На правах рукописи БЛЯГОЗ Аслан Русланович СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ ПРОИЗВОДСТВА
advertisement
На правах рукописи БЛЯГОЗ Аслан Русланович СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ ПРОИЗВОДСТВА РОССИЙСКОГО КАЛЬВАДОСА В РЕСПУБЛИКЕ АДЫГЕЯ 05.18.01 – Технология обработки, хранения и переработки злаковых, бобовых культур, крупяных продуктов, плодоовощной продукции и виноградарства АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Краснодар – 2010 Работа выполнена в ГОУ ВПО «Майкопский государственный технологический университет» Научный руководитель: доктор технических наук, профессор Агеева Наталья Михайловна Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор Соболев Эдуард Михайлович кандидат технических наук, доцент Якуба Юрий Федорович Ведущая организация: Автономная некоммерческая организация НПО «Сады Кубани» (г.Краснодар) Защита диссертации состоится 25 ноября 2010 года в 14.00 ч. на заседании диссертационного совета Д 212.100.05 в Кубанском государственном технологическом университете по адресу: 350072, г. Краснодар, ул. Московская 2, корпус «Г», ауд. Г-251. С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Кубанского государственного технологического университета Автореферат разослан 25 октября 2010 г. Ученый секретарь диссертационного совета, канд. техн. наук В.В. Гончар 3 1 ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ 1.1 Актуальность работы. Кальвадос (яблочный бренди) – крепкий алкогольный напиток, приготавливаемый путем выдержки яблочного (кальвадосного) спирта в дубовых бочках или эмалированных резервуарах с погруженной в них дубовой клепкой. Родиной кальвадоса является Франция, где для его изготовления используют яблоки местных сортов. В последние 8-10 лет в республиках Северного Кавказа, в том числе в Адыгее, возрастает интерес к потреблению и производству кальвадоса. Из года в год увеличиваются площади насаждений плодовых культур и, особенно, яблони, с целью ее последующего использования для промышленной переработки, в том числе для производства кальвадоса. В Республике Адыгея имеются производственные мощности для получения и последующей выдержки кальвадосных спиртов (яблочных дистиллятов) в бочках, а также промышленные насаждения дуба и цеха по сборке бочек, которые экспортируются в ведущие винодельческие страны мира – Францию, Испанию, Италию, Германию и другие. В связи с этим совершенствование технологии производства российского кальвадоса (яблочного бренди) из местного сырья Республики Адыгея – яблок и древесины дуба – является актуальной задачей отрасли. 1.2 Цель работы – совершенствование технологии производства российского кальвадоса на территории Республики Адыгея на основе использования местного сырья. Задачи исследований. Для достижения поставленной цели решались следующие задачи: – исследовать химический состав различных сортов яблок Республики Адыгея, предназначенных для производства сброженных яблочных соков (кальвадосных материалов) и оценить их микробиологическое состояние; Автор выражает искреннюю признательность и благодарность к.с-х.н. Праху А.В. за консультации и помощь при выполнении работы 4 – исследовать процесс брожения яблочных соков; – совершенствовать технологию кальвадосных материалов (яблочных сброженных соков); – исследовать состав летучих примесей яблочных (далее по тексту кальвадосных) спиртов в зависимости от сорта яблок; – исследовать динамику накопления летучих и нелетучих компонентов в процессе выдержки кальвадосных спиртов; – исследовать изменение цветовых характеристик кальвадосных спиртов при выдержке в дубовой таре; – научно обосновать состав купажей кальвадоса; – исследовать возможности использования головной и хвостовой фракций кальвадосных спиртов в технологии кальвадоса; – совершенствовать технологию производства кальвадоса (купажирование, технологические обработки с целью стабилизации напитка); – оценить экономическую эффективность производства российского кальвадоса в Республике Адыгея. 