автореферат диссертации по технологии продовольственных продуктов, 05.18.01, диссертация на тему:Разработка технологии крепких напитков из нетрадиционного ягодного сырья
Автореферат диссертации по теме "Разработка технологии крепких напитков из нетрадиционного ягодного сырья"
^'дЬШ
На правах рукописи
КУЗИЛОВ МАЛХАЗ ВЛАДИМИРОВИЧ
РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ КРЕПКИХ НАПИТКОВ ИЗ НЕТРАД ИЦИОННОГО ЯГОДНОГО СЫРЬЯ
Специальности 05.18.01 — Технология обработки, хранения и . переработки злаковых, бобовых культур, крупяпых продуктов, плодоовощной продукции н виноградарства
АВТОРЕФЕРАТ анссертапЕина сонсканкс ученой степени кандидата технических наук
Краснодар - 2003
г
Работа выполнена на кафедре технологии виноделия Кубанского государственного технологического университета (КубГТУ).
Научный руководитель: Доктор технических наук, профессор ■
Соболев Э.М.
Официальные оппоненты: Доктор сельскохозяйственных наук,
профессор Гугучкина Т.И. Кандидат технических наук Гиш А. А.
Ведущая организация: Комитет по виноградарству и алкогольной
промышленности Краснодарского края (г. Краснодар)
Защита диссертации состоится «22» января 2004 г. в 12 час. 30 мин. на заседании диссертационного совета Д 212Л00.05 Кубанского государственного технологического университета по адресу: 350072, г.Краснодар, ул. Московская; 2, КубГТУ,"корпус А, конференц-зал.
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке университета. Автореферат разослан декабря 2003 г- -
Отзыв на автореферат просим направлять по адресу: 350072, г. Краснодар, ул. Московская, "2, КубГТУ, ученому секретарю.
Ученый секретарь диссертационного совета, кандидат технических наук.
доцент
1 ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ДИССЕРТАЦИИ
Актуальность проблемы. Наиболее полное использование сырья и
изыскание новых возможностей утилизации некондиционных плодов и ягод направлено на экономию невозобновляемых ресурсов, обеспечение надежной защиты окружающей среды, сохранение здоровой экологической обстановки. Во многих странах мира алкогольная— продукция, выработанная из плодово-ягодного сырья - ананасов, киви, папайя, бананов, яблок, малины и т.д. обладает заслуженной славой, достаточно высоким качеством и спросом. Отечественными и зарубежными учеными (АЛ. Паиасюк, Н.А. Мехузла, З.Б. Макштялене, Н.С. Тохмахчи, З.Н, Кишковский, А.С.Вечер и др.) проведены достаточно обстоятельные исследования процессов переработки, плодов и овощей. Однако вопросу рационального использования арбузов внимание практически не уделялось.
Одним из основных путей переработки арбузов представляется получение их них плодового спирта с применением оборудования для переработки плодового сырья (тыквы). Перспективным решением возникшей проблемы может быть разработка технологии арбузных дистиллятов, представляющих собой арбузные спирты, с последующей выработкой крепкого напитка. Переработка сброженного арбузного сока с целью получения ректификованного этилового спирта не представляется выгодной из-за больших энергозатрат. Изучению вопроса получения крепкого напитка из арбузов внимание практически не уделялось, состав и свойства современного арбузного сока, бражки," спирта-сырца ■ и дистиллята не изучены, нормативная документация отсутствует, методы технохимического контроля нуждаются в доработке или адаптации,
В связи с этим исследования, направленные на полную утилизацию арбузов и мучение вопросов технологии крепкого напитка из арбузного
дистиллята являются целесообразными и актуальным**—--
Связь работы с научными пр01раммами; планами.
А
выполнялась в соответствии с планом научно-исследовательских работ 1997-2005гг. КубГТУ по программе «Совершенствование технологии виноградных, плодово-ягодных налитков и вин».
Цель и задачи исследований. Цель работы - научное обоснование к разработка технологии крепкого напитка из арбузов с учетом особенностей химического состава сырья н требований, предъявляемых к конечному продукту.
