Способ производства спирта

Способ производства спирта

Реферат

Изобретение относится к винодельческой промышленности и может быть использовано для производства спирта, предназначенного для приготовления бренди (Российского коньяка, кальвадоса и др.) из сахарсодержащих сред, в частности, виноградного сусла или плодоягодных соков.

Известен способ получения коньячного спирта из слабоградусных виноматериалов, предусматривающий смешивание спирта-сырца с виноматериалом, фракционную перегонку смеси, дефлегмацию и конденсацию парового потока, отличающийся тем, что с целью повышения качества коньячного спирта, увеличения его выхода и снижения энергозатрат при смешивании используют спирт-сырец, полученный при перегонке винных дрожжевых осадков в количестве, обеспечивающем спиртуозность смеси 10-23%, а перед смешиванием спирт-сырец подвергают десульфитации до остаточного содержания сернистого ангидрида не более 35 мг/л (SU 1682383 А1, 07.10.1991, бюл. №37, П.П.Любченков, Г.Н Руссу, Г.В.Морозан, К.Н.Олару).

Однако этот способ имеет существенный недостаток.

Десульфитация спирта-сырца до остаточного содержания сернистого ангидрида не более 35 мг/л указывает на высокое содержание сернистого ангидрида в исходных винных дрожжевых осадках, при перегонке которых сернистый ангидрид образует устойчивые соединения с этиловым спиртом и другими летучими примесями (тиоэфиры и меркаптаны). Эти соединения обладают неприятным запахом и при десульфитации спирта-сырца не удаляются, а переходят в смесь виноматериала со спиртом-сырцом, а затем в коньячный спирт при фракционной перегонке этой смеси, что ухудшает его качество. В связи с этим смешивание виноматериала с десульфитированным спиртом-сырцом является нецелесообразным.

Наиболее близким к заявляемому является способ производства коньячного спирта, включающий осветление виноградного сусла, без применения сульфитации, путем кратковременного 6-8 часового отстоя при температуре окружающей среды или в течение 12-15 часов на холоде при температуре не выше 10°С, сбраживание осветленного сусла и выделение коньячного спирта путем фракционной перегонки. (Общие технологические инструкции приготовления коньяков, М.: Пищепромиздат, 1998, стр.186-192).

Известный способ имеет ряд существенных недостатков: кратковременный отстой в течение 6-8 часов при температуре окружающей среды, достигающей в период переработки винограда 35-40°С, затруднен и практически не осуществляется из-за преждевременного забраживания сусла на «дикой» микрофлоре. Это вызвано тем, что при производстве виноматериалов для коньячного спирта применение сернистого ангидрида не допускается и его предельные дозы в виноматериале не должны превышать 15 мг/дм³. Но и эти предельные дозы, которые попадают в виноградное сусло при обработках винограда, по вышеуказанным причинам ухудшают качество коньячного спирта.

Осветление сусла на холоде также не дает желаемого результата, так как не удаляет сернистые соединения, которые попадают в виноградное сусло при обработках винограда. Кроме этого, осветление на холоде является дорогостоящим технологическим приемом.

В свою очередь при ограниченных дозах сернистого ангидрида активизируются окислительные ферменты сусла, происходит его глубокое окисление и ухудшение качества получаемого из него виноматериала, а затем при его перегонке коньячного спирта. Усиливается в сусле также действие ферментов, расщепляющих пектиновые вещества до уроновых кислот, являющихся основным источником образования метилового спирта как в виноматериале, так и в полученном из него коньячном спирте. В результате в коньячном спирте повышается содержание ацетальдегида, уксусной кислоты, изоамилового и изобутилового спиртов, изоамилацетата, метилового спирта и других нежелательных примесей. Одновременно снижается концентрация ароматичных спиртов и эфиров. Нерационально используется вторичное сырье спиртового производства.