1.3 Научная новизна. Выявлена зависимость качества кальвадосных материалов от сортовых особенностей яблок и специфики применяемых рас дрожжей. Показано, что применение рас дрожжей Franse universal (Универсальная) и Franse superstart (Суперстарт) обеспечивает наименьшее накопление метилового спирта в кальвадосных спиртах. Установлена взаимосвязь между составом летучих примесей кальвадосных спиртов и сортовыми особенностями яблок. Впервые в составе молодых кальвадосных спиртов обнаружены этил-2-метилбутират, аллиловый спирт, 1,1,3- триэтоксипропан, 3-метил-1-пентанол, цис-линалолоксид, 6-метил-5-гептен2-ол, цис-линалолоксид, 6-метил-5-гептен-2-ол, 3-гексен-1-ол, 1-терпинен-4ол, обусловливающие специфические сортовые оттенки яблок. Получены новые сведения об изменении основных физико-химических показателей кальвадосных спиртов – летучих примесей, ароматических альдегидов, 5 показателей цветности – в процессе их выдержки, последующего купажирования и послекупажного отдыха. Впервые в составе выдержанных кальвадосных спиртов этилгексаноат, идентифицированы этилоктаноат, летучие 1-метокси-2-пропанол, компоненты – изоамилоктаноат, изоамил-н-деканоат, изоэвгенол. Установлена целесообразность использования смеси головных и хвостовых фракций кальвадосных спиртов для последующей фракционной перегонки, выдержки и применения выдержанного дистиллята в купажах кальвадоса. На основании результатов исследований подана заявка на предполагаемое изобретение. 1.4 Практическая значимость работы. Усовершенствована технология производства кальвадосных спиртов и российского кальвадоса с использованием местных сортов яблок и древесины дуба, произрастающих в Республике Адыгея. Разработанные технологические инструкции на производство кальвадосного спирта и российского кальвадоса “Адыгея”, апробированы и внедрены на предприятии ООО «Юг-Вино». Ожидаемый экономический эффект составит 3,9 млн. руб. от переработки 1000 т. яблок. 1.5 Апробация работы. Основные положения, изложенные в работе, доложены, обсуждены и одобрены на VIII Всероссийской научнопрактической конференции «XII Неделя науки» (г. Майкоп – МГТУ, 2006 г.); ХI Всероссийской научно-практической конференции «XV Неделя науки» (г. Майкоп – МГТУ, 2007 г.); Всероссийской научно-практической конференции «XV Неделя науки» (г. Майкоп – МГТУ, 2008 г.); международной научнопрактической конференции «Современные проблемы техники и технологии пищевых производств» (г. Барнаул, 2008 г.); ХV Всероссийской научнопрактической конференции «XIX Неделя науки» (г. Майкоп – МГТУ, 2009 г.); международной научно-практической конференции "Научные исследования и их практическое применение. Современное состояние и пути развития " (г. Одесса, 2009 г.), ХV1 Всероссийской научно-практической конференции «XIX Неделя науки» (г. Майкоп – МГТУ, 2010 г.), 6 международной конференции «Высокоточные технологии производства, хранения и переработки винограда» (г. Краснодар, 2010 г.). 1.6 Публикации. По материалам диссертации опубликовано 12 научных работ, в том числе 3 статьи в реферируемых журналах, рекомендованных ВАК РФ, подана заявка на предполагаемое изобретение. 1.7 Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, аналитического обзора научно-технической и патентной литературы, экспериментальной части, выводов, списка использованной литературы и приложения. Основной текст диссертации изложен на 150 страницах компьютерного текста, содержит 39 рисунков и 67 таблиц. Список литературы включает 151 источник, в том числе 14 – иностранных авторов. 2 ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ 2.1 Объекты исследований. В качестве объектов исследований использовали сорта яблок – Айдаред, Джонатан, Кальвиль, Корей и Мильтош, выращенные на территории Республики Адыгея и их сортосмеси; свежие и сброженные яблочные соки из перечисленных сортов яблок; яблочные (далее по тексту кальвадосные) спирты, полученные путем перегонки сброженных яблочных соков (кальвадосных материалов); клепка, произведенная из древесины дуба, произрастающего в Республике Адыгея (фирма «Адыгея-Моро»); в отдельных экспериментах для сравнения использована клепка скального дуба (г. Новороссийск), яблочный бренди (далее по тексту кальвадос) российский «Адыгея», кальвадос французский «Daron» (контроль) и кальвадос «Laird`s Apple Brandy» США. 2.2 Методы исследований. Основные компоненты химического состава соков и вин определяли по методикам действующих ГОСТ и ГОСТ Р, а также методических рекомендаций ИВиВ «Магарач». Состав микроорганизмов устанавливали методом прямого микроскопирования и посевами на элективные жидкие и твердые питательные среды. Схема исследований представлена на рисунке 1. 