Электрохимически активированная вода в технологии коньяка (бренди)

Электрохимически активированная вода в технологии коньяка

1И.А. Бушина

ВНИИ пивоваренной, безалкогольной и винодельческой промышленности М.В. Гернет

Московский государственный университет пищевых производств

В настоящее время в России алкогольный рынок является устойчивым и динамично развивающимся. Существует тенденция увеличения популярности коньяков (бренди). В связи с острой конкуренцией приорететными исследованиями становятся разработки новых технологических приемов, оказывающих влияние на качество коньяка, его органолептические показатели, а также позволяющих снизить его себестоимость.

Один из возможных путей решения данной проблемы — применение электрохимической активированной (ЭХА) воды в производстве коньяка на стадиях приготовления сахарного сиропа и купажирования. Это позволяет снизить затраты на водоподготовку, уменьшить расход сахара (при приготовлении сахарного сиропа) за счет инверсии и увеличить оборачиваемость емкостей за счет уменьшения послекупажного отдыха, что, в свою очередь, позволяет увеличить производительность.

Имеются положительные результаты по применению ЭХА-воды в хлебопекарном производстве [1], в пивоварении [1-3], в водочном производстве [1, 2] и других отраслях, но, к сожалению, отсутствует информация о приме-

нении ЭХА-воды в коньячном производстве.

Исследование процессов водоподго-товки и практика использования воды в родственных отраслях промышленности показывают, что умягчение производственной воды должно быть заменено кондиционированием, т.е. получением воды с заранее заданными свойствами. Данная проблема возникла сравнительно недавно, поскольку повседневный опыт свидетельствует, что обычная пресная питьевая вода, не имеющая каких-либо особенностей по химическому составу, обладает различными показателями биологической и каталитической активности в зависимости от источника ее получения.

Однако устойчивые и воспроизводимые технологии получения воды и водных сред с заранее заданными окислительно-восстановительными свойствами созданы только на основе феномена электрохимической активации (ЭХА).

Сущность явления электрохимической активации состоит в том, что разбавленные растворы минеральных солей (к ним относится и обычная питьевая вода) в результате анодной или катодной (униполярной) обработки в диафрагменном электрохимическом

реакторе переходят в метастабильное состояние, характеризующееся аномальной физико-химической активностью, которая постепенно убывает во времени (релаксирует). Именно в период релаксации ЭХА-среды проявляют свои главные технологические качества.

Технические средства для реализации ЭХА (диафрагменные электролизеры) известны сравнительно давно. Но коммерческое использование техники ЭХА стало возможным лишь в последнее десятилетие благодаря появлению промышленных электрохимических систем нового типа на основе проточных электрохимических модульных элементов третьего поколения (ПЭМ-3) и реакторов РПЭ в виде блоков элементов ПЭМ-3 различной конфигурации.

Широкую известность в России и за рубежом получили установки СТЭЛ, которые обеспечивают предприятия пищевой промышленности обеззараженной и структурно улучшенной питьевой водой, не уступающей по полезности родниковой и лучшим минеральным водам [1, 2, 4].

В данной работе была использована установка СТЭЛ-20-АК.

Исследования по изучению влияния способа обработки воды на органолеп-тические свойства коньяка проводили в лабораторных условиях, для чего были приготовлены четыре образца купажа коньяка с использованием воды: прошедшей обработку на установке обратного осмоса; прошедшей через К фильтр; прошедшей ЭХА; дистиллированной.

Полученные купажи ставили на отдых (3 мес), так как именно этот период определен как оптимальный согласно существующей НТД [5, 6]. По окончании послекупажного отдыха опреде-

Образец

Рис. 1. Сравнительная дегустационная оценка коньяка, приготовленного на воде, умягченной различными способами:

1 — с водой, умягченной на установке обратного осмоса;

2 — с водой, умягченной на Ыа-К установке; 3 — с ЭХА-водой; 4 — с дистиллированной водой

75 -.

