CC BY
145
УдК 663; 66.048.9
Влияние длительности нагрева сброженного сусла
на выход и качественные характеристики зерновых дистиллятов
В. А. Песчанская; Л. Н. Крикунова,
д-р техн. наук, профессор; Е. В. Дубинина,
канд. техн. наук
ВНИИ пивоваренной, безалкогольной и винодельческой промышленности
Технология крепких спиртных напитков на основе зерновых дистиллятов, разрабатываемая отечественными специалистами [1-4], требует детального изучения на каждой стадии процесса. На основании проведенных исследований доказано, что характерные свойства напитков напрямую зависят от вида перерабатываемого сырья, его биохимического состава, микробиологических показателей и структурно-механических свойств, способов и режимных параметров переработки, особенностей протекания процесса сбраживания, в том числе от метаболизма применяемых рас дрожжей, схемы аппаратурно-технологического оформления отдельных стадий производства. Все перечисленные факторы оказали существенное влияние и на процесс производства солодовых дистиллятов, и готовой продукции на их основе [5-7].
Большое влияние на состав и качество получаемых дистиллятов оказывают различные химические превращения, проходящие в кубе перегонной установки под действием высокой температуры. Об этом свидетельствуют как многолетний производственный опыт, так и результаты научных исследований в области коньячного производства и получения дистиллятов из разных видов растительного сырья [8-12]. Так, в ряде научных работ, посвященных изучению химических процессов, проходящих в виноматериале при нагревании, было показано, что с увеличением продолжительности
нагрева его химический состав значительно изменяется [9, 13]. Особенно сильные изменения претерпевают углеводы и азотистые соединения. Было установлено, что в процессе длительного нагревания вина в нем снижается содержание аминокислот и моносахаров и повышаются концентрации альдегидов, летучих кислот, высших спиртов и фурфурола. Причем, эти изменения усиливаются с увеличением продолжительности нагрева. В результате окислительного дезаминирования аминокислот и карбониламинной реакции, проходящих в вине при каталитическом участии меди, образуется большая группа летучих соединений, участвующих в формировании аромата коньячного дистиллята. Кроме того, под действием высокой температуры разрушаются оболочки дрожжевых клеток, присутствующих в виноматериале, в результате чего высвобождаются высшие жирные кислоты, образующие с этанолом компоненты энантового эфира. Для протекания этих процессов требуется определенный период времени.
Данные по изучению влияния длительности нагрева сброженного сусла на физико-химический состав зерновых дистиллятов в литературе отсутствуют.
В настоящей работе для получения зерновых дистиллятов использовали перегонную установку периодического действия с укрепляющей колонной.
Процесс предварительного нагрева сброженного сусла осуществля-
ПИВО и НАПИТКИ
3 • 2016
Чонтроль КАЧЕСТВА
Таблица 1
Показатели Контроль (без предварительного нагрева) Опыт 1 (т = 30 мин) Опыт 2 (т = 60 мин) Опыт 3 (т = 120 мин)
Головная фракция:
объем, см3 120 120 120 125
крепость, % об. 84,9 85,3 85,4 88,7
Средняя фракция:
объем, см3 1000 1000 1030 950
крепость, % об. 85,0 85,2 83,0 88,5
Хвостовая фракция:
объем, см3 320 350 410 400
крепость, % об. 19,0 14,6 11,4 11,2
Потери спирта, % от исходного в сброженном сусле 1,7 2,4 2,5 3,3
90-1 80-
<и
|70-
N % °
ЧО и
# а 40-
^ и
I 2 30-■е-я
и ° ° £ 20-
9 9 99 10,8
5,9 5,1 4,5
Контроль Опыт 1 Опыт 2 Опыт 3
Ц Головная фракция Средняя фракция Хвостовая фракция
Рис. 1. Выход головной, средней и хвостовой фракций в зависимости от длительности нагрева сброженного сусла
60-
10-
0
ли при температуре 85...90 °С. Длительность обработки варьировала от 30 мин до 2 ч.
На первом этапе работы было изучено влияние длительности нагрева сброженного сусла на крепость получаемых фракций.
