Научная разработка внедрения технологии получения крепких напитков на основе виноградного спирта

Технико-экономическое обоснование научной разработки (научно обосновать и внедрить прогрессивную технология крепких напитков на основе виноградного сырья)

Проблемы в технологии получения крепких напитков на основе виноградного спирта

В настоящее время в коньячном производстве Украины и в частности Крыма для приготовления ординарных коньяков используются спирты, привозимые из-за рубежа, которые зачастую не обладают необходимыми показателями качества и часто вызывают сомнения в натуральности своего происхождения.

- На Украине ежегодно около 10-30% урожая винограда в силу различных причин получается некондиционным. Виноматериалы, получаемые при переработке такого винограда, по своим показателям непригодны в производстве вин и коньяков.

- Большой объем при переработке винограда составляют прессовые фракции 2 и 3 давления (10-16 декалитров из тонны винограда) которые используют только для приготовления ординарных крепких вин. Но такое использование прессовых фракций возможно на заводах, которые имеют разрешение на производство крепких вин и имеют лицензию на покупку спирта для проведения спиртования. Многие «совхозные» винзаводы производят только столовые виноматериалы и прессовые фракции сбраживают и передают на другие заводы в виде виноматериалов для получения спирта-ректификата, который не используется в приготовлении коньяков.

- За последние 10 лет в Украине в несколько раз сократилось производства спирта из отходов виноделия. Одна из основных причин такого падения производства спирта связана с фактическим прекращением выработки крепких напитков на предприятиях винодельческой отрасли из-за ведения высокой ставки акцизного сбора на крепкие напитки.

В отрасли практически не используются дорогостоящие мощности перегонной аппаратуры на несколько сотен тысяч декалитров спирта в год. Не перерабатываются отходы виноделия, не находят потребителя спирт сырец виноградный и плодовый ранее выработанный в отрасли.

- В последние годы селекционерами выведено много сортов с повышенной устойчивостью к вредителям, болезням, филлоксере, низким температурам. Эти сорта более урожайны, чем классические сорта, требуют меньше ухода, но дают урожай более низкого качества малопригодный для получения столовых вин высокого качества. Однако уже сейчас эти сорта широко применяются в качестве корнесобственных для приготовления коньячных виноматериалов и спиртов в херсонской области. Применение данных сортов на данный момент идет методом проб и ошибок, не имея под собой научной основы. Следует отметить, что вина, полученные из сортов винограда обладающих повышенной устойчивостью имеют повышенное содержание дигликозидов которые могут в больших количествах оказывать негативное воздействие на организм человека, поэтому необходимо испытать широко распространенные сорта на пригодность их для получения виноматериалов и спиртов, а также разработать технология получения на их основе ординарных коньяков и напитков типа бренди.

Одним из возможных вариантов возврата крепких напитков на рынок отечественной алкогольной продукции связан с созданием крепких напитков нового поколения - БРЕНДИ, приближенного по своим потребительским свойствам к ординарным коньякам и кальвадосу, но с более коротким сроком технологического процесса от 0,5 до 1 года вместо 3-5 лет при производстве ординарных коньяков по ниже представленной схеме.

Схема получения коньячных напитков типа бренди

Высокие потребительские свойства в сочетании с дешевым исходным сырьем и ускоренным циклом производства позволяет новому поколению крепких напитков занять свою нишу между водкой и ординарным коньяком, но для этого необходимо решить ряд проблем связанных как с получением спирта для приготовления бренди, так и с обработкой полученного спирта древесиной дуба и препаратами на ее основе.

Цель проводимых исследований и пути решения проблем.

Целью настоящих исследований является разработка технологий:

1. получения спирта высокого качества из сырья с низким содержанием спирта и соответственно ароматических компонентов будущего напитка. В данный момент эту проблему возможно решить двумя путями.

1 – перегонка жидкостей с низким содержанием спирта в присутствии дрожжей двукратной сгонкой без отбора при фракционной перегонки головной фракции.

2 – контроль фракционной перегонки с подбором технологических режимов для перехода в дистиллят необходимого количества ароматических компонентов вина.

3. Внесение в виноматериалы дубовых гранулятов и выдержка их в их присутствии до перегонки.

