close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Повышение коллоидной стабильности водочных изделий.

код для вставкиСкачать
На правах рукописи
НИКИТАЕВ ПАВЕЛ ВАСИЛЬЕВИЧ
ПОВЫШЕНИЕ КОЛЛОИДНОЙ СТАБИЛЬНОСТИ ВОДОЧНЫХ
ИЗДЕЛИЙ
Специальность 05.18.07 – Биотехнология пищевых продуктов
и биологических активных веществ
АВТОРЕФЕРАТ
диссертации на соискание ученой степени
кандидата технических наук
Санкт-Петербург
2014
2
Работа выполнена на кафедре пищевой биотехнологии продуктов из
растительного сырья ФГАОУ ВО «Санкт-Петербургский национальный
исследовательский университет информационных технологий, механики и
оптики»
Научный руководитель:
доктор технических наук, профессор
Тишин Вячеслав Борисович
Официальные оппоненты:
Короткова Татьяна Германовна
доктор технических наук, профессор
Институт техносферной безопасности
ФГБОУ
ВПО
«Кубанский
государственный
технологический
университет»
Рожнов Евгений Дмитриевич
кандидат технических наук, доцент
Бийский технологический институт
ФГБОУ
ВПО
«Алтайский
государственный
технический
университет им. И.И. Ползунова»
Ведущее предприятие:
ФГБОУ
ВПО
государственный
университет»
«Самарский
технический
Защита диссертации состоится «17» декабря 2014 г. в 14 часов на
заседании диссертационного совета Д 212.227.09 при Санкт-Петербургском
национальном исследовательском университете информационных технологий
механики и оптики по адресу: 191002, Санкт-Петербург, ул. Ломоносова, д.9,
тел./факс 315-30-15.
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке университета и на
сайте fppo.ifmo.ru.
Автореферат разослан «___» ________________2014 г.
Ученый секретарь
диссертационного совета
д.т.н., профессор
Колодязная
Валентина Степановна
3
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность работы. Одной из основных задач водочного
производства является формирование готового продукта постоянно
стабильного качества. Главными факторами, определяющими стабильность
водочных изделий, являются качественные характеристики основных сырьевых
составляющих: спирта этилового ректификованного, воды подготовленной, а
также дополнительных ингредиентов, входящих в рецептуру водки.
При длительном хранении водок отмечаются случаи образования
помутнений и осадков, что приводит к отбраковке продукции и, как следствие,
большим экономическим потерям. Поэтому в настоящее время производители
уделяют
большое
значение
возникающим
проблемам
ухудшения
потребительских характеристик в процессе хранения водки и проводят
комплекс экспериментально-технологических работ по выяснению причин
изменения качества готовой продукции.
Сахар является широко используемым ингредиентом в рецептурах
большинства водок, производящихся на российском рынке. Сахар придает
готовому изделию сладость и необходимую мягкость вкуса. Сахар вводят в
купаж в виде концентрированного водного раствора – сахарного сиропа, либо
водно-спиртового раствора, приготовленного путем спиртования исходного
сиропа для повышения микробиологической стойкости при хранении. Введение
в купаж неподготовленного или не прошедшего предварительного испытания
сахарного раствора может серьезно сказаться на стабильности готового
продукта, приводя к нежелательному образованию различных видов
помутнений и кристаллического осадка.
Сырьем для приготовления белого рафинированного сахара,
применяемого в производстве водки, служит сахарная свекла либо
тростниковый сахар-сырец. Как известно из литературных источников,
свекловичный и тростниковый сахара различаются по своему химическому
составу. Главным образом различие заключается в наличии в тростниковом
сахаре высокомолекулярных веществ – таких как крахмал (а также продукты
его деструкции) и декстран, осаждающихся в водно-спиртовых растворах.
Различные виды сахара, применяемые для производства водки, могут
содержать спиртонерастворимые примеси, перешедшие в продукт из исходного
растительного сырья. На практике было обнаружено, что при смешении
исходно прозрачных водных растворов сахара со спиртом в отдельных случаях
раствор проявлял опалесценцию за счет образования коллоидных компонентов.