Технический результат - исключение присутствия в коньячном спирте сернистых соединений, уменьшение содержания ацетальдегида, изоамилацетата метилацетата, метилового, изоамилового и изобутилового спиртов летучих кислот, обогащение ароматичными спиртами и компонентами энантового эфира и на этой основе улучшение качества готового продукта, эффективное использование вторичного сырья (головные или хвостовые фракции, или их смеси, или спирт-сырец виноградного или плодово-ягодного производства).

Технический результат достигается за счет того, что в способе производства спирта, предусматривающем осветление сахарсодержащей среды, ее сбраживание и выделение спирта из сброженной среды, перед осветлением сахарсодержащую среду спиртуют до объемной доли этилового спирта 2,5-5,0% вторичным сырьем спиртового производства, а перед выделением спирта проводят биологическое обескислороживание сброженной среды путем введения в нее свежей разводки чистой культуры дрожжей с концентрацией дрожжевых клеток 50-100 млн/см³ с последующим перемешиванием, после чего проводят термическую обработку, при этом ее осуществляют вначале при температуре 10-12°С в течение 2-3-х часов, а затем при температуре 55-60°С в течение 12-24 часов.

В качестве сахарсодержащей среды используют виноградное сусло или плодово-ягодный сок.

В качестве вторичного сырья спиртового производства используют головные или хвостовые фракции, или их смеси, или спирт-сырец виноградного или плодово-ягодного производства.

Проведенные экспериментальные исследования показали, что достижение положительного результата обеспечивается при соблюдении следующей совокупности технологических приемов предлагаемого способа.

- Спиртование сахарсодержащей среды до объемной доли этилового спирта 2,5-5,0% вторичным сырьем спиртового производства (головными или хвостовыми фракциями, или их смесями, или спиртом-сырцом виноградного или плодово-ягодного производства) обеспечивает ингибирование посторонней микрофлоры и предотвращает забраживание сахарсодержащей среды на период от 6 до 15 часов, необходимый для ее осветления. Содержащиеся во вторичном сырье, кроме этилового спирта, другие летучие примеси в высоких концентрациях (альдегиды, эфиры, высшие спирты) усиливают ингибирующее действие этилового спирта, так как проникая в клетку «дикой» микрофлоры они дополнительно ингибируют дрожжевые ферменты.

- При осветлении сахарсодержащей среды в условиях высокой концентрации летучих примесей обеспечивается не только осаждение взвешенных частиц, но и прохождение химических реакций, способствующих получению высокого качества сахарсодержащей среды перед ее сбраживанием. В частности на стадии осветления среды бутиловые, пропиловые и амиловые спирты связывают в нерастворимые комплексы сернистые и другие вредные соединения (сульфаты, сульфиты, нитраты и др.), которые попадают в виноградное сусло или плодово-ягодный сок при обработках винограда или плодово-ягодного сырья. Эти комплексы удаляются затем с осадком, что является профилактическим приемом против образования различных пороков при сбраживании виноградного сусла или плодово-ягодного сока и последующем выделении спирта из сброженной среды. Кроме этого, на стадии осветления блокируется расщепление пектиновых веществ до уроновых кислот, являющихся источником образования метилового спирта при осветлении, брожении и выделении спирта из сброженной среды.

Высшие спирты, содержащиеся во вторичном сырье, частично при осветлении трансформируются в аминокислоты, что при брожении стимулирует увеличение эфиров и ацеталей, а также 2.3 бутиленгликоля, улучшающих качество выделяемого спирта из сброженной среды.

При спиртовании вторичным сырьем спиртового производства происходит также обогащение сахарсодержащего сырья - виноградного сусла или плодово-ягодного сока их ароматическими веществами, которые в значительных количествах содержатся во вторичном сырье. Например, головная фракция обогащает его компонентами энантового эфира (этилкаприлатом и этилкапринатом) и терпеновыми спиртами (линалоол, ионон, терпениол и др.); хвостовая фракция вторичного сырья - β-фенилэтанолом, высококипящими эфирами - этиллактатом и ценными альдегидами - изовалериановым. Спирт-сырец обогащает среду как компонентами головной, так и хвостовой фракций. Указанные компоненты усиливают типичность происхождения и сортовые особенности получаемого спирта. Такая подготовка виноградного сусла или плодово-ягодного сока перед сбраживавнием существенным образом изменяет их состав и качество, что оказывает существенное влияние на протекание процесса брожения. Улучшается качество виноматериалов и получаемого из него спирта при условии последующего снижения окислительно-восстановительного потенциала виноматериалов - сброженной среды. Это достигается проведением в дальнейшем биологического обескислороживания сброженной среды и ее термической обработкой.