7 Анализ и систематизация научно-технической литературы и патентной информации Постановка цели и задач исследования Обоснование выбора объектов исследования Исследование химического состава сырья – яблок различных сортов, обоснование способа брожения яблочного сока Перегонка кальвадосных материалов с обоснованием количества головной, хвостовой и средней фракций кальвадосных спиртов Исследование летучих примесей головной фракции Исследование летучих примесей хвостовой фракции Исследование летучих примесей средней фракции Перегонка смеси головной и хвостовой фракций Изменение летучих примесей средней фракции при выдержке средняя фракция Исследование процесса купажирования Выдержка в дубовой таре Обработка кальвадоса (купажирование, технологическая обработка с целью стабилизации) Разработка технической документации на производство кальвадосных спиртов и российского кальвадоса (яблочного бренди) «Адыгея» Рисунок 1 – Схема исследований Качественный и количественный состав летучих компонентов исследовали методом газожидкостной хроматографии («Кристалл – 2000М») путем прямого ввода пробы в разделительную колонку. Массовую концентрацию органических кислот и ароматических альдегидов определяли методом капиллярного электрофореза («Капель 103», «Люмэкс», Россия) по методикам, разработанным в ГНУ СКЗНИИСиВ, а цветовые характеристики объектов исследования – спектральным методом МОВВ. 8 Статистическую обработку результатов исследований проводили методами регрессионного и корреляционного анализов с использованием компьютерных программ Statistika. 3 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ 3.1 Исследование химического состава яблок, произрастающих в Республике Адыгея, использованных для производства сброженных яблочных соков (кальвадосных материалов) и их микробиологического состояния. Важнейшими показателями яблок для производства винопродукции является накопление сахаров, полифенолов, органических кислот, от концентрации которых зависит скорость и направленность биохимических процессов, протекающих при производстве яблочных сброженных соков. Анализ результатов исследований (таблица 1) свидетельствует о том, что концентрация анализируемых показателей качества яблок изменялась в зависимости от их сорта. Следует отметить большое накопление сухих веществ и сахаров в сортах яблок Кальвиль и Мильтош при относительно низких концентрациях органических кислот. Таблица 1 – Химический состав сортов яблок, выращиваемых на территории Республики Адыгея Сорта яблок Массовая концентрация, % Массовая конц. фенольных веществ, мг/100г катеанто- флавохинов цианов нолов сухих веществ сахаров титруемых кислот Айдаред 12,0-13,5 9,5-10,5 0,50-0,61 64,0 77,7 17,5 Джонатан 15,0-16,3 11,5-12,9 0,45-0,57 114,5 9,9 12,6 Корей 13,0-14,0 9,4-10,6 0,40-0,46 56,0 61,2 25,4 Кальвиль 14,0-15,3 10,0-11,4 0,28-0,35 54,6 68,8 9,8 Мильтош 15,0-16,0 10,0-11,2 0,25-0,41 79,3 87,0 26,1 В производстве плодовых вин, как правило, используются сортосмеси яблок, при этом соотношение отдельных сортов не регулируются. Анализ 9 производственных партий показал, что по концентрации основных компонентов химический состав сортосмесей идентичен данным таблицы 1. Однако в ряде случаев при использовании окрашенных сортов яблок выявлено превышение концентрации фенольных соединений. Микрофлора яблок, поступающих на производство кальвадосных материалов, представлена различными микроорганизмами, в том числе дрожжами Saccharomyces elipsoideus, Saccharomyces oviformis, Saccharomycodes ludvigii, молочнокислыми бактериями, преимущественно Lactobacillus plantarum и Lactobacillus brevis, а также большим количеством плесневых грибов, в том числе Aspergillus, Penicillium и Mucor, которые имели наибольшую колониеобразующую способность (рисунок 2). 35 30 кое/см3 25 20 15 10 5 0 Aspergillus Penicillium Mucor Дрожжи Мкб вид микроорганизмов Рисунок 2 – Количество колоний микроорганизмов, выросших на твердых питательных средах Установлено, что в сброженных соках микроорганизмы лишь частично утрачивали свои физиологические функции, а, следовательно, продолжали продуцировать в среду продукты брожения: ацетальдегид, метилацетат, 2бутанол, 1-пропанол, 1-бутанол, 1-гексанол и изоамилол, участвующие в формировании в дистиллятах сивушного тона. Особенно существенное различие наблюдалось по концентрации ценных высококипящих эфиров: этилвалериата, этилкаприлата, этилкаприната, этиллактата, которые либо не обнаружены, либо обнаружены в незначительных количествах при переработке поврежденных яблок (рисунок 3, а и б). Характерно отсутствие 10 или очень низкая концентрация ацеталей в продуктах, приготовленных из поврежденных плодов. В результате чего, присутствие патогенной микрофлоры отрицательно сказывается на процессах синтеза ароматических веществ. этиллаурат 25 этилкапринат 20 этилкаприлат 15 1-бутанол 10 этилацеталь 5 метилацеталь 3 30 концентрация,мг/дм этиллактат 3 концентрация, мг/дм 12 35 10 8 6 4 2 0 0 а б Рисунок 3 – Ароматические компоненты сброженных соков, полученных при переработке: а) неповрежденных яблок; б) яблок, поврежденных плесневыми грибами Таким образом, проведенные исследования доказали, что яблоки, поврежденные плесневыми грибами, не могут быть использованы для производства кальвадосных спиртов. 