Материал: Удосконалення технології виробництва кальвадосів з яблучної сировини

Спирти для виробництва кальвадосу, які виготовляють на безперервно-діючих апаратах або на апаратах одноразової зганяння, що дозволяють, повинні містити не менше 4 г/л домішок, у тому числі ефірів - не менше 1 г/л.

При перегонці яблучних виноматеріалів відбуваються складні фізико-хімічні процеси, в яких беруть участь всі компоненти, що входять до їх складу. Крім концентрації спирту, перегонка дозволяє добитися переходу в дистилят компонентів, які позитивно впливають на формування кальвадосу.

В умовах концентрованого виробництва міцних яблучних напоїв необхідно застосовувати безперервно-діючі апарати.

При перегонці яблучних виноматеріалів необхідно враховувати деякі їхні специфічні властивості - низьку концентрацію спирту яблучного виноматеріалу і особливість переходу в дистилят летких речовин, які легко руйнуються в процесі тривалого кип'ятіння при високій температурі. Яблучні виноматеріали відрізняються від коньячних нижчою концентрацією етанолу, яка зазвичай коливається в межах 4,5-6,5% об. Спирт одноразової перегонки має більш виражені натуральні плодові тони, тобто він кращої якості.

Розведення яблучного спирту. Яблучні спирти перед витримкою розбавляють до концентрації етанолу 55-60% об. Встановлено, що більш міцні спирти втрачають більше спирту, органолептична оцінка кальвадосу, приготованого з розведенням яблучного спирту, вище, ніж кальвадосу з нерозведеного спирту.

Розведення проводять в спеціальних об’ємом 3 м^3, куди насосами подають дистилят і підготовлену воду.

Витримка. Яблучний спирт характеризується різким і пекучим смаком. Класичним способом поліпшення його якості є багаторічна витримка в дубових бочках. При цьому відбуваються складні хімічні і фізико-хімічні процеси. Перетворенням піддаються як летючі компоненти яблучного спирту, так і нелеткі компоненти дубової клепки. В процесі витримки відбуваються екстракція танідів, гідроліз лігніну і геміцелюлози, в результаті чого в спирт переходять ароматичні альдегіди, моносахариди та інші компоненти. Аромат і смак дистиляту змінюються [20].

З яблучного дистиляту після тривалої витримки в контакті з дубовою деревиною в присутності кисню виходить кальвадос зі своєрідним ароматом і високими смаковими достоїнствами, що відрізняє його від всіх інших відомих міцних напоїв.

На заводах Франції вироблені яблучні спирти закладаються на тривалу витримку в дубові бочки ємністю 40-60 дал у сховищах при постійній температурі в межах 20 °С.

Нові бочки попередньо обробляють, а старі перевіряють на доброякісність. Доливку здійснюють при необхідності спиртами того ж року витримки.

Приготування сировини для купажу

Приготування сиропу. Цукровий сироп готують з цукру і води в спеціальних емальованих котлах ємністю 1 м³, куди вручну додають задану кількість цукру та води для кожної партії та підігрівають згідно з технологією.

Приготування колеру. Колер готують з цукру-рафінаду або піску в спеціальних мідних котлах ємністю 1 м³ при електричному нагріванні.

Купажування. На стадії купажування у ємності об’ємом 1 м³ відбувається поєднання раніше підготовлених компонентів (витриманий яблучний спирт, колер, цукровий сироп, очищена вода) у чітко визначених пропорціях.

Фільтрація. Після купажування напій проходить через фільтр для видалення частинок, які могли потрапити до кальвадосу під час витримки або разом с сировиною для купажування.

Післякупажний відпочинок. Готовий купаж витримується в герметичній тарі з мінімальним доступом кисню протягом 20-90 днів.

Фільтрація. Кальвадос проходить через фільтр для видалення частинок, які могли потрапити до напою на стадії післякупажного відпочинку.

Розлив готового продукту. Після завершальної фільтрації готовий продукт подається на автоматичну лінію розливу, яка розливає напій в пляшки об’ємом 0,5 л або 0,7 л.

