Технологические аспекты получения полуфабрикатов ликероводочного производства

Принципиальная схема приготовления напитков. Приготовление спиртованных соков и морсов. Требования предъявляемые к сокам и морсам. Физико-химические основы экстрагирования веществ сырья

Схема приготовления спиртованных соков.

Сортировка и мойка сырья => измельчение сырья => ферментация и термическая обработка мезги => прессование => консервирование соков => отстаивание спиртовых соков => осветление мутных спиртованных соков => хранение спиртованных соков.

Схема приготовления спиртованных морсов.

Спиртованный морс приготавливают экстрагированием растворимых веществ из свежего или сушенного плодово-ягодного сырья водно-спиртовым раствором крепостью 30-40%.

Прием, взвешивание, сортировка, первое настаивание (получаем полупродукт – морс 1-ого слива), второе настаивание (морс 2-ого слива), смешивание 1 и 2 слива, осветление.

Требования предъявляемые к сокам и морсам. Характеристика спиртованных соков: физико-химические показатели спиртованных соков: массовая концентрация экстрактируемых веществ 5-10, 4 г/100 см³; массовая концентрация сахаров в пересчете на сахарозу: 0,8-6,4 г/100 см³; массовая концентрация кислот в пересчете на лимонную: 0,5-4 г/100 см³; количество экстракта, извлеченного из сырья 80% (из вишневого сока). Выход спирта соков: 68-95 дал из тонны сырья.

Характеристика спиртованных морсов: выход морсов из 1 тонны свежего сырья – 1700-2800 л, из сушеного – 3800-7500 л. Физико-химические показатели спиртованных морсов: массовая концентрация экстракстрактивных веществ свежего сырья – 2,6 г/100 см³ сушеного – 6,5 г/100 см³; массовая концентрация сахара в пересчете на сахарозу: свежего сырья – 1,5 г/100 см³, сушеного – 13 г/100 см³; массовая концентрация кислот в пересчете на лимонную: свежего сырья – 0,8 г/100 см³, сушеного – 0,7 г/100 см³; объем содержания этилового спирта: свежего сырья 26% (исключение – клюквенный, рябиновый 32-34%), сушеного – 35% (исключение – яблочный, шиповника 47%).

Физико-химические основы экстрагирования веществ сырья. Основной процесс при настаивании – диффузия. Основы всех массообменных процессов, к которым относится и экстрагирование – диффузия – самопроизвольное выравнивание концентрации веществ. При экстрагировании растительного сырья водно-спиртовым раствором выравнивание концентраций выражается в постепенном взаимном проникновении 2-х веществ, граничащем друг с другом, который обуславливается движением молекул и их кинетической энергией. Процесс диффузии усложняется из-за наличия клеточных стенок в сырье, физиологическое состояние, которых может быть разным. У живой растительной клетки оболочка представляет собой полупроницаемую мембрану, пропускающую растворитель (вода+спирт) и не пропускающую наружу вещества из протоплазмы. При умерщвлении/гибели растительной клетки происходят процессы обезвоживания протоплазмы и коагуляции её коллоидов. Мертвая растительная клестка приобретает свойства пористой перегородки и не препятствует диффузии, а замедляет процесс диффузии, что наблюдается в сушенном сырье. Роль спирта в водно-спиртовых растворах заключается в использовании его как растворителя, в частности пектиновых веществ и других ВМС, а также консерватора; спирт способствует коагуляции протоплазмы в свежем сырье. Диффузия – закон Фика: количество вещества, продиффундировавшего через слой растворителя в раствор, прямо пропорционально разнице концентраций на границе этого слоя, времени, площади слоя, обратно пропорционально толщине слоя m=D («разность»)С S t/«сигма», D – коэффициент диффузии, численно равен количеству вещества, проходящего через единицу площади 1см³ в единицу времени 1 сек при градиенте концентраций=1 (т.е. изменение концентрации 1 моль на см³ на расстоянии 1 см). Для увеличения площади необходимо перед настаиванием подвергать сырьё дроблению. Для того, чтобы увеличить разницу концентраций необходимо осуществлять перемешивание, т.е. разрушить пограничный слой. Коэффициент диффузии зависит от t, вязкости раствора. Чем больше t процесса, тем выше D. Вязкость раствора уменьшается с повышением t.