Установлено (табл. 1,в которой отражено влияние длительности нагрева сброженного сусла на крепость получаемых фракций из 10 кг сброженного сусла), что с увеличением продолжительности нагрева сброженного сусла возрастают потери спирта (с 1,7 % в контроле до 2,4-3,3 % в опытных образцах). Выявлена тенденция повышения крепости головной фракции (ГФ) и снижения крепости хвостовой (ХФ). Зависимость крепости средней фракции (СФ) дистиллята от длительности предварительного нагрева сброженного сусла не установлена.
Расчет выхода фракций, приведенный на рис. 1, показал, что длительность нагрева сброженного сусла не оказывает существенного влияния на их распределение. Так, выход головной фракции меняется в пределах 9,9-10,8 %, средней — находится в интервале 81,6-83,0%, хвостовой — составляет 4,3-5,9%.
Далее в работе была проведена оценка фракций по содержанию в них летучих компонентов (их количество рассчитывалось с учетом данных, приведенных в табл. 1).
Установлено (табл. 2, в которой отражено влияние нагрева сброженного сусла на распределение летучих компонентов по фракциям), что кратковременный нагрев (30 мин) практически не влияет
на суммарное содержание летучих компонентов в средней фракции. Более длительная тепловая обработка приводит к снижению в дистилляте общего количества высших спиртов (с 3941 мг до 3769-3801 мг) при одновременном изменении соотношения содержания изоамилола к сумме 1-пропанола и изобутанола. В контроле оно составляет 1-1,7, в опыте 2 и опыте 3 возрастает до 1-1,8 и 1-1,9 соответственно.
Как видно из табл. 2, увеличение продолжительности нагрева сусла приводит к повышению концентрации фенилэтилового спирта в средней фракции дистиллята почти в три раза.
При этом, предварительный нагрев сброженного сусла при 85...90 °С позволяет получить дис-
тиллят с меньшим содержанием ацетальдегида и этилацетата. Данные компоненты в большей степени концентрируются в головной фракции, что следует считать позитивным. Суммарное содержание энантового эфира во фракциях составляет 40 мг (для контрольного образца) и 40-44 мг — для опытных, фурфурола — 5 мг и 7-10 мг, соответственно. Повышение концентрации фурфурола в несколько раз обусловлено прохождением в нагреваемой среде сахароаминной реакции. При этом, вследствие низкой кислотности зернового сусла, интенсификации процессов этери-фикации не отмечено. Таким образом, нагрев сброженного зернового сусла, имеющего существенные отличия в биохимическом составе от виноматериалов, применяемых для
3 • 2016 ПИВО и НАПИТКИ 37
контроль КАЧЕСТВА4
Таблица 2
Содержание Контроль Опыт 1 Опыт 2 Опыт 3
летучих компонентов, мг ГФ СФ ХФ ГФ СФ ХФ ГФ СФ ХФ ГФ СФ ХФ
Ацетальдегид 528 13 4 543 10 2 655 11 2 745 8 3
Этилацетат 97 27 3 93 18 1 139 20 1 117 15 2
Метанол 6 34 6 7 39 8 7 33 6 7 32 7
Высшие спирты 228 3941 194 266 3992 113 190 3801 33 215 3769 48
В том числе:
1-пропанол 28 400 17 36 447 19 30 430 8 27 333 9
изобутанол 85 1040 19 97 1019 12 74 945 5 90 950 7
изоамилол 115 2501 158 133 2526 82 86 2426 20 98 2486 32
Энантовый эфир 2 36 2 3 36 1 3 40 1 3 37 —
Фенилэтиловый спирт 1 8 76 1 17 95 1 24 119 1 22 129
Фурфурол — 1 4 — 3 4 — 3 4 — 4 6
Сумма летучих компонентов* 880 4085 292 922 4137 227 1002 3958 172 1098 3899 199
* При определении суммы летучих компонентов учитывались все идентифицированные летучие компоненты, некоторые из них в иллюстративных материалах не представлены.