Для ее достижения решались следующие задачи:
- изучение химического состава арбузного сока;
- выбор и обоснование оптимальных режимов сбраживания арбузного сока;
- изучение химического состава сброженного арбузного сока, выбор оборудования дяя получения арбузного спирта-сырца;
- изучение химического состава арбузного спирта-сырца;
- изучение химического состава арбузного дистиллята;
- поиск эффективных адсорбентов и добавок для улучшения качества арбузного дистиллята;
- оценка качества арбузного дистиллята, как сырья для крепких напитков, и ею влияние на физико-химические ■ и органсшептические характеристики напитка. - -
- Научная новизна работы. Установлены закономерности между физико-химическим составом арбузного сока и качеством получаемого арбузного вмноматери&па. Показано, что химический состав по содержанию азотистых веществ, моносахаров, фенольным соединениям отличается от виноградного и дяя проведения процесса брожения требует применения специальных рас дрожей.
Впервые установлено, что, несмотря на низкое содержание органических кислот в • арбузном соке, искусственное повышение кислотности практически не оказывало влияния на промесс брожения, что явил ос 6 отличительной особенностью технологии сброженного арбузного
сока в сравнении с виноградным. Установлено, что осветление сока перед брожением не целесообразно: взвеси арбузного сока используются в качестве носителей иммобилизованных дрожжей в процессе брожения.
В результате исследования летучих примесей арбузного спирта-сырца и дистиллята впервые установлены их массовые концентрации, которые обусловливались качеством исходного сырья. —
Научно обоснована и эксперимешалыго подтверждена целесообразность применения арбузного дистиллята для производства крепкого налитка - что подтверждают исследования химического состава -низкие концентрации вторичных спиртов и метанола, мало зависящие от степени поражения арбузов; удовлетворительные органолептические показатели. Впервые предложен способ получения натурального налитка из плодово-ягодного сырья, что явилось основой заявки' на патент Российской Федерации.
Практическая значимость. В результате проведенных исследований
/ 1 разработан проект технологической инструкции изготовления крепкого
напитка на основе арбузного дистиллят Технология внедрена и
производство.
Апробация работы. Основные положения диссертации доложены па между народных_ научно-практических конференциях (г.Москва, 2001г., - 2002г.; г.Ставрополь, 2002г., г.Краснодар, 2002г.), В полном "обьеме работа доложена и обсуждена на расширенном заседании кафедры технологии виноделия КубГТУ 27 июня 2003г.
Публикации, По материалам диссертации опубликовано 9 печатных работ, получено положительное решение о - выдаче патеша на изобретение.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, обзора литературы, 3-х глав экспериментальной части, выводов, списка литературы (130 наименований) и приложений. Текст диссертации изложен на 128 страницах и содержит 26 таблиц, 12 рисунков.
2 ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ
В качестве объектов исследований использованы свежие соки, полученные прессованием мякоти арбузов сортов Астраханский, Огонек, выращенных в Динском н Северском районах Краснодарского края, сброженные соки, арбузный сгшрт-сырсц, головные и хвостовые фракции спирта-сырца н арбузный дистиллят, выработанные в лабораторных условиях, крепкие матггкн, полученные из арбузного дистиллята. Образцы подвергали прессованию, отделяли сок, сбраживали па ЧКД; перегонку проводили па лабораторных установках с отбором головной и хвостовой фракций и без отбора. С целью регулирования химического состава арбузного спирта-сырца и дистиллята использованы активированный уголь и химические реагенты.
Для исследования влияния брожения на качество сброженного арбузного сока использованы расы дрожжей: Цимлянская, Яблочная-5, Вншневая-ЗЗ, Сидровая-101, Бордо 20, характеризующиеся различными физиологическими показателями и морфологическими признаками.
Для определения основных показателей химического состава исходного и сброженного арбузного сока и дистиллята - объемной доли этилового спирта, массовой концентрации метанола, альдегидов, эфиров и сивушных масел, фурфурола — применяли действующие методы ГОСТ Р.
Качественный состав и количество летучих компонентов устанавливали методом капиллярной хроматографии на приборах «Хром-5» ц.« Кр и сталл-2000М».
Величину рН определяли потен цнометрически с помощью нономера
*
рН 340; * спектрофотометричесиIе исследования окраски напитков проводили на фотоэктроко лор им етре КФК-3.
Для анализа глицерина сброженного арбузного сока применяли модифицированный автором метод газовой хроматографии.
Массовую концентрацию органических кислот определяли методом
высокоэффективной жидкостном хроматографии. Массовую концентрацию токсичных металлов определяли методом атомной абсорбции.