Способы приготовления соков. Стабилизация соков. Контроль приготовления соков. Потери спирта. Выход экстрактивных веществ.

Спиртованные соки вырабатывают, главным образом, на соко-морсовых заводах. В небольших количествах их готовят на самих ликёро-водочных заводах. В основе технологии получения спиртованных соков – отделение сока прессованием и последующее его консервирование спиртом.

Сортировка и мойка сырья. Плодово-ягодное сырье после приемки взвешивают, а затем сортируют. При сортировке плодов и ягод удаляют сор, чашелистики и плодоножки, а также недоброкачественные плоды и ягоды. Недопустимо перерабатывать плесневелые плоды и ягоды. Сортировку сырья проводят на специальных транспортерах или деревянных столах длиной 4-5 метров и шириной 1-1,5 метров с желобами по краям и наклонам для сбора сока, отделяющегося при сортировке. В зависимости от вида сырья потери при сортировке составляют 0,5-1%.

Плодово-ягодное сырьё подвергается мойке холодной водой. Для мойки плодово-ягодного сырья применяют душевые и барабанные машины. Их выбор зависит от вида перерабатываемого сырья. Расход воды на мойку сырья составляет 100-200% к его массе. После мойки сырьё должно немедленно передаваться на последующую обработку во избежании его быстрой порчи во влажном состоянии.

Измельчение сырья. Для каждого вида сырья предусматривается различная степень измельчения, с тем, чтобы измельченная масса сырья (мезга) обеспечивала дренаж в процессе прессования и чтобы были оптимальными условия для выхода сока.

Ягоды с нежной кожицей (клубника, малина) прессуют без дробления. Клюкву, чернику, голубику, бруснику раздавливают до образования трещин в кожице.

При получении сока из косточковых плодов (слива, вишня, алыча, терн, абрикос) косточки дробят на 90%.

Дробление осуществляется на вальцевых или дисковых дробилках. Диаметр волков 150-250 мм, длина 500-700 мм, глубина рифов 3-5 мм. Производительность вальцовой дробилки 1-1,5 тонн/час.

Оптимально расстояние между валками при дроблении плодово-ягодного сырья, мм: для барбариса, брусники, голубики, клюквы, рябины и смородины – 2-3; для вишни: с дроблением косточек – 3-4, без дробления косточек – 5-6; для алычи, кизила, сливы, терна: с дроблением косточек – 2-3, без дробления косточек – 7-8.

В последние годы широко стали применять дробилку КДП–4М производительностью до 8 тонн/час.

Измельченное сырье попадает в ковш, а из него в торпан (приемный сборник). Торпан – деревянный чанок, в котором над основным установлено ложное дно (решетчатое). Планки решетки дубовые, зазор между планками 10-15 мм. Ложное днище укладывают в специальный обруч, туго обтянутый мешковиной редкой фактуры для предотвращения попадания в отделившийся сок частичек сырья.

Выделившийся сок попадает в смеситель для спиртования. Отделение сока позволяет увеличить производительность прессов на 10-15% благодаря уменьшении объёма загружаемого сырья.

Ферментация и термическая обработка мезги. Процесс выделения сока в значительной степени зависит от количества и состояния пектиновых веществ в плодах. Пектиновые вещества сырья препятствуют выделению сока из мезги, а в отжатом соке они образуют защитную коллоидную систему, препятствующую осаждению мельчайших взвешенных частиц, в результате чего в соке образуется устойчивая муть.

В целях депектинизации плодово-ягодного сырья и соков в настоящее время широко применяют термообработку и пектолитические ферментные препараты. Тепловая обработка – нагревание мезги плодово-ягодного сырья вызывает коагуляцию протоплазмы, инактивацию присутствующих в сырье ферментов, повышение клеточной проницаемости, уменьшение вязкости соков, что способствует переходу красящих и ароматических веществ из кожицы и мякоти в сок.

Основным биохимическим процессом, протекающим в плодово-ягодной мезге и соке при применении термической и ферментной обработки является гидролиз пектиновых веществ. Но наряду с этим происходит превращение белков, целлюлозы, гемицеллюлозы и других соединений.

В результате ферментативного воздействия увеличивается проницаемость клеток, понижается вязкость сока. Это способствует повышению его выхода и осветлению.

