Влияние катионного и анионного состава исправленной воды на стабильность водок при хранении

УдК 663.5

Влияние катионного и анионного состава исправленной воды на стабильность водок при хранении

И. М. Абрамова,

д-р техн. наук; С. С. Морозова, канд. хим. наук; В. А. Поляков,

д-р техн. наук, профессор, академик РАН; Н. А. Шубина

ВНИИ пищевой биотехнологии

Водки и водки особые могут сохранять стабильное качество длительное время без существенного изменения при соблюдении их технологии и условий хранения. Тем не менее, отмечаются случаи забраковок водочной продукции, в основном, по внешним признакам: уменьшение прозрачности, появление осадка на дне бутылок и отдельных плавающих включений.

Одна из причин появления осадков в водках — увеличение содержания в них катионов и анионов выше определенного предела [1, 2]. При длительном хранении в водках могут происходить физико-химические изменения, некоторые из которых протекают медленно и сопровождаются выделением осадков. Наибольшее обогащение водок микроэлементами происходит за счет исправленной (технологической) воды [3].

Повышенная жесткость (содержание солей кальция и магния) приводит к образованию в водках кольца жесткости по горлышку бутылок и, в ряде случаев, выпадению осадков, состоящих из карбонатов и сульфатов кальция и магния.

Щелочность технологической воды и водородный показатель (величина рН) также существенно влияют на стабильность водок при хранении: чем выше эти показатели, тем большее количество микропримесей может выпасть в осадок и тем, соответственно, меньше стабильность водок при хранении.

При смешивании воды и спирта повышается значение рН водно-спиртовой жидкости примерно на 1-1,5 и возрастает щелочность, то есть при исходной величине рН технологической воды 6,5-7,0 рН сортировок составит 8-8,5. При обработке активным углем дополнительно возрастает щелочность и, соответственно, величина рН готовой водки. Водки с высокой величиной рН в процессе хранения разрушают внутреннюю поверхность стеклянных бутылок, что приводит к образованию мелкокристаллических осадков, состоящих из диоксида кремния.

Высокое содержание ионов натрия в водках также способствует выщелачиванию внутренней поверхности стеклянных бутылок.

Содержание железа и марганца в технологической воде, а, соответственно, и в водках, также должно быть строго регламентировано и не превышать 0,15 мг / дм3 для железа и 0,1 мг/дм3 для марганца [4, 5]. Данный факт объясняется тем, что, как правило, все водки имеют щелочную или слабо щелочную реакцию, которая способствует образованию гидроксидов названных элементов, выпадающих в виде бурых осадков. Образование таких осадков возможно даже через 3-6 мес после фасования водки, в зависимости от условий хранения и повышенного содержания железа и марганца в водке.

Не только катионы могут служить причиной выпадения осадков в водках. Повышенное содержание сульфатов и гидрокарбонатов в тех-

40 ПИВО и НАПИТКИ 3 • 2016

контроль качества!

Таблица 1

Название Щелочность, объем Массовая концентрация, мг/дм3

Номер образца образца водки, вместимость бутылки, дата розлива Сорт спирта, крепость, состав Внешний вид Жесткость, °Ж соляной кислоты концентрации с (НС1) = 0,1 моль/дм3, израсходованный на титрование 100 см3 водки, см3 Водородный показатель, рН железа (общего) сульфатов хлоридов силикатов

Предельно допустимая величина 0,12 2; 2,5; 3,0 8,0 0,1 18,0 18,0 3,0

1 «Сибирская» 0,76л 27'05'97 «Экстра», 45% Кольцо жесткости, белый плотный осадок, не отделяющийся от дна 0,3 1,8 8,87 0,05 12,0 6,0 6,0

2 «Посольская» 0,75 л 22'09'95 «Экстра», 40%, вода с жесткостью 1,5-6 °Ж Кольцо жесткости, белый плотный осадок, при переворачивании — мутная капля 1,4 1,2 8,43 0,06 25,0 7,0 7,0

3 «Пшеничная» 0,75 «Экстра», 40%, вода, прошедшая дополнительную обработку на угле БАУ-А Кольцо жесткости, плотный осадок с темными включениями, отделяющийся от дна мелкими чешуйками 0,1 2,0 8,81 0,05 20,0 5,5 8,0

