Способ производства дистиллята из крахмалсодержащего сырья
METHOD OF DISTILLATE MANUFACTURE FROM STARCH-CONTAINING RAW MATERIALS

Изобретение относится к винодельческой промышленности, а именно к способу получения дистиллятов для крепких напитков из крахмалсодержащего сырья.
Известен способ получения дистиллятов из крахмалсодержащего сырья, в качестве которого используют отдельные виды зерна, зерносмесь или смесь, состоящую из зерна и солода (солодов), включающий измельчение сырья, смешивание помола с водой при температуре не выше 55°С и гидромодуле 1:2,5-1:3,5, разваривание замеса при температуре 120-150°С в течение от 15 мин до 2 часов, охлаждение разваренной массы до температуры 52-63°С, осахаривание растворенного крахмала ферментами солода или микробными ферментными препаратами амилолитического, геммицеллюлазного и протеолитического действия, сбраживание при температуре 28-30°С в течение 72-120 часов, двухкратную дистилляцию сброженного сусла в аппарате периодического действия с получением на первой стадии спирта-сырца крепостью 21-25%об., на второй - его фракционирование на головную, среднюю (зерновой дистиллят) и хвостовую фракции [Макаров С.Ю. Основы технологии виски. - М.: ПРОБЕЛ. - 2000, 2011. - 196 с.].
Недостатками данного способа являются большие энергозатраты, низкий выход дистиллята и его пониженные качественные характеристики.
Известен способ производства этилового спирта из крахмалсодержащего сырья, включающий смешивание сырья с водой при гидромодуле 1:(2,0-2,5), внесение амилолитических ферментных препаратов разжижающего действия в количестве 0,5-1,0 ед. АС/г условного крахмала, выдержку полученного замеса при температуре 65-70°С в течение 60 минут с дальнейшей выдержкой при температуре 95-98°С в течение 60 минут °С, внесение амилолитических ферментных препаратов осахаривающего действия в количестве 4,0-6,0 ед.ГлС/г условного крахмала, обработку полученного замеса при 56-58°С в течение 30 минут с получением осахаренного сусла, охлаждение, внесение препарата протеолитического действия в количестве 0,2-0,3 ед.ПС/г условного крахмала, сбраживание в течение 48-54 часов, перегонку бражки с получением этилового спирта, при этом в качестве крахмалсодержащего сырья используют возвратные отходы хлебопекарного производства - пшеничный хлеб (RU 2473693 С1, 27.01.2013).
Данный способ относится только к получению этилового спирта и не учитывает особенностей процесса при получении дистиллята из возвратных отходов хлебопекарного производства. Кроме того, в качестве сырья в настоящем способе используют только пшеничный хлеб, нереализованный в торговой сети или брак, образующийся на хлебозаводе, хотя ассортимент продукции, выпускаемой хлебопекарной отраслью значительно шире.
3
Наиболее близким аналогом настоящего изобретения является способ получения дистиллята из зернового сырья, включающий измельчение сырья, смешивание помола с водой, внесение ферментных препаратов: амилолитических разжижающего действия с мезофильной α-амилазой, гемицеллюлазного действия с целлюлазой, ксиланазой, β-глюканазой, протеолитического действия с эндопротеиназой, выдержку полученного замеса при температуре 40-45°С в течение 25-30 минут с дальнейшими выдержками при температуре 50-55°С в течение 1 часа, при температуре 60-65°С в течение 1 часа, при температуре 70-75°С в течение 40-50 минут и температуре 75-80°С в течение 5-10 минут, охлаждение, внесение ферментных препаратов осахаривающего действия, осахаривание, сбраживание осахаренного сусла с использованием сухих спиртовых дрожжей, вносимых в сусло в количестве 100-120 мг/100 см сусла, последующую выдержку сброженного сусла при температуре 2-4°С в течение 2-3 суток, однократную дистилляцию с получением зернового дистиллята (RU 2557397 С1, 20.07.2015).
Недостатками данного способа являются длительность подготовки сырья к дистилляции, пониженный выход дистиллята из единицы сырья.
Технический результат достигается тем, что способ производства дистиллята из крахмалсодержащего сырья, включает смешивание первой части сырья с водой при гидромодуле 1:(4,0-6,0), внесение ферментных препаратов разжижающего действия с мезофильной α-амилазой в количестве 0,5-1,0 ед.АС/г условного крахмала и гемицеллюлазного действия в количестве 0,1-0,2 ед.ЦС/г сырья, выдержку полученного замеса при температуре 50-55°С в течение 30-60 минут, повышение температуры до 70-75°С и внесение второй части сырья, выдержку полученной массы при указанной температуре в течение 1 часа, повышение температуры до 95-98°С и выдержку в течение 30 минут, охлаждение полученной массы, внесение в нее ферментных препаратов осахаривающего действия в количестве 6,0-8,0 ед.ГлС/г условного крахмала и протеолитического действия в количестве 0,01-0,02 ед.ПС/г белка, осахаривание, охлаждение осахаренного сусла, внесение сухих спиртовых дрожжей, сбраживание, однократную дистилляцию с получением дистиллята, при этом в качестве сырья используют возвратные отходы хлебопекарного производства, а именно ржано-пшеничный и пшеничный хлеб, взятые в соотношении от 1:1 до 1:2 соответственно, первая часть сырья представляет собой ржано-пшеничный хлеб, вторая - пшеничный хлеб.