¿2 74 -

73

72

си

X 71

70

О) 69 -

¥ 68 -

67

о

66

65

-г-

10

—Г"

20

Время паузы, мин

-Сахарный сироп, приготовленный на ЭХА-воде

-Сахарный сироп, приготовленный на воде,

умягченной на установке обратного осмоса

0

Рис. 2. Влияние длительности паузы на прирост сухих веществ в сахарном сиропе

ляли органолептические показатели. Дегустацию проводили по 10-балльной шкале. Полученные данные представлены на рис. 1.

Согласно проведенной дегустационной оценке образцы купажа коньяка, приготовленные с использованием ЭХА-воды, отличались более мягким, гармоничным и чистым вкусом по сравнению с аналогичными по составу образцами, изготовленными на воде, умягченной другими способами.

В формировании органолептичес-ких свойств коньяка значительна роль сахарного сиропа, который придает коньяку сладость и мягкость [6, 7].

Технологическим операциям приготовления сахарного сиропа в коньячном производстве уделяется недостаточно внимания, не разработаны процессы, связанные с наиболее эффективным способом использования сахара, в том числе за счет инверсии сахарозы.

Из литературных данных известно, что применение инвертированного сахарного сиропа в производстве коньяка способствует большему смягчению вкуса напитка и его прозрачности, препятствует возможному выпадению кристаллов сахарозы из спиртового раствора [7].

Таким образом, представляло интерес найти условия приготовления сахарного сиропа, которые обеспечивали бы ускорение процесса гидролиза сахарозы, и полученные сиропы придавали бы коньяку особую мягкость.

В наших экспериментах в качестве опытного образца был приготовлен сироп на ЭХА-воде. В качестве контроля использовали образец сахарного сиропа, приготовленный на воде, умягченной на установке обратного осмоса.

Известно, что на скорость инверсии сахарозы самое большое влияние оказывает показатель рН [8]. Поэтому сахарный сироп был приготовлен на ЭХА-воде с рН 2,4 (были исследованы рН от 2,4 до 4,0) по технологии, утвержденной сборником основных правил технологических инструкций и нормативных материалов по производству винодельческой продукции [9]. В готовом сиропе после охлаждения определяли содержание сухих веществ.

Полученные данные свидетельствовали о том, что приготовление сахарного сиропа на ЭХА-воде увеличивает процентное содержание сухих веществ в сиропе на 2,75 %.

Из литературных данных также известно, что инверсия сахарозы зависит от температуры и времени проведения инверсии [8]. После получения положительных результатов в предыдущем эксперименте была продолже-

1 2 Образец

Рис. 3. Сравнительная дегустационная оценка коньяков, приготовленных с опытным образцом сахарного сиропа на воде, умягченной различными способами: 1 — с ЭХА-водой

на работа по выбору оптимального режима приготовления сахарного сиропа.

Известно о разрушении нестойких веществ ЭХА-воды при нагревании [3], поэтому было принято решение делать паузу при температуре 40 °С (исследования проводили при температуре от 20 до 40 °С) от 0 мин до 30 мин с периодичностью в 10 мин. Полученные данные представлены на рис. 2.

Из рис. 2 следует, что увеличение времени паузы незначительно влияет на прирост сухих веществ.

На основании проведенных исследований нами предложен новый способ приготовления сахарного сиропа с использованием технологической паузы в течение 20 мин при 40 °С.

Затем для изучения влияния сахарного сиропа, приготовленного по предложенной технологии,на органолептику коньяка, были составлены купажи: на ЭХА-воде (опыт); на воде после обработки обратным осмосом (контроль).

По окончании послекупажного отдыха проводили дегустацию. Полученные данные представлены на рис. 3.

При органолептической оценке образец коньяка № 1 получил лучшую оценку.