3.2 Исследование процесса брожения яблочных соков. Для брожения яблочных соков использовали: спонтанную микрофлору яблок, расы Яблочная, А/5 (селекционирована в МГТУ), а также препараты активных сухих дрожжей Thurbo (Турбо), Franse universal (Универсальная) и Franse superstart (Суперстарт) – все производства Франции. Установлено, что при брожении на спонтанной микрофлоре увеличивается концентрация летучих кислот. Динамика брожения яблочного сока с использованием всех рас чистых культур дрожжей была идентичной при близком содержании этилового спирта (таблица 2). Наиболее существенная разница наблюдалась по концентрациям летучих примесей, особенно метанола: проведение брожения яблочного сока расами Универсальная и Суперстарт обеспечило 11 увеличение количества эфиров, альдегидов и ацеталей, а также наименьшее накопление метилового спирта. Таблица 2 – Физико-химические и органолептические показатели сброженных яблочных соков (сорт яблок Айдаред) Раса дрожжей 1.Спонтанная микрофлора 2.Яблочная 5 3.Раса А/5 4.Турбо 5.Универсальная 6.Суперстарт Об. доля этанола, % 9,32 9,40 9,38 9,42 9,46 9,50 Массовая концентрация, мг/дм3 высаль- эфи- мета- летуших дегид ров нола чих спиров и кистов ацеталот лей 1336 43,6 226,6 2270 55,6 1264 44,8 315,7 2130 48,5 1200 46,8 320,3 2260 46,7 1150 47,4 348,0 2337 62,4 1170 52,3 402,5 988 36,2 1216 57,6 386,4 1010 38,0 Дегустац. оценка, балл 7,32 7,44 7,48 7,52 7,72 7,80 Доказана необходимость применения ферментативного катализа для увеличения выхода сока. Установлено увеличение выхода сока на 3-5 дал с 1 т яблок и ускорение процесса его осветления на стадии отстаивания при применении ферментного препарата для всех сортов яблок. При брожении яблочных соков происходило увеличение количества в среднем в 2 раза таких аминокислот, как пролин (особенно), аланин, валин, гистидин, изолейцин, лизин, серин, метионин; снижение концентрации аспарагина, тирозина (только в сорте Мильтош), цистина и цистеина (кроме сорта Айдаред); незначительное увеличение количества треонина (кроме сорта Корей) и уменьшение фенилаланина (кроме сорта Айдаред). Это говорит о том, что при брожении главную роль в биохимических процессах играют не сортовые особенности яблок, а физиологические свойства расы дрожжей. В результате корреляционного анализа сброженного яблочного сока установлена достоверная зависимость между дегустационной оценкой и концентрацией эфиров, высших спиртов и альдегидов. При этом 12 дегустационная оценка имеет прямую зависимость от содержания альдегидов и эфиров и обратную – от высших спиртов. 3.3 Совершенствование технологии кальвадосных материалов. Результаты исследований, приведенные в п. 3.1 и 3.2, положены в основу технологии кальвадосных материалов. Яблоки, поступающие на переработку, сортируют с учетом их микробиологического состояния, моют и направляют на дробление. В мезгу вносят ферментный препарат. Через 6-8 часов ферментации мезгу прессуют для извлечения сока. После непродолжительного отстаивания (6-8 часов) яблочный сок направляют на брожение, которое проводят с применением рас дрожжей Универсальная или Суперстарт. Температуру брожения поддерживают на уровне 10-15oС для уменьшения потерь ароматических компонентов, способных улетучиваться при бурном брожении. По окончании брожения при необходимости хранение сброженных соков проводят в асептических условиях (под давлением диоксида углерода). Полученные сброженные яблочные соки (кальвадосный материал) направляют на перегонку. 3.4 Исследование состава летучих примесей кальвадосных спиртов, вырабатываемых из различных сортов яблок. Кальвадосные спирты получали путем фракционной перегонки спирта-сырца, перегнанного из сброженных яблочных соков. Анализ средней фракции дистиллята (объемная доля этилового спирта 62% об.), используемой для производства российского кальвадоса (таблица 3) показал, что по содержанию сложных эфиров выделяются кальвадосные спирты из яблок сортов Джонатан и Мильтош; по накоплению формировании этилацеталя, фруктовых смягчающего оттенков вкус аромата, и – участвующего сорт Айдаред; в по концентрации высших спиртов – сорта Джонатан и Корей; по количеству капринового альдегида и фенилэтанола – Кальвиль и Мильтош; по количеству летучих кислот – Мильтош. Таким образом, сортовые особенности яблок оказывают существенное влияние на формирование 13 химического состава кальвадосных спиртов. Аналогичные