Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Современное состояние технологии напитков, изготовленных с использованием древесины 11
1.1 Особенности технологии производства виски 11
1.2 Химический состав древесины дуба 15
1.3 Влияние древесины на процесс созревания спиртов 19
1.3.1 Экстракционные процессы 19
1.3.2 Окислительно-восстановительные процессы 24
1.4 Способы ускорения созревания спиртов 29
1.4.1 Обработка древесины 30
1.4.1.1 Термическая обработка древесины 31
1.4.2 Получение экстрактов древесины 32
1.4.3 Обработка спиртов озоном 35
1.4.4 Обработка спиртов ультразвуком 37
1.5 Методы исследования химического состава напитков, изготовленных с использованием древесины 38
1.5.1 Определение таннинов 40
1.5.2 Определение ароматических альдегидов 42
1.5.3 Определение углеводов 43
1.5.4 Определение летучих соединений 43
Глава 2. Материалы и методы исследования 47
2.1 Сырьё и материалы 47
2.2 Определение оптической плотности и цветности 47
2.3 Хроматографическое определение содержания этанола и примесей
брожения 47
2.4 Определение общего количества экстрактивных веществ и титруемой кислотности 50
2.5 Определение дубильных веществ и степени их окисленности 51
2.6 Определение ароматических альдегидов 52
2.7 Определение углеводов 53
2.8 Устройство и принцип работы ультразвукового диспергатора УЗДН-2Т 54
2.9 Устройство экспериментальной установки для озонирования 56
2.9 Дегустационная оценка образцов 56
Глава 3. Исследование влияния предварительной обработки древесины и экстрагента на показатели экстрактов 57
3.1 Исследование влияния объемной доли этанола в экстрагенте и температуры процесса на показатели экстрактов 57
3.2 Исследование влияния размеров частиц и соотношения сырье-экстрагентна показатели экстрактов 61
3.3 Сравнительная оценка эффективности некоторых традиционных способов обработки древесины 64
3.3.1 Обоснование комбинированного способа обработки древесины 67
3.4 Исследование влияния ультразвуковой обработки экстрактов на их физико-химические и органолептические показатели 74
3.5 Влияние озонирования на физико - химические и органолептические показатели экстрактов 78
Глава 4. Извлечение экстрактивных веществ из обработанной щепы дуба 86
4.1 Исследование скорости набухания образцов древесины дуба 87
4.2 Исследование скорости экстрагирования компонентов из древесного сырья 91
4.2.1 Переход экстрактивных веществ в жидкость на стадии пропитки сырья при непрерывно-проточном режиме экстрагирования 92
4.2.2 Экстрагирование компонентов из щепы дуба в колонне периодического действия в режиме рециркуляции экстрагента 99
4.2.3 Количественная оценка диффузионного сопротивления в каналах слоя 103
4.2.3.1 Расчет коэффициента массоотдачи 103
4.2.3.2 Расчет коэффициента диффузии в твердой фазе 107
4.2.4 Расчет продолжительности процесса экстрагирования веществ из щепы дуба О. robur в колонне с неподвижным слоем и рециркуляцией экстрагента 111
Глава 5. Разработка основ купажирования изделий на основе сравнительной оценки физико-химических и органолептических показателей виски и математической модели оценки качества крепких алкогольных напитков 116
5.1 Сравнительная характеристика показателей виски и экстрактов древесины дуба, полученных экстрагированием в аппарате с рециркуляцией водно-спиртового раствора без и с последующей выдержкой 116
5.2 Исследование физико-химических показателей древесных экстрактов 118
5.3 Сравнительная оценка органолептических показателей экстрактов из различных видов древесины 121
5.4 Зависимость органолептических показателей виски от их основных физико-химических параметров 123
5.5 Идентификация основных параметров изделий ВИКОН и виски с помощью инструментальных методов исследования и визуальных отпечатков 129
5.6 Разработка математической модели оценки качества крепких купажных выдержанных изделий на основе обобщенного критерия 135
Глава 6. Технологическая схема получения напитков группы «викон 142
6.1 Аппаратурно-технологическая схема производства крепких алкогольных напитков ВИКОН 142
6.2 Органолептические и физико-химические показатели готового напитка 145
Выводы 146
Список использованных источников 148
Приложение
- Влияние древесины на процесс созревания спиртов
- Методы исследования химического состава напитков, изготовленных с использованием древесины
- Определение общего количества экстрактивных веществ и титруемой кислотности
- Исследование влияния размеров частиц и соотношения сырье-экстрагентна показатели экстрактов
Введение к работе
Актуальность работы. В настоящее время наиболее распространенные крепкие алкогольные напитки в нашей стране представлены, в основном, водкой. Эти изделия однотипны и различаются по составу только содержанием различных ингредиентов. В мире выпускаются ряд изделий (коньяк, виски, ром, кальвадос, сливовица), в производстве которых используют местное сырье. В связи с необходимостью расширения ассортимента крепких алкогольных напитков реальна организация получения изделий на основе древесных экстрактов, наиболее близким аналогом которого является виски, изготавливаемый на основе зернового спирта.