Практикой коньячного производства установлено, что свежеприготовленный купаж коньяка характеризуется отсутствием гармоничности во вкусе и резкостью в аромате. Для восстановления, развития и формирования характерных качественных показателей свежеприготовленный коньяк проходит стадию отдыха, которая продолжается не менее 3 мес для ординарных и не менее 9 мес для марочных [5, 6, 9].

Вполне понятно стремление технологов получить качественные коньяки за более короткий срок, т. е. сократить сроки послекупажного отдыха, что позволило бы увеличить оборачиваемость емкостей и, как следствие, увеличить производительность.

Для изучения влияния ЭХА-воды на продолжительность послекупажного отдыха были приготовлены два образца конька. В качестве контроля использовали коньяк, приготовленный с водой, умягченной на установке обратного осмоса. Опытным образцом служил образец, приготовленный на ЭХА-воде.

Срок послекупажного отдыха был ограничен 180 днями. В процессе выдержки измеряли рН, окислительно-восстановительный потенциал (ОВП), мутность, высчитывали расчетное минимально теоретически ожидаемое значение ОВП (в купажах с применением ЭХА-воды), а также регрессию ОВП.

Известно, что ЭХА позволяет без применения химических реагентов направленно изменять окислительно-восстановительные и каталитические свойства разбавленных водных растворов.

При анодной электрохимической обработке ОВП возрастает за счет образования устойчивых и нестабильных кислот, а также пероксида водорода пероксосульфатов, кислородсодержащих соединений хлора и различных промежуточных соединений, возникающих в процессе самопроизвольного распада и взаимодействия названных веществ.

Природа ОВП обусловлена кванто-механическими характеристиками атомов элементарной электрохимической системы. Электронные структуры атомов и ионов определяют также характер и энергетику процессов гидратации ионов.

При электрохимической обработке воды значения рН и ОВП выходят далеко за пределы области химического регулирования, а также за пределы термодинамической устойчивости воды, ограниченной потенциалами кислородного и водородного электродов [1, 4].

В ЭХА-воде активная концентрация ионов изменяется за счет изменения коэффициентов активности, но не концентрации.

ОВПшт. для каждого образца вычисляли по формуле

ОВПшт. = 660-60 рН.

Данная формула вполне справедлива для неактивированных неорганических растворов в равновесном состоянии.

Регрессия D ОВП. или смещение показателя в сторону электронодо-

6•2004

ПИВО " "ЛПИТКИ

Продолжительность послекупажного отдыха, дни - Контроль - Опыт

Рис. 4. Изменение мутности в процессе послекупажного отдыха

Таблица 1

Образец РН ОВП., мВ, ХСЭ OBnmin., мВ, ХСЭ D ОВП., мВ

Купаж коньяка на обратноосмотической воде (контроль) 4,0 410 420 10

Купаж коньяка на ЭХА-воде (опыт) 4,0 190 420 230

Таблица 2

Образец, Сроки отдыха, дни

Контроль 8,3 8,37 8,45 8,55 8,65 8,7

Опыт 8,45 8,65 8,8 8,8 8,8 8,8

норских значении в органических ан-тиоксидантных средах соответствует разности

D ОВП. = ОВПшт. - ОВП.,

где ОВП. — реальное значение ОВП, замеряемое при помощи высокоомно-го милливольтметра и пары электродов, один из которых является хлорсе-ребряным электродом сравнения (вспомогательным), а другоИ (измерительный) изготовляется из гладкой платины. Чем выше значение D ОВП., тем выше проявляется противоокисли-тельное воздействие напитка [10].

Полученные данные по ОВП представлены в табл. 1.

Таким образом, коньяк на ЭХА-воде обладает более высокой величиной регрессии. Это означает, что антиоксидан-тная активность у него выше, чем у коньяка, приготовленного на обратноос-мотической воде.