2. Виноматериалы, полученные из прессовых фракций сусла, имеют большое количество окислительных ферментов, склонны к окислению и имеют в отличие от виноматериалов полученного из низкосахаристого винограда избыточное содержание ароматических компонентов. Для решения этой задачи можно использовать следующие технологические решения:

1 – обработка сусла прессовых фракций перед брожением сорбентами для удаления из них избыточного количества окислительных ферментов, с проведением брожения в контролируемых условиях.

2. – проведение предварительной выдержки виноматериалов на дрожжах с последующей двукратной перегонкой с контролируемыми параметрами при фракционной перегонке.

3. Получение спирта из отходов при переработки винограда– выжимок может быть перспективна, только при большой площади виноградных насаждений, наличии площадей и оборудования для проведения сбраживания выжимки и ее перегонки на спирт. Данное направление имеет большие сложности с технологическим решением, так как при внесении в выжимку воды и проведении брожения максимально-возможное содержание спирта не более 4,0 %. Сбродившая выжимка является благоприятной средой для развития вредной микрофлоры, спирты полученные при ее перегонке можно использовать только как ректификаты – то есть полностью очищенные от всех компонентов.

Больший практический интерес представляет собой перегонка для получения спирта пригодного для производства напитков типа бренди дрожжевых осадков винодельческого производства количество которых достигает 6,0% от объема вырабатываемых виноматериалов. Основной проблемой при ох перегонке является избыточный переход в дистиллят компонентов ухудшающих вкус коньячных напитков, однако ее возможно решить следующими способами:

1. Совместной перегонкой дрожжевых осадков с виноматериалами полученными из некондиционного сырья.

2. Разбавлением дрожжевых осадков водой до жидкого состояния в соотношении 50:50 с фракционной перегонкой.

4. При приготовлении коньячных виноматериалов из сортов винограда с повышенной устойчивостью к неблагоприятным факторам необходимо исследовать следующие вопросы:

1. Динамику перехода дигликозидов и их превращение при различных условиях брожения.

2. Особенности перегонки виноматериалов при разной концентрации дрожжей в исходном виноматериале (необходимо определить влияние концентрации дрожжей при перегонке на качественные показатели коньячных спиртов).

3. На основании полученных экспериментальных данных определить схему перегонки наиболее подходящую для данной группы виноматериалов или даже для отдельного сорта, а также условия фракционирования.

Кроме вышеперечисленных проблем необходимо подобрать отдельно для каждой группы спиртов получаемых из различного вида сырья оптимальные технологические обработки либо древесиной дуба, либо дубовым гранулятом, или их совместным применением при различных кислородных режимах при различных температурах выдержки.

Оценка возможности применения существующих аппаратов для производства виноградного спирта необходимого для производства напитков типа бренди

На сегодняшний день технология получения бренди, как и коньяка, представляет собой совокупность следу­ющих основных технологических процессов: получение виноматериала; перегонка на спирт; выдержка (созревание) спиртов для коньяка 3-5 лет, а для бренди обработка подготовленной дубовой клепкой, или обработка специальными дубовыми гранулятами; приготовление купажных мате­риалов и купажирование; оклейка; снятие с клея; отдых напитка; обработка холодом; фильтрация; разлив и оформление продукции.

В настоящее время коньячные спирты получают по трем: классической – двойной перегонкой и 2-м современным - однократной прямой перегонкой и непрерывной перегонкой. Каждая из этих схем имеет свои достоинства и недостатки.

Получение коньячного спирта по классической технологии:

Перегонка виноматериалов на спирт-сырец. После наполнения перегонного куба приступают к пере­гонке. В течение 30-40 мин. виноматериал нагревают до ки­пения, затем, во избежание его выброса, уменьшают подачу пара. Началу кипения виноматериала предшествует заметное выделение газов из воздушника спиртового фонаря.

При появлении дистиллята в спиртовом фонаре открыва­ют вентиль на водяной коммутации к холодильнику. Подачу воды в холодильник регулируют таким образом, чтобы тем­пература дистиллята была не выше 17°С. При установившемся нормальном режиме перегонки дистиллят в спиртовом фона­ре течёт тонкой струёй, без пульсации. К концу перегонки подачу охлаждающей воды увеличивают.

Общая продолжительность дистилляции одной навалки виноматериала 6-8 ч. Средняя крепость получаемого при этом спирта-сырца 23-32% об.

Перегонку заканчивают при нулевом показании спирто­мера.