Рекомендуется применение пектолитического ферментного препарата Пектофостидина П10х. Ферментный препарат поступает на заводы с качественным удостоверением, где указаны наименование препарата, его пектолитическая активность, влажность, вес, дата выпуска, номер партии, и номер технических условий. Расход ферментного препарата стандартной активности 9 ед./г составляет 0,01-0,05% от массы сырья и зависит от вида плодов и ягод и продолжительности ферментативной обработки. Точную дозировку и продолжительность ферментативной обработки устанавливает заводская лаборатория.

Температурный оптимум действия пектолитических ферментов плесневых грибов лежит в пределах 40-50ºС.

Для сливы, клюквы, терна, алычи ферментацию проводят при указанной температуре, нагревая мезгу с препаратом в подогревателях, и выдерживая нагретую массу в специальных стекателях.

Во избежании забраживания и с целью уменьшения влияния окислительных ферментов часто ферментативную обработку мезги ведут при температуре 18-25ºС. Длительность ферментативной обработки 2-8 часов. За это время выделяется значительная часть сока, который подают в смеситель для спиртования.

Прессование. В процессе измельчения и ферментативной обработки мезги часть сока выделяется еще до прессования. Сок называется самотеком. Оставшуюся часть сока получают прессованием мезги.

На соко-морсовых и ликёро-водочных заводах применяют две группы прессов:

– периодического действия (пакетные и горизонтальные корзиночные);

– непрерывного действия (шнековые).

На крупных соко-морсовых заводах наиболее широкое распространение получили гидравлические прессы. Гидравлические прессы развивают давление до 1,2 МПа.

Из применяемых прессов более эффективно работают пакетные прессы (пакпрессы). В этих прессах мезгу укладывают в отдельные салфетки из прочной мешковины и завертывают в виде пакетов толщиной 5-7 см. Под каждый пакет помещают дренажную деревянную решетку. Для сборки пакетов и подачи их в пресс применяют пакетную раму. Давление в пакпрессах – до 2,5 МПа.

Прессование проводят однократное и заканчивают через 20 мин. Сок получают прозрачным, выход больше, чем на корзиночных прессах.

На ликеро-водочных заводах применяют также винтовые и гидравлические корзиночные прессы периодического действия.

Винтовой пресс состоит из неподвижной платформы – чугунной чаши, покрытой изнутри кислотоупорным лаком или эмалью и опирающейся на три-четыре ножки, стального вертикального винта, стационарно закрепленного в центре платформы, съёмной деревянной корзины цилиндрической формы, прессующего механизма с неподвижной стальной плитой, дубовых брусков и плотной крышки из дубовых досок, подкладываемой под прессующие бруски, дренажной решётки из дубовых планок, прикрепляемой к чаше пресса.

Корзина пресса собирается из вертикальных трапецеидального сечения (40*45*30 мм) дубовых планок, закрепленных на стальных обручах.

Такая форма планок обеспечивает беспрепятственное вытекание сока, задержание твёрдых частичек сырья, удобство для мойки корзины.

Корзины делают одноярусными и двухъярусными, то есть состоящих из одной и двух обечаек. Каждая обечайка складывается из двух полуцилиндрических частей. Корзины бывают диаметром от 0,6 до 1,5 метров и высотой от 0,8 до 1,2 метра. Для более равномерного распределения давления в двухъярусных корзинах при прессовании бескосточкового сырья через каждые 25-30 сантиметров выставляют разъёмные дренажные решетки.

Одноярусная корзина вмещает 350 килограммов мезги, двухъярусная – 850. Развиваемое давление в одноярусном прессе до 0,3 МПа, в двухъярусном – до 0,2 МПа.

На винтовых прессах отделение сока производят постепенным повышением давления до указанных пределов и прекращения сокоотдачи.

При переработке сырья среднего качества способом прессования выход натурального сока к массе плодово-ягодного сырья составляет, % :

Выход сока из абрикоса, алычи, земляники, кизила, крыжовника, сливы, смородины и терна получен с применением пектолитических ферментных препаратов. При этом извлекается 56-81% экстрактивных веществ сырья.

