СПОСОБ УЛУЧШЕНИЯ ОРГАНОЛЕПТИЧЕСКИХ И АНТИОКСИДАНТНЫХ СВОЙСТВ 40 %-НОГО СПИРТОВОГО НАПИТКА
METHOD FOR IMPROVEMENT OF ORGANOLEPTIC AND ANTIOXIDANT PROPERTIES OF 40% PROOF ALCOHOLIC BEVERAGE

Изобретение относится к пищевой промышленности и может быть использовано для улучшения вкусовых и потребительских качеств алкогольных напитков.
2
2
2
Известно, что наличие растворенного углекислого газа в спиртовых напитках существенно ускоряет всасывание алкоголя в кровь и приводит к ускорению возникновения состояния алкогольного опьянения. Существует мнение, что повышенное содержание газа в крепких спиртных напитках вызывает изменение органолептических свойств. Хорошо известен эффект сильного воздействия крепкого спиртового напитка, после употребления которого при вдохе возникают ощущения, сопоставимые с ощущениями химического ожога. Это связано с увеличением раздражающего воздействия на слизистую человека. В таких условиях теряется частично или полностью ощущение послевкусия. Ощущение привкуса смещается в негативную сторону, вплоть до отвращения (Родионов Б. Полугар. Водка, которую мы потеряли. - М.: Зебра Е, 2009). Широко известно, что в заметной мере мягкий вкус спиртового напитка является критерием его чистоты. Это относится и к растворенным газам. Спиртовой напиток высшей очистки приобретает характерный сладковатый привкус, свойственный разбавленным растворам спиртов. Этот эффект еще сильнее заметен для спиртового напитка, свободного от растворенных в нем газов, таких как Cl, О, N, СО.
Для улучшения вкуса спиртовых напитков путем удаления из них углекислого газа предложено несколько способов, основанных на разных физико-химических принципах.
Из техники известен способ получения водки (40%-ного спиртового раствора) путем смешения спирта и льда RU 2266951. Такой способ производства позволяет получать водку с низким содержанием растворенного газа в растворе, в частности растворенного хлора. В процессе замерзания вода отстаивается, и выделяются излишки газов, в частности растворенный в воде хлор, который сильно влияет на органолептические свойства напитков. К недостаткам этого метода можно отнести то, что этот способ можно использовать только для приготовления водки. Кроме того, производство льда является энергозатратным. Описанный способ не позволяет также полностью удалить растворенный газ непосредственно перед употреблением спиртного напитка.
Из уровня техники известны способы улучшения органолептических свойств спиртосодержащих напитков (спиртовых растворов) и увеличения их антиоксидантной активности путем введения различных химических добавок. Например, в патенте на изобретение RU 95105643 описан способ увеличения антиоксидантной активности спиртового напитка, путем введения природного адаптагена семейства аралиевых, полученного из тканей растения Polyscias filicifolia. Недостатком этого метода могут быть осложнения в виде аллергии на отдельные компоненты и различная реакция желудочно-кишечного тракта на компоненты, добавляемые в качестве антиоксидантов в различные спиртные напитки. Эти добавки природного или искусственного происхождения могут изменять вкус, цвет, запах спиртового напитка, а также деградировать в течение времени с возможным образованием токсичных производных. Наличие химических добавок для некоторых сортов спиртных напитков недопустимо, что делает невозможным улучшения их антиоксидантных свойств с помощью химических добавок.
Из уровня техники известны различные способы улучшения вкусовых качеств спиртосодержащих напитков путем использования различных физических факторов, обеспечивающих образование новых химических соединений и изменение концентрации уже существующих химических соединений. В патенте CN 1086541 описано устройство, воздействующее на спиртные напитки электромагнитным полем и электрическим током до 24 А с целью искусственного состаривания и обеззараживания спиртных напитков с целью улучшения вкусовых качеств напитка. Однако у этого метода имеются существенные недостатки, связанные с высокой интенсивностью воздействия электрического тока на спиртовой напиток и высокой реакционной способностью электродов, размещенных в спиртовом напитке. Также возможны выделения продуктов гидролиза.