Таблица 3
Образцы дистиллята Аромат Вкус
Контроль (без предварительного нагрева) Чистый, сложный, зерновой, с легкими хлебными оттенками Сложный, гармоничный
Опыт 1 (т = 30 мин) С легкими оттенками сухофруктов Сложный
Опыт 2 (т = 60 мин) С хлебно-дрожжевым тоном Сложный, несколько грубый
Опыт 3 (т = 120 мин) С уваренными тонами и тонами подгоревшей хлебной корки Простой, слащавый
Рис. 1. Фрагмент хроматограммы летучих компонентов
производства коньячных дистиллятов, не дает столь явного положительного результата.
Это было подтверждено в ходе органолептической оценки образцов (табл. 3), которая показала, что длительный предварительный нагрев сброженного зернового сусла, особенно двухчасовой, негативно влияет на качество получаемого дистиллята — в аромате появляются тона уваренные и подгоревшей хлебной корки, несвойственные данному виду продукта.
Вероятно, нагрев технологической среды с рН около 6,0-6,5 (сброженное зерновое сусло) и с рН около 3,0-3,5 (виноматериа-лы) сопровождается протеканием разных физико-химических реакций.
При анализе хроматограммы опытного образца 3 (рис. 2) выявлены неидентифицированные соединения, концентрация которых по оценке площади в сравнении с фенилэтиловым спиртом, имеющим температуру кипения около
220 °С, может составлять от 10 до 20 мг/дм3.
Предположительно, среди неи-дентифицированных компонентов могут присутствовать такие, как гептиловый, октиловый и нони-ловый спирты, имеющие соответственно температуры кипения: 176,3; 194,5 и 213,5 °С. Известно, что первый сообщает дистилляту запах и привкус прогорклого масла, остальные ухудшают его дегустационные показатели.
В целом, результаты работы по предварительному нагреву сброженного зернового сусла показали неэффективность данного технологического приема при производстве зерновых дистиллятов. Нагрев характеризуется повышением потерь спирта и, в зависимости от длительности, снижает органолептические показатели дистиллята.
ЛИТЕРАТУРА
1. 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.
2. 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.
3. 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.
4. Оганесянц, Л. А. Влияние расы дрожжей на процесс сбраживания сусла для производства зерновых дистиллятов
38 ПИВО и НАПИТКИ
3 • 2016
/ Л. А. Оганесянц, В. А. Песчанская, С. М. Рябова // Производство спирта и ликеро-водочных изделий. — 2015. — № 1. — С. 12-15.
5. Оганесянц, Л. А. Некоторые аспекты производства солодового дистиллята. Часть 1. Динамика распределения летучих компонентов сброженного сусла при дистилляции / Л. А. Оганесянц [и др.] // Пиво и напитки. — 2015. — № 6. — С. 36-39.
6. Оганесянц, Л. А. Некоторые аспекты производства солодового дистиллята. Часть 2. Баланс распределения летучих компонентов по фракциям /Л. А. Оганесянц [и др.] // Пиво и напитки. — 2016. — № 1. — С. 44-47.
7. Оганесянц, Л. А. Некоторые аспекты производства солодового дистиллята. Часть 3. Характеристика дистиллята / Л. А. Оганесянц [и др.] // Пиво и напитки. — 2016. — № 2. — С. 30-32.
8. Шейн, А. Е. Дистилляционные установки коньячного производства / А. Е. Шейн. — М.: Легкая и пищевая промышленность, 1982. — 60 с.
9. Мнджоян, Е. Л. Превращение азотистых соединений при перегонке вина / Е. Л. Мнджоян // Биохимические основы коньячного производства. — М.: Наука, 1972. — С. 66-82.
10. Оганесянц, Л.А. Изучение летучих компонентов шелковичных дистиллятов /
Чонтроль КАЧЕСТВА
Л. А. Оганесянц, Г. В. Лорян // Виноделие и виноградарство. — 2015. — № 2. — С. 17-20.
11. Песчанская, В. А. Сравнительная характеристика способов производства зерновых дистиллятов / В. А. Песчанская, Л. Н. Крикунова, Е. В. Дубинина // Пиво и напитки. — 2015. — № 6. — С. 40-43.