Образующиеся коллоидные структуры переходят в готовый продукт и
существенно сказываются на физико-химических показателях водки во время
хранения, являясь причиной образования осадков.
4
Нормативные документы не регламентируют количество примесей,
способных к образованию осадков в водно-спиртовых растворах. Отсутствие
доступных методик определения, а также способов устранения коллоидных
спиртонерастворимых примесей сахара вынуждает производителей водки
испытывать большой экономический риск при закупке каждой партии сырья.
Выявление природы данных примесей, создание методики их
определения, а также анализ способов удаления, позволит производителям
добиться качественного улучшения продукции, а также самим корректировать
качество поступающего сырья независимо от природы его происхождения.
Цель и задачи работы. Цель работы – определить влияние различных
видов сахара, используемых в процессе приготовления водочных изделий, на
стабильность готового продукта; создать методику количественного
определения спиртонерастворимых примесей сахара и разработать технологию
их удаления, не допускающую образование осадка на различных стадиях
производства водки.
Для достижения цели решались следующие задачи:
– исследовать зависимость образования коллоидных примесей от
природы происхождения сахара;
– исследовать влияние физико-химических показателей сахара на
образование спиртонерастворимых коллоидов;
– изучить кинетику образования коллоидных примесей в зависимости от
объемной концентрации спирта в растворе;
– установить объемную концентрацию спирта в растворе и массовую
долю сухих веществ исходного сиропа, при которых начинается процесс
кристаллизации сахарозы;
– исследовать динамику изменения размера коллоидных частиц в течение
выдержки водно-спиртового раствора сахара;
– исследовать влияние сахара, обладающего коллоидной мутностью, на
прозрачность водки при хранении;
– исследовать влияние физико-химических показателей спирта на
процесс осаждения коллоидных примесей сахара;
– исследовать возможность использования различных подсластителей в
производстве водки;
– исследовать различные методы удаления коллоидных примесей сахара;
Научная новизна:
– в качестве основного показателя, характеризующего наличие
спиртонерастворимых частиц сахара, предложен коэффициент мутности;
– доказано, что применение тростникового сахара, в отличие от
свекловичного, является причиной образования осадка в водочной продукции;
5
– выявлены закономерности образования коллоидных примесей сахара в
водно-спиртовых растворах;
– получены математические модели процесса образования коллоидных
примесей, позволяющие предсказывать и численно рассчитывать их
концентрацию в исходном сахаре;
– установлены качественные значения физико-химических показателей
сахара для использования в производстве водки;
– разработана промышленная технология, позволяющая корректировать
качество используемого в производстве водки сахара.
Практическая значимость.
На основании проведенных исследований разработаны новые
качественные параметры технохимического контроля поступающего сахара, а
также методики их установления, направленные на отбор качественного сырья
для производства водки.
Установлены способы корректировки качественных показателей сахара в
промышленных условиях. Данный комплекс мероприятий проводится с целью
устранения риска производителя получить нестабильный готовый продукт.
Экономический эффект применения данной технологии главным образом
заключается в исключении возможной отбраковки готовой продукции, а также
в возможности использования сахара различной природы при сохранении
стабильного качества водки.
Апробация работы. Основные результаты работы были представлены на
Международной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых
«Пищевые продукты и здоровье человека» (Кемерово, 2012 г.); на конференции
профессорско-преподавательского состава СПбГУНиПТ (Санкт-Петербург,
2012 г.); на 5-й Всероссийской научно-практической конференции студентов,
аспирантов и молодых ученых с международным участием «Технологии и
оборудование химической, биотехнологической и пищевой промышленности»
(Бийск, 2012 г.); на Международном научном форуме «Пищевые инновации и
биотехнологии» (Кемерово, 2013 г.); на II и III Всероссийском конгрессе
молодых ученых «Биотехнологии и ресурсосберегающие инженерные
системы», (Санкт-Петербург, 2013–2014 гг.).