Из уровня техники (заявка на изобретение RU 2011150363) известно устройство кавитационно-контактного воздействия при создании спиртовых напитков. Для этого с помощью устройства производят воздействие на спиртосодержащие напитки продольными электромагнитными волнами, акустическими волнами доультразвуковой и ультразвуковой частоты, возникающими при гидродинамической кавитации обрабатываемого материала, вследствие чего происходит понижение окислительно-восстановительного потенциала за счет поступления свободных электронов в обрабатываемый продукт извне и образования ионрадикалов. Такой способ обработки приводит к увеличению антиоксидантной активности напитка.
Недостатком этого технического решения являются неприятные звуковые ощущения, связанные с ультразвуком. Также за счет кавитации могут выделяться химические вещества из корпуса устройства в спиртовой напиток. Выработанные свободные электроны не могут быть сольватированы, что приводит к созданию различных ионрадикалов, некоторые из которых могут обладать токсичными свойствами. Описанное техническое решение было выбрано в качестве прототипа изобретения.
Техническим результатом заявленного изобретения является исключение негативных звуковых ощущений, связанных с ультразвуком, устранение возможности образования токсичных веществ при обработке 40%-ных спиртовых растворов за счет исключения кавитации и воздействия электрического тока, а также химических добавок, и повышения явлений сольватации электронов, находящихся в спиртовом растворе. Предлагаемые способ и устройство обеспечивают улучшение органолептических свойств алкогольных напитков за счет повышения эффективности удаления растворенного газа из спиртового напитка, а также способствуют увеличению их антиоксидантной активности.
Этот технический результат достигается тем, что в известном способе улучшения органолептических и антиоксидантных свойств 40%-ного спиртового напитка, включающем удаление из напитка растворенного газа путем воздействия физическими факторами, при этом над поверхностью 40%-ного спиртового напитка при комнатной температуре создают вакуум при остаточном давлении 0,03 атмосферы и одновременно поверхность спиртового напитка облучают ультрафиолетовым излучением с длиной волны с максимумом пика излучения в диапазоне 190-400 нм и мощностью источника излучения 1-100 Вт не менее 1 минуты, при этом источник излучения находится на расстоянии 20 см от облучаемой поверхности.
Устройство для осуществления способа улучшения органолептических и антиоксидантных свойств 40%-ного спиртового напитка включает соединенную с вакуумным насосом герметичную камеру, выполненную с возможностью помещения и установки в ней открытых емкостей со спиртовым напитком и снабженную источником УФ-излучения, установленным таким образом, что в рабочем состоянии этот источник обеспечивает облучение всей открытой поверхности спиртового напитка. Вакуумная камера может быть выполнена в виде купола, установленного с возможностью съема и герметичной фиксации ее на плоском основании.
Вакуумная камера может быть выполнена в виде корпуса, снабженного герметично закрывающейся дверцей для помещения в нее открытых емкостей со спиртовым напитком.
Устройство поясняется чертежами.
Фиг. 1 показана схема устройства с дверцей вакуумной камеры.
Позициями обозначены следующие элементы: 1 - вакуумная камера, 2 - вакуумный насос, 3 - патрубок вакуумного насоса, 4 - вентиль патрубка вакуумного насоса, 5 - источник УФ-излучения, 6 - дверца для помещения в камеру спиртового напитка.
Фиг. 2 - схема устройства с куполом вакуумной камеры и плоским основанием, при этом вакуумная камера выполнена в виде купола и плоского основания.
Позициями обозначены следующие элементы: 1 - купол вакуумной камеры, 2 - вакуумный насос, 3 - патрубок вакуумного насоса, 4 - вентиль патрубка вакуумного насоса, 5 - источник УФ-излучения, 6 - плоское основание.
Фиг. 3 - вольтамперометрическая полярограмма 40%-ного раствора спирта в воде.
Способ осуществляют следующим образом.
1. 40%-ный спиртовой напиток через дверцу 6 (фиг. 1) или путем подъема купола 1 (фиг. 2) помещают в вакуумную камеру 1 (фиг. 1) или в объем под куполом 1 (фиг. 2).
2. Камеру 1 герметично закрывают, для чего закрывают дверцу 6 (фиг. 1) или герметично фиксируют купол 1 на плоском основании 6 (фиг. 2).
