015 ПИВО и НАПИТКИ 37

технология'

Таблица 2

Образец 1 Образец 2

Содержание летучих компонентов, мг/дм3 безводного спирта Головная фракция Средняя фракция Хвостовая фракция Головная фракция Средняя фракция Хвостовая фракция

Ф1 Ф2 Ф3 Ф4 Ф5 Ф6 Ф1 Ф2 Ф3 Ф4 Ф5 Ф6

Ацетальдегид 14 473 676 35 22 86 340 11 536 454 23 18 36 93

Этилацетат 2911 267 5 2 9 20 2922 238 4 2 6 7

Метанол 119 78 67 55 114 340 82 57 58 51 94 153

Высшие спирты 1228 1380 2541 5240 5461 806 1371 2007 5277 8403 5741 2574

В том числе:

1-пропанол 256 283 440 643 554 160 211 291 562 668 510 267

изобутанол 520 555 927 1266 503 73 639 867 1791 1595 740 340

изоамилол 452 542 1174 3331 4404 573 521 849 2924 6140 4491 1967

Энантовый эфир 20 20 52 62 99 7 34 27 86 71 94 13

Фенилэтиловый спирт 51 2 3 8 86 3140 84 7 8 26 197 2107

Фурфурол — — — — — 233 — — — — — 87

Сумма летучих компонентов 19 049 2472 2734 5427 5947 5260 16 188 2833 5487 8613 6216 5133

Таблица 3

Образец 3 Образец 4

Содержание летучих компонентов, мг/дм3 безводного спирта Головная фракция Средняя фракция Хвостовая фракция Головная фракция Средняя фракция Хвостовая фракция

Ф1 Ф2 Ф3 Ф4 Ф5 Ф6 Ф1 Ф2 Ф3 Ф4 Ф5 Ф6

Ацетальдегид 16 575 707 51 27 53 147 12 371 438 16 14 16 127

Этилацетат 3692 365 14 5 9 20 2579 182 5 3 4 27

Метанол 107 75 64 81 159 273 93 71 64 60 66 393

Высшие спирты

В том числе: 2269 3056 4490 6260 3093 527 2080 2790 3979 5910 9814 3960

1-пропанол 435 754 709 962 209 253 414 472 669 849 1216 373

изобутанол 735 1026 1300 1193 247 47 782 788 1137 1502 1849 327

изоамилол 1099 1276 2481 4105 2637 227 884 1530 2173 3559 6749 3260

Энантовый эфир 115 46 49 46 33 7 54 16 43 78 60 33

Фенилэтиловый спирт 81 8 9 35 199 3673 45 8 8 12 29 2420

Фурфурол — — — — — 173 — — — — — 180

Сумма летучих компонентов 23 094 4318 4724 6504 3611 4967 17 326 3613 4166 6107 10 016 7200

держанием в средней фракции (Ф2-Ф5); • полный переход фурфурола в хвостовую фракцию (Ф6) и концентрирование в ней фенилэтилового спирта.

Вместе с тем, содержание отдельных летучих компонентов во фракциях варьируется в довольно широких пределах в зависимости от качественных показателей образцов сусла, подвергнутых дистилляции.

Так, содержание ацетальдегида во фракции Ф1 составляет 11 53616 575 мг/дм3 безводного спирта, во фракции Ф2 находится в пределах 438-707 мг/дм3 безводного спирта, то есть меняется в пределах фракции в 1,4 и 1,6 раз соответственно. Содержание данного компонента в образцах сброженного сусла варьируется от 662 до 1031 мг/дм3 безводного спирта. При этом не установлена прямая зависимость по данному

компоненту между его содержанием в сброженном сусле и во фракциях Ф1 и Ф2. Содержание фенилэти-лового спирта в сусле находится в пределах 610-817 мг/дм3 безводного спирта, то есть изменяется в 1,4 раза; суммарное во фракциях Ф5 и Ф6 — 2304-3872 мг/дм3 безводного спирта, то есть изменяется в зависимости от образца в 1,7 раз.

Напротив, содержание этилаце-тата во фракциях Ф1 и Ф2 четко коррелирует с его содержанием в сброженном сусле. Для образцов 1 и 2 выявлены близкие значения как в сусле, так и во фракциях Ф1и Ф2, для образцов 3 и 4 различие составляет в среднем 1,5 раза.

В целом, динамика распределения летучих компонентов сброженного солодового сусла при дистилляции позволит рассчитать баланс их распределения по фракциям, который может быть положен в основу

научно-практического обоснования

повышения эффективности стадии

дистилляции.

ЛИТЕРАТУРА

1. Макаров, С. Ю. Основы технологии виски/С. Ю. Макаров. — М.: Пробел. — 2000, 2011. — 196 с.

2. ГОСТР 55315-2012 «Виски Российский. Технические условия».

3. Оганесянц, Л. А. Ресурсосберегающая технология дистиллята из вишневой мезги/ Л. А. Оганесянц [и др.] // Пищевая промышленность. — 2013. — № 7. — С. 29-31.

4. Оганесянц, Л. А. Научные аспекты производства крепких спиртных напитков из плодового сырья/Л. А. Оганесянц [и др.] // Виноделие и виноградарство. — 2012. — № 1. — С. 18-19.

5. Оганесянц, Л. А. Совершенствование технологии переработки груши для производства дистиллятов/Л. А. Оганесянц [и др.] // Виноделие и виноградарство. — 2013. — № 2. — С. 10-13.

38 ПИВО и НАПИТКИ 6 • 2015

Технология

6. Оганесянц, Л. А. Технико-экономическое обоснование выбора сырья для производства зерновых дистиллятов/Л. А. Оганесянц [и др.] // Пиво и напитки. — 2014. — № 2. — С. 10-13.