Одним из важнейших этапов в создании виски является процесс выдержки (созревания) спирта-виски. Роль древесины дуба в созревании спиртов заключается главным образом в том, что она обогащает спирт экстрактивными веществами, превращающимися под действием кислорода в ароматические вещества, обусловливающие вкус и аромат напитков. При выдержке спиртов с древесиной дуба происходит экстрагирование различных соединений - продуктов этанолиза и гидролиза лигнина, дубильных веществ, полисахаридов, липидов и других компонентов, которые при взаимодействии с примесями спирта подвергаются окислению и деструкции [100, 46, 48].
Особенностями существующей технологии созревания спиртов являются длительность выдержки и необходимость использования дорогостоящей дубовой клепки и дубовых бочек. В связи с этим возникает необходимость разработки и внедрения технологических приемов, интенсифицирующих процессы выдержки и созревания напитков.
Поэтому исследования в этой области привели к тому, что были предложены способы ускорения созревания, такие как обработка спиртов теплом и холодом; озонирование; применение ультразвука; добавление к спиртам экстрактов обработанной древесины дуба (Скурихин И.М., Оганесянц Л.А., Сари-швили Н.Г., Соболев Э.М., Писарницкий А.Ф.). На наш взгляд, представляется
перспективным использование для создания крепких алкогольных напитков близких по своим физико-химическим и органолептическим показателям к виски нативных спиртовых основ из различных видов древесины. Решению этой задачи доллша способствовать разработка рациональных условий и режимов экстрагирования, обеспечивающих эффективное извлечение основных компонентов, позволяющие получить показатели изделий, аналогичные виски.
Цель и задачи исследования.
Целью диссертационной работы является разработка технологии получения крепких алкогольных напитков группы ВИКОН на базе спиртовых основ -экстрактов из древесного сырья.
Существует большое количество факторов, определяющих органолептиче-ские показатели виски как наиболее близкого прототипа разрабатываемых изделий, в связи с тем, что технологические стадии производства всех видов виски различны:
применение разных видов сырья;
варьирование условий получения спирта-виски;
использование обугленных или применяемых в производстве других напитков бочки;
изменение длительности выдержки спиртов с древесиной и т.д.;
В настоящее время недостаточно изучены кинетические характеристики процесса экстрагирования компонентов из древесины при выдержке спиртов. Не существует единой системы оценки ликероводочных изделий как комплекса их органолептических и физико-химических показателей.
В связи с этим задачей исследования являлась разработка ускоренной технологии получения крепких алкогольных купажных напитков под общим названием ВИКОН, изготовляемых с применением спиртовых основ из древесного сырья.