4 «Столичная» 0,75 л 27'05'97 «Экстра», 40%, сахар Кольцо жесткости, белый объемный осадок с аморфными включениями и серебристыми иголками 0,1 2,8 9,15 0,03 50,0 22,0 11,5

5 «Сибирская» 0,5 л 22'09'95 «Экстра», 45% Кольцо жесткости, черные включения в виде гранулированных частиц, легко отделяющиеся от дна 0,06 1,2 8,9 0,07 27,0 10,2 5,8

6 «Московская особая» для поставки на экспорт 0,71 л «Экстра», 40%, уксусная кислота, натрий двууглекислый Белый кристаллический осадок, более крупные включения по всей поверхности бутылки, не отделяющиеся от стекла 0,04 0,7 8,5 0,05 30,0 21,5 4,0

7 «Лужковская» 0,5 л 22'09'95 «Экстра», 40%, сахар, глюкоза, ароматный спирт и настой ячменного солода Белый рыхлый осадок, с искристыми включениями 0,15 0,8 8,52 0,05 25,0 15,0 6,8

8 «Один дома» 0,45л 27'05'97 «Экстра», 40%, пищевая добавка «Лаэль» настой свежих яблок, витаминный премикс Ворсинки белые крупинчатые включения 0,2 0,6 8,4 <0,02 28,0 7,0 2,5

9 «Ермак» 0,5 л 27'05'97 «Экстра», сахар, аскорбиновая и уксусная кислота Белый осадок с коричневыми и черными включениями, легко отделяющимися от дна 0,15 0,04 7,1 0,09 32,0 16,0 3,0

10 «Воронецкая» 0,5 л 29'05'98 «Экстра», 40%, сахар, кислота уксусная, натрий двууглекислый, настой ржи Кольцо жесткости, белый плотный осадок не отделяющийся от дна 0,5 0,9 8,35 0,08 52,4 25,5 7,1

11 «Дядя Ваня классическая» 0,5 л 14'12'08 «Экстра», 40%, уксусная кислота, натрий двууглекислый То же 0,15 0,9 8,55 0,01 45,3 19,0 1,5

12 «Орел» 0,5 л 13'11'08 «Экстра», 40%, сахар, глюкоза, ароматный спирт и настой ячменного солода Ворсинки, белые крупинчатые включения в небольшом количестве 0,1 0,6 8,52 0,02 15,1 6,4 5,2

13 «Крепка Советская власть» 0,5 л 14'12'08 «Экстра», 50%, сахар, глицерин, янтарная и лимонная кислоты Мелкий белый кристаллический осадок 0,1 1,2 8,55 <0,01 20,4 19,1 2,7

С «Экстра», « особа » глюкоза, молочная Кольцо жесткости, белый 14 0 5л и янтарная кислоты, плотный осадок 0,15 1,7 8,73 0,1 29,2 14,2 3,9 7 05 97 ароматный спирт не отделяющийся от дна ' ' ржаных сухарей

нологическои воде, как отмечено выше, также способствует образованию осадков кальция и магния.

В воде всегда присутствует кремневая кислота в растворенном и коллоидном состоянии. При

рН 7 растворенная недиссоцииро-ванная кислота выпадает в осадок. Этому процессу способствует на-

3 • 2016

ПИВО и НАПИТКИ 41

контроль КАЧЕСТВА4

9,2 9,0 8,8 8,6 8,4 8,2 8,0 7,8

-915-

------------8,87-----------

1^8,43"

.....

-8,5------8,52—

8,55 8,52 8,55

-8,73-

о т =1

Рис. 1. Предельно допустимая величина и рН водок после хранения

0,50 ^ 0,40

У 0,30

I: 0,20 £ 0,10

0,12

0,3

0,15

-- -

0,15

-

0,5

0,15

0,15

Допустимая «Сибирская» «Лужковская» величина

«Один дома»

«Ермак» «Воронецкая» «Дядя Ваня «Семеновнам» класс.»