Личный вклад диссертанта. Проанализирована и обобщена научная
информация по проблеме, связанной с темой диссертации, обоснован выбор
объектов и методов исследования, выполнены экспериментальные
исследования, проведена математическая обработка опытных данных и
обобщены полученные результаты, разработана технология использования
сахара различного качества в производстве водки.
Публикации. По результатам исследований опубликовано 8 печатных
работ, в том числе 3 в изданиях, рекомендуемых ВАК РФ.
6
Основные научные положения, выносимые на защиту:
– результаты исследования зависимости образования коллоидных
примесей от природы происхождения сахара;
– результаты исследования кинетики образования коллоидных
спиртонерастворимых примесей в водно-спиртовых растворах;
– результаты исследования процесса кристаллизации сахарозы в водноспиртовых растворах;
– результаты исследования динамики изменения размера коллоидных
частиц в процессе выдержки водно-спиртового раствора сахара;
– результаты исследования влияния сахара, обладающего коллоидной
мутностью, на прозрачность водки при хранении
– полученные математические модели для количественного расчета
массовой концентрации примесей в исходном сахаре;
– технология использования сахара, обладающего коллоидными
примесями в промышленном производстве водки.
Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из
введения, аналитического обзора литературы, экспериментальной части,
выводов, списка литературы, включающей 120 источников, из них 23 –
иностранных, и 5 приложений. Диссертация содержит 124 страницы
машинописного текста, 20 иллюстраций и 34 таблицы.
СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ
Во введении приведено обоснование актуальности темы, поставлены
цель и задачи исследований, показаны научная новизна и практическая
значимость работы, а также основные положения, выносимые на защиту.
В обзоре литературы проанализированы различные виды помутнений,
возникающие в процессе приготовления и хранения ликероводочной
продукции; обозначены основные различия химического состава свекловичного
и тростникового сахара; описаны существующие методы идентификации
исходной природы сахара; охарактеризованы соединения сахара, которые могут
образовывать коллоидные помутнения в водно-спиртовых растворах.
Объекты и методы исследования. В качестве основных объектов
исследования служили различные виды сахара в зависимости от исходного
растительного сырья, региона производства, товарного вида.
При определении основных показателей качества сырья, полуфабрикатов
и готовых изделий применяли как общепринятые, регламентированные ГОСТ,
так и специальные методы и приборы, используемые при технологическом
контроле ликероводочного производства.
Измерение основных показателей производилось с помощью
портативного турбидиметра HACH 2100P. Прибор разработан для измерения
7
мутности в диапазоне от 0 до 1000 NTU (нефелометрические единицы
мутности) или ЕМФ (единицы мутности по формазину).
В качестве основного показателя, характеризующего образующиеся
коллоидные частицы, предлагается рассчитывать коэффициент мутности:
=

0
,
(1)
где К – коэффициент мутности пробы; Мt - мутность водно-спиртового раствора
сахара в определенный момент времени, ЕМФ; М0 - начальная мутность водного раствора
сахара, ЕМФ.
Коэффициент мутности
Он показывает, во сколько раз мутность водно-спиртового раствора
образца сахара превышает исходную мутность водного раствора вследствие
образования коллоидных структур, нерастворимых в спирте.
Обработку полученных экспериментальных данных осуществляли
методом математической статистики. Обработку результатов исследований
проводили с использованием программ Curve Expert, Mathcad, Microsoft Excel.
Исследование различных видов сахара на наличие коллоидных
примесей в зависимости от исходного растительного сырья
Проведенные исследования позволяют судить о том, что образцы из
тростникового сахара-сырца содержат в своем составе большое количество
примесей, которые вызывают коллоидные помутнения в водно-спиртовых
растворах и, следовательно, служат причиной дальнейшего образования осадка.
На диаграмме, представленной на рисунке 1, наглядно отображается, что
коэффициент мутности образцов из тростникового сахара-сырца в несколько
раз превышал аналогичный показатель образцов из сахарной свеклы.