В соответствии с поставленной целью решались следующие задачи:
исследование влияния некоторых факторов и физико-химических методов обработки сырья на изменения показателей экстрактов с целью выявления возможностей ускорения процессов старения спиртов;
изучение кинетики процесса экстрагирования веществ из щепы дуба О. robur водно-спиртовым раствором с целью разработки интенсивного способа экстрагирования и метода расчета основных показателей этого процесса;
исследование физико-химических показателей экстрактов из различных видов древесного сырья, оценка возможностей их использования в качестве основ для приготовления изделий группы ВИКОН;
разработка математической модели оценки качества готовых изделий на основе их органолептических показателей и обобщенного критерия качества;
сравнительная оценка на основе обобщенного критерия изделий ВИКОН и виски;
разработка технологии промышленного производства и технической документации на спиртовые основы - экстракты из древесного сырья, рецептур и технологии производства изделий ВИКОН, не уступающих по качественным показателям напиткам того же типа, требующим выдержки с древесиной в течение длительного времени. Научная новизна
получены зависимости влияния основных параметров экстрагирования, а также режимов ультразвуковой обработки и озонирования на физико-химические и органолептические показатели экстрактов, определены температурные зависимости потерь этанола при экстрагировании древесного сырья;
разработан экспериментальный метод определения диффузионных характеристик древесины на примере древесины дуба О. robur, а также метод расчета процесса экстрагирования компонентов, применение которого позволяет определить продолжительность цикла получения экстрактов в колонне с рециркуляцией экстрагента и неподвижным слоем щепы;
предложена экспресс-методика определения таннинов в древесных экстрактах;
на основе разработанной математической модели оценки качества готовых изделий с помощью обобщенного критерия качества, а также соответствия балловая оценка - цена - качество изделий, методов ИК-спектрометрии и ВЭЖХ осуществлена сравнительная оценка основных физико-химических показателей виски и изделий ВИКОН;
разработана технология получения новой группы крепких алкогольных напитков ВИКОН на основе экстрактов древесины дуба и фруктовых культур.
Влияние древесины на процесс созревания спиртов
Экстрагирование нелетучих компонентов древесины при выдержке со спиртом играет большую роль в формировании необходимых качеств напитков.
Для лучшего понимания механизма процесса экстрагирования компонентов из древесины, который зависит от многих факторов, таких как емкость резервуара, в котором происходит выдержка, спиртуозности, кислотности среды, продолжительности и температуры выдержки, рассмотрим теоретические основы экстрагирования.
Экстрагирование - сложный процесс, с давних пор применяемый для извлечения ценных веществ (или вредных примесей), из твердых пористых материалов с помощью растворителей [45].
Сложность процесса экстрагирования заключается в том, что скорость извлечения целевых компонентов определяется большим числом параметров, трудно поддающихся обобщению и анализу. Действительно, извлекаемый компонент может находиться в твердом пористом материале в твердом или жидком состоянии; твердый пористый материал может быть инертным носителем целевого компонента либо взаимодействовать с ним, удерживать за счет адсорбции, электрических или других сил; растворитель может иметь различную избирательность по отношению к компонентам, содержащихся в твердой фазе, и, наконец, структура твердого пористого материала (или упругой клеточной растительной ткани) может оказывать различное сопротивление процессу извлечения. Кроме того, на механизм процесса экстрагирования оказывает влияние условия равновесия и кинетика. Условия равновесия характеризуются достижением равенства концентрации извлекаемого компонента в растворе и концентрации насыщения и зависят от физико-химических свойств растворителя и целевого компонента, а также от температуры и давления. Кинетика определяет закономерности скорости экстрагирования, то есть время протекания процессов извлечения, производительность экстракционного оборудования.
Для определения важнейших расчетных характеристик любого химико -технологического процесса необходимо понимание его механизма и знание основных физико-химических свойств. Механизм гетерогенных массообменных процессов таких, как экстрагирование, зависит от состояния частиц твердой фазы, температуры, концентрации и времени [45].
Структура пористого твердого тела оказывает большое влияние на скорость транспорта частиц извлекаемого компонента при экстрагировании. Поэтому всегда надо знать особенности внутреннего строения твердого материала, а также механизм взаимодействия этого материала с растворителем.
Растительные ткани состоят из клеток. Основу оболочек растительных клеток образует целлюлоза - природный полимер с линейными макромолекулами. Основными структурными элементами целлюлозы являются пачки, состоящие из ассоциированных друг с другом макромолекул. Пачки соединяются в фибриллы.