0,1

0

Рис. 2. Предельно допустимая величина и жесткость водок после хранения

! 1Г25 1! 20 £ ^ 55 § 15

18

22 21,5

22 21,5

Допустимая величина

«Столичная»

Московская особая

«Воронецкая» «Дядя Ваня «Крепка

класс.» Советская власть»

30

19

19,1

10

Рис. 3. Предельно допустимая величина и массовая концентрация хлоридов в водках после хранения

Рис. 4. Предельно допустимая величина и массовая концентрация сульфатов в водках после хранения

Рис. 5. Предельно допустимая величина и массовая концентрация силикатов в водках после хранения

личие в воде ионов калия и кальция, образующих силикаты, малорастворимые в водно-спиртовой среде. Все эти реакции протекают медленно, что и может привести к образованию осадков при длительном хранении [6, 7].

В отделе технологии и контроля производства спиртных напитков были проведены исследования физико-химического и микроэлементного состава водок производства ряда ликероводочных заводов, хранившихся в течение 10-15 лет.

Внешний вид водок, пределы допустимых значений величины рН, жесткости, массовой концентрации железа и анионов (согласно требованиям Производственного технологического регламента) и показатели водно-спиртовой жидкости после отделения ее от осадков представлены в табл. 1 и на рис. 1-5.

В бутылках с образцами 1-5, 10-12 присутствовал белый, плотный, трудно отделяющийся от дна осадок, на горлышке бутылок — кольцо жесткости; в водке «Московская особая»(образец № 6) — осадок белый кристаллический, по всей поверхности бутылок — крупные включения; в водке «Лужковская» (образец № 7) — белый рыхлый осадок с искристыми включениями; в водке «Ермак» (образец № 9) — белый осадок с коричневыми и черными включениями; в водке «Крепка Советская власть» (образец № 9) — мелкий кристаллический осадок.

Во всех исследованных образцах, за исключением водки «Ермак», величина рН колебалась в пределах от 8,35 до 9,15, что превышает предельную для водок величину 8,0 (см. рис. 1).

Предельно допустимые величины по жесткости (0,12 °Ж) превышали 7 водок, массовой концентрации хлоридов (30 мг / дм3) — 5 водок из 14 исследованных (см. рис. 2 и 3),

Во всех образцах, за исключением водок «Сибирская» и «Орел» (образцы № 1 и 12), содержалось большое количество сульфатов (см. рис. 4).

Массовая концентрация силикатов изменялась от 3,9 до 11,5 мг /дм3 при предельно допустимой величине 3,0 мг / дм3 (см. рис. 5).

42 ПИВО и НАПИТКИ 3 • 2016

Чонтроль КАЧЕСТВА

Таблица 2

Номер Название Внешний вид осадка Массовая концентрация, мг/дм3

образца изделия аммония калия кальция натрия магния

1 Водка «Сибирская» Кольцо жесткости, белый плотный осадок не отделяющийся от дна — 0,19 6,12 1,95 1,25

2 Водка «Посольская» Кольцо жесткости, белый плотный осадок, при переворачивании — мутная капля — 1,23 12,06 0,09 1,32

3 Водка «Пшеничная» Кольцо жесткости, плотный осадок с темными включениями, отделяющийся от дна мелкими чешуйками — 0,26 25,14 5,24 1,87

4 Водка «Столичная» Кольцо жесткости, белый объемный осадок с аморфными включениями, и серебристыми иголками — 0,68 38,8 6,6 3,68

5 Водка «Сибирская» Кольцо жесткости, черные включения в виде гранулированных частиц, легко отделяющиеся от дна 0,14 0,42 14,4 5,8 0,37

6 Водка «Московская особая» Белый кристаллический осадок, более крупные включения по всей поверхности бутылки, не отделяющиеся от стекла 0,05 0,06 62,2 3,23 3,24

7 Водка «Лужковская» Белый рыхлый осадок, с искристыми включениями 0,11 0,03 35,5 2,80 3,56

8 Водка «Один дома» Ворсинки белые, крупинчатые включения 0,17 0,07 7,2 2,38 0,51

9 Водка «Ермак» Белый осадок с коричневыми и черными включениями, легко отделяющимися от дна 0,22 0,08 9,09 0,50 074

10 Водка «Воронецкая» Кольцо жесткости, белый плотный осадок, не отделяющийся от дна 0,18 0,12 6,03 3,16 0,64