3. Включают источник УФ-излучения 5. Источник УФ-излучения должен иметь максимум интенсивности излучения в пределах длин волн от 190-400 нм. Мощность источника УФ-излучения не должна превышать 100 Вт и не должна быть менее 1 Вт.
4. Открывают вентиль 4 патрубка 3 вакуумного насоса 2 и создают вакуум в вакуумной камере 1 (фиг. 1) или в объеме под куполом 1 (фиг. 2). Величина остаточного давления должна быть 0,03 атмосферы.
5. После воздействия ультрафиолетового излучения и вакуума с остаточным давлением, достаточным для выделения газа из спиртного напитка в течение не менее 1 минуты, УФ-излучение заканчивается.
6. Источник УФ-излучения 5 выключается и вентиль 4 перекрывается для восстановления давления внутри вакуумной камеры 1 (фиг. 1) или в объеме под куполом 1 (фиг. 2) и атмосферой.
7. Достаются емкости с обработанным 40%-ным спиртовым раствором из вакуумной камеры 1 через дверцу 6 (фиг. 1) или с плоского основания 6 путем поднятия купола 1 (фиг. 2).
Предлагаемое изобретение может быть использовано не только в производстве, но и непосредственно перед употреблением спиртного напитка.
Предлагаемый способ основан на уменьшении концентрации растворенного газа путем создания вакуума над открытой поверхностью 40%-ного спиртового напитка, а также на увеличении антиоксидантных свойств в объеме спиртсодержащего напитка путем облучения открытой поверхности ультрафиолетовым излучением. Также за счет созданного вакуума над поверхностью спиртсодержащего напитка создаются условия, способствующие удалению примесей токсичного метилового спирта.
Авторами настоящего изобретения было выявлено, что под действием ультрафиолетового излучения в водно-спиртовом растворе повышается антиоксидантная активность.
Умягчение вкуса 40%-ного спиртового напитка достигается путем удаления растворенного в нем газа. Отсутствие газа в спиртовом напитке уменьшает раздражающее действие последнего на слизистые человека.
Известно, что в воде и в большей степени в спиртовых растворах содержатся микропузырьки воздуха. Их кавитационное схлопывание сопровождается нагревом до высоких температур локальных областей жидкости. [Брусков В.И., Масалимов Ж.К., Черников А.В. Образование активных форм кислорода под действием тепла при восстановлении растворенного кислорода воздуха. Доклады РАН 2001 т. 381, №2, с. 262-264.] Также хорошо известно о токсичном действии активных форм кислорода, которые образуются под действием различных внешних факторов в спиртовых растворах. Растворенный кислород является одним из естественных радикалов, который приводит к окислению липидов в организме. Кислород в 10 раз сильнее растворяется в спирте, чем в воде, поэтому следует ожидать большего содержания в спиртовых растворах не только кислорода, но и остальных растворенных газов. Одним из методов анализа концентрации кислорода в растворе является полярографический метод. Этот метод очень чувствителен и широко применяется в аналитической химии.
Исследования эффективности вакуумирования спиртовых напитков проводились на полярографе ABC-1.1 с использованием трехэлектродной ячейки с ртутным электродом. Развертка 30 мВ/с. В электрохимическую ячейку заливался исследуемый раствор объемом 40 мл. Дозатором добавлялся насыщенный раствор KCl объемом 0,05 мл.
На вольтамперограмме наблюдался процесс электровосстановления кислорода, который реализуется в несколько стадий с генерацией на поверхности электрода активных форм кислорода. Наличие кислорода и его количество оцениваются по высоте пика, который регистрируется при -70-100 мВ.
На фигуре 3 представлена вольтамперограмма 40%-ного раствора спирта в воде.