результаты получены при перегонке кальвадосных материалов из сортосмесей яблок. Таблица 3 – Состав летучих примесей средней фракции кальвадосных спиртов, полученных путем перегонки сброженных соков из различных сортов яблок Наименование компонентов Массовая концентрация летучих примесей, мг/дм3 Айдаред Джонатан Кальвиль Альдегиды и ацетали Сложные эфиры Этилацеталь Сивушные масла Летучие кислоты Каприновый альдегид Фенилэтанол Корей Мильтош 47,27 37,8 64,7 30,56 83,39 546,15 16,5 2232,6 61,4 16,0 926,5 10,0 2759,6 77,1 23,3 249,8 10,3 1897,1 71,6 51,6 392,8 4,1 2646,4 78,2 33,9 728,8 8,4 2585,3 167,4 50,45 10,2 12,4 22,6 19,76 33,67 На рисунке 4 представлено изменение концентраций летучих кислот и альдегидов в спиртах из сортов яблок Корей и Мильтош в различных фракциях кальвадосных спиртов. Установлено, что головные и хвостовые фракции содержат различные ценные примеси (каприновый альдегид, фенилэтанол и др.), оказывающие положительное влияние на аромат кальвадосных спиртов (таблица 3). Для их извлечения разработана новая концентрация, мг/дм 3 технология (см. п. 3.7). 300 200 100 0 головная Ко-альдегиды средняя фракции М-альдегиды хвостовая Ко-летучие кислоты М-летучие кислоты Рисунок 4 – Изменение концентрации летучих компонентов при перегонке кальвадосного материала из различных сортов яблок Корей (Ко) и Мильтош (М) 14 3.4 Динамика накопления летучих компонентов и ароматических альдегидов в процессе выдержки кальвадосных спиртов. Кальвадосные спирты, приготовленные из различных сортов яблок и сортосмесей, выдерживали в течение 3-х лет в контакте с древесиной дуба черешчатого (фирма «Адыгея-Моро») и скального (г.Новороссийск). В процессе выдержки установлено, что тенденция изменения концентраций летучих примесей идентична для всех спиртов, независимо от сорта яблок. Выявлено, что между основными летучими компонентами наблюдалась тенденция к установлению подвижного равновесия согласно константам равновесия соответствующих реакций. Например, возрастала концентрация летучих кислот, снижалось количество эфиров. Анализ изменения содержания летучих примесей кальвадосных спиртов в процессе выдержки (рисунок 5) показал, что массовые концентрации летучих кислот, альдегидов и ацеталей имели тенденцию к увеличению, что может быть связано с процессами окисления спиртов до альдегидов и взаимодействии альдегидов со спиртами с образованием ацеталей. Концентрации фенилэтанола, капринового альдегида, сложных эфиров и высших спиртов изменялись волнообразно. 250 100 3 80 концентрация, мг/дм концентрация, мг/дм3 90 70 60 50 40 30 20 200 150 100 50 10 0 0 0 100 200 продолжительность выдержки, сут. а 300 0 100 200 300 продолжительность выдержки, сут. б концентрация, мг/дм 3 15 0 100 200 концентрация, мг/дм 3 120 100 80 60 40 20 0 300 продолжительность выдержки, сут. альдегиды и ацетали летучие кислоты каприновый альдегид фенилэтанол 50 45 40 35 30 25 20 15 10 5 0 0 200 400 продолжительность выдержки, сут. 600 г в Рисунок 5 – Изменение концентрации летучих компонентов при выдержке кальвадосных спиртов из различных сортов яблок: а-Айдаред, б-Мильтош, в-Корей, г-сортосмесь В процессе выдержки спиртов из всех сортов яблок накапливаются такие компоненты, как этилбензоат – ароматический компонент нефенольной группы кумарина, изоамил-н-деканоат, имеющий пряный аромат; изоэвгенол (запах гвоздики), образующийся при трансформации лигнина; 6-метил 5гептен 2-ол – запах миндаля; каприновая кислота с ароматом кокоса или сливы. Концентрация фенольных соединений в процессе трехлетних наблюдений постоянно возрастала во всех исследованных спиртах, что является закономерным фактом, так как экстракция фенольных соединений из древесины дуба – это медленно текущий продолжительный процесс. Установлено, что динамика трансформации лигнино-танинового комплекса древесины дуба с образованием ароматических альдегидов (сиреневого, синапового, кониферилового и ванилинового) идентична во всех кальвадосных спиртах независимо от сорта яблок (рисунок 6), однако концентрация компонентов различалась. Так, при выдержке кальвадосного спирта, полученного из сорта яблок Айдаред, происходило увеличение концентрации всех исследуемых ароматических альдегидов в течение всего периода наблюдений за счет окисления соответствующих спиртов. 