Сравнительная характеристика способов производства зерновых дистиллятов Текст научной статьи по специальности «Промышленные биотехнологии»

ТЕХНОЛОГИЯ

УдК 663;66.048.9

Сравнительная характеристика способов производства зерновых дистиллятов

В. А. Песчанская; последнее время в России на- данном секторе продукции в нашей

Л. Н. Крикунова, метилась тенденция изменения стране, в основном, представлено

д-р техн. наук, профессор; приоритетов потребителей при Е. В. Дубинина, выборе крепкой алкогольной про- производство российского коньяка. Вместе с тем, научные разработки

канд. техн. наук дукции. Существенный интерес про-ВНИИпивоваренной, безалкогольной является к напиткам на основе дис- отечественных ученых позволяют с успехом развивать направление про-

и винодельческой промышленности тиллятов, при производстве которых определяющими служат органолеп- изводства алкогольной продукции на основе фруктовых (плодовых)

тические свойства исходного сырья. дистиллятов с учетом отечествен-

Среди широкого ассортимента в ной сырьевой базы [1-3]. Научный

и практический интерес представля-

Таблица 1 ют также исследования, посвящен-

ные производству спиртных напитков из злаков Boisson spiritue use de cereales [4-6]. Проведение работ в данном направлении особенно актуально в настоящее время. Следует также отметить, что спиртные напитки на

Содержание, мг/дм3

Летучие компоненты Сброженное сусло (крепость 8,74 об. %) Спирт-сырец (крепость 28,30 об. %)

Ацетальдегид 40,0 208,6

Этилацетат 8,7 31,4

Метанол 3,8 17,3

Высшие спирты, в т. ч.: 336,9 1005,2 основе дистиллятов, обладающие

1-пропанол 57,3 135,8 разнообразной вкусовой и арома-

изобутанол 91,6 285,0 тической гаммой, в мире одни из

изоамилол 188,0 584,4 самых доходных. Режимные параметры дистил-

Энантовый эфир 1,1 9,6

Фенилэтиловый спирт 40,3 38,5 ляции также, как и качество используемого сырья,входит в число определяющих факторов органо-лептических свойств готовой продукции. Считается [7], что при производстве виски, в отличие от выработки продукции в спиртовом производстве, они наиболее важны,

Фурфурол 0,3 2,0

Сумма летучих компонентов 431,1 1312,6

Таблица 2

Показатели Однократная дистилляция Двукратная дистилляция

I Головная фракция (ГФ):

объем, см3 120 120 поэтому тщательно скрываются от

крепость, % об. 84,9 91,0 конкурентов. Прямая перегонка (дистилляция) — сложный физико-

Средняя фракция (СФ):

объем, см3 1000 900

крепость, % об. 85,0 89,5 химический процесс, цель которого заключается в концентрировании этилового спирта с направленным регулированием состава летучих компонентов, формирующих каче-

Хвостовая фракция (ХФ):

объем, см3 320 190

крепость, % об. 19,0 34,0

Потери спирта, 17 % от исходного в сброженном сусле , 4,9 ство конечного продукта. В зависимости от принципа действия все

ПИВО и НАПИТКИ

6^ 2015

Технология

дистилляционное оборудование условно можно разделить на два типа: дистилляционные установки непрерывного действия и периодического действия.

Дистилляционные установки непрерывного действия имеют более высокие производительность и степень очистки дистиллятов. Существенный недостаток этих установок — кратковременное воздействие высокой температуры на дистиллируемый субстрат, что не позволяет в полной мере проходить процессам новообразования летучих примесей, которые имеют место в кубах аппаратов периодического действия.

В настоящей работе для получения зерновых дистиллятов использовали дистилляционную установку периодического действия производства Германии.

Для получения сброженного сусла использовали смесь, состоящую из ржи и ячменного солода (соотношение 70:30 %), технико-экономический выбор которой обоснован в работе [4]. Процесс получения сусла осуществляли на-стойным способом с уточненными режимными параметрами [5]. Для сбраживания применяли сухие спиртовые дрожжи Fermiol [6].

В табл. 1 представлены данные, характеризующие состав и содержание основных летучих компонентов в сброженном сусле и полученном после первого этапа дистилляции спирте-сырце. Установлено, что суммарное содержание летучих компонентов в спирте-

сырце, по сравнению с исходным в сброженном сусле, в пересчете на абсолютный спирт, снижается примерно на 6 %, в первую очередь за счет снижения количества фени-лэтилового спирта (более чем на 70 %) и высших спиртов (примерно на 8%). Напротив, содержание аце-тальдегида, метанола и фурфурола возрастает соответственно на 60, 40 и 100 %.