28
24
20
16
12
8
4
0
Свекловичные образцы
Тростниковые образцы
Рис. 1. Коэффициенты мутности различных свекловичных и тростниковых сахаров
При анализе различных видов сахара, помимо коэффициента мутности,
необходимо оценивать также значение мутности водно-спиртового раствора
сахара. Видимая опалесценция в растворах наблюдается при значении более 6
ЕМФ. Начальная мутность водных растворов образцов свекловичного сахара не
превышала 3 ЕМФ, водно-спиртовых растворов – 6 ЕМФ, а коэффициент
мутности не превышал 2. Эти значения следует считать эталонными для
8
Цветность, ISUMSA
качественных образцов сахара. Ни один из образцов тростникового сахара не
соответствовал этим значениям.
Исследование зависимости цветности сахара от наличия
спиртонерастворимых примесей
Один из важнейших параметров качества сахара – его цветность. Анализ
полученных значений цветности исследуемых сахаров показал, что данный
показатель не является характеристикой, определяющей наличие в составе
сахара примесей, осаждаемых спиртом. На рисунке 2 изображена диаграмма
полученных значений цветности. В левой части диаграммы расположены
образцы, не образовывающие коллоидной мутности, в правой – образцы,
имеющие в своем составе спиртонерастворимые примеси.
100
80
60
40
20
0
Образцы сахара, не содержащие
Образцы сахара, содержащие
спиртонерастворимые примеси
спиртонерастворимые примеси
Рис.2. Значения цветности различных свекловичных и тростниковых сахаров
Следовательно, спиртонерастворимые примеси не относятся к группе
красящих веществ, присутствующих в сахаре.
Исследование кинетики процесса образования коллоидных частиц в
водно-спиртовых растворах сахара
В качестве образцов для исследования кинетики образования коллоидных
частиц были выбраны свекловичные и тростниковые сахара, обладающие
низкой цветностью и образующие прозрачные исходные водные растворы.
Исходные сиропы каждого образца готовили различной массовой
концентрацией сухих веществ – 30%, 40%, 50% и 60%.
Образование коллоидных примесей у всех исследуемых образцов
тростникового сахара начиналось единовременно, когда концентрация спирта в
растворе достигала 38–42% об. При дальнейшем добавлении спирта мутность
продолжала расти до определенного предела, а при высоких концентрациях в
растворе (56–58% об.) постепенно выходила на постоянный уровень, что
свидетельствовало о полном осаждении примесей. Типичный график изменения
коэффициента мутности в зависимости от объемной доли вносимого спирта в
раствор одного из тростниковых образцов сахара представлен на рисунке 3.
9
В
А
Рисунок 3. Зависимость коэффициента мутности от объемной доли спирта в растворе
сахара (А- процесс образования спиртонерастворимых коллоидов в отсутствии процесса
кристаллизации сахарозы; В – процесс начала кристаллизации сахарозы в водно-спиртовом
растворе сахара)
При рассмотрении под микроскопом водно-спиртовых растворов сахара с
концентрацией сухих веществ 30, 40, 50% были обнаружены лишь коллоидные
частицы примесей, а центры кристаллообразования сахарозы отсутствовали.
Кристаллизация сахарозы наблюдалась у всех образцов сахара при 60%-ом
содержании сухих веществ, когда концентрация спирта в растворах достигала
более 53% об., о чем свидетельствовало резкое увеличение мутности в данном
интервале. Образование кристаллов сахарозы в свекловичных образцах
происходило очень быстро и интенсифицировалось при дальнейшем
добавлении спирта, в то время как видимого образования кристаллов в
растворах образцов тростникового сахара не происходило. Это явление можно
объяснить тем, что коллоидные примеси, процесс образования которых
происходит при более низкой концентрации спирта в растворе, препятствуют
образованию крупных кристаллов сахарозы.
Определение точки начала кристаллизации сахарозы в водноспиртовых растворах
Для установления точки начала кристаллизации сахарозы в водноспиртовой смеси исследовался раствор химически чистой сахарозы. Так как
посторонние примеси, осаждаемые спиртом, отсутствовали, то резкое
увеличение мутности, и наличие сильной опалесценции в растворе говорили о
том, что начался процесс кристаллизации сахарозы.