В настоящем изобретении предложено использование нового нетрадиционного для винодельческой отрасли сырья - возвратных отходов хлебопекарного производства, а именно - ржано-пшеничного и пшеничного хлеба, взятых в соотношении от 1:1 до 1:2. Переработка такого сырья для производства спиртных напитков на основе дистиллятов позволит не только расширить сырьевую базу винодельческих предприятий, но и решить проблему утилизации отходов другой отрасли промышленности (хлебопекарной). Данное сырье по сравнению с традиционным обладает иными структурно-механическими и биохимическими свойствами. В хлебе, по сравнению с зерном, выше содержание крахмала, меньше - некрахмальных полисахаридов, в 3-5 раз больше декстринов и свободных сахаров. Эти свойства обуславливают специфичность его переработки по определенным технологическим режимам.
Под пшеничным хлебом в настоящем изобретении понимается продукт, выработанный из муки пшеничной обойной, второго, первого, высшего сортов или из их смеси с добавлением (без добавления) сахара, жира и другого сырья [ГОСТ 27842-88 Хлеб из пшеничной муки. Технические условия].
Под хлебом ржано-пшеничным понимается продукт, выработанный из ржаной обойной, обдирной, сеянной муки или из смеси различных сортов ржаной и пшеничной муки с добавлением (без добавления) солода, сахара, потоки и другого сырья в соответствии с рецептурой для каждого вида хлеба. [ГОСТ 2077-84 Хлеб ржаной, ржано-пшеничный и пшенично-ржаной. Технические условия]. При этом, в ржано-пшеничных хлебобулочных изделиях содержание ржаной муки в смеси составляет 50% и более [ГОСТ 32677-2017 Изделия хлебобулочные. Термины и определения].
Преимуществом переработки нового для винодельческой отрасли вида сырья является полное исключение стадии дробления (в отличие от переработки традиционного сырья - зерна, где традиционно используется двухступенчатая схема дробления с получением помола, характеризующегося 80%-ным проходом через сито диаметром 1 мм), что значительно снижает общие энергозатраты технологического процесса получения дистиллята. Данный факт, скорее всего, связан с существенными отличиями в структурно-механических свойствах возвратных отходов хлебопекарной отрасли по сравнению с зерновым сырьем.
Использование в качестве сырья смеси ржано-пшеничного и пшеничного хлеба, взятых в соотношении 1:1-1:2, позволяет получить сырье оптимального биохимического состава. Переработка пшеничного хлеба в связи с высоким содержанием крахмала характеризуется высоким выходом дистиллята, ржано-пшеничного из-за пониженного содержания крахмала и особенностей его допустимости к ферментативному гидролизу - пониженным выходом. Однако, переработка ржано-пшеничного хлеба дает дистиллят с повышенными органолептическими характеристиками, так как, по сравнению с пшеничным хлебом, он содержит больше растворимых форм белков, доступных к действию экзопротеиназ, а также свободных аминокислот, в том числе треонина, валина, лейцина - предшественников образования соответственно пропилового, изобутилового, изоамилового спиртов - основных летучих компонентов дистиллятов.
Использование на первом этапе подготовки ржано-пшеничного хлеба к дистилляции гидромодуля 1:(4,0-6,0) вместо гидромодуля 1:(2,0-2,5) или с учетом разницы влажностей хлеба и зерна - 1:(2,5-3,5) и внесение всего расчетного количества ферментных препаратов разжижающего и гемицеллюлазного действия способствует, во-первых, улучшению реологических характеристик замеса за счет снижения вязкости, из-за более глубокого гидролиза гемицеллюлоз сырья, во-вторых, повышению ферментативной атакуемости крахмала из-за разрушения его комплексов с гемицеллюлозами и белками, в-третьих, увеличивает процент водорастворимых фракций белка.
Использование на стадии осахаривания ферментного препарата протеолитического действия с экзопротеиназой активностью в количестве 0,01-0,02 ед.ПС/г белка приводит к глубокому гидролизу белков возвратных отходов хлебопекарного производства и, как следствие, к накоплению свободных аминокислот, необходимых в качестве азотного питания для развития спиртовых дрожжей. Кроме того, меняется метаболизм дрожжей, идет более интенсивное образование определенных летучих компонентов.