Перегонка спирта-сырца на коньячный спирт. Аналогична по технологии получения спирта-сырца, только при этой перегонке идет разделение спирта по фракциям. При появлении дистиллята уменьшают подачу пара и струю спирта регулируют таким образом, чтобы расход со­ставил 0,3-0,4 л/мин. Продолжительность отбора головной фракции (15-30 мин.) зависит от качества виноматериалов. При этом руководствуются также и внешними признаками: в начале отбора головная фракция имеет сизоватый оттенок и мелкие хлопья, затем она становится прозрачной, во вкусе меньше ощущается эфироальдегидный тон. Этот момент и является концом отбора головной фракции. Объём её состав­ляет 1-3% от содержания безводного спирта в навалке.

Среднюю фракцию отбирают при расходе 0,7-0,8 л/мин, в течение 7-8 ч.

Отбор хвостовой фракции начинают при снижении кре­пости дистиллята до 50-45% об., когда заметно ощущаются погонные тона. Продолжительность отбора 3-3,5 ч при рас­ходе 0,8-0,9 л/мин.

В конце перегонки при показании спиртомера 4-5% об. Интенсивность отбора хвостовой фракции уменьшается в 2 раза во избежание снижения средней крепости. Перегонку заканчивают при нулевом показании спиртомера.

Хвостовая фракция крепос­тью 50-20% может быть использована для приготовления ду­шистых вод.

Общая продолжительность перегонки спирта-сырца 10-12ч.

Схема однократной перегонки коньячных виноматериалов предусматривает получение коньячного спирта непосредственно из вина.

Общая продолжительность перегонки зависит от полезной вместимости куба, на аппарате ПУ-500 составляет 10-12 ч.

Предусмотренное схемой выделение головной фракции для ректификации до 3% безводного спирта, затем идет отбор средней фракции – коньячного спирта, а затем проводят отбор хвостовой фракции.

Непрерывная перегонка, Осуществляемая на соответствующих перегонных аппаратах, заключается в том, что из подвергаемого перегонке виноматериала непрерывно выделяют или один готовый продукт, содержащий все летучие компоненты, находившиеся в перегоняемом материале, или несколько продуктов (фракций), различных по составу.

Непрерывная перегонка вытеснила периодическую перегонку в большинстве отраслей промышленности. Во многих странах (США, Болгарии, Югославии, Румынии) стали широко применять непрерывную перегонку виноматериалов для получения коньячного спирта. Однако коньячные спирты, получаемые на аппаратах непрерывного действия, как правило, отличаются пониженным содержанием наиболее ценных примесей. Это связано с тем, что аппараты непрерывного действия имеют ректификационную колонну, в которой происходит очищение и укрепление спирта. Кроме того, при непрерывной перегонке виноматериал не подвергается длительному нагреву и поэтому в нём не успевает происходить новообразование примесей.

Несмотря на многочисленные работы по усовершенствованию конструкции перегонных аппаратов непрерывного действия, до сего времени не удаётся в полной мере моделировать процессы, протекающие при перегонке виноматериалов на периодически действующих кубовых аппаратах. Последние создают лучшие условия для накопления в коньячных спиртах важнейших ароматических и вкусовых примесей и по этой причине используются для приготовления высококачественных коньяков.

Вышеперечисленные способы, которые применимы при получении коньячного спирта малоприемлимы для получения коньячного напитка типа бренди по причине того, что они обеспечивают только упрощенную очистку дистиллята, что не обеспечит получение спиртов достаточно очищенных для приготовления бренди. При выдержке коньячных спиртов в течение 3-5 лет происходит трансформация и конденсация нежелательных компонентов, а при производственном цикле бренди 0,5-1 год такие процессы не успеют пройти, что вызывает необходимость более глубокой фракционной очистки дистиллята.

Для фракционной перегонки используются в винодельческой промышленности КУ-500 и браго-ректификационная колонна «Комсомолец». Спирты, получаемые при применении этого оборудования имеют большое количество летучих примесей, которые оказывают отрицательное действие на качество коньячных спиртов и готового напитка. Наиболее полно очистка от нежелательных примесей проходит при выходе дистиллята крепостью 80% об и выше, что ведет к повышенному расходу энергоносителей, так как предлагаемые нами исходные спиртсодержащие жидкости во многих случаях имеют крепость менее 10,0 % об.

Новое оборудование

Как видно из выше сказанного для решения вышеперечисленных задач необходимо более современное оборудование чем то, которое применяется на сегодняшний день, а именно обеспечивающее в себе процессы, происходящие при получении коньячных спиртов и фракционной очистки с укреплением как в ректификационных колонах.