Резкое увеличение коэффициента мутности водно-спиртового раствора
сахарозы (в 2,5 раза) происходило при достижении объемной концентрации
10
спирта 54%. При данной концентрации происходило образование первых
центров кристаллизации. Дальнейшее добавление спирта приводило к
интенсификации процесса кристаллизации.
Разработка
математической
модели
процесса
образования
коллоидных частиц в водно-спиртовых растворах
Для математического описания процесса образования коллоидных
примесей сахара, нерастворимых в спирте была выполнена обработка
практических данных. Как оказалось, все найденные зависимости
коэффициента мутности в растворах сахаров различных концентраций сухих
веществ от объемной доли вносимого спирта имеют одинаковую формулу:
 =
1+ ∗ 11,13
1+ ∗ 11,13
,
(2)
где  – объемная доля этилового спирта в растворе; n – номер образца сахара; А,В –
постоянные коэффициенты, характерные для каждого вида сахара и зависящие от
концентрации сухих веществ в исходном сиропе.
Из уравнения 2 можно определить граничные точки коэффициента
мутности K. В водном растворе сахара (при =0) K=1, следовательно Мt=М0. В
водно-спиртовом растворе сахара, когда объемная доля спирта максимальна
(примем =1), максимальная мутность водно-спиртового раствора сахара Мmax:
 = К ∙ 0 =
1+
1+
∙ 0 .
(3)
Формулы для вычисления коэффициентов A и B для каждого образца
рассчитывались на основании полученных значений для различных массовых
долей сухих веществ в растворе (C). Порядок коэффициентов A и B много
больше 1, поэтому коэффициент мутности при максимальной концентрации
спирта будет определяться отношением: K=A/B. Тогда уравнение 3 примет вид:
 = К ∙ 0 =


∙ 0 .
(4)
С помощью уравнения 4, измерив начальную мутность водного раствора
сахара, можно рассчитать максимально возможную мутность образца,
возникающую из-за осаждения спиртонерастворимых коллоидов в растворе.
Чтобы рассчитать мутность водно-спиртового раствора сахара при любой
концентрации спирта, необходимо воспользоваться уравнением 5:
 = К ∙ 0 =
1+ ∗ 11,13
1+ ∗ 11,13
∙ M0 .
(5)
Однако, при массовой доле сухих веществ более 0,6 в сиропе, формула
будет справедлива только при концентрации спирта не более 54% об., так как
при больших спиртовых концентрациях будет также осаждаться и сахароза.
Исходя из того, что процесс образования спиртонерастворимых
коллоидных частиц для всех образцов описывается уравнением одного типа
(уравнение 2), можно предположить, что осаждаемые примеси имеют
одинаковую природу, свойственную компонентам тростникового сахара.
11
Исследование зависимости мутности водно-спиртовых растворов от
массовой концентрации примесей в исходном сахаре
Для того чтобы численно рассчитать концентрацию примесей в сахаре,
были произведены исследования, которые позволили эквивалентно заменить
значение мутности в массовое содержание примесей в исходном сахаре.
Природа осаждаемых примесей одинакова, поэтому значение мутности
спиртованного сиропа в определенный
момент времени (допустим,
непосредственно сразу после смешения сиропа и спирта) будет всегда
соответствовать определенной концентрации коллоидных компонентов.
Следовательно, одной единице мутности (ЕМФ) должна соответствовать
постоянная концентрация примесей, характеризующая состав исходного сахара.
Спиртонерастворимые коллоиды образцов сахара осаждали спиртом,
полностью отфильтровывали на лабораторной вакуум-установке, а затем
высушивали на фильтрах до постоянной массы. В результате исследований
было рассчитано, что одной нефелометрической единице мутности
соответствует концентрация 8,6 мг/кг коллоидных компонентов сахара.
Введем новую постоянную величину в полученное ранее уравнение 4, и
для вычисления концентрации примесей в исходном образце, выполним
пересчет на 100% концентрацию сухих веществ сахара:
=

С
=
 ∙
С
=


∙
0 ∙
С
,
(6)
где α – коэффициент пересчета единиц мутности в массовую концентрацию
примесей, мг/(кг*ЕМФ); P – массовая концентрация спиртонерастворимых примесей в
исходном сахаре, мг/кг; PC – массовая концентрация спиртонерастворимых примесей в
сиропе определенной концентрации сухих веществ, мг/кг.
