Формування якості товарів - Назаренко В.О. - Питний спирт

Різноманітні алкогольні напої у вигляді спирту питного, горілок, лікеро-горілчаних виробів, виноградних і плодово-ягідних вин займають в торгівлі продовольчими товарами значне місце.

Питний спирт

Сировина

Питний спирт - висококонцентрована суміш майже чистого етилового спирту з водою. Сировиною для його виробництва є продукти, багаті крохмалем - картопля, кукурудза, жито, ячмінь, пшениця, відходи крохмального та буряко-цукрового виробництв, зокрема брудний крохмаль і меляса. Для виробництва технічного етилового спирту, який використовується для технічних потреб і лакофарбового виробництва, застосовують будь-які види сировини, яка містить в собі вуглеводи (солому, торф, дерев'яну тирсу), після кислотного гідролізу целюлози.

Формування якості питного спирту в процесі виробництва

Схему виробництва питного спирту наведено на рис. 4.7.

Виготовлення солодового молока. В спиртовому виробництві і виробництві пива для перетворення крохмалю в цукри застосовуються амілолітичні ферменти а і Р-амілаза, які здатні гідролізувати крохмаль до мальтози. Субстратом амілолітичних ферментів є ячмінний солод, рідше використовують солод з кукурудзи, проса, вівса.

Для одержання солоду ячмінь, очищений від сторонніх домішок, замочують на 48-72 год доти, поки вміст вологи в зерні не досягне 42-44 %. Таким чином створюються попередні умови для інтенсифікації життєвих процесів в зародку. З метою уникнення пліснявіння зерна в період замочування, що негативно відображається на ароматі готового спирту, воду в чанах декілька разів міняють.

Рис. 4.7. Узагальнена схема виробництва питного спирту

Після замочування зерно пророщують. Для одержання високоякісного продукту в період пророщування підтримують оптимальну температуру в межах 15-17°С і вологість зерна на рівні 42-44 %.

Пророщування зерна ячменю для виготовлення солоду, який використовується в спиртовому виробництві, закінчують на 9-10-й день, коли довжина паростків перевищує довжину зерна приблизно в 1,5-2 рази.

Зелений солод розмелюють, солодову масу замішують з водою і одержують так зване "солодове молоко" - субстрат амілолітич-них ферментів.

Підготовка сировини і оцукрення крохмалю. Паралельно з виготовленням солоду і "солодового молока" здійснюються інші технологічні процеси, які спрямовані на досягнення кінцевої мети - одержання спирту-ректифікату. Залежно від використаної сировини технологічний процес може мати свою специфіку, але сутність і загальний напрямок зберігаються.

Для клейстеризації крохмалю, що полегшує дію амілолітичних ферментів, відмита від бруду картопля завантажується в металеві котли-розварники і піддається варці при тискові 3,5-4,0 атмосфери протягом 50-60 хвилин. Зварена картопля з розварника під тиском видувається в заторний чан за допомогою водяної пари, куди попередньо додають частину солодового молока. Внаслідок різкої зміни тиску на виході з котла-розварника, картопля підривається і надходить в заторний чан у вигляді каші. Для попередження інактивації амілолітичних ферментів, які знаходяться в солодовому молоці, суміш швидко охолоджують до температури 55-60°С.

Оцукрення затору за участі гідролізу крохмалю продовжується хвилин 20-30. За цей період крохмаль під впливом амілолітичних ферментів перетворюється в мальтозу і проміжні продукти гідролізу - декстрини. Готовий оцукрений затор має в своєму складі приблизно 20 % мальтози і 5 % декстринів.

Виготовлення солодкого затору з зернових проводиться таким же чином, тільки зерно перед варінням в котлах-заварниках замочують у воді, і процес розварювання є більш тривалим.

Зброджування солодкого затору. Після закінчення процесу оцукрення крохмалю солодкий затор охолоджують до температури 20-25°С, додають чисті культури спиртових дріжджів, які здатні накопичувати велику кількість етилового спирту (навіть до 19 %) і в той же час утворювати мінімальну кількість побічних та другорядних продуктів бродіння.

Процес спиртового бродіння в загальному вигляді можна представити наступним сумарним рівнянням:

З рівняння виходить, що в процесі спиртового бродіння, під впливом дріжджів, відбувається інтенсивне виділення вуглекислого газу і нагрівання середовища, в якому відбувається бродіння. Якщо не вжити відповідних заходів для охолодження солодкого затору в процесі бродіння, його температура може підвищитись до 32-35°С, що призведе до пригноблення дріжджів і припинення спиртового бродіння.

За таких умов також можуть проявляти активність інші мікроорганізми, що призведе до зниження якості і зменшення виходу етилового спирту.

Під час бродіння солодкого затору в результаті життєдіяльності дріжджів, крім етилового спирту, утворюється значна кількість різноманітних другорядних і побічних продуктів, наявність яких негативно впливає на якість спирту, особливо на його ароматичні і смакові властивості.

Речовини, які утворюються під час бродіння з цукру (крім спирту і вуглекислого газу) прийнято називати другорядними продуктами спиртового бродіння. До них відносяться гліцерин, оцтова, янтарна, молочна, лимонна, піровиноградна кислоти, оцтовий альдегід, крім того, ацетон (ацетил-метилкарбінол), 2,3-бутиленгліколь, діацетіл.