-4
На фигуре 3 отчетливо виден пик при - 80 мВ для исходного раствора (на фигуре отмечено как штрихпунктирная линия). Этот пик характеризует концентрацию кислорода, близкую к 8·10 моль/л. Далее проводили вакуумирование раствора. После вакуумирования исходного раствора, в течение 1 минуты, при остаточном давлении 0,03 атмосферы и комнатной температуре (при комнатной температуре и данном давлении происходит закипание 40%-ного раствора спирта, что способствует быстрому удалению растворенных газов из раствора) проводили повторное снятие вольтамперограммы. Результаты измерения показаны на фигуре сплошной линией. Как видно на фигуре 3, пик при потенциале - 80 мВ, связанный с содержанием кислорода, отсутствует. Этот факт указывает на минимальное содержание растворенного кислорода в спиртовом растворе. Также было экспериментально показано, что при приведенных выше условиях необходимое минимальное время, при котором полностью исчезает кислородный пик, составляет 1 минуту (объем электрохимической ячейки 100 мл).
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
-1
-1
Относительная концентрация растворенного газа N и СОпроизводилась с помощью анализатора напитков Orbisphere 3625, который позволяет определять содержание растворенных в жидкости газов: O, N и CO с высокой точностью (±2 млрд для O, ±0,006 V/V (об./об.) для CO и ±0,3 млн для N). Для анализа, использовали 40%-ный спиртовой напиток. Измерения производили до вакуумирования и после. Для этого опускали пробоотборную трубку в исследуемый напиток. Полученные результаты обрабатывали OrbiPack. В результате получали относительные значения концентрации растворенных газов. После вакуумирования исходного раствора, в течение 1 минуты, при остаточном давлении 0,03 атмосферы производили повторное измерение содержания газов в исследуемом спиртовом напитке. В результате получили уменьшение содержания растворенного газа N на 87% и содержание CO на 75% меньше.
Для оценки антирадикальной и антиоксидантной активности спиртовых напитков после модификации использовался хемилюминесцентный метод анализа. Для этого анализа использовался хемилюминометр Minilum L100 и запатентованные методики оценки антирадикальной и антиоксидантной активности растворов. Исследования показали, что при экспозиции в течение 15 минут УФ-облучением при длине волны 254 нм даже у чистой воды возникают заметные антиоксидантные и антирадикальные свойства. Эти свойства сохранялись в течение 2 часов. [Dr. Gudrun Lewin und Prof. Dr. Igor Popov, Verlaufskontrolle und Haltbarkeit - bei lebender und lebloser Materie. Life Sciences Innovations №10, pp. 58-63, 2005.] Аналогично описанному выше эксперименту было проведено исследование 40%-ного спиртового раствора. Экспозиция УФ-облучением производилась в течение одной минуты при длине волны с пиком излучения на 253,7 нм и мощностью 15 Вт и 30 Вт. Для этого использовали бактерицидные УФ-лампы LTC-15 и LTC-30 соответственно. Стекло таких УФ-ламп отфильтровывает озонообразующую спектральную линию 185 нм, т.е. лампы не образуют озон в воздухе. До и после вакуумирования и облучения УФ-светом проводили измерения антиоксидантной активности раствора хемилюминометром Minilum L100 и с использованием запатентованной на базе TIC (thermo-initiated chemiluminescence) методики оценки антирадикальной и антиоксидантной активности растворов. В частности, использовалась интегральная антиоксидантная емкость водорастворимых антиоксидантов в жидкостях (ACW). Показатель ACW до начала физического воздействия на спиртовой раствор был равен 0 нмоль/литр. После физического воздействия этот показатель увеличился до 521 нмоль/литр (для экспозиции УФ-лампы LTC-15) и 737 нмоль/литр (для экспозиции УФ-лампы LTC-30). Эти измерения показывают существенное увеличение антиоксидантной активности после физического воздействия. Эксперимент был повторен после 1 недели после физического воздействия. Улучшенные спиртовые растворы хранились в таре, защищенной от света и с притертой крышкой. Значения ACW стали: 225 нмоль/литр (для экспозиции УФ-лампы LTC-15) и 418 нмоль/литр (для экспозиции УФ-лампы LTC-30). Эксперименты показали, что антирадикальная и антиоксидантная активность спиртовых растворов после облучения УФ-излучением значительно превышает таковую в воде после облучения. Также было показано, что более одной недели, при котором антиоксидантная, антирадикальная активность сохраняется в спиртовом растворе.