Выявлено (табл. 2), что способ дистилляции влияет на крепость фракций и определяет потери спирта (данные для 10 кг сброженного сусла). Двукратная дистилляция характеризуется повышенными потерями спирта. Они возрастают с 1,7 до 4,9 %. Выявленная зависимость ранее была отмечена и при производстве коньячного дистиллята [8].

Расчет по выходу фракций, представленный графически на рис. 1, показал преимущества способа однократной дистилляции перед двукратной. Содержание средней фракции, то есть зернового дистиллята, возрастает на 4,3 %. С целью теоретического обоснования выявленного факта был выполнен баланс распределения летучих компонентов при дистилляции по фракциям, исходные данные к которому приведены в табл. 3. Содержание летучих компонентов в сусле соответствовало их количественному содержанию в определенном объеме безводного спирта, полученного в результате дистилляции 10 кг сброженного сусла определенной крепости. При расчете количе-

Таблица 3

Содержание, мг

Летучие компоненты Однократная дистилляция Двукратная дистилляция

Сброженное сусло ГФ СФ ХФ Спирт-сырец ГФ СФ ХФ

Ацетальдегид 471 528 13 4 737 746 9 —

Этилацетат 103 97 27 3 111 116 32 —

Метанол 45 6 34 6 61 12 49 2

Высшие спирты 3970 228 3941 194 3552 91 2827 579

В том числе:

1-пропанол 675 28 400 17 480 19 338 61

изобутанол 1080 85 1040 19 1007 43 818 76

изоамилол 2215 115 2501 158 2065 29 1671 442

Энантовый эфир 13 2 36 2 34 1 32 4

Фенилэтиловый спирт 461 1 8 76 136 — 10 26

Фурфурол 3 — 1 4 7 — 4 4

Сумма летучих компонентов 5066 862 4060 289 4638 966 2963 615

Примечание. ГФ — головная фракция; СФ - - средняя фракция; ХФ — хвостовая фракция.

90807060: 5040-б 3020100

I

10,6

43---

Однократная дистилляция

Двухкратная дистилляция

Головная фракция | Средняя фракция Хвостовая фракция

Рис. 1. Зависимость выхода фракций зернового дистиллята от способа дистилляции

ства компонентов в спирте-сырце и фракциях учитывался объем спирта-сырца, отдельных фракций и их крепость.

Представленные в табл. 3 исходные данные к расчету баланса летучих компонентов показывают, что в процессе дистилляции сброженного зернового сусла, осуществляемом в режиме, предложенном производителем дистиллятора ^ = 100...110 °С, т = 2 ч), основное содержание такого труднолетучего компонента как фенилэтиловый спирт остается в отходе производства — барде. Суммарное содержание фенилэтилового спирта во фракциях при однократной дистилляции составляет примерно 18% от его количества в сусле, при двукратной — около 26% от его содержания в спирте-сырце, при этом концентрируется он, в основном, в хвостовой фракции.

С учетом выявленного факта установленных потерь спирта и расчета суммы летучих компонентов в сусле, спирте-сырце и во фракциях установлено, что процесс однократной дистилляции сброженного зернового сусла характеризуется большим новообразованием летучих компонентов, чем перегонка по схеме двукратной дистилляции. В первом случае их количество возрастает более, чем на 12,9%, во втором лишь на 2,8 %. Данный факт может быть связан с сокращением длительности обработки исходного сброженного сусла на стадии получения спирта-сырца. Вероятно, нелетучие компоненты сусла, находящиеся в нем как в растворенной, так и в нерастворен-ной формах (перегонке подвергали неосветленное сусло без отделения

5,9

6^ 2015

ПИВО и НАПИТКИ 41

технология'

120 -г-П-2Д"

100 -

Ï8S

eî х-:

О сц ,

s -е-g е- ° 5

80 -

60 -

2,8 0,8

----------------------75,6------------------

..................