С помощью уравнения 6 можно количественно оценить концентрацию
спиртонерастворимых примесей, свойственных природе производства сахара из
сахарного тростника. Расчетные концентрации примесей в исследуемых белых
тростниковых образцах варьировались в диапазоне от 400 мг/кг до 1100 мг/кг.
Литературный анализ состава тростникового сахара показал, что данному
содержанию соответствуют высокомолекулярные полисахаридные примеси.
Учитывая то, что видимая опалесценция водно-спиртового раствора
сахара проявляется уже при мутности более 6 ЕМФ, то концентрация
спиртонерастворимых примесей в исходном сахаре более чем 100 мг/кг будет
вызывать проблемы коллоидной стабильности водочных изделий.
Исследование влияния сахара, обладающего коллоидной мутность,
на прозрачность водки при хранении
Для определения влияния сахара, обладающего коллоидной мутностью на
прозрачность водочных изделий, было приготовлено несколько лабораторных
купажей с использованием образца тростникового сахара с содержанием
спиртонерастворимых примесей 650 мг/кг. Рецептурное содержание сахара в
12
приготовленных купажах приведено в таблице 1. Графическое изображение
изменения прозрачности лабораторных купажей во время хранения приведено
на рисунке 4.
Таблица 1– Содержание сахара в лабораторных купажах
№ лабораторного купажа
1
2
3
4
Рецептурное количество сахара, кг/1000дал
5
15
25
35
5
50
Рисунок 4. Изменение прозрачности лабораторных купажей водки во время хранения.
Изначально при приготовлении лабораторных купажей видимого
образования коллоидной мутности не наблюдалось, однако, прозрачность
купажей № 2–5 уменьшилась. Уже на пятый день выдержки купажи № 2–5 в
большей или меньшей степени образовывали видимые помутнения, а при
взбалтывании образцов наблюдался мелкий белый осадок. С течением времени
количества осадка в купажах увеличивалось. Единственный образец, который
не проявлял видимой мутности, был купаж с наименьшим содержанием сахара,
однако, при длительном хранении его прозрачность также уменьшилась.
Исследование динамики изменения размера коллоидных примесей
сахара в водно-спиртовых растворах
Для того чтобы рассчитать средние размеры коллоидных частиц сахара в
каждый момент времени, производилось фильтрование спиртованного сиропа
высокой мутности на лабораторной вакуумной установке через определенные
промежутки времени в течение 24 часов выдержки. Фильтрование пробы
проводилось через лабораторные фильтры с разным диаметром пор – 0,4; 0,8;
1,2; 3,0; 5,0 и 10,0 мкм. Уменьшение мутности отфильтрованного водноспиртового раствора характеризовало количество примесей не прошедших
через используемый фильтр с известным диаметром пор.
13
Используя
разницу
между
начальным
значением
мутности
приготовленного водно-спиртового раствора сахара до фильтрации (М0) и
значением мутности после фильтрации (Мt) для каждого диаметра пор фильтра,
можно высчитать средний диаметр коллоидных частиц (d). Значение
рассчитывалось как среднее от суммы произведений количества частиц
определенного диаметра (в процентах) на средний диаметр фильтров двух
смежных фильтраций. Изменение размера коллоидных частиц во времени
описывается уравнением 7:
 = 6,22 ∙ 1,25 −  −0,16 ,
(7)
где d – средний размер спиртонерастворимых коллоидных частиц, мкм; t – время выдержки
водно-спиртового раствора сахара, час.
В графическом виде уравнения представлено в виде кривой на рисунке 5.
Наибольшее увеличение размера коллоидных частиц происходит главным
образом в первые 12 часов выдержки водно-спиртового раствора сахара. Далее
скорость увеличения коллоидов значительно замедляется (скорость стремиться
к нулю), а средний размер частиц выходит на постоянный уровень.