В Национальном институте винограда и вина «Магарач» была разработана, изготовлена и апробирована условиях Первомайского винзавода экспериментальная установка фракционной дистилляции виноградных спиртов УФД-1. Установка обеспечивает получение дистиллята крепостью 80-96 % об. Из бражки крепостью 10% об. и менее при производительности 5л б. с/ч по дистилляту. Результаты испытаний показали, что, в спиртах суммарно количество основных летучих примесей удовлетворяет требованиям ГСТУ 202.005-98. Существенное снижение количества основных летучих примесей полученных на установке УФР-1, достигается за счет уменьшения содержания таких нежелательных примесей как ацетальдегид, этилацетат, высшие спирты, уксусная и другие карбоновые кислоты, негативно влияющих на органолептические характеристики молодого спирта. В данной установке имеется специальная зона, в которой находится медная проволока в виде спиралей. Спиралевидная форма медных насадок вызывает эффект дефлегмации, при этом обогащая дистиллят особенно ценными в коньячном производстве альгинатами меди ответственными за ускорение созревания коньячных спиртов. Полученные спирты не только удовлетворяют предельным требованиям ГОСТа по содержанию вредных примесей, но также удовлетворяют более строгим (оптимальным) показателям, предъявляемым к спиртам для производства крепких виноградных напитков типа бренди.

Создание экспериментальной базы

Для решения поставленных задач необходимо приобрести:

1. экспериментальную установку УФР-1производительностью 5л б. с/ч по дистилляту которую в настоящий момент фирма _________ ориентировочная стоимость установки 20,0 тыс. грн. В стоимость входят пусконаладочные работы. Ниже представлена характеристика установки и ее фотография.

2.  для экстрагирования компонентов древесины дуба и придания напиткам типичности необходимо приобрести 1,0 м3 дубовой клепки.

3.  для выдержки спиртов и проведения экстракции, а так же для хранения виноматериалов и спирта сырца необходимо приобрести 10 емкостей 50-ти литровых с антикоррозийным покрытием из 100-30 титтановых

Учебный процесс

И ускоренного созревания крепких алкогольных напитков типа бренди, на основе спиртов, полученных при переработке отходов виноделия и плодов, максимально приближенных по своим потребительским свойствам к ординарному коньяку и кальвадосу.

Цель работы создание технологии высококачественного бренди на основе виноградного спирта из некондиционного сырья

В задачу исследований входило разработка приемов обогащения ароматическими и вкусовыми примесями, а также его ускоренное созревание в контакте с дубовой древесиной.

Разработанная технология в республике Молдова позволяет получить бренди с показателями качества трехлетнего коньяка. Дегустаторами отмечены янтарный цвет, сложный приятный букет, и мягкий слаженный вкус бренди, высокая дегустационная оценка.

По результатам приемочных испытаний и заключениям республиканской ЦДК была разработана и утверждена технологическая инструкция и технологические условия на винное бренди «КВИНТ». На международном конкурсе «Крым Коньяк -1998» образец бренди «КВИНТ» удостоен золотой медали.

Основные достоинства разработанной технологии заключаются в следующем:

- возможность переработки в производстве некондиционного для виноделия винограда при условии повышения качества получаемого из него спирта за счет полного использования ароматического комплекса вина и дрожжей

-ускоренное созревания спиртов за счет предварительной обработки древесины дуба теплом и холодом, а также специальной установки

-улучшение качества при введении в купаж вместо сиропа сахара крахмальной патоки или ее концентрата

- получение качественного виноградного бренди при сокращении производственного цикла по сравнению с традиционной технологией в 8-10 раз.

Выдержку производят при температуре 20-25 С, резервуар заполняют спиртом с недоливом 2%. Во время выдержки 2 раза в год спирт насыщают кислородом из баллона Джо содержания 15-17 мг\л. Доливку производят при инвентаризации спиртом того же возраста или в пределах 10% более молодым спиртом с интервалом в возрасте до 1 года.

Коньячные спирты, полученные резервуарной выдержкой, применяют для производства ординарных коньяков.

В результате выдержки коньячные спирты приобретают характерные органолептические свойства. Так, спирты до пяти лет выдержки приобретают светло-желтую окраску, грубоваты во вкусе, в аромате имеют слабые ванильные оттенки с сивушными тонами.

