Материал: Удосконалення технології виробництва кальвадосів з яблучної сировини

.2 Характеристика сировини, матеріалів та напівпродуктів

Характеристика сировини, матеріалів та напівпродуктів, які використовуються при виробництві кальвадосів, наведена у табл. 2.3 [8, 9].

Таблиця 2.3 - Характеристика сировини, матеріалів та напівпродуктів

Для виробництва кальвадосів використовують яблука вищої якості.

Для вироблення яблучного виноматеріалу використовуються м'якоть і шкірка плодів, які містить фарбувальні, дубильні й ароматичні речовини, що переходять при переробці яблук в яблучний сік, потім в виноматеріали і в дистилят.

Сорти яблук і їх хімічний склад - найбільш важливі показники при виборі сировини для виробництва яблучних виноматеріалів. Для отримання якісного виноматеріалу яблучний сік повинен містити цукрів - близько 12%, кислот - 0,6%, дубильних речовин - 0,05%, азотистих речовин - 0,2% [10].

Яблучний виноматеріал зазвичай готують із суміші різних сортів яблук, в основному, падалиці, без розрахунку отримання цінної сировини для приготування кальвадосів. Для виробництва кальвадосів необхідно використовувати тільки здорові і стиглі яблука зимових й осінніх сортів, соковиті, з високою кислотністю і цукристістю, багаті ароматичними і дубильними речовинами. У комплекс ароматичних речовин плодів яблук входять спирти, альдегіди, кетони, вільні карбонові кислоти, ефіри й інші.

Пошкоджені яблука мають нестандартний обмін речовин, тому вони є ідеальним живильним середовищем для мікроорганізмів, бактерій, дріжджів і цвілевих грибів. Внаслідок цього утворюються нові сторонні компоненти ароматичних речовин, а типовий аромат заглушується, що негативно впливає на готовий продукт.

Букет кальвадосів виходить завдяки тому, що в певних пропорціях змішуються солодкі, гіркі, гірко-солодкі і кислі сорти яблук. Солодкі (зазвичай 40%) дають напою цукор і алкоголь, гіркі і гірко-солодкі (також 40%) відповідають за таніни, кислі (зазвичай 20%) повідомляють кислотність і свіжість. Причому яблуні відразу висаджують таким чином, щоб виходило потрібне співвідношення - і сорти змішуються, коли збирають урожай.

Високоякісний кальвадос у Франції отримують з наступних сортів яблук: Лмер де Бертенур, Бедан, Бобове, Брант, Гогенгеймскін рислінг, Золота медаль, Карпентіно, Червоне з Брюйер, Пассрен де Помм, мабарі, Русс-Латур, Сіре Дюппуа, Трірського біле сідрового, Трірського червоне сідрового, Френкен червоний, Френкен Лакайль, Чорне з Вітрі.

В нашій країні найчастіше використовуються яблука сорту Антонівка. Дерево росле з округло-розлогою, часто неправильної кроною, з дуже міцними суками і стовбуром. Плодові гілочки короткі, часто загострені, як у дикої яблуні. Листя великі, овальні. Плоди середньої величини і великі, різноманітної форми, від округлих до конічних, здебільшого з широкими ребрами. Забарвлення при повній зрілості світло-жовта, іноді з рум'янцем. М'якоть біла, грубозерниста, винно-солодка, дуже ароматна [11].

Визначальним фактором якості яблучного спирту для кальвадосів є первинний хімічний склад летких речовин яблук і збродженого яблучного соку. У яблуках кількість ароматичних речовин складає 10-60 мг / л.

Ароматичні речовини яблук знаходяться в шкірці або під нею, дещо меншою концентрації - в м'якоті. До збору плодів необхідно приступати, коли вони повністю оформилися, в них накопичилася достатня кількість цукру і змінилася забарвлення. Передчасно зняті плоди кривляться, в'януть, погано зберігаються і не мають властивого сорту смаку та аромату. Перетримані на дереві плоди втрачають свої смакові властивості, стають пухкими і борошнистими.

Ступінь зрілості яблук впливає не тільки на якість готового продукту, а й помітно позначається на економічних показниках роботи підприємства. Незрілі яблука погано пресуються і дають сік з недостатньо вираженим ароматом і смаком. Такий сік характеризується зайвої кислотністю, терпким смаком і недостатнім вмістом цукру. Сік з перестиглих яблук поганої якості і зі зміненим смаком. Тому яблука, що йдуть на виготовлення кальвадосу, повинні піддаватися ретельному сортуванні безпосередньо на місці збору. Відбраковані плоди можуть бути використані для отримання яблучного спирту-ректифікату.