Данные по изменению мутности в процессе послекупажного отдыха, из которого следует, что уже с первых дней (на 2-3-И день) отдыха в опытном варианте (с ЭХА-водой) повышается мутность напитка, в то время как в контрольном варианте максимальное повышение мутности происходит на 60-й день и заканчивается к 90-му дню выдержки [11], представлены на рис. 4. Также на протяжении 90 дней каждые две недели коньяки оценивали органо-лептически. Полученные данные представлены в табл. 2.

Дегустационная оценка образцов на протяжении 90 дней отдыха показала, что опытные образцы достигли максимальной оценки через 42 дня отдыха, в то время как для контрольных образцов необходим 90-дневный отдых (рис. 5). Следует отметить, что даже после 90-дневного отдыха контрольный вариант по балловой оценке был хуже, чем опытный образец. Это подтверждают и профили флейвора образцов, представленных на рис. 6. Во флейворе практически все ноты в опытном образце вы-

° 8,3---

ь

(и

^ 8,1--

!,2 -

8,0

а 8,7-f------

v§ 8,6

* 8,5

w о

к 8,4 i -

14 28 42 56 70 90 Продолжительность послекупажного отдыха, дни

С водой, умягченной на установке обратного осмоса

С ЭХА-водой

Рис. 5. Сравнительная дегустационная оценка коньяков во время послекупажного отдыха

ражены интенсивнее, чем в контрольном.

Таким образом, применение ЭХА-воды экономически целесообразно, поскольку это позволяет: снизить стоимость получаемой воды на стадии водоподготовки; увеличить инверсию сахарозы; получить коньяк за более короткий срок послеку-пажного отдыха (42 дня), что, в свою очередь, позволяет увеличить оборачиваемость емкостей; улучшить качество и ор-ганолептическую оценку коньяка.

Использование ЭХА-воды в производстве коньяка является, по нашему мнению, перспективным и чрезвычайно интересным направлением работ, направленных на улучшение качества российских коньяков.

ЛИТЕРАТУРА

1. «Электрохимическая активация-97». Первый Международный симпозиум «ЭХА в медицине, сельском хозяйстве, промышленности». — М., 1997.

2. «Электрохимическая активация-99». Второй Международный симпозиум «ЭХА в медицине, сельском хозяйстве, промышленности». — М., 1999.

Ванильный тон

Послевкусие Энантовый тон

У Древесный тон

Слащавость в послевкусии

Жгучесть Сливочный тон

Шоколадный тон Цветочный тон

-С водой, умягченной на установке обратного осмоса

Рис. 6. Профили флейвора

3. Храпенков С.Н., ГернетМ.В., Свиридова Д.А, Кобелев К.В., Бахир В.М. Электрохимическая активация при получении пивного сусла //Пиво и напитки. 2003. № 4. С. 18-19.

4. Бахир В.М. Электрохимическая активация: очистка воды и получение полезных растворов. — М.: ВНИИМТ, 2001.

5. Коньяки российские. Общие технические условия. ГОСТ Р 51618-2000. — М.: Госстандарт России, 2000.

6. Кишковский З.Н., Мержанин А.А. Технология вина. — М.: Легкая и пищевая промышленность, 1984.

7. Леснов П.П., Фертман Г.И. Приготовление сахарного сиропа для коньяков//Виноградар-ство и виноделие СССР. 1981. № 5. С. 33-34.

8. Тихомиров В.Г. Технология пивоваренного и безалкогольного производства. — М.: Колос, 1998.

9. Сборник основных правил, технологических инструкций и нормативных материалов по производству винодельческой продукции. — М.: Пищепромиздат, 1998. С. 199-201.

10. Прилуцкий В.И. Окислительно-восстановительный потенциал (ОВП) для характеристики противоокислительной активности различных напитков и витаминных комплексов. — М.: ВНИИМТ НПО «Экран».

11. Семененко Н.Т., Руссу Г.И., Балануцэ А.П. Продолжительность послекупажного отдыха коньяков// Садоводство и виноградарство Молдавии. 1986. № 6. С. 43-45. rfjr^