В зависимости от вида структур, образующих оболочку клетки, в волокнах целлюлозы имеются два вида пор: узкие, размеры которых находятся в пределах 10 А, и крупные (промежутки между фибриллами) с размерами порядка 100 А. где dl/dt - средняя скорость движения жидкости; г - радиус капилляра; /.і -вязкость жидкости; / - длина капилляра; р - движущее давление.
Перенос вещества с поверхности экстрагируемых частиц в поток экстра-гента осуществляется путем молекулярной диффузии и за счет переноса самой жидкости.
Диффузия является процессом, при котором вещество переходит из одной части системы в другую в результате беспорядочных движений атомов и молекул. Уравнение диффузии, также как и теплопроводности и электропроводности, являются уравнениями переноса. В этом смысле между этими явлениями существует формальная аналогия.
Впервые метод расчета диффузии дал А.Фик (1855 г), использовав для вывода уравнения аналогию с теплопроводностью, изученной Фурье. Фик исходил из гипотезы, что в изотропной среде количество диффундирующего вещества j, переходящее за единицу времени через единицу площади поперечного сечения, пропорционально градиенту концентрации, измеряемого по нормали к этому сечению: где С- концентрация диффундирующего вещества; D - коэффициент диффузии (масса вещества, диффундирующего в единицу времени через единицу поверхности при градиенте концентраций равном единице).
Следствием закона Фика является дифференциальное уравнение диффузии: где Л: - координата; г - время. Однако аналогия законов Фурье и Фика является неполной.
В связи со сложностью механизма внешней диффузии (массоотдачи с поверхности твердого тела) аналитические решения, связанные с интегрированием нелинейных дифференциальных уравнений конвективной диффузии получены для ограниченного числа задач - тепло- и массообмена, связанных с обтеканием единичных тел простой геометрической формы (пластины, шара, цилиндра. вращающегося диска).
Для полного описания взаимодействия потока жидкости с пористой средой важно знание не только закономерностей гидродинамики, но и диффузионного переноса вещества. Так в большинстве технологических процессов, связанных с сорбцией веществ или каталитическими реакциями, концентрации жидкости могут меняться как во времени, так и в пространстве. Концентрации во всем объеме могут меняться, начиная с момента поступления жидкости в пористую среду. Диффузионный поток возникает при наличии градиента концентраций и протекает до момента полного выравнивания концентрации диффундирующего вещества. Общее выражение для распределения поля концентраций в движущейся жидкости имеет вид [4]
Методы исследования химического состава напитков, изготовленных с использованием древесины
Технология производства напитков не может, как прежде, базироваться на эмпирических, выработанных многолетней практикой, приемах проведения исследований состава изделий. Необходимо глубокое понимание сущности био химических и физико-химических процессов, протекающих при приготовлении напитков разного типа. Современные масштабы производства и их характер предъявляют особые требования к контролю проведения технологических операций, качеству готовой продукции, сырья и полуфабрикатов. Все это требует внедрения новых методов анализа, позволяющих расшифровать механизм превращений, происходящих в процессе приготовления и обработки напитков с целью направленного их регулирования. С другой стороны, ликероводочная и винодельческая промышленность нуждается в новых экспресс-методах технологического контроля производства и качества продукции, а иногда даже в методах автоматического контроля без отбора проб.
Используемые в винодельческой промышленности уже длительное время чисто химические методы контроля - трудоемки, занимают много времени и в большинстве случаев не удовлетворяют возрастающим требованиям производства. Поэтому трудно переоценить огромное значение для теории и практики виноделия и коньячного производства новых современных, преимущественно физико-химических методов исследований. Большим достоинством таких методов является то, что это прямые методы, а не косвенные, страдающие большими погрешностями измерений.
Наряду с широко распространенными физико-химическими методами исследования продуктов брожения и виноделия, основанными на законах рефрактометрии, колориметрии, нефелометрии, потенциометрии и т. д., в последние годы разработаны и испытаны новые методы, базирующиеся на явлениях люминесценции, полярографии, спектрографии, хроматографии и др. [57].