16 Несмотря на участие в реакциях этерификации, концентрация летучих кислот при выдержке постоянно возрастала. Это говорит о превалировании процессов окисления, способствующих образованию летучих кислот, и активно протекающих гидролитических процессах, приводящих к снижению содержания сложных эфиров. Аналогичные изменения происходили и при концентрация, мг/дм3 выдержке спиртов из сортосмесей (рисунок 6, а и б). мг/дм 3 концентрация, 1,5 1 0,5 0 250 300 350 400 450 продолжительность выдержки, сут. 4 3 2 1 0 100 300 500 продолжительность выдержки, сут. а концентрация, мг/дм 3 700 б 4 3 Синаповый Сиреневый Конифериловый Ванилин 2 1 0 100 300 500 700 продолжительность выдержки, сут. в Рисунок 6 – Изменение концентрации ароматических компонентов при выдержке кальвадосных спиртов из сортосмеси яблок а – вариант 1; б – вариант 2; в – из сорта Айдаред Сравнительный анализ древесины дуба показал, что при использовании скальных пород в кальвадосный спирт экстрагируется большее количество фенольных соединений, ароматических компонентов, но меньше компонентов лигнино-таниного комплекса. При дегустации установлено, что наиболее ароматичными были кальвадосные спирты, приготовленные с применением древесины дуба лимузенского (Франция) и «Адыгея-Моро», но наиболее экстрактивными, терпкими и полными по вкусу – с использованием дуба скальных пород. 17 3.5 Изменение цветовых характеристик кальвадосных спиртов при выдержке. Окраска кальвадосных спиртов относится к важным физикохимическим характеристикам, непосредственно связанным с активностью биохимических и физико-химических процессов, протекающих при выдержке спиртов. Из рисунка 7 видно, что в процессе выдержки кальвадосных спиртов из различных сортов яблок происходило сначала увеличение интенсивности цвета всех спиртов, а затем ее выравнивание. Величина оттенка цвета, напротив, сначала снижалась, а затем возрастала. Это можно объяснить тем, что в начале процесса выдержки кальвадосных спиртов происходит экстракция фенольных веществ и других компонентов клепки, затем их взаимодействие с компонентами кальвадосного спирта, 0,43 0,33 значение, T значение, I окисление и частичное выпадение в осадок конденсированных полифенолов. 0,23 0,13 0 60 120 300 330 продолжительность выдержки,сут. айдаред кальвиль мильтош джонатан корей 0,28 0,26 0,24 0,22 0,2 0,18 0,16 0,14 0,12 0 60 120 300 330 продолжительность выдержки,сут. б а Рисунок 7 – Изменение интенсивности (а) и оттенка (б) цвета в спиртах из различных сортов яблок и их сортосмеси Периодичность и последовательность процессов экстракции-окисления отражается в волнообразном изменении интенсивности окраски и оттенка цвета. Сравнивая величины интенсивности окраски спиртов, приготовленных из различных сортов яблок, можно отметить, что наиболее окрашенными были спирты из сортов яблок Мильтош и Корей. 3.6 Обоснование состава купажей кальвадоса. В купажах использовали кальвадосные спирты, приготовленные из отдельных сортов 18 яблок и их сортосмесей. Смешивание кальвадосных спиртов проводили таким образом, чтобы получить партии напитка, однородные по органолептическим показателям. Проведенные исследования показали, что, несмотря на отличались по близость составу органолептической характеристики, ароматобразующих летучих купажи примесей и ароматических альдегидов. Наибольшую дегустационную оценку получили купажи, содержавшие высокие концентрации компонентов энантового эфира, фенилэтанола, ионона, суммы ароматических альдегидов, и наименьшее (среди анализируемых образцов) содержание высших спиртов и летучих кислот. Установлено, что при смешивании компонентов купажи мутнели, что свидетельствует о необходимости последующих технологических обработок с целью достижения оптимальной прозрачности и розливостойкости. Полученные результаты исследований показали, что для обеспечения розливостойкости кальвадосов следует использовать классический способ обработки рыбьим клеем и бентонитом: в течение 10 месяцев наблюдений с момента обработки величина прозрачности не претерпевала существенного увеличения. Аналогичные результаты получены при обработке кальвадоса желатином, бентонитом и холодом или теплом, желатином, бентонитом и холодом. Использование производных силикагеля в сочетании с холодом также способствовало длительному сохранению розливостойкости кальвадоса. 3.7 Исследование возможности использования головной и хвостовой фракции кальвадосных спиртов в технологии кальвадоса. Разработан способ утилизации головных и хвостовых фракций кальвадосных спиртов, предусматривающий выделение ценных компонентов из предварительно подготовленной (контактирование с гомогенизированными дрожжами, нагревание) смеси головных и хвостовых фракций с последующей их перегонкой с фракционированием. Доказано, что средняя фракция такого дистиллята содержит ароматические вещества яблочного 19 сока и продуктов брожения, этилацеталь, компоненты энантового эфира (метилкаприлат, этилкаприлат, этиллактат и метилкапринат), каприловая кислота, ионон и может быть использована в купажах кальвадоса. Разработанная технология использования головных и хвостовых фракций стала предметом заявки на предполагаемое изобретение. 