Предлагаемый способ основан на уменьшении концентрации растворенного газа путем создания вакуума над открытой поверхностью спиртсодержащего напитка, а также на увеличении антиоксидантной активности в объеме спиртсодержащего напитка путем облучения открытой поверхности ультрафиолетовым излучением. Также за счет созданного вакуума над поверхностью спиртсодержащего напитка создаются условия, способствующие удалению примесей токсичного метилового спирта.
ПРИМЕР 1
2
2
2
Для 40%-ного спиртового напитка в открытой емкости проводят предварительные измерения содержания растворенных газов: N, O, CO. Для этого опускали пробоотборную трубку анализатора напитков Orbisphere 3625 в исследуемый раствор. Делали измерения, которые автоматически заносились в память компьютера для последующего сравнения. Также производили измерения интегральной антиоксидантной емкости водорастворимых антиоксидантов с использованием прибора хемилюминометра Minilum L100 и запатентованных методик и реактивов, которые входят в комплект. Также часть спиртового напитка была взята для органолептического анализа. Измерения показали, что начальное значение интегральной антиоксидантной емкости в исследуемом спиртовом напитке равно нулю. Для этого помещали пробоотборную трубку хемилюминометра Minilum L100 в спиртовой напиток для взятия пробы. Органолептический анализ спиртового напитка выявил наличие ярковыраженного послевкусия с обжигающим эффектом слизистых. Далее, данный спиртовой напиток в открытой емкости через дверцу помещен в вакуумную камеру. Камера герметично закрыта. Включался источник УФ-излучения в виде УФ-лампы LTC-15 мощностью 15 Вт с максимумом длины волны 253,7 нм, расположенной на расстоянии 20 см от облучаемого спиртового напитка.
Через 1 минуту после воздействия ультрафиолетового излучения и вакуума с остаточным давлением, достаточным для выделения газа из спиртового напитка, обработка его вакуумом и УФ-излучением закончена.
Источник УФ-излучения выключен, и вентиль перекрыт для восстановления давления внутри вакуумной камеры 1 и атмосферой.
2
2
2
Достаются емкости с обработанным спиртовым напитком из вакуумной камеры. Замеры количества растворенного газа показали, что относительное содержание растворенного газа N уменьшилось на 87%, CO на 75% и O на 93% относительно первоначальных измерений. Интегральная антиоксидантная емкость спиртового напитка увеличилась от нулевого значения (до физического воздействия) до величины 521 нмоль/литр (сразу после физического воздействия) и 225 нмоль/литр (через неделю после физического воздействия). Органолептические свойства сразу после физического воздействия улучшились: значительно уменьшилось раздражающее воздействие на слизистые, и послевкусие стало значительно мягче с возможностью различить определенные вкусовые особенности 40%-ного спиртового напитка.
ПРИМЕР 2
Для 40%-ного спиртового напитка в открытой емкости производили измерения интегральной антиоксидантной емкости водорастворимых антиоксидантов с использованием прибора хемилюминометра Minilum L100 и запатентованных методик и реактивов, которые входят в комплект. Измерения показали, что начальное значение интегральной антиоксидантной емкости в исследуемом спиртовом напитке равно нулю. Для этого помещали пробоотборную трубку хемилюминометра Minilum L100 в спиртовой раствор для взятия пробы. Также часть спиртового раствора была взята для органолептического анализа. Органолептический анализ спиртового напитка выявил наличие ярковыраженного послевкусия с обжигающим эффектом слизистых. Далее, данный спиртовой напиток в открытой емкости через дверцу помещен в вакуумную камеру. Камера герметично закрыта. Включался источник УФ-излучения в виде УФ-лампы Replux UV-Plus D3 мощностью 7 Вт с максимумом длины волны 280 нм, расположенной на расстоянии 20 см от облучаемого спиртового напитка.
Через 1 минуту после воздействия ультрафиолетового излучения и вакуума с остаточным давлением, достаточным для выделения газа из спиртового напитка (0,03 атм), обработка спиртового напитка вакуумом и УФ-излучением закончена.
Источник УФ-излучения выключен, и вентиль перекрыт для восстановления давления внутри вакуумной камеры 1 и атмосферой.
Достаются емкости с обработанным спиртовым напитком из вакуумной камеры.