Консервирование соков. При хранении натурального сока могут развиваться микроорганизмы, органические вещества сока могут окисляться. Всё это приведет к недоброкачественности сока. Для предотвращения нежелательных последствий и подготовки сока к применению в производстве ликёро-водочных изделий его консервируют. Из всех известных способов для ликёро-водочного производства наиболее подходящим оказалось спиртование сока.

Во избежании выпадения осадков в готовых изделиях соки спиртуют до концентрации 25%. Исключения составляет земляничный сок, который спиртуют до 20%, так как при большей крепости сок приобретает горелый, горький привкус и утрачивает характерный аромат ягод. Соки консервируют спиртом высшей очистки специально герметически закрытом чане-смесителе.

Спиртование ведут следующим образом: вначале в смеситель задают определенное количество натурального сока, а затем через специальный кольцевой разбрызгиватель при непрерывном перемешивании раствора постепенно добавляют рассчитанное количество спирта. Такой порядок смешения сока и спирта применяют во избежании обильного коллоидного осадка.

Отстаивание спиртовых соков. При спиртовании сока выпадают в осадок высокомолекулярные вещества. В одних соках (малиновый, клюквенный, яблочный) осадок выпадет сразу, в других (вишнёвый, сливовый) осадок образуется втечение продолжительного времени. Одновременно в осадок выпадают взвешенные частицы.

Продолжительность отстаивания спиртованного сока 10-30 суток в зависимости от вида плодов и ягод. Так, вишнёвый сок отстаивают 10 суток, яблочный, айвовый – 20 суток, клюквенный – 25 суток. При применении ферментных препаратов время отстаивания сокращается до десяти суток. Отстаивание проводят в герметически закрытых резервуарах. Ранее для этих целей применяли дубовые чаны, вместимостью от 200 до 1000 дал. В настоящее время на соко-морсовых заводах используют алюминиевые, эмалированные танки или из нержавеющей стали. После осветления сок сливают осторожно, не взмучивая (декантацией). Степень осветления и положение осадка устанавливают по пробам, отбираемым по своей высоте с помощью пробоотборника.

Осадок (фуз) из отстойных чанов перекачивают в отдельные отстойные чаны для уплотнения. Декантат, образующийся в процессе отстаивания, присоединяют к основному соку. Уплотнившийся фуз фильтруют или центрифугируют для отделения сока.

Осветление мутных спиртованных соков.

Спиртованные соки, не поддающиеся спонтанному осветлению, осветляют с помощью адсорбентов (бентонит) и флокулянтов (желатин, рыбий клей, полиакриламид, поливинилпирролидон, танин).

Осветление сока бентонитом осуществляется следующим образом. Дозировку бентонита устанавливают в лаборатории методом пробной обработки. Расход его составляет от 0,5 до 5 г/дм³.

Расчетное количество бентонита, заливают горячей водой в соответствии 1:2 и оставляют на сутки для набухания. Через сутки в резервуар добавляют небольшими порциями горячую воду до концентрации 10% и тщательно перемешивают. Полученную суспензию оставляют на сутки для завершения процесса набухания. Перед употреблением суспензию разбавляют соком до 5% концентрации. Суспензию вносят в сок и тщательно перемешивают. Сок отстаивают в течение 3-6 суток, затем осторожно декантируют с осадка.

Мутные соки могут быть осветлены бетонитом в комплексе с флокулянтами.

Качественные показатели и выход спиртованных соков на 1 тонну сырья.

Отраслевым стандартом на спиртованные соки разрешаются отклонения ГОСТ 18-310-77:

– в содержании спирта ±1%;

– в содержании органических кислот ±25% от общей кислотности сока.

Хранение спиртованных соков. Готовые соки передают на склад по массе и объёму через мерник, установленный на весах. Спиртованные соки хранят в эмалированных или алюминиевых резервуарах, в резервуарах из нержавеющей стали, а также в дубовых бутах. Каждый резервуар снабжают паспортной карточкой, в которой указывают наименование сока, объём в декалитрах, дату изготовления, концентрацию спирта, общего экстракта и кислотность.

Спиртованные соки транспортируют в дубовых бочках вместимостью 20-50 дал. Для сохранения пробки поверх торца её на бочку прибивают гвоздями металлический кружок.

В сопроводительных документах указывают массу сока.

