Способ производства дистиллята из крахмалсодержащего сырья
METHOD FOR THE PRODUCTION OF DISTILLATE 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, 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 C1, 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.
Наиболее близким аналогом настоящего изобретения является способ производства, включающий смешивание первой части сырья с водой при гидромодуле 1:(4,0-6,0), внесение ферментных препаратов разжижающего действия с мезофильной альфа-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 60 минут, 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 (RU 2679844 С1, 13.02.2019).
Недостатком данного способа являются пониженный выход дистиллята из единицы сырья и его пониженные качественные характеристики. Техническим результатом заявленного изобретения является повышение выхода дистиллята из единицы сырья и улучшение его органолептических характеристик.
2
4
Технический результат достигается тем, что способ производства дистиллята из крахмалсодержащего сырья, в качестве которого используют возвратные отходы хлебопекарного производства, включает смешивание первой части сырья, представляющей собой ржано-пшеничный хлеб, с водой, внесение ферментных препаратов разжижающего действия, проведение первого этапа тепловой обработки замеса, внесение второй части сырья, представляющей собой пшеничный хлеб, проведение второго этапа тепловой обработки полученной массы, ее охлаждение, внесение в нее ферментных препаратов осахаривающего и протеолитического действия, осахаривание, однократную дистилляцию, отличающийся проведением подкисления сброженного сусла перед стадией дистилляции 2М раствором HSO до pH 3,0-3,5.
Подкисление сброженного сусла из возвратных отходов хлебопекарного производства до pH3,0-3,5 приводит при однократной фракционной перегонке к повышению выхода средней фракции (дистиллята) за счет снижения потерь безводного спирта с головной и хвостовой фракциями. Отмеченный факт связан с изменением направленности протекания физико-химических процессов, происходящих при нагревании в кубе дистилляционной установки. Меньшая степень подкисление сброженного сусла практически не оказывает влияния на процесс распределения этанола по фракциям, большая степень подкисления приводит к образованию труднолетучих компонентов, удаляемых из процесса с отходом производства - бардой.
Подкисление сброженного сусла из возвратных отходов хлебопекарного производства влияет не только на выход дистиллята, но и на содержание основных летучих компонентов во фракциях. Снижение активной кислотности сброженного сусла до уровня 3,5-3,0 сопровождается уменьшением содержания ацетальдегида и этилацетата, что может быть связано с изменением направленности окислительно-восстановительных процессов и частичным гидролизом сложных эфиров уксусной кислоты. Известно, что повышенная концентрация данных компонентов может придавать резкость конечному продукту.
Существенное влияние подкисление оказывает на общее содержание основных высших спиртов. Их общее содержание при подкислении до pH 3,0-3,5 снижается, причем, в первую очередь за счет содержания изобутанола и изоамилола, придающих в повышенных концентрациях сивушные оттенки аромату дистиллята. Одновременно, отмечалось незначительное повышение содержания 1-пропанола, который обладает приятным маслянисто-цветочным запахом. Снижения содержания изобутанола и изобутанола при подкислении, вероятно связано с интенсификацией реакции этерификации между высшими спиртами и высшими жирными кислотами в условиях повышенных температур в кубе дистилляционной установки. Возвратные отходы хлебопекарного производства, в отличие от традиционных видов крахмалсодержащего сырья (зерна), содержат деструктурированные остатки дрожжевой биомассы, в состав которых входят высшие жирные кислоты. В результате реакции этерификации образуются высококипящие сложные эфиры, которые, как известно, концентрируются в барде.
Интенсификация эфирообразования при подкислении сброженного сусла до рН 3,5-3,0 также приводила к повышению содержания компонентов энантового эфира (этилкапрат, этилкаприлат, этилкапроат) более, чем на 75 %. Основными источниками образования энантового эфира служат низкомолекулярные жирные кислоты (капроновая, каприловая, каприновая), вступающие во взаимодействие с этанолом. Отмечено максимальное концентрирование энантового эфира в дистилляте. Энантовый эфир является ценным ароматобразующим компонентом, придающим дистилляту цветочные оттенки в аромате и «мыльные тона» во вкусе.