7. Оганесянц, Л. А. Сравнительная характеристика способов получения сусла для производства зерновых дистиллятов/Л. А. Оганесянц [и др.] // Пиво и напитки. — 2014. — № 3. — С. 44-47.

8. Оганесянц, Л. А. Влияние вида сырья на процесс сбраживания сусла для производства зерновых дистиллятов/Л. А. Огане-сянц [и др.] // Пиво и напитки. — 2014. — № 4. — С. 22-25. &

Некоторые аспекты производства солодового дистиллята. Часть I. Динамика распределения летучих компонентов сброженного сусла при дистилляции

Ключевые слова

летучие компоненты солодового сброженного сусла; распределение летучих компонентов при дистилляции; способ получения солодового сусла; ячменный солод.

Реферат

Основные критерии качества продукции — ее органолептические и физико-химические показатели. При этом характерные свойства напитков напрямую зависят от ряда факторов, в том числе, от вида перерабатываемого сырья, способов и режимных параметров его переработки, особенностей протекания процесса сбраживания и изменений по стадиям производства. Настоящая работа посвящена изучению процессов, происходящих на стадии дистилляции сброженного сусла. В качестве сырья в работе использовали ячменный солод высокого качества и второго класса. Получение сусла осуществляли по настойному способу. Для сбраживания полученных образцов сусла применяли сухие спиртовые дрожжи FermioL и пивоваренные дрожжи Safbrew-WB-06. Установлено, что раса дрожжей оказывает большее влияние на концентрацию основных летучих компонентов, чем качественные характеристики солода. Так, использование пивоваренных дрожжей приводило к повышению данного показателя приблизительно в 1,3 раза. Изучение содержания отдельных летучих компонентов позволило выявить отличительные особенности в метаболизме исследованных рас. Сусло, сброженное пивоваренными дрожжами, характеризовалось повышенным образованием метанола и высших спиртов, в первую очередь изоамило-ла. Также выявлена тенденция снижения содержания этилацетата, энантового эфира, повышения изоамилола при использовании в качестве сырья ячменного солода высокого качества. Далее полученное сброженное сусло направляли на стадию дистилляции. Анализ полученных данных позволил выявить общие закономерности распределения основных летучих компонентов при дистилляции сброженного зернового сусла по фракциям (Ф1-Ф6). Наибольшая концентрация ацетальдегида соответствовала фракциям Ф1 и Ф2, содержание метанола во всех фракциях было сопоставимо, полный переход фурфурола во фракцию Ф6. Динамика распределения летучих компонентов сброженного сусла при дистилляции позволила выявить общие закономерности распределения основных летучих компонентов при дистилляции сброженного солодового сусла по фракциям, не зависящие от исходного состава сброженного сусла и использованной расы дрожжей.

Авторы

Оганесянц Лев Арсенович,

д-р техн. наук, профессор, академик РАН;

Песчанская Виолетта Александровна;

Крикунова Людмила Николаевна, д-р техн. наук, профессор;

Осипова Валентина Павловна, канд. техн. наук;

Томгорова Светлана Михайловна, канд. техн. наук

ВНИИ пивоваренной, безалкогольной

и винодельческой промышленности,

119021, Москва, ул. Россолимо, д. 7, cognac320@maiL.ru

Same Aspects of the Production of Malt Distillate. Part I. Dynamics Allocation of the Volatile Compounds by Distillation of Fermented Wort

Key words

volatile compounds of malt fermented wort; apportioning volatile compounds during distillation; method for producing malt wort; malted barley.

Abstract

The main criteria of alcoholic products quality of its organoleptic and physico-chemical parameters. At the same typical properties of beverage is directly depend of several factors, including raw materials, methods and operating parameters of its processing, special aspects of its fermentation and changes in stages of production. The present work is devoted to studding of processes occurring at the stage of distillation of the fermented wort. As raw materials used the barley malt which come under 2 groups: high quality and the second class. Preparation of the wort was carried out by «infusion mashing». For the fermentation of wort samples dry alcohol yeast Fermiol and brewing yeast Safbrew-WB-06 were used. It was found that the race of the yeast has a greater influence on the concentration of basic volatile components, than the qualitative characteristics of the malt, use of brewers yeast led to an increase in this indicator is about 1.3 times. The study of the content of individual volatiles components revealed distinctive features in the metabolism of the studied races. The wort fermented by the brewing yeast showed increased formation of methanol and higher alcohols, primarily isoamyl alcohol. Also, decrease the content of ethyl acetate, enanthic ether, increase of isoamyl alcohol when used as a raw material of high quality barley malt. Next, the obtained fermented wortis sent to the distillation stage. Analysis of the obtained data allowed to reveal the general laws of the distribution of the main volatile components of the distillation grain wort on fractions (F1-F6). The highest concentration of acetaldehyde corresponded to F1 and F2 fraction, the methanol content in all fractions was comparable, complete transition of furfural to fraction F6. Distribution of the volatile components of fermented wort by distillation allowed to identify common patterns of distribution of the main volatile components by distillation of the fermented malt wort on fractions, which does not depend on the initial composition of the fermented wort and yeast used to race.

Authors

Oganesyants Lev Arsenovich,

Doctor of Technical Science, Professor, Academician of RAS; Peschanskaya Violetta Alexandrovna,

Krikunova Ludmila Nikolaevna, Doctor of Technical Science, Professor; Osipova Valentina Pavlovna, Candidate of Technical Science; Tomgorova Svetlana Mihailovna, Candidate of Technical Science All-Russian Research Institute of Brewing, Beverage and Wine Industries,

7 Rossolimo St., Moscow, 119021, Russia, cognac320@mail.ru

6 • 2015 ПИВО и НАПИТКИ 39