26,2

■ 13,3 13,8------------

2,9

5,7

4,9

Ацетальдегид Этилацетат Метанол Высшие спирты Головная фракция Средняя фракция Хвостовая фракция

ÜV S ftï 80 -

60 -

Eî х- g

ОЯх

& О 3

101,2

1,2 0

104,5

I

28,8

Р19,7

0

3,3

16,3-

2,6

Ацетальдегид Этилацетат Метанол Высшие спирты Головная фракция Средняя фракция Хвостовая фракция

120 -г

100 -

40 -

40 -

20 -

20 -

0

0

Рис. 2. Баланс распределения основных групп летучих компонентов по фракциям при однократной дистилляции

Рис. 3. Баланс распределения основных групп летучих

компонентов по фракциям при двукратной дистилляции

твердой фазы-дробины) служат источниками новообразования летучих компонентов.

Данные, представленные на рис. 2 и 3, наглядно показывают влияние способа дистилляции на баланс распределения летучих компонентов по фракциям. Так, ацетальдегид — один из наиболее летучих компонентов, повышенное содержание которого может негативно сказаться на органолептиче-ских характеристиках дистиллята, концентрируется в головной фракции. Причем, двукратная дистилля-

ция, с позиции выделения данного компонента, предпочтительнее. Напротив, оценка способа дистилляции по содержанию высших спиртов показывает преимущества однократной дистилляции. В средней фракции при таком способе концентрируется 99,3 % высших спиртов, при двукратной дистилляции — 79,6 %.

Оценка качественного и количественного составов летучих компонентов в образцах зерновых дистиллятов, полученных с использованием одно- и двукратной дистил-

ляции (табл. 4), позволила выявить основные различия, заключающиеся в снижении в образце 2, по сравнению с образцом 1, содержания 1-пропанола, изобутанола и изоами-лола (в сумме на 25 %) и повышении метанола примерно в 1,5 раза, что делает предпочтительным однократную дистилляцию, так как она дает дистиллят, наиболее богатый аромато- и вкусообразующими компонентами при меньшем содержании токсичной примеси — метанола.

Вместе с тем, образец 2 содержит больше фенилэтилового спирта, фурфурола и ацетона. Первые два компонента в определенных концентрациях позитивно влияют на органолептические характеристики конечного продукта, последний — их ухудшает. В целом, оба образца дистиллятов по показателям качества не превышали значений, установленных действующим стандартом [9].

Обобщая вышеприведенные данные, рекомендуется для получения зернового дистиллята однократная схема дистилляции, которая позволяет упростить технологический процесс, повысить выход дистиллята и обогатить его ценными компонентами.

ЛИТЕРАТУРА

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

2. 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.

Таблица 4

Содержание, мг/дм3 безводного спирта

Показатель Образец 1 (однократная дистилляция) Образец 2 (двукратная дистилляция)

I Спирты I

Метанол 40,0 60,8

1-пропанол 470,6 419,6

Изобутанол 1223,5 1015,5

1-бутанол 15,2 5,2

Изоамилол 2942,4 2074,5

2-пропанол 0,5 1,2

2-бутанол — 0,3

Гексанол 2,8 2,9

Фенилэтиловый спирт 9,4 12,4

Эфиры

Этилацетат 31,8 39,7

Изоамилацетат 10,1 6,5

Этиллактат — 1,6

Этилкапроат 4,1 4,0

Этилкаприлат 15,6 12,3

Этилкапрат 22,3 23,2

Карбонильные соединения

Ацетальдегид 15,3 11,2

Изобутиральдегид 0,5 0,4

Ацетон 0,6 0,8

Фурфурол 1,2 5,0

Общее содержание 4805,9 3697,1

42 ПИВО и НАПИТКИ 6 • 2015

Технология

3. Оганесянц, Л. А. Совершенствование технологии переработки груши для производства дистиллятов /Л. А. Оганесянц [и др.] // Виноделие и виноградарство. —

2013. — № 2. — С. 10-13.

4. 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.

5. 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.

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

7. Ли, Э. Спиртные напитки: Особенности брожения и производства / Э. Ли, Дж. Пиготт (ред.); пер. с англ. под общ. ред. А. Л. Панасюка. — СПб.: Профессия, 2006. — 52 с.

8. Мартыненко, Э. Я. Технология коньяка. — Симферополь: Таврида. — 2003. — 320 с.