2.5 Гідропневматична принципова схема технологічного процесу

Яблука, які доставляють на підприємство, з резервуарів поміщають у прийомний бункер, звідки за допомогою транспортерів вони інспектуються на цілісність та миються під потоком води. Яблука потрапляють у бункер, який оснащений вагами, звідки направляються на установу подрібнення. Отримана мезга транспортується за допомогою скребкового транспортеру на прес, де відбувається остаточне відділення соку, який перекачується у бродильну ємність. Після завершення бродіння бражка перекачується у перехідний чан, а згодом поступово на ректифікаційну установу, де відбувається дистиляція спирту. Середня фракція очищеного спирту направляється у збірну ємність, де відбувається розведення спирту до чітко визначеної концентрації спирту, після чого відбувається розлив спирту в дубові бочки, де впродовж визначеного часу відбувається витримка кальвадосного спирту. Після закінчення витримки витрианий спирт транспортується в купажну ємність, куди також додають пом’якшену воду, колер та цукровий сироп у визначених пропорціях. Отриманий купаж направляються у ємність на 20-90 діб для післякупажної витримки. Завершальними стадіями є фільтрація готового напою та його розлив у скляну тару.

Гідропневматична принципова схема виробництва кальвадосів представлена на рисунку 2.8 [21, 22].

Рисунок 2.8 - Гідропневматична схема виробництва кальвадосів

2.6 Опис запропонованої зміни в технології

Запропоновані зміни в технології описуються в наступному патенті:

Номер патенту: 95927

Дата подання заявки: 15.05.2008

Дата, з якою набувають чинності права на патент: 26.09.2011

Заявник: Вінницький Національний Технічний Університет

Власник: закрите акціонерне товариство "Кримський винно-коньячний завод "Бахчисарай", Климець Павло Анатолійович

Винахід належить до харчової промисловості, зокрема до виробництва алкогольних напоїв, і може використовуватися для прискореного виготовлення і покращення органолептичних показників таких алкогольних напоїв, як коньяк, дівін, бренді, арманьяк, кальвадос, сидр, віскі, ром, текіла, мадера, портвейн, херес тощо.

Задачею винаходу є створення більш простого та менш енерговитратного способу виготовлення алкогольного напою шляхом зміни речовини, що додається при виготовленні алкогольного напою.

Поставлена задача вирішується першим варіантом способу виготовлення алкогольного напою, який включає етап витримки спиртовмісного матеріалу у присутності деревини дуба, і до спиртовмісного матеріалу додають аскорбінову кислоту в кількості від 50 до 150 мг на 1 дм³ спиртовмісного матеріалу.

Аскорбінова кислота - органічна сполука, є одною з основних речовин у людському раціоні, яка необхідна для нормального функціонування сполучної і кісткової тканини. Виконує біологічні функції відновлення і коферменту деяких метаболічних процесів, є антиоксидантом. Біологічно активний тільки один з ізомерів - L-аскорбінова кислота, який називають вітаміном C.

За фізичними властивостями аскорбінова кислота являє собою білий кристалічний порошок кислого смаку. Легко розчинний у воді, розчинний у спирті.

Аскорбінова кислота бере участь в процесах утворення колагену, серотоніну з триптофану, утворення катехоламінів, синтез кортикостероїдів. Аскорбінова кислота також бере участь у перетворенні холестерину в жовчні кислоти. Вітамін С необхідний для детоксикації в гепатоцитах при участі цитохрому P450. Вітамін С сам нейтралізує супероксидний радикал до перекису водню.

Відновлює убіхінон і вітамін E. Стимулює синтез інтерферону, отже, бере участь у модуляції імунітету. Перетворює тривалентне залізо в двовалентне, тим самим сприяє його всмоктуванню. Гальмує глікозування гемоглобіну, гальмує перетворення глюкози в сорбіт. На рисунку 2.9 зображена структурна формула молекули аскорбінової кислоти.

Рисунок 2.9 - Будова молекули аскорбінової кислоти

Також, аскорбінову кислоту додають до спиртовмісного матеріалу перед початком етапу або під час етапу витримки спиртовмісного матеріалу у присутності деревини дуба.

Поставлена задача вирішується також другим варіантом способу виготовлення алкогольного напою, який включає етапи купажування спиртовмісного матеріалу, що був витриманий у присутності деревини дуба, з іншими компонентами алкогольного напою, та післякупажного відпочинку алкогольного напою, і до алкогольного напою додають аскорбінову кислоту в кількості від 50 до 150 мг на 1 дм³ алкогольного напою.

Крім того, аскорбінову кислоту додають до алкогольного напою перед початком етапу або під час етапу післякупажного відпочинку алкогольного напою.

Зазначені ознаки є суттєвими ознаками, які забезпечують досягнення технічного результату - способи за двома варіантами є простішими та менш енеговитратними у порівнянні із прототипом, дозволяють зменшити час дозрівання спиртовмісних матеріалів за рахунок прискорення окисно-відновних процесів на етапі витримки спиртовмісного матеріалу у присутності деревини дуба або зменшити час дозрівання алкогольного напою за рахунок прискорення окисно-відновних процесів на етапі післякупажного відпочинку алкогольного напою.