С целью сохранения вкусовых и ароматических свойств соков технологической инструкцией установлен срок их хранения не более12 месяцев со дня их приготовления.

При хранении происходят следующие процессы: изменение цвета, аромата, вкуса, снижается содержание экстрактивных веществ и сахара, выпадает осадок.

На примере клубничного и черносмородинового спиртованный соков показано, что при хранении спиртованных соков в течение года в них снижается на 20-26% массовая доля общего азота, на 35-45% – белкового азота, сахароаминов образовалось 32-448 мг/дм³, снижается массовая доля дубильных и красящих веществ на 30-35% от исходного количества.

Отпуск и приемку спиртованных соков осуществляют через мерники. При отсутствии мерников фактический объём спиртованных соков определяют, исходя из массы, с пересчётом по плотности.

Потери спирта зависят от температуры = 8-15ºС. Выход спирта соков 68-95 дал из тонны сырья. Массовая концентрация экстрактивных веществ 5-10,4 г/100см³. Количество экстрактивных веществ, извлеченных из сырья, 80%(из вишневого сока).

Способы приготовления морсов: переодический и непрерывный. Мероприятия, направленные на повышение выхода и качества морсов. Контроль процесса. Утилизация отходов производства.

Спиртованный морс приготавливают экстрагированием растворимых веществ из свежего или сушенного плодово-ягодного сырья водно-спиртовым раствором крепостью 30-40%. Схема приготовления морсов: прием, взвешивание, сортировка, первое настаивание (получаем полупродукт – морс 1-ого слива), второе настаивание (морс 2-ого слива), смешивание 1 и 2 слива, осветление. Распространен переодический способ настаивания. Осуществляется в экстракторах с мешалкой (настойный аппарат): из стали, внутри эмалированный, с разгрузочным верхним и загрузочным нижним люками. С нижнем ложным днищем, на которое загружается дробленное сырье. Экстрагент – водно-спиртовой раствор разной крепости. Крепость зависит от вида и W перерабатываемого сырья и от содержания спирта в полуфабрикате (крепость для плодового сырья – 45%, для сушеного – 50%). Соотношение сырья к водно-спиртовому раствору 1:(1-5). Количество водно-спиртового раствора расходуется > при настаивании сушеного сырья, т.к. его V увеличивается в 1,5 раза. Продолжительность при настаивании свежего сырья 6 суток, сушеного – 10 суток. Переодическое перемешивание проводят с помощью мешалки или циркуляционного контура. Непрерывный способ: непрерывный процесс 1-2 ч=>покой и так 6 суток. После сливают морс первого слива. Это же сырье заливают новым водно-спиртовым раствором. Крепость 1-го настоя – 30-45%, 2-го <. При 2 настаивании количество экстракта 70-90% от V 1-го водно-спиртового раствора для свежего сырья, 70% – для сушеного. Обычно при 2 настаивании извлекается 25-40% экстрактивных веществ, всего до 90% экстрактивных веществ из сырья. Отходы утилизируются на корм скоту.

Приготовление настоев и ароматных спиртов. Классификация настоев и ароматных спиртов. Способы приготовления настоев. Выход настоев и потери спирта. Интенсификация процесса и повышение степени использования ценных веществ сырья. Установка для приготовления ароматных спиртов из различного сырья. Потери спирта и пути их снижения. Выход ароматного спирта.