Механізм утворення більшості другорядних продуктів спиртового бродіння ще не зовсім встановлений, але для деяких з них добре відомий. Так, утворення гліцерину з цукру в період бродіння можна подати наступним рівнянням:

Піровиноградна кислота, яка утворюється при даній реакції, де-карбоксилюється за рівнянням:

Перетворення цукру в гліцерин супроводжується також і утворенням оцтового альдегіду, який згідно основної теорії спиртового бродіння в кінцевому результаті дає етиловий спирт. Але ацеталь-дегід може в результаті дисмутапії згідно реакції Канніццаро дати оцтову кислоту і етиловий спирт:

До побічних відносяться продукти спиртового бродіння, які утворюються не з цукру, а з інших речовин, які знаходяться в зброджуваних субстратах. Основним матеріалом для утворення побічних продуктів є амінокислоти, які є важливим азотним поживним середовищем для дріжджів, і в меншій мірі - пектинові речовини.

За Ерліхом, дріжджі відщеплюють аміак від амінокислоти, і використовують його для побудови білків свого організму, вуглецева ж частина молекули амінокислот утворює відповідний спирт.

В загальному вигляді реакції утворення побічних продуктів бродіння з амінокислот протікають згідно наступному рівнянню:

З представленої реакції видно, що при дезамінуванні амінокислот дріжджами утворюється спирт, який містить в собі вуглецю на один вуглецевий атом менше, ніж відповідна амінокислота.

Так, з амінокислоти лейцину утворюється ізоаміловий спирт; валіну - ізобутиловий спирт; тирозин є вихідним продуктом для утворення тирозолу; фенілаланін - для утворення фенілетилового спирту; триптофан - для утворення триптофолу і інше.

У практиці спиртового виробництва прийнято називати суміш вищих спиртів, які мають маслянисту консистенцію, сивушними маслами. Всі без винятку вищі спирти отруйні і навіть в незначних кількостях негативно впливають на здоров'я людей. Вони також мають характерний, неприємний запах і смак, які швидко залам 'ятовуються.

Крім зазначених, до складу сивушних масел спирту входять н-пропіловий, ізопропіловий, н-бутиловий, н-аміловий спирти.

До побічних продуктів спиртового бродіння відносяться ефіри, фурфурол та метиловий спирт, який утворюється під час розпаду пектинових речовин.

Таким чином, в результаті спиртового бродіння солодкого затору утворюється спиртова бражка, яка містить 7-9 %об. етилового спирту, побічні і другорядні продукти бродіння, нелеткі речовини у вигляді білкових, пектинових, мінеральних та інших розчинних сполук.

Перегонка бражки. Спирт відокремлюється від бражки на безперервно діючих брагоперегонних апаратах. Принцип роботи цих апаратів полягає в тому, що підігріта в дефлегматорі (апарат для відділення низькозакипаючих фракцій) спиртова бражка надходить зверху до брагоперегінної колонки, а назустріч їй рухається пара, яка забирає від бражки спирт. Під час руху в колонці пара все більше насичується парами спирту. На виході до холодильника концентрація спирту в парі досягає 33 %.

Після конденсації одержують спирт-сирець, який містить понад 0,5 % побічних і другорядних продуктів бродіння (більше 50 компонентів), що робить його запах неприємним. Тому спирт-сирець піддають ретельному очищенню - ректифікації.

Ректифікація спирту-сирцю. Очищення спирту-сирцю від домішок ґрунтується на різниці в коефіцієнтах випаровування етилового спирту, другорядних і побічних продуктів бродіння. Коефіцієнтом випаровування називається відношення вмісту компоненту в парі до вмісту компоненту в рідині, з якої цю пару одержано.

Усі домішки за температурою кипіння можна розділити на три групи: головні, хвостові і проміжні.

До головних відносяться сполуки, температура кипіння яких нижча за температуру кипіння етилового спирту. Це - метиловий спирт (дуже небезпечна речовина для здоров'я людини), мурашино-етиловий, оцтово-метиловий ефіри, оцтовий альдегід.

Хвостові домішки мають температуру кипіння вищу за температуру кипіння етилового спирту і представлені в основному сивушними маслами.

До проміжних відносяться домішки, які залежно від умов перегонки можуть бути віднесені до головної чи хвостової групи (ізо-масляноетиловий і ізовалеріаноетиловий ефіри).

Ректифікація спирту-сирцю відбувається на установках, які конструктивно схожі на безперервно-діючі брагоперегінні апарати. Останнім часом широко впроваджуються брагоректифікаційні апарати, в яких спирт-ректифікат одержують безпосередньо з бражки. Поєднання в одному апараті бражної, епюраційної (для відбору головних домішок) і ректифікаційної колонок дозволяє значно знизити собівартість виробництва спирту-ректифікату.

Залежно від повноти очищення, а також вихідної сировини, спиртова промисловість виготовляє наступні товарні сорти спирту-ректифікату: Люкс, Екстра, вищого очищення, 1-го сорту та спирт етиловий питний 95 %-вий.

Спирт Люкс і Екстра виготовляють з різних видів зерна та суміші зерна і картоплі, а призначений для виробництва горілки на експорт - тільки з відбірного зерна. Спирт вищого очищення і 1-го сорту виготовляють із зерна, картоплі або із суміші зерна та картоплі, а також із суміші зерна, картоплі, цукрового буряка і меляси або тільки з меляси. Спирт питний 95 % -вий - це суміш етилового ректифікованого спирту вищого очищення з пом'якшеною водою, яку піддають фільтрації і витримуванню.

З фізико-хімічних показників стандартами регламентується вміст побічних і другорядних продуктів бродіння, зокрема, альдегідів, сивушних масел, вільних кислот та ефірів.