12. Маслов, В. А. Пути повышения эффективности коньячного производства / В. А. Маслов [и др.] — М.: Типография ЦНИИТЭИпищепром, 1985. — Вып. 1. — 40 с.
13. Скурихин, И. М. Химия коньяка и бренди / И. М. Скурихин — М.: Де Ли принт, 2005. — 296 с. &
Влияние длительности нагрева сброженного сусла на выход и качественные характеристики зерновых дистиллятов
Ключевые слова
сброженное сусло; дистилляция; летучие компоненты. Реферат
Качество зерновых дистиллятов зависит от состава и соотношения содержащихся в нем летучих компонентов. Большинство летучих компонентов представляет собой вторичные продукты брожения. К ним относятся высшие спирты, альдегиды и сложные эфиры. В процессе дистилляции под действием высоких температур происходят различные химические превращения компонентов сусла, которые оказывают влияние на качество получаемого дистиллята. Цель работы — изучить влияние длительности нагрева сброженного зернового сусла при температуре от 85 до 90 °С на качественные показатели получаемого дистиллята. Длительность обработки составляла от 30 мин до 2 ч. Установлено, что с увеличением продолжительности нагрева сброженного сусла потери спирта возрастают на 0,6-1,6% по сравнению с контролем. Установлено, что кратковременный нагрев в течение 30 мин практически не влияет на суммарное содержание летучих компонентов в средней фракции. Более длительная тепловая обработка приводит к снижению в дистилляте общего количества высших спиртов при одновременном изменении их соотношения. В процессе тепловой обработки зернового сусла отмечено увеличение концентрации фурфурола в дистилляте. Интенсификации процессов этерификации при увеличении длительности нагрева зернового сусла не отмечено. По органолептическим показателям дистилляты, полученные из сброженного зернового сусла, подвергнутого предварительному нагреву, имели в аромате уваренные тона и тона подгоревшей хлебной корочки, несвойственные данному виду продукта. Установлено, что длительный нагрев сброженного зернового сусла, особенно двухчасовой, негативно влияет на качество получаемого дистиллята.
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, 7,
[email protected], [email protected], [email protected]
Effect of Duration of Heating the Fermented Mash on the Yield and Quality of Characteristics of Grain Distillates
Key words
fermented wort; distillation; volatile compounds. Abstract
Quality of grain distillates depends on structure and a ratio of its volatile components. Most of volatile components of grain distillates are represented as fermentation by-products. The higher alcohols, aldehydes and ethyl esters of fatty acids are most important for them. There are various chemical transformations of components of the wort in the course of distillation under the influence of high temperature, which influence at quality of the grain distillates. Objective: to study influence of duration of heating of the fermented grain wort at a temperature from 85 °C to 90 °C on quality indicators of the obtained distillate. Duration of processing was 30 min till 2 hours. It was established that with increase in duration of heating of the fermented grain wort of loss of alcohol increase for 0.6-1.6% in comparison with control. It was established that short-term heating within 30 min practically doesn't influence on total concentration of volatile components in heart. Longer thermal treatment leads to decrease of the total concentration of the higher alcohols in distillate and change of their ratio. In the course of thermal treatment of a grain wort, the increase in concentration of furfural in distillate for 30-40% was noted. Intensifications of processes of form of esters in duration of warming up of a grain mash was not noted. The distillates obtained of the fermented grain mash, which were treated by high temperature, had boiled down tone and tone of the burned slightly grain crust in aroma, unusual for this type of a product. It was established, that long heating of the fermented grain wort, especially 2-hour, negatively influences quality of the distillate.
Authors
Peschanskaya Violetta Alexandrovna;
Krikunova Lyudmila Nickolaevna, Doctor of Technical Science, Professor; Dubinina Elena Vasiljevna, Candidate of Technical Science; All-Russian Research Institute of Brewing, Beverage and Wine Industries, 7 Rossolimo St., Moscow, 119021, Russia,
[email protected], [email protected], [email protected]
3 • 2016 ПИВО и НАПИТКИ 39