3.8 Совершенствование технологии производства кальвадоса. Технология производства российского кальвадоса включает следующие этапы: приготовление кальвадосных материалов (п. 3.3), их перегонку, выдержку, купаж и обработку выдержанных спиртов, розлив. Сброженный сок (кальвадосный материал) направляют на перегонку с получением спирта-сырца крепостью 25-27% об. Затем спирт-сырец подвергают перегонке с отделением средней, головной и хвостовой фракций. Среднюю фракцию выдерживают в дубовых бочках или металлических емкостях с дубовой клепкой. Для изготовления бочек или дубовых клепок рекомендуется применение древесины черешчатого дуба фирмы «АдыгеяМоро» или скального дуба. Выдержанные кальвадосные спирты купажируют с учетом состава ароматических компонентов спиртов на основе органолептического анализа. Для достижения желаемой сахаристости в купажи добавляют сахарный сироп. По окончании купажирования кальвадос направляют на послекупажный отдых, который проводят аналогично коньячному производству (не менее 3-х месяцев). Для достижения розливостойкости купажи обрабатываются сорбентами и холодом. После обработки фильтрацию холодом и проводят розлив холодную готового фильтрацию, напитка. контрольную Технологическая схема производства российского кальвадоса представлена на рисунке 8. Отдельные фрагменты технологии производства российского кальвадоса (производство и перегонка сброженных яблочных соков) внедрены в ООО «Юг-Вино». Ожидаемый экономический эффект от внедрения технологии кальвадосных спиртов и российского кальвадоса «Адыгея» составит 3,9 млн. руб. от переработки 1000 т. яблок. 20 Яблоки Сортировка Мойка фермент Инспекция Дробление Мезга Стекание Прессование Выжимки Яблочный сок Утилизация Плотный осадок Осветление Сусл. гуща Осветленный сок АСД Брожение Центрифуг-е Сусло-фугат дрожжевая гуща Сброж. яблочный в/м Центрифуге В/м фугат Плот.ос. Перегонка Утилизация Спирт-сырец Перегонка Головная фракция Хвостовая фракция Перегонка Средняя фракция(1) Средняя фракция(2) выдержка(отдельно) Голов. и Хвост. фракции Кальвадосный спирт(1) Кальвадосный спирт(2) Утилизация Сахарный сироп, Колер Купаж Исправленная вода Послекупажный отдых Бентонит, Желатин Оклейка купажа Снятие с клея с фильтрацией Отдых Фильтрация Обработка купажа холодом Розлив Рисунок 8 –Технологическая схема производства российского кальвадоса 21 ВЫВОДЫ 1. На основании системного анализа усовершенствована технология производства кальвадосных спиртов и российского кальвадоса, предусматривающая использование различных сортов яблок, выращиваемых на территории Республики Адыгея, а также древесины дуба, вырабатываемого фирмой «Адыгея-Моро». 2. Установлено влияние микрофлоры яблок на качество и состав летучих примесей кальвадосных спиртов. Использование поврежденных плесневыми грибами плодов приводит к снижению качества кальвадосных спиртов за счет увеличения концентрации альдегидов, высших спиртов и снижения концентраций ценных ароматобразующих веществ – эфиров, ацеталей. 3. В свежих яблочных соках установлено существенное варьирование концентраций аминокислот в зависимости от сорта яблок. Наибольшее количество суммы аминокислот (свыше 270 мг/дм3) – предшественников высших спиртов – выявлено в свежих соках яблок сортов Джонатан и Мильтош. Аналогичная тенденция наблюдалась и в сброженных соках. 4. Для сбраживания яблочных соков рекомендовано применение активных сухих дрожжей рас Универсальная и Суперстарт, обеспечивающих оптимальное накопление этилового спирта, ароматобразующих компонентов и снижение количества метанола в 2-2,5 раза. 5. Состав летучих примесей сброженных яблочных соков при одинаковых условиях брожения определяется сортом яблок. Наибольшая концентрация сложных эфиров (до 136,8 мг/дм3) выявлена в сброженных соках из сорта Джонатан, альдегидов и ацеталей (до 6,6 мг/дм3) – из сорта яблок Айдаред и высших спиртов (до 329,6 мг/дм3) – из сорта яблок Джонатан, ароматических кислот (до 417,1 мг/дм3) – из сорта яблок Мильтош. 6. Установлено, что при одинаковых режимах перегонки массовые концентрации летучих примесей в средней фракции кальвадосных спиртов существенно различаются. По сумме ароматобразующих компонентов средней фракции спирты можно расположить в следующий ряд в порядке 22 убывания: Мильтош > Кальвиль > Корей >Джонатан > Айдаред. Наибольшее количество веществ, формирующих энантовый эфир, было в средней фракции спирта из сортов яблок Кальвиль (6,6 мг/дм3) и Джонатан (6,2 мг/дм3). 