11 Водка «Дядя Ваня классическая» То же 0,13 — 10,6 2,28 0,30

12 Водка «Орел» Ворсинки, белые крупинчатые включения в небольшом количестве 0,17 0,10 0,29 4,48 —

13 Водка «Крепка Советская власть» Мелкий белый кристаллический осадок 0,27 0,65 4,03 3,16 0,76

14 Водка особая «Семеновна» Кольцо жесткости, белый плотный осадок, не отделяющийся от дна 0,30 — 2,72 3,16 0,76

Высокая жесткость и большое количество сульфатов, вероятно, вызвано недостаточной степенью очистки технологической воды, используемой при приготовлении водок.

Высокую величину рН водно-спиртовой жидкости и большое содержание в ней силикатов можно объяснить разрушением внутренней поверхности стекла бутылок в процессе хранения.

Показатели катионного состава осадков после растворения в 0,1 н растворе соляной кислоты представлены в табл. 2.

Как следует из данных табл. 2, в состав осадка входит, в основном, кальций, наибольшее его количество найдено в осадках водок «Столичная» и «Московская особая». Кроме того, в осадках, выпавших из этих изделий, присутствует

магний, натрий и незначительные количества калия.

Таким образом, для сохранения стабильности водок и предотвращения образования осадков в процессе хранения необходимо:

• для приготовления водок использовать исправленную воду с показателями, соответствующую требованиям ПТР 10-1292-99 «Производственный технологический регламент на производство водок и ликероводочных изделий», изменение № 1;

• контролировать качество исправленной воды не только по жесткости и щелочности, но и по величине рН, катионному и анионному составу;

• для регулирования катионного и анионного состава применять мембранные методы водоподго-товки (обратный осмос).

ЛИТЕРАТУРА

1. Исправленная вода для приготовления высокосортных водок / В. А. Поляков, И. М. Абрамова, С. С. Морозова и др. //Производство спирта и ликерово-дочных изделий. — 2015. — № 2. — С. 17-20.

2. Значение ионного состава водок в контроле алкогольной продукции / И. М. Абрамова, В. А. Поляков, М. Э. Медриш, С. В. Павленко //Производство спирта и ликероводочных изделий. — 2013. — № 2. — С. 52.

3. Физико-химический и микроэлементный состав технологической воды и водок и его влияние на стабильность водок в процессе хранения / В. А. Поляков, И. И. Бурачевский, С. С. Морозова и др. //Производство спирта и ликеро-водочных изделий. — 2006. — № 2. — С. 21-23.

4. ПТР 10-12292-99 «Производственный технологический регламент на произ-

3 • 2016 ПИВО и НАПИТКИ 43

контроль КАЧЕСТВА4

водство водок и ликеро-водочных изделий» с изменениями № 1, № 2, № 3.

5. Технология ликероводочного производства:/ И. И. Бурачевский, Е. В. Воробьева, Г. П. Зенина и др. — М.: Пищепро-миздат, 2011. — С. 47-50.

6. Возможные причины образования осадков в водках и рекомендации по их устранению/ И. И. Бурачевский, С. С. Морозова, Г. И. Ющенко Г и др. // Ликероводочное производство и виноделие. — 2009. — № 9 — С. 14-16.

7. Методика определения силикатов в водках с применением метода ионной хроматографии/И. М. Абрамова, М. Э. Ме-дриш, В. А. Поляков, Л. А. Шевченко //Хранение и переработка сельхозсы-рья. — 2007. — №2. — С. 60-62. &

Влияние катионного и анионного состава исправленной воды на стабильность водок при хранении

Ключевые слова

водка; жесткость; хранение водки; катионы; анионы; водоподготовка.