кальвадос яблучна сировина

2.3 Характеристика біологічного об'єкту та біохімічна схема виробництва

.3.1 Характеристика біологічного об'єкту

Біологічним об’єктом виробництва кальвадосів є дріжджі, які здатні перетворювати цукри, які містяться в яблучній сировині, на етиловий спирт, який потім виділяється та є основою алкогольного напою. При виробництві кальвадосу в деяких випадках не використовують спеціальні промислові штами, бо багато з досліджень підтверджують ефективність «натурального» або «випадкового» бродіння, тобто бродіння організмами, які природнім шляхом потрапляють у середовище бродіння. Виходячи з цього, опис подається для групи дріжджів та окремого штаму Saccharomyces vini, який найчастіше використовується при виробництві.

Дріжджі Saccharomyces vini за своїм таксономічним положенням відносяться до наступних категорій:

Домен - Еукаріоти;

Царство - Гриби;

Підцарство - Вищі гриби;

Відділ - Аскоміцети;

Клас - Сахароміцети;

Родина - Сахаромицетові;

Рід - Сахароміцес;

Вид - Saccharomyces vini.

Дріжджі - позатаксономічна група одноклітинних грибів, які втратили міцеліальну будову у зв'язку з переходом до проживання в рідких і напіврідких, багатих органічними речовинами субстратах [12].

Зараз до дріжджів прийнято відносити всі ті гриби, які здатні вегетативно розмножуватися в одноклітинній формі, незалежно від того, чи мають вони міцеліальну фазу в життєвому циклі і споріднені аскоміцетовим або базідіоміцетовим грибам. Серед дріжджів зараз розглядають навіть гаплоїдні одноклітинні стадії таких грибів, які утворюють макроскопічні плодові тіла. При такому розумінні дріжджів, їх межі з міцеліальними грибами стають розпливчастими, а класифікація зливається із загальною системою грибів.

Дріжджі є хемоорганогетеротрофами і використовують органічні сполуки як для отримання енергії, так і як джерело вуглецю. Їм необхідний кисень для дихання, проте за його відсутності багато видів здатні отримувати енергію за рахунок анаеробного дихання (бродіння) з виділенням спиртів, тобто вони є факультативними анаеробами. На відміну від бактерій, серед дріжджів немає облігатних анаеробів, що гинуть за наявності кисню в середовищі. При пропусканні повітря через зброджуваний субстрат, дріжджі припиняють бродіння і починають дихати (оскільки цей процес ефективніший), споживаючи кисень і виділяючи вуглекислий газ. Це прискорює зростання дріжджових кліток. Проте, навіть при доступі кисню у разі високого вмісту глюкози в середовищі дріжджі починають її зброджувати.

До групи дріжджів об'єднуються гриби, які існують переважно у вигляді окремих клітин. Клітини різних видів дріжджів морфологічно досить різноманітні: круглі, яйцевидні, овальні. Довжина їх становить 2-20 мкм, а ширина близько 1,5 - 10,0 мкм. Розмножуються дріжджі вегетативно і статевим шляхом. Клітини дріжджів грам-позитивні. На щільних поживних середовищах дріжджі ростуть у вигляді вростають в субстрат колоній, що мають м'яку консистенцію і різноманітних за формою: опуклих, круглих, лопатевих. Колонії безбарвні або пофарбовані в жовтий, оранжевий, рожевий і інші кольори [13].

Дріжджова клітина має всі основні структури, які притаманні будь еукаріотичної клітці, але в той же час вона має особливостями, властивими грибам, а саме, поєднанням ознак як рослинною, так і тваринною клітин: клітинна стінка у них ригідна, як у рослин, але в клітці відсутні хлоропласти і накопичується глікоген, як у тварин.

Будова клітини дріжджів зображена на рисунку 2.1.

Рисунок 2.1 - Будова дріжджової клітини Saccharomyces cerevisiae

Зовнішня частина оболонки утворена полісахаридами типу геміцелюлоз та невеликою кількістю хітину, внутрішня частина - білковими речовинами, фосфоліпідами і ліпоїдами. Оболонка регулює внутрішній стан клітини і має вибіркову проникливість, що суттєво відрізняє її від звичайних напівпроникливих мембран. Товщина клітинної оболонки дріжджів до 400 нм.

На рисунку 2.2 зображено мікрофотографію клітини дріжджів при використанні електронного мікроскопу (х 10 000).

Рисунок 2.2 - Мікрофотографія дріжджової клітини (х10 000)

Дріжджі роду Saccharomyces активно зброджують цукри, нітрати не асимілюють, тому що не мають ферментів, здатних відновлювати їх до іонів амонію. На поверхні агару поживного вони зазвичай формують гладкі тьмяно блискучі білі з жовтим відтінком колонії.