7. Динамика изменения концентраций летучих примесей в процессе выдержки всех кальвадосных спиртов была идентична, независимо от сорта яблок. При этом массовые концентрации летучих кислот, альдегидов и ацеталей возрастали в течение всего периода наблюдения. Концентрации фенилэтанола, капринового альдегида, сложных эфиров и высших спиртов изменялись сиреневого волнообразно. (до Наблюдалось мг/дм3), 1,8950 увеличение синапового (до концентрации 0,1369 мг/дм3) и кониферилового (до 0,5556 мг/дм3) альдегидов и уменьшение – ванилинового альдегида (от 0,5035 до 0,0145 мг/дм3). 8. Установлено волнообразное изменение оттенка цвета и интенсивности окраски в процессе выдержки кальвадосных спиртов, за счет одновременно протекающих процессов экстракции и конденсации фенольных веществ и других компонентов клепки. 9. Разработаны способы купажирования кальвадосных спиртов, основанные на объективных компонентов – альдегидов, данных высших о составе спиртов, ароматобразующих сложных эфиров, и ароматических альдегидов – кониферилового, синапового, сиреневого и ванилина. Разработаны способы стабилизации купажей кальвадоса с применением белковых сорбентов, глинистых минералов и производных диоксида кремния. 10. Разработана технология использования головных и хвостовых фракций кальвадосных спиртов, предусматривающая их смешивание, термическую обработку смеси совместно с гомогенизированными дрожжами и последующую фракционную перегонку. Полученную в результате перегонки среднюю фракцию спирта рекомендуется выдерживать и использовать в составе купажей кальвадосов. 11. Ожидаемый экономический эффект от совершенствованной технологии кальвадосных спиртов и кальвадоса составит 3,9 млн. руб. от переработки 1000 т. яблок. 23 Список работ, опубликованных по теме диссертации: 1. Блягоз, А.Р. Кальвадос // Матер. «XII Недели науки», Майкоп: МГТУ, – 2006. – C. 24-25. 2. Блягоз, А.Р. Идентификация состава эпифитной микрофлоры плодовых культур Республики Адыгея / И.Е. Бойко, Н.М. Агеева, А.Д. Минакова, А.Р. Блягоз // Известия вузов. Пищевая технология. – 2006. – №5. – C. 15-16. 3. Блягоз, А.Р. Производство кальвадоса в Адыгее / А.Р. Блягоз, Н.М. Агеева // Виноделие и виноградарство. – 2007. – №5. – С.16 - 17. 4. Блягоз, А.Р. Оценка качества плодовых виноматериалов как сырья для получения кальвадосных спиртов // А.Р. Блягоз, А.В. Прах, Н.М. Агеева // Современные проблемы техники и технологии пищевых производств: Сб. матер. ХI межд. науч.-практ. конф. – Барнаул: Изд-во АлтГТУ, 2008. – С. 130-133. 5. Блягоз, А.Р. Исследование состава органических кислот свежих яблок и сброженных соков / А.Р. Блягоз, Н.М. Агеева, А.В. Прах // Матер. «XII Недели науки», Майкоп: МГТУ, – 2009. – C. 17-18. 6. Блягоз, А.Р. Состав летучих примесей кальвадосных спиртов произведенных из различных сортов яблок / Сб. материалов междунар. Науч.-практ. конф. “Научные исследования и их практическое применение. Современное состояние и пути развития”, Одесса, 2009.- – Т.4. – С. 65-68. 7. Блягоз, А.Р. Исследование возможности применения различной древесины дуба для выдержки кальвадосных спиртов / А.Р. Блягоз, Н.М. Агеева // Матер. Всерос. науч.-практ. конф. МГТУ, – 2010. – C. 117-119. 8. Блягоз, А.Р. Микробиологический состав сока яблок и его влияние на ароматические компоненты кальвадосных спиртов / Н.М. Агеева, А.Р. Блягоз, И.Е. Бойко, С.А. Шовгенова // Индустрия напитков. – 2010. – №3. – С. 14 - 18. 9. Блягоз, А.Р. О применении активных сухих дрожжей для сбраживания виноградных и яблочных соков / А.Р. Блягоз, Н.М. Агеева // 24 Высокоточные технологии производства, хранения и переработки винограда. Том 2: Сб. матер. межд. конф. – Краснодар: Изд-во ГНУ Россельхозакадемии СКЗНИИСиВ, 2010. – С. 98-102. 10. Блягоз, А.Р. Технология производства кальвадоса / А.Р. Блягоз, С.А. Гишева, Н.М. Агеева, Р.В. Аванесьянц, А.В. Прах // Высокоточные технологии производства, хранения и переработки винограда. Том 2: Сб. матер. межд. конф. – Краснодар: Изд-во ГНУ Россельхозакадемии СКЗНИИСиВ, 2010. – С. 132-137. 11. Блягоз, А.Р. Исследование состава летучих примесей выдержанных кальвадосных спиртов из различных сортов яблок / Н.М. Агеева, М.Г. Марковский, Т.И. Гугучкина // Виноделие и виноградарство. – 2010. – №5. – С.17 - 19. 12. Блягоз, А.Р. Способ производства дистиллята / Р.В. Аванесьянц, Н.М. Агеева, Р.А. Аванесьянц, А.Р. Блягоз // Заявка на предполагаемое изобретение № 2010118308. От 05.05.2010 г.