Сукупність суттєвих ознак рішення, що заявляється, забезпечує досягнення технічного результату завдяки тому, що при внесенні аскорбінової кислоти розчинений кисень в алкогольних напоях утворює активні форми, що інтенсифікують протікання окисно-відновних процесів при витримці спиртовмісних матеріалів у присутності деревини дуба або в період післякупажного відпочинку алкогольного напою. Внаслідок цього прискорюється дозрівання алкогольних напоїв, крім того покращуються їх органолептичні властивості.

Аскорбінова кислота внесена до переліку харчових добавок та матеріалів, які дозволено використовувати у виноробній промисловості. Застосування аскорбінової кислоти у виноробстві традиційно спрямоване на попередження окислення напоїв під впливом розчиненого кисню [23]. Для цього аскорбінова кислота у кількості до 150 мг/дм³ додається безпосередньо перед розливом у біле сухе вино одночасно з діоксидом сірки у кількості до 20 г/дм³.

Дослідним шляхом було встановлено, що аскорбінова кислота може виступати як прооксидант, як постачальник електронів в процесах окислення за каталітичної участі мікрокількостей іонів заліза, міді, тому її можна застосовувати для інтенсифікації дозрівання спиртовмісних рідин [24]. При взаємодії аскорбінової кислоти з розчиненим киснем утворюються аскорбат-радикали As^·- та супероксид-радикали O₂^·- за схемою:

НAs + O₂^·- → As^·- + O₂^·- + Н⁺

Дисмутація супероксид-радикалів призводить до утворення активних форм кисню - перекису водню та гідроксил-радикалу НО^·:

O₂^·- + O₂^·- + 2Н⁺ → Н₂О₂ + О₂

Н₂О₂ + O₂^·- → О₂ + ОН^- + НО^·

Під впливом активних форм кисню відбувається прискорення дозрівання і покращення органолептичних показників алкогольних напоїв. Дослідним шляхом встановлено, що оптимальні концентрації добавки аскорбінової кислоти до алкогольних напоїв знаходяться в діапазоні 50-150 мг/дм³. При концентраціях добавки менше 50 мг/дм³ не відбувається помітного покращення органолептичних характеристик напоїв, а в концентраціях вище 150 мг/ дм³ добавка аскорбінової кислоти надає напоям нехарактерного кислуватого присмаку і може гальмувати процеси окислення, тобто виступати в ролі антиоксиданту.

2.7 Матеріальний баланс та продуктовий розрахунок

Матеріальний баланс розраховується на 1 дал готового продукту, а потім на річну задану потужність виробництва. В таблиці 2.5 приведений розрахунок сировини на виробництво 1 дал готового продукту [25]. В таблиці 2.6 вказано витрати сировини на виробництво річної кількості готового продукту, а саме 20 000 дал.

Таблиця 2.5 - Матеріальний баланс виробництва кальвадосів на один декалітр

Матеріальний баланс проведено з врахуванням густини водно-спиртових розчинів (бражка, дистилят, спиртована вода) та інших компонентів.

Таблиця 2.6 - Матеріальний баланс виробництва кальвадосів на один рік роботи

Запланована виробнича потужність підприємства по виробництву кальвадосів складає 20 000 декалітрів в рік. Виходячи з цього, розрахуємо необхідну кількість яблучного соку та яблук на річне виробництво. Розрахунок проводиться в зворотному напряму відносно ходу виробництва задля того, щоб, заздалегідь розрахувавши всі втрати, отримати заплановану кількість готового продукту.

Основою для розрахунку служить технологічна схема виробництва, норми втрат. Розрахунок на багатьох стадіях проводиться за формулою (2.1):

де: N - кількість продукту, яка поступає на стадію, дал,

К - кількість продукту, яка виходить зі стадії, дал,- норма втрати стадії, %.

) Завершальні стадії (післякупажний відпочинок, подача на розлив, розлив, вкладання в ящик, відправлення на склад готової продукції). Норми втрат для окремих стадій вказані в табл. 2.7.

Таблиця 2.7 - Норми втрат для завершальних стадій

Об’єм напою після стадії купажування N₁, дал:

2) Купажування. При приготуванні готового напою використовують компоненти, які вказані в табл.2.8 з розрахунком на 1000 дал [26].

Таблиця 2.8 - Пропорції компонентів для купажування