Все перечисленные преимущества изобретения позволяют, по сравнению с ближайшим аналогом, снизить энергозатраты, сократить длительность подготовки сырья к дистилляции за счет снижения продолжительности обработки на стадии получения осахаренного сусла на 1,0-1,5 часа и исключения стадии выдержки сброженного сусла при температуре 2-4°С в течение 2-3 суток и увеличить выход высококачественного дистиллята из единицы сырья.
Заявленный способ осуществляется следующим образом.
Возвратные отходы хлебопекарного производства, а именно ржано-пшеничный и пшеничный хлеб, взятые в соотношении от 1:1 до 1:2 соответственно, используют в качестве сырья для производства дистиллята. Сырье делят на две части - первая часть представляет собой ржано-пшеничный хлеб, вторая - пшеничный хлеб. Далее осуществляют смешивание первой части сырья с водой при гидромодуле 1:(4,0-6,0), внесение ферментных препаратов разжижающего действия с мезофильной α-амилазой в количестве 0,5-1,0 ед.АС/г условного крахмала и гемицеллюлазного действия в количестве 0,1-0,2 ед.ЦС/г сырья, выдержку полученного замеса при температуре 50-55°С в течение 30-60 минут, повышение температуры до 70-75°С и внесение второй части сырья, выдержку полученной массы при данной температуре в течение 1 часа, повышение температуры до 95-98°С и выдержку в течение 30 минут, охлаждение полученной массы, внесение в нее ферментных препаратов осахаривающего действия в количестве 6,0-8,0 ед.ГлС/г условного крахмала и протеолитического действия в количестве 0,01-0,02 ед.ПС/г белка, осахаривание, охлаждение осахаренного сусла, внесение сухих спиртовых дрожжей, сбраживание, однократную дистилляцию с получением дистиллята. Осуществление заявленного изобретения иллюстрируется следующими примерами.
Пример 1. В качестве исходного сырья используют возвратные отходы хлебопекарного производства, а именно, пшеничный хлеб с крахмалистостью 67,4% на абсолютно сухое вещество и начальной влажностью 38% и ржано-пшеничный с крахмалистостью 52,5% на абсолютно сухое вещество и начальной влажностью 42%. Первую часть сырья - 500 кг ржано-пшеничного хлеба смешивают в смесители с водой при гидромодуле 1:4,0, температура полученного замеса составляет 50-55°С, вносят ферментные препараты: препарат разжижающего действия Амилаза НТ 4000 N (основной фермент - мезофильная α-амилаза) в количестве 1,0 ед.АС/г условного крахмала сырья; препарат гемицеллюлазного действия Вискозим L (основной фермент - целлюлаза, сопутствующие ферменты - ксиланаза и β-глюканаза) в количестве 0,2 ед.ЦС/г сырья.
Выдержку замеса при температуре 50-55°С осуществляют в течение 60 минут. Далее температуру повышают до 70-75°С, вносят вторую часть сырья - 500 кг пшеничного хлеба, общий гидромодуль составляет 1:2,0. Проводят двухступенчатую водно-тепловую обработку и ферментативный гидролиз: при температуре 70-75°С в течение 60 минут, а затем при температуре 95-98°С в течение 30 минут. Затем полученную массу охлаждают до 56-58°С, вносят ферментные препараты: препарат осахаривающего действия САНсупер 240 L (основной фермент - глюкоамилаза) в количестве 6,0 ед.ГлС/г условного крахмала; препарат протеолитического действия Алкалаза 2,4 L FG (основной фермент - экзопротеиназа) в количестве 0,01 ед.ПС/г белка сырья и проводят окончательный ферментативный гидролиз (осахаривание) в течение 30 минут.
3
Далее сусло охлаждают до температуры 20-25°С, вносят сухие спиртовые дрожжи в количестве 100 мг/100 см сусла и проводят сбраживание в течение 66 часов при температуре 28-30°С. Затем проводят однократную дистилляцию в аппарате периодического действия с фракционированием на головную, среднюю (дистиллят из крахмалсодержащего сырья) и хвостовую фракции.
Выход дистиллята составляет 37,8 дал/тонна сухого вещества сырья.
Пример 2. Процесс получения дистиллята из крахмалсодержащего сырья осуществляют аналогично примеру 1. Соотношение в сырье ржано-пшеничного хлеба и пшеничного хлеба составляет 1:2, гидромодуль на стадии получения замеса - 1:6,0; выдержка при температуре 50-55°С в течение 30 минут.
Выход дистиллята составляет 40,1 дал/тонна сухого вещества сырья.
Для сравнения параметры способа подготовки сырья к дистилляции по заявленному изобретению и ближайшему аналогу, а также данные о выходе дистиллята приведены в таблице 1.
Таким образом, предлагаемый способ позволяет снизить энергозатраты, сократить длительность подготовки сырья к дистилляции за счет снижения продолжительности обработки на стадии получения осахаренного сусла на 1,0-1,5 часа и исключения стадии выдержки сброженного сусла при температуре 2-4°С в течение 2-3 суток и увеличить выход высококачественного дистиллята из единицы сырья.