- Биологическое обескислороживание сброженной среды путем введения в нее разводки чистой культуры дрожжей с концентрацией дрожжевых клеток 50-100 млн/см³ с последующим перемешиванием способствует инактивации окислительных и усилению восстановительных процессов. Инактивация окислительных процессов приводит к снижению образования в сброженной среде и в полученном спирте таких компонентов, как ацетальдегид, изоамилацетат, метилацетат, изоамиловый и изобутиловый спиты. Наблюдается также снижение активности пектиназ, в связи с чем ингибируется процесс гидролиза пектиновых веществ до уроновых кислот -предшественников метилового спирта. Кроме того, при контакте с дрожжевой биомассой происходит обогащение среды аминокислотами - предшественниками спиртов, обладающих ярким ароматом (фенилэтанол, линалоол, терпениол, ионон и др.), их эфирами и компонентами энантового эфира. Этим приемом достигается снижение в полученном спирте изоамилового и изобутилового спиртов, обладающих наиболее неприятным запахом и высокой токсичностью;

- термическая обработка поочередно при температуре 10-12°С в течение 2-3 часов, а затем при температуре 55-60°в течение 12-24 часов обеспечивает получение оптимальных количеств основных летучих примесей сброженной среды, в том числе альдегидов, сложных эфиров, высших спиртов, а также компонентов энантового эфира.

В качестве критериев эффективности заявляемого способа использовали величину массовой концентрации летучих примесей в пересчете на абсолютный алкоголь, дегустационную оценку спиртов и массовую концентрацию (суммарную) сернистых соединений в пересчете на сульфат-ион.

Примеры конкретного выполнения

Пример 1. Способ-прототип.

Виноградное сусло осветляли путем отстаивания на холоду при температуре +5°С в течение 12 часов, осветленную часть отделяли и сбраживали с использованием чистой культуры дрожжей. По окончании брожения сброженную среду подвергали двойной сгонке (первая - без фракционирования, вторая - с фракционированием), в результате чего получали коньячный спирт.

Пример 2. Заявляемый способ.

Сахарсодержащую среду - виноградное сусло спиртовали до объемной доли этилового спирта 2,5%, вторичным сырьем спиртового производства - головной фракцией виноградного производства, осветляли путем отстаивания 6 часов. Осветленное сусло сбраживали. После окончания брожения, перед выделением спирта, сброженную среду обескислороживали путем введения в нее свежей разводки чистой культуры дрожжей с концентрацией дрожжевых клеток 50 млн/см³ с последующим перемешиванием. Затем проводили термическую обработку: вначале при температуре 10°С в течение 2 часов, а затем при температуре 55°С в течение 12 часов. После этого сброженную среду подвергали двойной сгонке (первая - без фракционирования, вторая - с фракционированием). В результате получали коньячный спирт.

Пример 3. Заявляемый способ.

Сахарсодержащую среду - яблочный сок спиртовали до объемной доли этилового спирта 3,5%, вторичным сырьем спиртового производства -головной фракцией плодово-ягодного (яблочного) производства, осветляли путем отстаивания 10 часов. Осветленный сок сбраживали. После окончания брожения, перед выделением спирта, сброженную среду обескислороживали путем введения в нее свежей разводки чистой культуры дрожжей с концентрацией дрожжевых клеток 75 млн/см³ с последующим перемешиванием. Затем проводили термическую обработку: вначале при температуре 11°С в течение 2,5 часов, а затем при температуре 57°С в течение 16 часов. После этого сброженную среду подвергали двойной сгонке (первая - без фракционирования, вторая - с фракционированием). В результате получали яблочный спирт.