Вина, коньяки, виски, ром являются объектами исследования газожидкостной, газовой и высокоэффективной жидкостной хроматографии [69, 96].
Методами газожидкостной хроматографии осуществляется анализ соединений, входящих в состав сивушных масел, устанавливают природу букета напитков, решают технологические задачи, связанные с созреванием изделий [73].
Букет - сложный аромат, образующийся при брожении и выдержке напитков. Методы газовой хроматографии позволяют объективно устанавливать различия в составе вкусовых и ароматических ингредиентов, находить соответствующие закономерности, связанные с продолжительностью выдерживания вин крепких алкогольных напитков [73, 79]. Газовая хроматография - уникальный метод одновременного разделения, качественного и количественного определения состава многокомпонентных растворов летучих органических веществ, соотношение которых определяет вид и тип алкогольного изделия, а так же его качество и безопасность.
Под термином «дубильные вещества » или «таннины» понимают феноль-ные соединения со сравнительно большим молекулярным весом (свыше 500), обладающие вяжущим вкусом, способные связываться с белками. Предложено в отличие от «танидов» сохранить термин «дубильные вещества » для обозначения всей суммы фенольных соединений в случае белых вин, термин «дубильные и красящие вещества» в случае красных вин и коньяков.
Б.В. Липис и др. [24] испытали спектрофотометрический метод определения дубильных и красящих веществ в вине. Измерения проводили на приборах с монохроматическим светом (длина волны 280 нм). Точность метода на порядок, а чувствительность - на два порядка выше применяемого для этой же цели оксидиметрического анализа по методике Нейбауэра - Левенталя [38, 2].
Количественно определяли таниды путем полярографирования коньяков до и после осаждения танидов уксуснокислым свинцом. Определения проводили при потенциале полуволны 7/2=-1,18 В, в пределах рН=7,5-8,5 и концентрации спирта 20-30% об. [24].
Хорошо зарекомендовал себя перманганатометрический метод определения суммы дубильных и красящих веществ И.М. Скурихина [100]. Метод основан на окислении фенольных веществ коньяков марганцевокислым калием при
использовании в качестве индикатора индиго кармина. Фотометрический метод А.В Короткевича состоит в осаждении дубильных веществ насыщенным раствором молибденовокислого аммония и фотометрировании при фиолетовом светофильтре и толщине слоя 5 см [2]. Фенольные вещества спиртных напитков перед идентификацией хромато-графическими методами можно разделить по фракциям на колонке, заполненной Сефадексом G-25 [67].
Фенольные вещества по фракциям в спиртовых экстрактах древесины дуба и белых винах определяли с использованием структурно-группового анализа сложных смесей органических соединений, как наиболее перспективный в современной спектрометрии [117]. Спектры поглощения сравнивали на приборе Specord. Фенольные вещества экстрагировали из дубовых гранулятов водно-спиртовой смесью и разделяли с помощью гелевой хроматографии на сефадек-се LH-20 по модифицированной методике Брена. Выделенные фракции были представлены: мономерными фенольными кислотами; активными процианидинами; конденсированными таннинами [117].
Экстрактивные и ароматообразующие вещества дубовых экстрактов анализировали с помощью ВЭЖХ, ГЖХ и УФ спектрофотометрии [104].
Разработан способ определения возраста и натуральности коньяка путем осаждения нефлавоноидных фенолов с последующим концентрированием фильтрата, в котором проводили идентификацию эвгенола, фурфурола, ванилина, сиреневого и кониферилового альдегидов методом ВЭЖХ. При этом проводят идентификацию маскирующих примесей, таких, как чай, кофе, колер [74].