Спиртовой настой готовят из свежего или сушенного пряно-ароматического или неароматического растительного сырья экстрагированием растворенных веществ водно-спиртовым раствором крепостью 40-90%. Полунепрерывный способ получения настоек. Для осуществления используют батарею аппаратов, мощность зависит от количества (4-8), соединяют приточными трубами. В каждый аппарат загружается сырьё, заливают водно-спиртовым раствором, выдерживают 24 часа, начинают осуществлять проиток водно-спиртового раствора в 1-ый диффузионный аппарат, отбор морса – из последнего аппарата. По извлечению 90% экстрактивных веществ из 1-ого диффузионного аппарата, его отключают, поток – во 2-ой аппарат. Применение этого способа позволяет сократить время экстрагирования в 2 раза. Сырьём для получения настоек служит только сушеное сырьё. Настаивание проводят 2-х-кратно в течение 5-10 суток, перемешивают 1 раз в сутки. Использование экстракционной установки для сокращения времени экстрагирования. Экстракционная установка представляет собой напорный сборник для водно-спиртового раствора и несколько экстракторов. В напорном сборнике – вода и спирт. Устанавливается внешний циркуляционный контур (система трубопроводов), насос – к каждому экстрактору для перемешивания. Сырьё с водно-спиртовым раствором настаивают 45 мин, проводят 1-ую циркуляцию 15 мин, повторяют процесс. Каждый экстрактор работает отдельно, сборник один. Циркуляция втечение 8 часов, затем 16 часов – экстрагирование без перемешивания, 8 часов – циркуляция, 16 ч – покоя – получим готовый насой втечение 4-8 суток (вместо 10-20). Экстракционная установка под вакуумом. Состоит из экстрактора, представляющего 2 тепловых аппарата с предохранительными клапанами, паровыми рубашками. Режим работы: загружают измельченное сырьё, проводят предварительное вакуумирование сырья при Р=50 кПа втечении 10 мин – происходит мацерация, т.е. разъединение клеток в растительных тканях и в результате растворение межклеточного вещества, после чего подаётся водно-спиртовой раствор для 1-ого залива, затем создают вакуум, подают воду в дефлегматор, пар в паровую рубашку до t в экстракторе 40ºС, Р составляет 20 кПа, процесс 4-5 часов, раствор охлаждают с помощью подачи холодной воды в рубашки и сливают – настой 1-ого слива, второй залив – аналогично периодическому способу – отличается по времени, более короткий 2-3 часа, чем 1-ый залив. Эту установку можно использовать для извлечения спирта из мезги. Интенсификация процессов необходима т.к. настаивание–экстракция – длительное, от качества настоев и морсов зависят стабильность и органолептические показатели готовых изделий. Способы: ультразвуковая технология (частота 22 кГц, механическое перемешивание, подогрев до t не выше 35ºС), экстракция сжижеными газами, с помощью электрических зарядов. Повышение степени использования ценных веществ раститльного сырья зависит от перемешивания, степени измельчения сырья, от продолжительности настаивания, концентрации спиртов, от соотношения сырья и водно-спиртового раствора (для морса 1:7, для настоев 1:10 – меньше экстракта). Контролируется по эфирным маслам.

Установка для приготовления ароматных спиртов из различного сырья. Потери спирта и пути их снижения. Выход ароматного спирта.

Ароматический спирт – водно-спиртовой раствор 60-80% долей спирта, включающий ароматические вещества, т.е. вещества, которые получают перегонкой эфиро-масляничного и плодово-ягодного сырья. Основная стадия – перегонка осуществляется периодическим способом. Предшествующие стадии перегонки – те же, что в морсах и соках. Сырье можно вносить в перегонный куб и после выдержки 16 часов, начинать перегонку. Установка «Алламбик АМ 100»: перегонный куб, ректификационная колонна, дефлегматор, конденсатор, холодильник и т.д. Водно-спиртовой раствор крепостью 50% для сушеного сырья, 60% для свежего, вносят в кубовую часть (коэффициент заполнения куба 0,75. Соотношение сырья и экстрагента 1:5; 1:30.) Перегонку осуществляют при повышенной температуре в кубе до 80-90ºС и начинают отбирать ароматический спирт, в конце перегонки увеличивают температуру до 100ºС и заканчивают процесс, когда дистиллят равен 0. Отбор фракций зависит от вида сырья. Головная фракция – 0.1-2%; средняя фракция – 50-70%; концевая фракция – 30-50%. Выход ароматического спирта из 1 кг сырья изменяется от 45 до 60% от объема перегоняемой жидкости. Крепость равна 75-80%. Продолжительность 8 часов. При использовании другог вида сырья аппарат пропаривают до исчезновения запаха в дистилляте. Ароматический спирт контролируют по извлечению эфирных масел от 70 до 75%, а содержание масла в ароматическом спирте 0,13-0,7 см³/100 кг. Отбор фракций осуществляется по органолептическим показателям. Для улучшения качества ароматического спирта используют вакуумирование t=50-55ºС, P=80 кПа. Извлекаются термолабильные компоненты эфирных масел, которые при более высоких температурах утрачивают свои cвойства.