Пример 4. Заявляемый способ.

Сахарсодержащую среду - вишневый сок спиртовали до объемной доли этилового спирта 4,0%, вторичным сырьем спиртового производства - смесью головной и хвостовой фракций плодово-ягодного производства (вишневого), осветляли путем отстаивания 12 часов. Осветленный сок сбраживали. После окончания брожения, перед выделением спирта, сброженную среду обескислороживали путем введения в нее свежей разводки чистой культуры дрожжей с концентрацией дрожжевых клеток 90 млн/см³ с последующим перемешиванием. Затем проводили термическую обработку: вначале при температуре 12°С в течение 3-х часов, а затем при температуре 60°С в течение 20 часов. После этого сброженную среду подвергали двойной сгонке (первая - без фракционирования, вторая - с фракционированием). В результате получали вишневый спирт.

Пример 5. Заявляемый способ.

Сахарсодержащую среду - виноградное сусло спиртовали до объемной доли этилового спирта 4,5%, вторичным сырьем спиртового производства - смесью головной и хвостовой фракций виноградного производства, осветляли путем отстаивания 15 часов. Осветленный сок сбраживали. После окончания брожения, перед выделением спирта, сброженную среду обескислороживали путем введения в нее свежей разводки чистой культуры дрожжей с концентрацией дрожжевых клеток 95 млн/см³ с последующим перемешиванием. Затем проводили термическую обработку: вначале при температуре 12°С в течение 2,5-х часов, а затем при температуре 55°С в течение 22 часов. После этого сброженную среду подвергали двойной сгонке (первая - без фракционирования, вторая - с фракционированием). В результате получали коньячный спирт.

Пример 6. Заявляемый способ.

Аналогичен примеру 2, но в качестве вторичного сырья использовали хвостовую фракцию виноградного производства. Сброженную среду обескислороживали путем введения в нее свежей разводки чистой культуры дрожжей с концентрацией дрожжевых клеток 100 млн/см³, термическую обработку при температуре 55°С проводили в течение 24 часов.

Пример 7. Заявляемый способ.

Аналогичен примеру 3, но в качестве вторичного сырья использовали хвостовую фракцию плодово-ягодного (яблочного) производства.

Пример 8. Заявляемый способ.

Аналогичен примеру 2, но в качестве вторичного сырья использовали спирт-сырец виноградного производства.

Пример 9.

Заявляемый способ.

Аналогичен примеру 4, но в качестве вторичного сырья использовали спирт-сырец плодово-ягодного (вишневого) производства.