Реферат

Одна из причин появления осадков в водках — увеличение в них содержания катионов и анионов выше определенного предела. При длительном хранении в водках могут происходить физико-химические изменения, некоторые из которых протекают медленно и сопровождаются выделением осадков. В работе представлены исследования физико-химического и микроэлементного состава водок с осадками ряда ликероводочных заводов, хранившихся в течение 10-15 лет. Установлено, что одна из основных причин образования осадков в проанализированных образцах — применение технологической воды, не соответствующей предъявляемым к ней требованиям по величине рН, массовой концентрации кальция, магния, сульфатов и силикатов. Повышенная жесткость (содержание солей кальция и магния) приводит к образованию в водках кольца жесткости по горлышку бутылок и, в ряде случаев, выпадению осадков, состоящих из карбонатов и сульфатов кальция и магния. Высокая величина рН водно-спиртовой жидкости и большое содержание в ней силикатов приводит к разрушению внутренней поверхности стекла бутылок в процессе хранения. Анализ катионного состава осадка показал, что в нем содержится наибольшее количество кальция, магния, натрия и незначительные количества калия. Рекомендуется для сохранения стабильности водок и предотвращения образования осадков в процессе хранения необходимо использовать исправленную воду с показателями, соответствующую требованиям ПТР 10-1292-99 «Производственный технологический регламент на производство водок и ликероводочных изделий», изменение № 1 и контролировать ее качество не только по жесткости и щелочности, но и по величине рН, катионному и анионному составу. Исправленная вода с требуемыми показателями может быть получена при применении одного или нескольких технологических способов водоподготов-ки: для снижения жесткости следует проводить умягчение на катионитовых фильтрах, загруженных катионитом КУ-2-8чС или другим, разрешенным для приготовления питьевой воды; для снижения величины рН, массовой концентрации сульфатов, хлоридов и силикатов целесообразно применять мембранные методы водо-подготовки, в частности, обратный осмос.

Авторы

Абрамова Ирина Михайловна, доктор технических наук;

Морозова Светлана Семеновна, канд. хим. наук;

Поляков Виктор Антонович,

д-р техн. наук, профессор, академик РАН;

Шубина Наталья Александровна

ВНИИ пищевой биотехнологии

111033, Москва, ул. Самокатная, д. 4б,

i-abramova@maU'Ш, morozova'Otlvp@maU'Ш, 3624495@таи.ш

Influence of Anionic and Cationic Composition of of Corrected Water for Vodka Stability in Storage

Key words

vodka; stiffness; storage of vodka; cations; anions; water conditioning.

Abstract

One of the causes of rainfall in vodka is the increasing of the content of cations and anions above a certain limit. For prolonged storage of vodka can be physical and chemical changes, some of which are slow and accompanied by the release of precipitation. The paper presents the results of study of physical-chemical and microelement composition of precipitation of vodkas, stored for 10-15 years, of a number of distilleries. It was found that one of the main reasons for the formation of precipitation in the analyzed samples is the using of process water that does not meet demands for the pH value of the mass concentration of calcium, magnesium, sulfates and silicates. The increased hardness (content of calcium and magnesium salts) leads to the formation of the ring in the vodka bottleneck stiffness and, in some cases, precipitation, consisting of carbonates and sulfates of calcium and magnesium. The high pH of water-alcohol liquid and the high content of silicates in it leads to destruction of the inner surface of the glass bottles during storage. Analysis of the cationic composition of sediment showed that it contained the largest number of calcium, magnesium, sodium, and minor amounts of potassium. As a result a maintaining the stability of vodka and prevention of formation of precipitation during storage needs use the revised water rates, corresponding to the requirements of PTR 10-1292-99 «Industrial production schedules for the production of vodka and liquors,» change number 1, and monitor the quality of not only hardness and alkalinity, but also of the pH value and anionic composition. Reclaimed water with the required performance can be obtained by applying of technological methods of water treatment: to reduce the stiffness by softening in the Na-cation filter over-loaded cation exchanger KU-2-8chS or otherwise allowed for the preparation of drinking-hole; to lower the pH, the mass concentration of sulfates, chlorides and silicates advisable to use membrane treatment methods, such as reverse osmosis.

Authors

Abramova Irina Mikhailovna, Doctor of Technical Sciences; Morozova Svetlana Semyonovna, Candidate of Technical Sciences; Polyakov Victor Antonovich,

Doctor of Technical Sciences, Professor; Academician of RAS; Shubina Natalya Alexandrovna All-Research Institute of Food Biotechnology 4b, Samokatnaya St., Moscow, 111033, Russia, i-abramova@mail.ru, morozova.otlvp@mail.ru, 3624495@mail.ru

44 ПИВО и НАПИТКИ 3 • 2016