При выполнении работы проводили экспериментальные исследования с использованием ЭВМ. Статистическую обработку осуществляли методами вариационной статистики.
3 РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ 3.1 Химический со ста п исходного н сброженного арбузного сока
В результате анализа арбузного сока, выработанного прессованием мякоти, получены следующие результаты (г/дм1): массовые концентрации Сахаров - 77,8; летучих кислот - 0,05; титруем их - 035; фенолышх веществ 0,22; pli - 5,78."Результаты исследования массовой концентрации металлов и органических кислот показаны а таблице 1.
Таблица 1 - Массовая концентрация металлов и органических кислот в арбузном соке * ~
Металлы, мг/дмл Прочие ucmccTita, г/дм3
Медь 0,06+0,02 Щавелевая Следы
Железо 0,5±0,1 Винная 0,01710,002 ■
Свнмец 0,1±0,03 Яблочная 0,3210,03 "
Кадмий 0,00610,003 Лимонная Следы
Натрий 620160 Янтарная 0,01310,001
Калий 830180 Общий азот 1,30*0,1
Магний 45,31-1,5 ■ Аммиачный азот 0,00910,001
Кальцин 5916,0 Аминный азот 0,13510,23
Результаты исследования содержания металлов, органических кислот и различных форм азота евндетелютвонали о том, что арбузы представляют несомненный шгтерсс как возможное сырье для производства алкогольных напитков.
Затем было проведено исследование но подбору чистой культуры
к
дрожжей для сбраживания арбузного сока с целью обеспечения полноты выбрзживания, повышения коэффициента выхода спирта, накопления ценных ароматических веществ и высокого качества алкогольного напитка. Процесс брожения проводили при 20°С. Динамика брожения .показана на рисунке 1.
Продолжительность брожения, сутем Рисунок 1 — Изменение массовой коннстрацик -Сахаров, г/дч\ в зависимости от расы дрожжей: 1-Цимлянская, 2-Яблочная-5, 3-Вишневая-33,4-Бордо-20,5-Силровая-101
Как показали проведенные исследования (рисунок 1), наименьшее количество остаточного сахара наблюдалосьв арбузном соке, сброженном на расе Яблочная-5, а наибольшее — на расе Бордо-20-. Максимальная скорость брожения отмечена для ЧКД Яблочная-5 н Сидровая-101; наименьшая — для ЧКД Кордо-20. Массовая концентрация органических кислот (г/дм3) в сброженном в оптимальных условиях арбузном соке составила: щавелевой - 0,054±0,005; винной - 0,077±0,007; яблочной -1,02+0,1; лимонной-0,32±0,03; янтарной-0,07±0,01;
Ввиду значительного влияния на состав вторичных продуктов брожения н коэффициент выхода спирта было предпринято исследование влияния температуры на физико-химические показатели сброженного арбузного сока. Результаты измерений приведены н таблице 2.
Таблица 2 - Влияние температуры брожения (°С) на физико-химические показатели сброженного арбузного сока
Показатель Температура брожения
15 20 25
Спирт, % об 4,53 4,55 4,52
Сахаристость, г/дм1 1,7 1,3 и
Летучие кислоты, г/дм3 030 озз 0,38
Титруемые кислоты, г/дм1 2,00 1,54 134
рн 431 4,66 4,82
Глицерин, г/даг1 5,42 5,84 5,84
Фенол ьные вещества, мг/дм1 204 201 196
Коэффициент выхода спирта, дм1 а.аУкт инвертного сахара 0,595 0,595 0,590
Как видно из таблицы 2, оптимальная скорость сбраживания арбузного
сока достигалась при 20°С. При дальнейшем повышении температуры
скорость брожения существенно не изменялась, однако при этом снижался
коэффициент выхода спирта, прежде всего за счет его выноса при
брожении. Одновременно увеличивалось содержание летучих кислот,
снижались титруема» кислотность, содержание фенольных веществ и
органолептическая оценка. Установлено, что в пределах 20°С скорость
брожения достаточно высока; отмечалось интенсивное накопление
глицерина,что положительно сказывалось на экстрактнвностн
сброженного .арбузного сока и, соответственно, на его качестве. Таким
1
образом, оптимальной температурой для сбраживания арбузного сока является температура 20еС.
В результате наших исследований установлено, что содержание органических кислот в арбузном соке составляет 0,5 г/дм3, причем 90% массовой конце