Таблица
Наименование	Концентрация компонентов, мг/100 мл.а.а.
компонента	Номер примеров
	1	2	3	4	5	6	7	8	9
ацетальдегид	21,2	12,9	11,1	13,4	13,7	10,2	10,0	13,8	14,1
этилформиат	2,7	1,5	1,3	1,7	1,9	1,0	1,1	1,9	2,1
метилацетат	0,61	0,20	0,40	0,47	0,31	0,24	0,50	0,37	0,52
этилацеталь	3,0	4,9	3,9	4,1	3,8	5,1	4,3	5,2	4,3
этилацетат	79,2	65,7	59,2	67,1	69,2	63,5	60,4	66,4	69,3
метанол	81,4	48,3	57,8	61,2	49,1	49,1	59,3	55,1	70,4
этилбутират	0,13	0,27	0,2	0,24	0,31	0,2	0,21	0,33	0,30
2-бутанол	1,10	нет	0,70	0,57	нет	нет	0,80	0,30	0,70
н-пропанол	71,2	59,1	62,3	63,1	57,3	57,1	60,5	62,1	65,1
н-бутанол	8,3	3,8	5,1	5,7	4,9	3,1	4,7	4,5	5,9
изоамилацетат	0,30	0,10	0,17	0,20	0,15	0,12	0,21	0,19	0,22
этилвалериат	0,40	1,30	0,80	0,70	1,50	1,54	0,59	1,60	0,80
изобутанол	152,0	78,0	81,3	94,8	90,1	75,3	79,1	87,2	96,9
Изоамиловые спирты:
2-метилбутанол-1	67,1	39,9	41,4	47,3	42,8	37,2	38,3	42,9	50,2
3-метилбутанол-1	185,4	135,4	130,5	141,2	137,2	133,4	134,2	140,4	147,4
циклогексанон	нет	1,5	нет	нет	1,1	1,2	нет	1,7	0,4
этиллактат	6,3	10,1	8,2	8,9	11,5	9,4	8,9	11,1	9,1
1-гексанол	4,1	2,0	2,4	2,7	2,9	2,5	2,8	2,6	2,9
этилкаприлат	0,8	2,8	1,9	1,7	3,1	1,7	1,3	2,9	1,4
этилкапринат	1,9	3,4	2,8	2,5	2,3	2,4	2,3	3,2	2,6
фурфурол	0,9	1,9	2,1	2,0	2,3	2,5	2,7	2,6	2,3
Фенилэтиловый спирт	0,6	2,0	2,3	2,5	2,7	2,4	2,6	3,1	2,6
линалоол	0,4	0,9	0,6	0,7	1,1	0,7	0,6	1,0	0,6
терпениол	0,3	1,8	1,1	0,7	1,0	0,9	1,2	1,4	0,5
ионон	0,50	0,90	0,70	0,60	0,70	0,70	0,50	0,75	0,64
Летучие кислоты	14,9	8,3	9,5	10,9	11,1	11,5	12,0	12,2	11,9
изовалериановый	нет	0,28	0,13	0,1	0,2	0,31	0,17	0,35	0,15
альдегид
Массовая концентра- циясульфат-ионов, мг/дм3	25,6	нет	нет	нет	нет	нет	нет	нет	нет
Дегустационная оценка дистиллятов, баллы	7,7	8,4	8,1	8,0	8,2	8,2	8,0	8,3	8,1

Таким образом, данные таблицы показывают, что использование совокупности технологических приемов: спиртование сахарсодержащей среды до объемной доли этилового спирта 2,5-5,0% вторичным сырьем спиртового производства, биологическое обескислороживание сброженной среды перед выделением спирта с помощью высоких концентраций дрожжей (50-100 мл/см³) с последующим перемешиванием, термической обработки поочередно при температуре 10-12^°С в течение 2-3-х часов, а затем при температуре 55-60°С в течение 12-24 часов, позволяют получить спирты нового улучшенного типа, создают возможность исключить в спирте присутствие сернистых соединений, уменьшить в нем содержание ацетальдегида, изоамилацетата, метилацетата, метилового, изоамилового и бутилового спиртов, обогатить ароматичными спиртами и компонентами энантового эфира, и на этой основе улучшить его качество. При этом достигается такое соотношение между альдегидами, эфирами и высшими спиртами, а также компонентами энантового эфира, при котором в молодом спирте обеспечивается гармоничный вкус и аромат. Обеспечивается также эффективное использование вторичного сырья спиртового производства.

1. Способ производства спирта, предусматривающий осветление сахарсодержащей среды, ее сбраживание и выделение спирта из сброженной среды, отличающийся тем, что перед осветлением сахарсодержащую среду спиртуют до объемной доли этилового спирта 2,5-5,0% вторичным сырьем спиртового производства, а перед выделением спирта проводят биологическое обескислороживание сброженной среды путем введения в нее свежей разводки чистой культуры дрожжей с концентрацией дрожжевых клеток 50-100 млн/см³ с последующим перемешиванием, после чего проводят термическую обработку, при этом ее осуществляют вначале при температуре 10-12°С в течение 2-3-х ч, а затем при температуре 55-60°С в течение 12-24 ч.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве сахарсодержащей среды используют виноградное сусло или плодово-ягодный сок.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве вторичного сырья спиртового производства используют головные или хвостовые фракции или спирт-сырец виноградного или плодово-ягодного производства.