9. ГОСТР 55799-2013. Дистиллят зерновой. Технические условия. <&

Сравнительная характеристика способов производства зерновых дистиллятов

Ключевые слова

зерновой дистиллят; летучие компоненты; способы дистилляции. Реферат

Спиртные напитки, полученные на основе зерновых дистиллятов, представляют собой особый класс продукции. В отличие от водки они обогащены ароматобразующими веществами, представляющими собой продукты биохимических и физико-химических превращений компонентов зернового сырья в процессе его сбраживания и дистилляции. Исследования, посвященные производству спиртных напитков из злаков Boisson spiritue use de cereales, представляют большой научный и практический интерес. Режимные параметры дистилляции, как и качество используемого сырья, являются одними из определяющих факторов органолептических свойств готовой продукции. В отличие от спиртового производства при производстве виски и других высокоароматичных дистиллятов стремятся максимально обогатить дистиллят летучими компонентами. С этой целью применяют аппараты периодического действия и проводят дистилляцию в несколько этапов с получением промежуточных продуктов. В задачи нашего исследования входило определение наиболее предпочтительной схемы дистилляции при получении высококачественного зернового дистиллята на установке периодического действия. Конструкция установки позволила смоделировать процесс двукратной и однократной дистилляции и осуществить их сравнительный анализ. Для получения сброженного сусла использовали смесь, состоящую из ржи и ячменного солода (соотношение 70:30). Процесс получения сусла осуществляли настойным способом. Для сбраживания применяли сухие спиртовые дрожжи Fermiol. Выявлено, что способ дистилляции влияет на крепость фракций и определяет потери спирта. Двукратная дистилляция по сравнению с однократной характеризуется повышенными потерями спирта — до 4,9 %. При проведении однократной дистилляции установлено увеличение выхода зернового дистиллята в среднем на 4,3% по сравнению с двукратной схемой дистилляции. Дистилляты, полученные однократной дистилляцией, содержали более чем на 10 % больше летучих компонентов и значительно меньше высших спиртов и метанола по сравнению с дистиллятами, полученными двукратной дистилляцией. Это привело к значительному улучшению органолептических показателей. Для получения зернового дистиллята рекомендуется однократная схема дистилляции.

Авторы

Песчанская Виолетта Александровна;

Крикунова Людмила Николаевна,

д-р техн. наук, профессор;

Дубинина Елена Васильевна, канд. техн. наук

ВНИИ пивоваренной, безалкогольной

и винодельческой промышленности,

119021, Москва, ул. Россолимо, д. 7, labcognac@mail.ru

Comparative Characteristics of Methods of Grain Distillates Production

Key words

grain distillate; volatile components; method of distillation. Abstract

Grain distillates are a special class of products. Unlike vodka they are enriched with aromatic substances, obtained by biochemical and physico-chemical transformations of the components of grain raw materials in the process of fermentation and distillation. Studies of the production of alcoholic beverages from cereals called «Boisson spiritue use de cereals» are of great scientific and practical interest. Operating parameters of distillation as well as the quality of the raw materials are among the determining factors of the organoleptic properties of the finished product. Unlike alcohol production in the production of whiskey and other high aromatic spirits should enrich the distillate by volatile components. Different devices of periodic operation and the distillation carried out in several stages with intermediate products use for this purpose. The objectives of our study was to identify a preferred scheme of distillation for the production of high quality grain distillate in the periodic action distilling plant. The design of the plant allowed us to simulate the double and single distillation and to carry out their comparative analysis. We used a mixture of rye and barley malt (ratio 70:30) to obtain the fermented wort. The process of obtaining a wort carried out using infusion method. Dry alcohol yeast «Fermiol» was used to the fermentation. It has been found that the method of distillation affects the strength of the fractions and determines the loss of alcohol. The double distillation compared with the single distillation characterised by increased losses of alcohol — up to 4.9%. It has been established that the yield increased during the single distillation on average by 4.3 % and is characterized by more new volatile components than by the double distillation. In the first case the more than 12.9 %, in the second only 2.8%. The concentration of higher alcohols decreased by 25 % and methanol — decreased in 1.5 times in the grain distillates obtained by the single distillation, compared with the distillates obtained by double distillation. Organoleptic characteristics were significantly higher in the distillates obtained by single distillation. Scheme of single distillation was recommended to obtain grain distillate.

Authors

Peschanskaya Violetta Alexandrovna;

Krikunova Ludmila Nickolaevna,

Doctor of Technical Sciences, Professor;

Dubinina Elena Vasiljevna, Candidate of Technical Sciences

All-Russian Research Institute of Beer, Soft Drinks and Wine Industry,

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

6 • 2015 ПИВО и НАПИТКИ 43