Особенностью данного вида крахмалсодержащего сырья является повышенное содержание фенилэтилового спирта, образующегося в результате кислотного гидролиза фенилаланина - аминокислоты, содержащейся в дрожжевой биомассе. Обычно, при дистилляции традиционных видов сырья, в том числе фруктовых, фенилэтиловый спирт в большей степени переходит в хвостовую фракцию и остается в барде. При использовании возвратных отходов в качестве сырья для дистиллятов выявлено относительно высокое содержание данного компонента в средней фракции. Фенилэтиловый спирт обладает запахом чайной розы и может придавать аромату дистиллята так называемые «цветочно-медовые» оттенки.
Все перечисленные преимущества изобретения позволяют, по сравнению с ближайшим аналогом, повысить выход дистиллята на 2,0-2,5 % и улучшить его органолептические характеристики, за счет снижения концентрации компонентов, ухудшающих вкусо-ароматические свойства продукции и повышения содержания компонентов, придающих дистилляту гармоничные, слаженные тона, что в конечном счете, повышает дегустационную оценку дистиллята на 0,2-0,4 балла.
Заявленный способ осуществляется следующим образом.
Возвратные отходы хлебопекарного производства, а именно ржано-пшеничный и пшеничный хлеб, 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, внесение ферментных препаратов разжижающего действия, проводят первый этап тепловой обработки.
2
4
Далее в подготовленную массу вносят вторую часть сырья, проводят второй этап тепловой обработки полученной массы, ее охлаждают, вносят ферментные препараты осахаривающего и протеолитического действия, проводят осахаривание. Полученное осахаренное сусло охлаждают, вносят сухие спиртовые дрожжи, проводят сбраживание. Готовое сброженное сусло подкисляют 2М раствором HSO до pH 3,0-3,5.
Далее проводят однократную дистилляцию с выделением головной, средней (дистиллят) и хвостовой фракций.
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 HT 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 CAHсупер 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
2
4
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. Полученное сброженное сусла перед стадией дистилляции подкисляют 2М раствором HSO до pH 3,5. Осуществляют однократную дистилляцию в аппарате периодического действия с фракционированием на головную, среднюю (дистиллят из крахмалсодержащего сырья) и хвостовую фракции.
Выход дистиллята составляет 38,7 дал/тонна сухого вещества сырья, то есть повышается против аналога на 2,5 %.
Дегустационная оценка дистиллята составляет 8,2 балла, против 8,0 балла по аналогу.
Пример 2. Процесс получения дистиллята из крахмалсодержащего сырья осуществляют аналогично примеру 1. Подкисление полученного сброженного сусла ведут до значения pH 3,0.
Выход дистиллята составляет 38,6 дал/тонна сухого вещества сырья, то есть повышается против аналога на 2,0 %.
Дегустационная оценка дистиллята составляет 8,3 балла, против 8,0 балла по аналогу.
Для сравнения параметры способа подготовки сырья к дистилляции по заявленному изобретению и ближайшему аналогу, а также данные о выходе дистиллята, составе его летучих компонентов и дегустационной оценке приведены в таблице 1.
Таблица 1
Показатели
Ближайший аналог (контроль)
Заявленное изобретение (опыт)
Пример 1
Пример 2
Без подкисления
Подкисление до pH 3,5
Подкисление до pH 3,0
1. Выход дистиллята дал, тонна сухого вещества сырья
37,8
38,7
38,6
2. Массовая концентрация летучих компонентов, мг/дм<sup>3</sup> б.с., в том числе:
- ацетальдегид
85
53
48
- этилацетат
123
81
52
- 1-пропанол
550
705
798
- изобутанол
1384
1018
1023
- изоамилол
4167
3030
2946
- энантовый эфир
72
118
133
- фенилэтиловый спирт
24
45
51
3. Дегустационный балл
8,0
8,1
8,3
Таким образом, предлагаемый способ, основанный на подкисление сброженного сусла до pH 3,5-3,0, позволяет увеличить выход дистиллята единицы сырья и повысить качественные характеристики готового дистиллята за счет изменения направленности протекания физико-химических процессов на стадии дистилляции.