Спирты 5-10 летней выдержки имеют цвет от золотистого до интенсивно желтого, приобретают мягкость во вкусе, сильные ванильно - смолянистые тона в букете. Спирт с выдержкой более 10 лет становятся мягкими, полными, гармоничными во вкусе, с цветочно-ванильными тонами в букете и цветом от интенсивно желтого до чайного.

Выдержанные коньячные спирты используются для приготовления ординарных и марочных коньяков.

Европейское определение бренди допускает применение купажных молодых Спиров из винных дистиллятов и винных спиртов ректификованных. Срок выдержки в бочках вместимостью не более 1000 литров ограничен приделами 0,5- 1 года.

При выдержке молодых коньячных спиртов и молодых спиртов для приготовления бренди из дубовой клепки происходят процессы экстракции веществ дубовой клепки и их преобразования, существенно влияют на состав и качество выдержанных спиртов. В связи с этим химический состав веществ дубовой древесины нуждается в детальном анализе

Постановочные вопросы.

Процессы созревания напитков типа бренди при контакте молодых спиртов с клепкой дубовой древесины заключаются в прохождении химических превращений летучих примесей молодых спиртов и основных веществ дубовой древесины в результате реакций гидролиза, окисления, конденсиционной полимеризации, алкоголизации и других реакций.

Очевидно, что совершенствование технологии созревания напитков типа бренди возможно лишь при учете условий и кинетики основных химических реакций.

Состав летучих примесей молодых спиртов, применяемых для напитков типа бренди, требует тщательной корректировки в смысле допускаемого количества этих примесей.

Исследовать и разработать способы подготовки виноградных и плодовых спиртов, обеспечивающих достижения органолептических и физико-химических показателей, соответствующих молодым коньячным и яблочным спиртам.

Исследовать и разработать способы интенсификации процессов созревания крепких напитков при контакте с дубовой клепкой.

Разработать технологию крепких напитков типа бренди с высокими потребительскими свойствами и сокращенным циклом производства

Апробация новой технологии крепких напитков в опытном производстве.

Виноградная выжимка, образующаяся после прессования при промышленной переработки винограда с гребнеотделением, при влажности 50-56% состоит в среднем на 66% из кожицы винограда, пульпы и на 34% из виноградных семян.

Сок, содержащийся в выжимке, включает в себя весь спектр органических веществ, свойственных виноградной ягоде, основные из которых представлены углеводами, органическими кислотами, азотистыми веществами, пектинами, альдегидами, эфирами, ферментами витаминами, терпенами. В твердой фазе виноградной выжимки локализованы полифенолы, липиды, полисахариды, белки, протопектины, минеральные вещества.

В зависимости от сорта перерабатываемого винограда объемы образования виноградной выжимки могут варьировать в пределах 10-14 % от массы винограда.

В связи с очевидной ценностью виноградной выжимки она представляет большой интерес как сырьё для производства различных продуктов пищевого и лечебно-профилактического назначения. К большому сожалению в настоящее время львиная доля этого сырья используется как малоэффективное удобрение или на корм скоту при этом животные получают язвенные болезни.

Анализ нормативно-технической и научно-исследовательской информации о физико-химических и органолептических характеристиках молодых коньячных и виноградных неректификованных спиртов с точки зрения оценки влияния количества основных летучих примесей на органолептику спиртов и производимых на их основе напитков о том, что нормируемые показатели содержания основных летучих примесей в спиртах в значительной мере превышают органолептически обоснованные пределы. По мере выдержки спиртов в контакте с древесиной дуба значительно возрастает количество таких нежелательных примесей, как ацетальдегид, изоамиловый спирт. В связи с этим при перегонке спиртов для крепких виноградных напитков с улучшенной органолептикой возникает необходимость в дополнтельной очистке спиртов отизбытка основных летучих примесей. Фракционная перегонка коньячных виноматериалов на аппаратах типа КУ-500, как и получение виноградных спиртов в аппартах типа «Комсомолец» не всегда обаспечивает регламентируемое содержание основных летучих примесей молодых спиртах по ГОСТ 202.005-98 «Спирт этиловый виноградный неректификованный» допущенный к применению для производства напитков крепких виноградных. Поэтому для снижения содержания основных летучих примесей в молодых спиртах до приемлемых с точки зрения органолептики пределов требуются иные технические решения.