В последнее время появилось много работ, направленных на обнаружение фальсификаций коньяков, бренди, виски, определяемых с помощью жидкостной хроматографии, РЖ-спектроскопии [3, 56]. Была выявлена корреляция ме жду химическим составом и органолептической оценкой напитков этого типа. Исследовали составы марочных бренди с применением химических, газохрома-тографических и органолептических методов анализа. Полученные данные обрабатывали с применением корреляционного и регрессионного анализов [97]. В последнее время в виски определяют концентрацию этилкарбамата, содержащегося как в молодом спирте, так и образующегося при выдержке спирта с древесиной. Образование этилкарбамата в скотче и бурбоне при выдержке зависит в основном от присутствия «источников» - анионов цианитов, цианатов и медноцианидных комплексов и происходит как при освещении, так и в темноте [121, 122, 125]. Содержание этилкарбамата контролировали методом газохро-матографической масс-спектроскопии, «источников» - ионными хроматогра-фическими методами.
Определение общего количества экстрактивных веществ и титруемой кислотности
Содержание общего экстракта (в г/дм3) определяли методом высушивания до постоянной массы [70, 18, 13]. Титруемую кислотность (в см3 0,1 н. раствора NaOH на 100 см экстракта)- методом электрометрического титрования 0,1 н. раствором NaOH [13]. Для определения таннинов в пересчете кверцетин, содержащих фенольные -ОН группы в орто-положении, нами предложен кондуктометрический метод [61]. Титрование проводили при 20±2С в термостатированной ячейке закрыто-го типа объемом 10 см . Платиновые электроды (площадь 1x1 см ) впаяны в пришлифованную крышку ячейки и отстоят друг от друга на расстоянии 5 мм [32]. В ячейку для титрования помещали 5 см3 предварительно полученного экстракта. Константу ячейки находили по стандартному раствору КС1 с молярной концентрацией эквивалента 1,0 моль/дм3, для которого известна удельная электропроводность (х = 0,09827 Ом см"1 при 18С). В качестве титранта применяли водный раствор РЬ(ИОз)2 с молярной концентрацией эквивалента 0,1 моль/дм3. Титрант добавляли из микробюретки по 0,1 см3 (перемешивание раствора магнитной мешалкой). После добавления каждой порции титранта измеряли сопротивление анализируемой смеси {R, Ом). Удельную электропроводность рассчитывали по соотношению активного сопротивления R, Ом и константы ячейки 9, см"1: % = в/ R. При добавлении титранта в анализируемый раствор удельная электропроводность резко возрастает вследствие образования высокоподвижных ионов IT1". После того, как все катехины оттитрованы, удельная электропроводность возрастает незначительно. Этот участок кривой обусловлен суммарной электро проводностью ионов У2 РЬ и Ж)з (рис. 2.1). Точку стехиометричности находили экстраполяцией двух участков кривой титрования до пересечения. Суммарное содержание таннинов (т, мг) в экстракте вычисляли по уравнению: моль/дм3; V - объем титранта, пошедший на титрование, см3; Э - молекулярная масса эквивалента кверцетина.
Для определения общего содержания дубильных веществ применяли метод, основанный на их окислении 0,1 н. раствором КМпС 4, с учетом расхода перманганата на окисление других окисляемых веществ спирта (нетанидов) [5, 70]. Для определения степени окисленности дубильных веществ (определения количества пирогалловых гидроксилов) в процентах пирогалловых гидро-ксильных групп от массы (веса) дубильных веществ применяли фотометрический метод с железотартратным реактивом [100]. Для количественного и качественного определения галловой кислоты использовали хроматографический метод, описанный в разделе 2.6 и статье [62]. 2.6. Определение ароматических альдегидов Для анализа производных галловой кислоты и фенолальдегидов в экстрактах и виски использовали метод микроколоночной ВЭЖХ [92, 62, 116]. За основу взяли режим, приведенный в литературе [35]. Анализ осуществляли на хроматографе Милихром-4 с колонкой ju-Bondapak C/s (2x120 мм), размер частиц 10 мкм. Объем вводимой пробы 5 мкл. В качестве элюента применяли метанол с линейным градиентом концентрации от 20 до 80% в 0.05 М ацетате аммония (РН=6). Для создания программы градиента 8 контейнеров заполняли 250 мкл подвижной фазы с объемной долей метанола от 0.2 до 0.8 с шагом равным 0.1. Выполнение анализов с использованием градиента концентрации позволяет ступенчато увеличивать полярность подвижной фазы, что способствует более эффективному разделению веществ за меньший промежуток времени. Подобранный градиентный режим позволил сократить общий объем элюента до 2500 мкл. Это условие важно для работы на хроматографе «Милихром» в связи с тем, что его шприцевый насос имеет максимальный объем набора элюента 2500 мкл. Анализ с большими временами удерживания требует повторного набора элюента насосом, ухудшает воспроизводимость методики и увеличивает продолжительность анализа. Расход элюента составлял 60 мкл/мин. В качестве стандартов использовали 0,1%-ные растворы ванилина в 50%-ном водно-спиртовом растворе. Для подбора оптимальной аналитической волны хроматограммы регистрировали в поливолновом режиме. Определили, что наиболее информативные данные получаются при А=280 нм. Количественное определение ванилина (в мг/дм3) проводили по площадям полученных пиков. Для определения суммарного содержания ароматических альдегидов в пересчете на ванилин применяли фотометрический метод, основанный на образовании ароматическими альдегидами красной окраски с флороглюцином в крепкой соляной кислоте [71]. Количественный и качественный состав углеводов определяли методом ТСХ [95, 60]. Для тонкослойного разделения моно- и дисахаридов применяли в качестве неподвижной фазы использовали тонкослойные пластины с силикаге лем на алюминиевой подложке Silufol UV 254 (Чехия). Растворитель для подвижной фазы готовили следующим образом: к 8 объемам ацетонитрила добавляли 1 объем 0.35 М водного раствора аммиака. К полученной смеси добавляли 1 объем ледяной уксусной кислоты. На пластины с помощью микрошприца МШ-10 наносили на стартовую линию 5 мкл стандартного раствора (смесь фруктозы, глюкозы, сахарозы, галактозы, арабинозы и рамнозы с концентрацией 250 мг/дм3) и исследуемого экстракта. Для проявления использовали 1 % раствор КМПОА В 2% растворе карбоната натрия. Углеводы фиксировались в виде коричневых пятен на розовом фоне. Высушенные пластины сканировали на планшетном сканере Genius ColorPage-Vivid3x и сохраняли изображение в формате bitmap, True Color (24 разряда). При помощи программы Видеоденситометр Sorbfil TLC получали хроматограммы, по которым рассчитывали величины Rf, площади полученных пятен S и концентрацию углеводов С. Ультразвуковой диспергатор УЗДН-2Т (рис. 2.2) предназначен для препарирования объектов из кристаллических, порошкообразных, волокнистых и других веществ при электронно-микроскопических исследованиях в биологии, химии, медицине, минералогии, металловедении и других областях науки и техники [70]. Кроме основного назначения диспергатор может быть использован для получения суспензий и эмульсий из различных веществ, отмывки мелких деталей от механических загрязнений и экспериментальных работ по изучению воздействия ультразвука на различные процессы.
Исследование влияния размеров частиц и соотношения сырье-экстрагентна показатели экстрактов
В эксперименте применяли необработанную дубовую стружку размерами 1x2,5x0,5 мм (удельная поверхность 10,50 м /кг) и дубовую щепу размерами 20,0 х 14,5 х 0,9 мм, (удельная поверхность 3,80 м /кг). Объемная доля этанола в экстрагенте составляла 50%, длительность процесса - 18 сут, соотношение сырье - экстрагент - 1,0; 2,0; 3,0; 4,0; 5,0 г на 100 см3. Интенсификация процесса экстрагирования в данном случае связана с увеличением удельной поверхности частиц и, следовательно, площади контакта между поверхностью древесины и водно-спиртовым раствором для взаимодействия кислорода, компонентов древесины и спирта. В процессе экстрагирования контролировали: содержание общего экстракта, дубильных веществ, ароматических альдегидов, пирогалловых гидроксиль-ных групп. Концентрации основных показателей экстрактов дубовой стружки и щепы приведены в табл. 3.1, 3.2. Зависимость содержания некоторых компонентов в экстрактах от соотношения сырье - экстрагент показана на рис. 3.5. Содержание общего экстракта, дубильных веществ, ароматических альдегидов увеличивается с ростом удельной поверхности древесины и соотношения сырье -экстрагент. Особо важным для оценки степени окисленности дубильных веществ является процентное содержание в них гидроксильных групп (табл. 3.2). Чем выше степень окисления таннинов, тем в них меньше содержание пирогалловых гидроксильных групп. Окисленные таннины обусловливают мягкий вкус, а также изменение окраски спиртов при выдержке. Величины сте пени окисления дубильных веществ в экстрактах, полученных при различных соотношениях сырье - экстрагент приведены в табл. 3.2. Зависимость содержания основных компонентов в экстрактах от соотношения сырье - экстрагент представлена на рис. 3.5. В экстрактах щепы степень окисленности дубильных веществ выше, чем в экстрактах стружки, что положительно сказывается на органолептических показателях экстрактов (табл. 3.2, 3.3).
Это связано, по-видимому, с более интенсивным окислением таннинов находящимся в порах древесины и растворенным в жидкости кислородом, так как слой щепы обладает большей порозностью, чем слой стружки, который в большей степени подвержен уплотнению под давлением жидкости. Наиболее высокими показателями и сбалансированностью состава, характерного для виски и коньяков, обладает экстракт, полученный при соотношении дубовой щепы и водно-спиртового раствора 3,0 г на 100 см3 [36]. Содержание некоторых компонентов в экстракте составило: общий экстракт-4,18; дубильные вещества - 3,22 г/дм3, ароматические альдегиды - 3,03 мг/дм3. При этом степень окисленности дубильных веществ составила 22,2% при отсутствии в экстракте древесного привкуса, характерного для всех образцов экстрактов стружки и экстрактов щепы с соотношением сырье - экстрагент 4,0; 5,0 г на 100 см . При соотношении сырье - экстрагент более 3 г на 100 см наблюдали опалесценцию и повышение мутности в экстрактах из стружки, что снизило их органолептические показатели (табл. 3.2). Наиболее предпочтительным для производства экстрактов древесины является применение щепы размерами 20,0 х 14,5 х 0,9 мм при соотношении сырье - экстрагент 3 г на 100 см3. Для формирования букета изделий, накопления сбалансированных арома-то- и вкусообразующих компонентов, определяющим фактором является спо соб предварительной обработки древесины, обеспечивающий экстрагирование ее специфичных компонентов. Получали экстракты из древесины, которую подвергали следующим видам обработки: - термическая (древесину выдерживали в течение 24 часов при температу ре 140 С в сушильном шкафу, затем вымачивали в 2 часа в горячей воде, су шили, снова обрабатывали в течение 30 часов при температуре 140 С [52];. - кислотно-щелочная (обработку производили в течение 1 часа горячим 1 %-ным раствором кальцинированной соды, затем выдерживали древесину в 2 %-ном растворе серной кислоты в течение 1-2 часов, после этого промывали древесину сначала горячей, затем холодной водой); . - предварительное замачивание в водно-спиртовом растворе (необработанную древесину заливали водно-спиртовым раствором с концентрацией спирта 60% об., выдерживали в течение 10 суток, затем отделяли от раствора и высушивали в сушильном шкафу при температуре 120С). При настаивании стружки и щепы в течение 18 суток использовали в качестве экстрагента сортировку из спирта - сырца с объемной долей этанола 50%.
В экстрактах древесины определяли следующие показатели: содержание общего экстракта, дубильных веществ и степень их окисленности, ароматических альдегидов, углеводов. Содержание компонентов экстрактов в зависимости от вида обработки древесины представлены в таблице 3.3. Результаты экспериментов подтвердили различие качественных параметров экстрактов, полученных из древесины, обработанной различными способами. Так кислотно-щелочная обработка оказывает незначительное воздействие на древесину. На наш взгляд, это связано с тем, что дубильные вещества представляющие собой соединения кислотного характера, нейтрализуют растворы соды, вытесняя угольную кислоту. В результате образуется СОг, закрывающий поры древесины и препятствующий проникновению соды вглубь древесных частиц.