Измерения показали, что интегральная антиоксидантная емкость спиртового напитка увеличилась от нулевого значения (до физического воздействия) до величины 127 нмоль/литр (сразу после физического воздействия) и 56 нмоль/литр (через неделю после физического воздействия). Органолептические свойства сразу после физического воздействия улучшились: значительно уменьшилось раздражающее воздействие на слизистые и послевкусие стало значительно мягче с возможностью различить определенные вкусовые особенности спиртового напитка.
ПРИМЕР 3
Для 40%-ного спиртового напитка в открытой емкости производили измерения интегральной антиоксидантной емкости водорастворимых антиоксидантов с использованием прибора хемилюминометра Minilum L100 и запатентованных методик и реактивов, которые входят в комплект. Измерения показали, что начальное значение интегральной антиоксидантной емкости в исследуемом спиртовом напитке равно нулю. Для этого помещали пробоотборную трубку хемилюминометра Minilum L100 в спиртовой напиток для взятия пробы. Также часть спиртового напитка была взята для органолептического анализа. Органолептический анализ спиртового напитка выявил наличие ярковыраженного послевкусия с обжигающим эффектом слизистых. Далее, данный спиртовой напиток в открытой емкости через дверцу помещен в вакуумную камеру. Камера герметично закрыта. Включался источник УФ-излучения в виде УФ-лампы LTC-30 мощностью 30 Вт с максимумом длины волны 253,7 нм, расположенной на расстоянии 20 см от облучаемого спиртового напитка.
Через 1 минуту после воздействия ультрафиолетового излучения и вакуума с остаточным давлением, достаточным для выделения газа из спиртного напитка, обработка спиртового раствора вакуумом и УФ-излучением закончена.
Источник УФ-излучения выключен, и вентиль перекрыт для восстановления давления внутри вакуумной камеры 1 и атмосферой.
Достаются емкости с обработанным спиртовым напитком из вакуумной камеры.
Интегральная антиоксидантная емкость спиртового напитка увеличилась от нулевого значения (до физического воздействия) до величины 737 нмоль/литр (сразу после физического воздействия) и 418 нмоль/литр (через неделю после физического воздействия).
Органолептические свойства сразу после физического воздействия улучшились: значительно уменьшилось раздражающее воздействие на слизистые, и послевкусие стало значительно мягче с возможностью различить определенные вкусовые особенности спиртового напитка
ПРИМЕР 4
Для 40%-ного спиртового напитка в открытой емкости, производили измерения интегральной антиоксидантной емкости водорастворимых антиоксидантов с использованием прибора хемилюминометра Minilum L100 и запатентованных методик и реактивов, которые входят в комплект. Измерения показали, что начальное значение интегральной антиоксидантной емкости в исследуемом спиртовом напитке равно нулю. Для этого помещали пробоотборную трубку хемилюминометра Minilum L100 в спиртовой напиток для взятия пробы. Также часть спиртового напитка была взята для органолептического анализа. Органолептический анализ спиртового напитка выявил наличие ярковыраженного послевкусия с обжигающим эффектом слизистых. Далее, данный спиртовой напиток в открытой емкости через дверцу помещен в вакуумную камеру. Камера герметично закрыта. Включили источник УФ-излучения в виде УФ-лампы H44GS-100 мощностью 100 Вт с максимумом длины волны 273 нм, расположенной на расстоянии 20 см от облучаемого спиртового напитка.
Через 1 минуту после воздействия ультрафиолетового излучения и вакуума с остаточным давлением, достаточным для выделения газа из спиртового напитка, обработка спиртового напитка УФ-излучением закончена.
Источник УФ-излучения выключен, и вентиль перекрыт для восстановления давления внутри вакуумной камеры 1 и атмосферой.
Достаются емкости с обработанным спиртовым напитком из вакуумной камеры.
Измерения показали, что интегральная антиоксидантная емкость спиртового напитка увеличилась от нулевого значения (до физического воздействия) до величины нмоль/литр (сразу после физического воздействия) и 56 нмоль/литр (через неделю после физического воздействия).
Органолептические свойства сразу после физического воздействия улучшились: значительно уменьшилось раздражающее воздействие на слизистые, и послевкусие стало значительно мягче с возможностью различить определенные вкусовые особенности 40%-ного спиртового напитка.