Органічні кислоти мають важливе значення при метаболізмі вуглецю, енергетичному обміні мікроорганізмів, синтетичних та дисиміляційних процесах. Використання кислот жирного ряду в якості джерела вуглецю залежить від виду та раси дріжджів, концентрації кислоти, довжини її вуглецевого ланцюга та ступеня електролітичної дисоціації. Непоганими субстратами служать кислоти з довжиною вуглецевого ланцюга від С2 до С4 при порівняно низькій концентрації. Калійні солі кислот, що містять у молекулі від 2 до 5 атомів вуглецю, стимулюють ріст дріжджів в 1,4 - 3,3 рази сильніше порівняно з відповідними кислотами [14].

Жирні кислоти з середньою довжиною вуглецевого ланцюга (від С6 до С10) в значно меншій мірі споживаються дріжджами і тільки в умовах дуже низької концентрації (0,02 - 0,05%). При більш високій концентрації розвиток дріжджів пригнічується. Жирні кислоти з 12 - 17 атомами вуглецю в молекулі засвоюються вибірково в залежності від роду та виду дріжджів.

На поверхні яблук розвиваються не тільки корисні дріжджі Saccharomyces vini, а й дикі дріжджі, а також бактерії і цвілі. Для культур дріжджів, виділених з яблук і винограду, зброджених соків, сусел і сидрів, прийнято використовувати термін «винні дріжджі».

Найбільш поширеними, що у спонтанному бродінні, є наступні роди і види винних дріжджів:

Saccharomyces vini - це типові виноробні дріжджі, відіграють головну роль у виноробстві. Дріжджі цього виду мають високу бродильну активністю, активно розмножуються брунькуванням в суслі, домінують, швидко опановують середовищем, визначаючи склад вина. Гранична об'ємна частка утвореного спирту 14-16%.

Saccharomyces oviformis. Культури цього виду зброджують майже повністю утримуються в середовищі цукру, утворюючи близько 18% спирту.

Дріжджі шампанського виробництва часто належать до цього виду. Всі хересні дріжджі, що утворюють на поверхні бражки плівку, є різновидом цього виду.

Brettanomyces. Широко поширені у фруктовому виноробстві. Найбільш сприятливим середовищем для Вrettanomyces є тиражний виноматеріал в шампанському з масовою концентрацією цукрів 2 г/100 см3; вони порушують нормальний хід вторинного бродіння, викликають помутніння столових вин. Можуть викликати зупинку бродіння. На поверхні вина утворюють тонку гладку, сірувато-білу плівку. Оптимальна температура росту 31-32 ° С, при 12 °С і нижче ріст припиняється. При зброджуванні сусла утворюють 11-12% об етанолу, будучи сильним кислотоутворювачами, збагачують сидри летючими і нелетучими кислотами з різким інтенсивним запахом ефірів.

Hanseniaspora apiculata - викликають захворювання вин. Вегетативне розмноження відбувається шляхом брунькування клітини з одного або двох її кінців, за швидкістю розмноження випереджають S. vini в два рази. Зброджують фруктозу швидше, ніж глюкозу, утворюють 6-7% об. спирту, багато летючих кислот, ефірів, мурашину, бурштинову, пропіонову і масляну кислоти. Ці продукти повідомляють виноматеріалу не тільки сторонній тон, а й гальмують ріст і бродіння винних дріжджів-сахароміцетів при бродінні яблучного сусла. Розглядаються ці дріжджі як шкідливі дріжджі.

Нansenula anomalа - представники шкідливої ​​мікрофлори бродіння, утворюють осад у пляшках, викликають помутніння вин. Іноді виявляють бродильну спроможність. Засвоюють нітрати. При зброджуванні сусла утворюють до 5% об. етанолу, вищі спирти, різні ефіри, можуть розкладати білки і амінокислоти, окислюють винну кислоту, яка зазвичай не засвоюється іншими дріжджами. Можуть розвиватися в яблучному жомі, на стінках бочок, просочених бражкою.

Pichia alcoholophila. Викликають захворювання столових вин - «цвіль» і помутніння напоїв, розлитих у пляшки. Продукти обміну дріжджів роду Pichia гальмують ріст і знижують бродильну енергію дріжджів-сахароміцетів при виробництві ігристих вин і хересу.

Candida mycoderma. Розвиваючись на поверхні сидрів при вільному доступі повітря, викликають захворювання, сидр втрачає свіжість, стає плоским, порожнім.

Можуть розмножуватися в глибині рідкого середовища, утворюючи на поверхні кільце або суху зморшкувату плівку білого або жовтого кольору, яка частково опадає на дно ємності. Бродіння цукрів ці дріжджі не викликають, добре асимілюють глюкозу і етанол.

Дріжджі живуть і розмножуються в обмежених температурних умовах, і для нормальної їх життєдіяльності необхідна температура 29 - 30 ^оС. за дуже великої чи дуже низької температури життєдіяльність дріжджів послаблюється чи припиняється. Максимальна температура для розвитку дріжджів 38 ^оС, мінімальна 5 ^оС; при температурі 50 ^оС дріжджі гинуть.