Рис. 5. Динамика изменения размера спиртонерастворимых коллоидных частиц сахара
Средние размеры коллоидных частиц в момент непосредственного
спиртования сахарного сиропа малы, поэтому фильтрация в данный момент
времени будет малоэффективной. Для того чтобы коллоидные частицы
увеличились в размере необходима выдержка предварительно спиртованного
сахарного сиропа 8-12 часов с последующей фильтрацией с максимальным
значением пор фильтрующего материала не выше 3 мкм.
Исследование различных методов удаления спиртонерастворимых
коллоидных примесей сахара
Исследование методов устранения коллоидной мутности сахарного
сиропа происходило, исходя из того, что примеси имеют полисахаридную
14
природу, свойственную тростниковому сахару. Использовались различные
методы – биохимические (ферментативный гидролиз), химические (кислотный
гидролиз, известковая очистка), адсорбционные (адсорбция активными углями,
целлюлозой), физические (фильтрование). Наиболее эффективным и
безопасным способом удаления коллоидных структур сахара в водочном
производстве является фильтрование выдержанного спиртового раствора
сахара определенной концентрации. Остальные методы оказались
неэффективными.
Исследование возможности применения заменителей сахара в
производстве водки
Для получения результатов о возможности применения различных
подсластителей в производстве водки, исследовались натуральные и
синтетические заменителя сахара – глюкоза, фруктоза, сорбит, изомальтулоза.
На основании водно-спиртовой мутности образцов делались выводы о
целесообразности применения их в производстве водки. Далее создавались
лабораторные купажи водок с использованием сахарозаменителей для оценки
прозрачности во время выдержки. Кроме того, оценивались органолептические
показатели приготовленных купажей.
Фруктоза, глюкоза и сорбит даже при высоких концентрациях спирта
(более 60% об.) в растворе не образовывали повышенной мутности.
Изомальтулоза показала низкую растворимость в водно-спиртовых растворах,
уже при крепости 16% об. в растворе наблюдалась высокая мутность.
Принимая в расчет средние концентрации сахарозаменителей в
лабораторных купажах (эквивалентные среднему количеству добавляемого
сахара) можно сделать вывод, что применение природных низкомолекулярных
заменителей сахара в производстве водки не способствует образованию
помутнений и осадков. Кроме того, фруктоза, глюкоза и сорбит также придают
необходимую сладость купажу и способствуют умягчению вкуса.
Разработка технологии использования сахара в производстве водки
Технология состоит из двух основных стадий: лабораторной методики,
оценивающей возможность применения поступившей на завод партии сахара, и
промышленного способа корректировки сахара с высоким содержанием
спиртонерастворимых примесей.
Целью лабораторных испытаний является оценка влияния поступившего
сахара на готовое водочное изделие. Для этого необходимо установить
концентрацию спиртонерастворимых примесей в исходном сахаре и
осуществить проверку стабильности водки с использованием данной партии
сахара. Полученные результаты комплексно анализируются и сравниваются с
разработанными рекомендуемыми значениями.
15
Промышленная корректировка качества сахара производиться по
заключениям проделанных лабораторных исследований. Предлагается
технология, основанная на спиртовании водного раствора сахара с
последующей выдержкой и фильтрованием раствора. Стадия спиртования,
выдержки и фильтрация обосновываются физико-химическими свойствами
примесей, полученными в ходе практических исследований.
ВЫВОДЫ
1. Установлено, что в составе тростникового сахара содержатся
высокомолекулярные спиртонерастворимые компоненты, которые являются
причиной образования осадка в готовой водочной продукции.
2. В качестве основного показателя, характеризующего образование
спиртонерастворимых примесей сахара, предлагается рассчитывать значение
коэффициента мутности.
3. Установлены объемные концентрации спирта в растворе сахара,
характеризующие начало образования примесей (38-42% об.) и момент полного
осаждения (56-58% об).
4. Установлено, что процесс кристаллизации сахарозы в водно-спиртовых
растворах начинается при концентрации спирта 54 % об. при содержании сухих
веществ по массе более 60% в исходном сиропе.
5. Экспериментально показано, что средний размер коллоидных частиц
увеличивается в 5 раз в течение первых 12 часов выдержки водно-спиртового
раствора сахара.
