CC BY
36
Научная статья УДК 663.31
DOI 10.52653/РР1.2021.11.11.012
Влияние качества сырья на яблочного сока
состав и условия брожения
Мадина Борисовна Хоконова1, Ирина Шамильевна Дзахмишева2, Алим Борисович Хоконов3
'' 2' 3Кабардино-Балкарский ГАУ им. В.М. Кокова, г. Нальчик
Аннотация. Плодовый спирт получают путем спиртового брожения плодово-ягодного сока, мезги свежих плодов или выжимки после отжатия сока. Переработка нестандартной части плодово-ягодного сырья, а также вторичная переработка отходов с целью получения плодового спирта - выгодное направление, повышающее эффективность работы винодельческих предприятий и увеличивающее ассортимент выпускаемых продуктов. На основе качественного плодового спирта получают слабоалкогольные напитки типа сидра. Работа посвящена изучению способов улучшения технологических качеств плодового сырья, используемого для получения спирта, а также качественных виноматериалов для производства сидра на ООО «Че-гемский Винпищепром». Установлено, что сырье характеризуется низкой величиной глюкоацидометрического показателя. Для яблок он составляет 5,8-8,8. Количество сухих веществ варьирует у сортов в пределах 9,5-11,0 %. Максимум отмечен у сорта Ренет Симиренко. Меньшее содержание сахаров отмечено у сорта Айдаред, максимальное - у сорта Джонатан. Титруемая кислотность у данных сортов варьирует от 5,5-6,0. Определена разница между яблочным соком и спиртом-сырцом по химическому составу. Крепость спирта-сырца составляет 59,3-60,3 %об. Яблочный спирт получали путем дистилляции периодическим способом. Определено, что температура охлаждения сусла не зависит от скорости сбраживания. Наиболее пригодные для производства сидра сорта яблок Айдаред, Джонатан с содержанием сухих веществ 9,5-10,0 % и скоростью сбраживания 1,5 г/л.ч.
Ключевые слова: яблоки, химический состав, сорта, переработка, брожение, качество сусла
Для цитирования: Хоконова М. Б., Дзахмишева И. Ш., Хоконов А. Б. Влияние качества сырья на состав и условия брожения яблочного сока // Пищевая промышленность. 2021. № 11. С. 92-95.
Original article
influence of the quality of raw materials on the composition and the conditions for the fermentation of apple juice
Madina B. Khokonova1, Irina Sh. Dzakhmisheva2, Alim B. Khokonov3
2' 3Kabardino-Balkarian State Agrarian University named after V. M. Kokov, Nalchik
Abstract. Fruit alcohol is obtained by alcoholic fermentation of fruit and berry juice, pulp of fresh fruits or pomace after squeezing the juice. Processing of non-standard parts of fruit and berry raw materials, as well as recycling waste, in order to obtain fruit alcohol, is a profitable direction that increases the efficiency of wineries and increases the range of products. Low-alcohol drinks such as cider are produced on the basis of high-quality fruit alcohol. The work is devoted to the study of ways to improve the technological qualities of fruit raw materials used to obtain alcohol, aswell as high-quality wine materials for the production of ciderat OOO Chegemsky Vinpischeprom. It was found that the raw material is characterized by a low glucoacidometric indicator. For apples, it is 5,8-8,8.The amount of dry matter varies in varieties within 9,5-11,0%.The maximum was observed in the Renet Simirenko variety. The lower sugar content was noted in the Idared variety, the maximum in the Jonathan variety. The titratable acidity of these varieties varies from 5,5-6,0.The chemical composition difference between apple juice and raw alcohol was determined. The strength of the raw alcohol is 59,3-60,3% vol. Apple alcohol was obtained by distillation in a batch wise manner. It has been determined that the cooling temperature of the wort does not depend mainly on the rate of fermentation. The most suitableapple varieties for the production of cider are Idared, Jonathan with a dry matter content of 9,5-10,0% and a fermentation rate of 1,5 g/l.H.
Keywords: barley, malt, milling, starch breakdown, saccharification, wort quality
For citation: Khokonova M. B., Dzakhmisheva I. Sh., Khokonov A. B. Influence of the quality of raw materials on the composition and theconditions for the fermentation of apple juice// Food processing industry. 2021;(11):92-95 (In Russ.).
Автор, ответственный за переписку: Мадина Борисовна Хоконова, [email protected] Correspondingauthor: Madina B .Khokonova, [email protected]
© Хоконова М. Б., Дзахмишева И. Ш., Хоконов А. Б., 2021
92 11/2021 FOOD PROCESSiNG iNDUSTRY ISSN 0235-2486
Введение. Плодовый спирт получают путем спиртового брожения плодово-ягодного сока, мезги свежих плодов или выжимки после отжатия сока. Переработка нестандартной части плодово-ягодного сырья, а также вторичная переработка отходов с целью получения плодового спирта - выгодное направление, повышающее эффективность работы винодельческих предприятий и увеличивающее ассортимент выпускаемых продуктов [1-3].
На основе качественного плодового спирта получают слабоалкогольные напитки типа сидра. Для производства используют сидровые сорта яблок, то есть такие, в которых много сока, повышенное содержание органических кислот - 6-8 г/л и сахаров 10-12 %. Это осенние и зимние сорта с хорошим ароматом, такие как Ай-даред, Джонатан, Ренет Симиренко, Гала, Грани смит и другие [1, 4, 6].
Цель работы - изучение способов улучшения технологических качеств плодового сырья, используемого для получения спирта, а также качественных вино-материалов для производства сидра на ООО «Чегемский Винпищепром».
Химический состав яблок проявляется в низком содержании сахаров и высоком содержании кислот [2, 5]. Сырье характеризуется низкой величиной глюкоаци-дометрического показателя. Для яблок он составляет 5,8-8,8. Сравним химический состав изучаемого сырья (табл.1).
Данные таблицы показывают, что количество сухих веществ варьирует у сортов в пределах 9,5-11,0 %. Максимум отмечен у сорта Ренет Симиренко. Меньшее содержание сахаров отмечено у сорта Ай-даред, максимальное - у сорта Джонатан. Титруемая кислотность у данных сортов варьирует от 5,5-6,0.
Яблоки отличаются содержанием пектиновых соединений и небольшим количеством малоусвояемых азотистых веществ. Эти особенности сырья объясняют введение таких технологических операций, как обработка ферментными препаратами, разбавление соков водой.
Яблоки собирают в технической стадии зрелости, так как недозрелые плоды дают меньше сока, менее экстрактивны и ароматны. В перезревших плодах содержится больше растворимых пектиновых веществ: это повышает вязкость сока, затрудняет его отделение и осветление [7,9].
Яблоки, поступающие на переработку, выгружаются из автомашин в приемный бункер с гидротранспортером. В про-
цессе перемещения плодов они моются, ополаскиваются и проходят инспекцию. Далее шнековым транспортером подаются на взвешивание. Отвешенные порции плодов выгружаются в бункердробилки. Мезга собирается в мезгосборнике и по мере накопления перекачивается в бункер стекателя.
Окончательное отделение сока происходит на прессе. Сокосборник бывает общим и разделенным по фракциям. Выжимка удаляется шнековым транспортером в бункер объемом 4,5 м3. Система автоматической блокировки линии обеспечивает остановку оборудования, за исключением дробилки, управляемой с пульта. Мезгосборник, сокосборник, бункера стекателя и пресса, а также приемок с водой, приемного бункера оснащены кондуктометрическими датчиками уровня, управляющими в автоматическом режиме работой оборудования [8].
Управление оборудования линии, за исключением приемного бункера и бункера для выжимок, устанавливают в по-
мещении цеха, можно и под навесом по прямой линии, что облегчает доступ к нему и обслуживание.
По результатам исследований приведем состав летучей части сока и спирта-сырца, полученного из отстоя, сброженного и перегнанного (табл. 2).
Из таблицы видно, что между яблочным соком и спиртом-сырцом имеется существенное различие по химическому составу. Крепость же у спирта-сырца в норме 59,3-60,3 %об.
Яблочный спирт получали путем дистилляции периодическим способом. Вначале получают спирт-сырец крепостью 25-27 %об., перегонку спирта-сырца прекращают при показании спиртометра 15 %об. Дальнейшая сгонка невыгодна, так как не оправдывает расходов на извлечение остающегося спирта. При второй перегонке получают яблочный спирт крепостью 62-72 %об.
Непрерывный способ дистилляции яблочного виноматериала используют сравнительно недавно. Спирты, получае-
Таблица 1
Содержание основных компонентов химического состава различных сортов яблок
Плоды Содержание, % Титруемая кислотность, г/л
сухих веществ сахаров
Айдаред 9,5 6,5 6,0
Джонатан 10,0 7,2 5,5
Ренет Симиренко 11,0 7,0 5,0
Гала 10,8 6,8 5,7
Грани смит 10,5 6,8 5,7
Таблица 2
Химический состав яблочного сока и спирта-сырца
Наименование Крепость %об. Летучие кислоты, мг/л Сложные эфиры, мг/л Альдегиды, мг/л Высшие спирты, мг/л
Айдаред
Яблочный сок из отстоя 4,5 4500 281 19,4 152,6
Спирт-сырец 59,3 600 1583,9 65,8 3540,2
Джонатан
Яблочный сок из отстоя 4,8 4550 288 19,7 152,9
Спирт-сырец 59,9 630 1584,5 66,1 3540,5
Ренет Симиренко
Яблочный сок из отстоя 5,9 4570 290 19,7 153,0
Спирт-сырец 60,3 650 1584,5 66,5 3540,9
Гала
Яблочный сок из отстоя 4,6 4530 285 19,5 152,7
Спирт-сырец 59,5 610 1584,0 65,9 3540,3
Грани смит
Яблочный сок из отстоя 4,6 4530 283 19,5 152,8
Спирт-сырец 59,6 610 1584,3 65,9 3540,3
мые на аппаратах непрерывного действия, беднее по составу и по качеству, чем спирты, получаемые шарантским способом дистилляции [6, 8]. Обедненность яблочных спиртов, полученных на аппаратах непрерывного действия, объясняется тем, что отбор основного погона производится из определенной зоны колонны, в которой не воспроизводится динамика дистилляции вина [7, 9].
Перегонку спирта-сырца ведут с фракционированием. Головную фракцию выделяют в количестве 1-2 % и отправляют на ректификацию, отбор средней фракции прекращают при показании спиртометра 40-50 %об. и выделяют как спирт.
Для снижения потерь ароматических веществ выделяют фракцию, в которой представлены в достаточном количестве, крепостью 50 %об. В процессе перегонки виноматериала определяют первую фракцию со спиртуозностью 48-50 %об., в количестве 15-20 % от общего содержания спирта. Оставшуюся часть направляют на вторичную перегонку. Среднюю фракцию спиртуозностью 68-70 %об. объединяют с фракцией, полученной при первичной перегонке, чтобы крепость спирта была не менее 62 %об.
При применении вакуумной перегонки понижение давления снижает температуру процесса. В результате в перегонном кубе не протекают многие химические процессы, так, например, не происходит денатурация пентоз, задерживаются эфиро-образование и окислительные процессы, а кислые эфиры и фурфурол и вовсе не образуются. Давление при этом 260310 кПа, температура 40...45 °С. Полученные таким способом спирты содержат меньше альдегидов, эфиров и высших спиртов. Спирт богат ароматическими веществами и может быть использован для улучшения других спиртов, полученных другими способами, путем добавления его в количестве 10 %.
Основной недостаток плодового спирта - это полное отсутствие аромата яблок, а также сильный сивушный тон. Поэтому рекомендуются улавливание ароматических веществ из газов брожения и отделение ароматических веществ из сока. Также перспективно при получении яблочной водки типа кальвадоса отделение ароматических веществ перед брожением с добавлением в дистиллят.
Свежий яблочный спирт закладывают на длительную выдержку в дубовые бочки или в металлические резервуары вместимостью 25-35 дал при температуре 20 °С.
При выдержке яблочных спиртов резервуар загружают дубовой клепкой длиной 60-115 см, шириной 6-15 см и толщиной 1,8-3,6 см. Расчет удельной площади поверхности 80-100 см2 на 1 л дистиллята.
Существуют различные способы укладки клепки:
• большую часть клепки укладывают на ретро, чтобы не препятствовать конвекционным токам жидкости, штабель клепки жестко закрепляют деревянными штырями;
• клепки устанавливают на брусьях, расположенных поперек резервуара на расстоянии 60-115 см. Первый ряд клепки располагают поперек, второй - брусьев на расстоянии 3-5 см. Резервуар заполняют спиртом, оставляя газовую камеру до 5 %. Спирт насыщают 1-2 раза в год кислородом. Выдерживают спирт не менее 3 лет.
Готовый яблочный спирт должен иметь крепость 62-70 %об.
Для предохранения от окисления и действия вредной микрофлоры мезгу суль-фитируют из расчета 100 мг S02 на 1 кг, а затем обрабатывают пектолитическими ферментными препаратами, теплом или проводят настаивания с подбраживанием.
Чаще применяют настаивание мезги с подбраживанием. В процессе спиртового брожения происходит коагуляция коллоидов, в результате чего сок легко отделяется. Для подбраживания мезги используют специальные емкости, в которых мезга удерживается решеткой от всплывания. Мезгу загружают в емкости сразу после измельчения плодов и вносят разводку чистой культуры винных дрожжей в количестве 2-3 % объема мезги, перемешивают мешалками, настаивают 24-48 ч и сливают сок-самотек, а мезгу направляют на прессование.
Для выделения из мезги сока ее направляют на стекатели. Сокоотделение проводят в одну стадию, то есть сразу же на прессование с применением пакетных прессов периодического действия. Объем сока, получаемого на стекателе, составляет 30 дал/т.
В результате отбора сока-самотека улучшаются дренажные свойства мезги и облегчается ее прессование на дожимочных прессах [1, 2]. При таком способе получения сока содержание взвесей достигает 80 г/л, при двухстадийном сокоотделении содержание взвесей снижается до 15-30 г/л за счет уменьшения их содержания в соке-самотеке.
Эффективность переработки плодов яблок во многом зависит от правильного подбора и компоновки оборудования
Таблица 3
Режимы брожения яблочного сока
Показатели Дни брожен ия
1 2 3 4 5 6
Сухие 11,4 11,0 6 4,2 3,6 3,5
вещества
Содержание 8,6 7,2 6,5 5,4 1,8 0,4
сахара
Температура 20 22 23 25 24 24
Таблица 4
Условия брожения яблочного сусла в металлических резервуарах
Параметры процесса Скорость сбраживания, г/л.ч.
1,0 1,5
Сахаристость сусла, г/л 140 180 140 180
Количество сусла, % 14 10 24 18
Температура охлаждения сусла, °С 73 7 3
в составе поточных линий. Основным показателем комплектарности оборудования является его производительность. Ведущим оборудованием в линии переработки является пресс или узел-стекатель. Подбор остального оборудования осуществляют с учетом работы этого. Несогласованность производительности различных единиц оборудования приводит к нарушению поточности переработки и ухудшению технологических показателей.
Брожение проводили периодическим способом. При этом дрожжевая разводка подается в количестве 3 % от объема сбраживаемого сока. При температуре окружающей среды 12.14 °С количество дрожжевой разводки увеличивают до 5 %. Оптимальная температура брожения 20 °С. В полученный сок вносят разводку чистой культуры дрожжей расы «Сидровая 101» и «Яблочная» (2-5 % к сбраживаемому количеству). В процессе брожения температура сусла повышается на 5 и более градусов. Примерный режим брожения яблочного сока приводится в табл. 3.
В нормальных условиях брожение длится в течение 5-6 сут, при этом содержание остаточного сахара достигает 0,3-0,4 %.
Брожение проводят в металлических резервуарах поточно-доливным способом. Регулирование температуры брожения обеспечивается подачей определенного количества сусла (табл. 4).
Из данных таблицы видно, что температура охлаждения сусла не зависит от скорости сбраживания. Сусло, подаваемое на брожение, должно иметь опреде-
94
11/2021 FOOD PROCESSiNG 1МОиБТКУ 0235-2486
ленную температуру. При температуре 20 °С содержание сахара в бродящем сусле 140-180 г/л. Такое содержание сахара обеспечивает относительно равномерную скорость сбраживания.
Заключение. Таким образом, наиболее пригодны для производства сидра сорта яблок Айдаред и Джонатан с содержанием сухих веществ 9,5-10,0 % и скоростью сбраживания 1,5 г/л.ч.
список источников
1. Мукаилов М. Д., Хоконова М. Б. Плодоовощные консервы профилактического назначения // Проблемы развития АПК региона. 2017. № 2 (30). С. 94-98.
2. Мукаилов М. Д., Хоконова М. Б. Технология и оборудование бродильных производств: учебное пособие. Нальчик: издательство М. и В. Котляровых, 2015. 203 с.
3. Неменущая Л. А., Степанищева Н. М. Современные технологии хранения и переработки плодоовощной продукции. М.: Рос-информагротех, 2009. 172 с.
4. Технология пищевых производств / под. ред. А. П. Нечаева. М.: Колос, 2007. 189 с.
5. Цапалова И. Э. Экспертиза продуктов переработки плодов и овощей: учебное по-
собие. Новосибирск: Сибирское университетское издательство, 2003. 271 с.
6. Хоконова М. Б. Совершенствование технологии производства плодово-ягодных экстрактов // Проблемы и перспективы технических наук. Уфа: Аэтерна, 2015. С. 214-217.
7. Хоконова М. Б., Машуков А. 0. Изучение химического состава и продуктов окисления яблок в условиях регулируемой атмосферы // Известия Кабардино-Балкарского ГАУ. 2020. № 3 (29). С. 17-21.
8. Хоконова М. Б., Машуков А. 0. Определение интенсивности дыхания плодов и овощей // Биология в сельском хозяйстве. 2018. № 3. С. 16-19.
9. Хоконова М. Б., Терентьев С. Е. Изменение состава соков при их спиртовании и хранении // Пиво и напитки. 2016. № 5. С. 32-34.
REFERENCES
1. Mukaylov M. D., Hokonova M. B. Canned fruits and vegetables for preventive purposes. Problemy razvitiya APK regiona = Regional AIC development problems. 2017;2(30):94-98.
2. Mukaylov M. D., Hokonova M. B. Fermentation technology and equipment: manual. Nal'chik: M. and V. Kotlyarovykh publishing house, 2015. 203 p.
3. Nemenuschaya L. A., Stepanischeva N. M. Modern technologies for storage and processing of fruits and vegetables. Moscow: Rosinformagrotekh, 2009. 172 p.
4. Food production technology / edited by A. P. Nechaeva. Moscow: Kolos, 2007. 189 p.
5. Capalova I. E. Examination of processed products of fruits and vegetables: manual. Novosibirsk: Siberian University publishing house, 2003. 271 p.
6. Hokonova M. B. Improvement of the technology for the production of fruit and berry extracts. Problemy i perspektivy tekhnicheskih nauk = Problems and prospects of Technical Sciences. Ufa: Aeterna, 2015. P. 214-217.
7. Hokonova M. B., Mashukov A. 0. Study of the chemical composition and oxidation products of apples in a controlled atmosphere. Izvestiya Kabardino-Balkarskogo GAU = KabardinoBalkarian SAU news. 2020;3(29): 17-21.
8. Hokonova M. B., Mashukov A. 0. Determination of the respiration rate of fruits and vegetables. Biologiya v sel'skom hozyajst-ve = Biology in Agriculture. 2018;3:16-19.
9. Hokonova M. B., Terent'ev S. E. Changes in the composition of juices during their alcoholization and storage. Pivo i napitki = Beer and drinks. 2016;5:32-34.
Информация об авторах
Хоконова Мадина Борисовна, д-р с.-х. наук, профессор, Дзахмишева Ирина Шамильевна, д-р экон. наук, профессор, Хоконов Алим Борисович, аспирант
Кабардино-Балкарский государственный аграрный университет им. В. М. Кокова, 360030, Россия, Кабардино-Балкарская Республика, г. Нальчик, пр-т Ленина, д. 1в, [email protected], [email protected], [email protected]
Information about the authors
Madina B. Khokonova, Doctor of Agricultural Sciences, Professor, Irina Sh. Dzakhmisheva, Doctor of EconomicsSciences, Professor Alim B. Khokonov, graduate student
Kabardino-Balkarian State Agrarian University named after V. M. Kokov, 1v, Lenin avenue, Nalchik,
Kabardino-Balkarian Republic, Russia, 360030, [email protected], [email protected], [email protected]
Статья поступила в редакцию 21.08.2021; принята к публикации 25.10.2021. The article was submitted 21.08.2021; accepted for publication 25.10.2021.