6. Получен коэффициент пересчета нефелометрической единицы
мутности в массовую концентрацию спиртонерастворимых примесей сахара
α=8,6 мг/(кг*ЕМФ).
7. Разработана математическая модель, позволяющая рассчитать
массовую концентрацию спиртонерастворимых примесей в исходном сахаре.
8. Установлено, что самым эффективным методом удаления коллоидных
примесей сахара является фильтрация предварительно спиртованного
выдержанного сахарного сиропа.
9. Исследование мутности заменителей сахара в водно-спиртовых
растворах, показало возможность использования природных сахаров в
производстве водки.
10. Установлены основные рекомендуемые параметры сахара для
использования в производстве водки: мутность водного раствора сахара не
более 3 ЕМФ; коэффициент мутности не более 2; концентрация
спиртонерастворимых примесей не более 100 мг/кг; прозрачность
лабораторного купажа не менее 99,0%; отсутствие осадка после 5-дневной
выдержки лабораторного купажа.
16
11. Разработана промышленная технология корректировки качества
сахара.
СПИСОК ПУБЛИКАЦИЙ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ
1. Никитаев, П.В. Коллоидные образования в водно-спиртовых растворах
сахарных сиропов / П.В. Никитаев // Пищевые продукты и здоровье человека:
материалы Международной конференции студентов, аспирантов и молодых
ученых / отв. ред. А.Ю. Песков; ред. кол.: М.А. Осинцева, А.И. Лосева, А.П.
Сырцева. – Кемерово, 2012. – С.37-38.
2. Никитаев, П.В. Коллоидные образования в водно-спиртовых растворах
сахарных сиропов / П.В. Никитаев // Технологии и оборудование химической,
биотехнологической и пищевой промышленности: материалы 5-й
Всероссийской научно-практической конференции студентов, аспирантов и
молодых ученых с международным участием (24–26 мая 2012 г., г. Бийск).
Часть 2 / Алт. гос. техн. ун-т, БТИ.– Бийск: Изд-во Алт. гос. техн. ун-та, 2012. –
С. 236-240.
3. Никитаев, П. В. Причины образования осадка в водочной продукции /
П.В. Никитаев, В.Б. Тишин // Производство спирта и ликероводочных изделий.
– 2013.–№1. – С. 27-29.
4. Никитаев П.В. Влияние концентрации спирта на процесс образования
коллоидных примесей в сахарных сиропах / П.В. Никитаев // Пищевые
инновации и биотехнологии: сборник материалов конференции студентов,
аспирантов и молодых ученых / под общ. ред. А.Ю. Просекова; ФГБОУ ВПО
«Кемеровский технологический институт пищевой промышленности». –
Кемерово, 2013. – С. 444-450.
5. Никитаев П.В. Зависимость качества водочных изделий от вида
используемого сахара / П.В. Никитаев // Сборник тезисов докладов конгресса
молодых ученых, Выпуск 4. – СПб.: НИУ ИТМО, 2013.– С.75-76.
6. Никитаев, П. В. Математическая модель процесса образования
коллоидных примесей в водно-спиртовых растворах сахаров [Электронный
ресурс] / П.В. Никитаев, В.Б. Тишин // Электронный научный журнал
«Процессы и аппараты пищевых производств» / НИУ ИТМО. – СПб.: НИУ
ИТМО, 2013. – №2.
7. Никитаев, П.В. Методы и способы предотвращения образования
осадков в водке, связанных с применением различных видов сахара / П.В.
Никитаев // Сборник тезисов докладов конгресса молодых ученых, Выпуск 4. –
СПб.: НИУ ИТМО, 2014.– С.128-130.
8. Никитаев, П.В. Динамика размеров частиц коллоидных примесей при
производстве водки с использованием тростникового сахара / П.В. Никитаев,
В.Б. Тишин // Хранение и переработка сельхозсырья. – 2014.– № 6. – С. 28-30.
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
7
Размер файла
828 Кб
Теги
коллоидная, стабильность, изделия, повышения, водочных
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа