Характеристка зернового сырья и его влияние
на органолептические показатели спирта

До настоящего времени отсутствует нормативно-техническая документация (нет государственного стандарта) на зерно, используемое для производства пищевого спирта. Однако определенные требования к сырью отражены в «Регламенте на производство спирта из крахмалосодержащего сырья», в частности — установления сорности, содержания токсичных примесей (сорняков, семян, протравителей ит. д.), зараженности вредителями хлебных злаков.


Качество зерна в первую очередь влияет на органолептические свойства вырабатываемого из него спирта. Одним из наиболее существенных показателей качества зерна является его запах. Зерна и семена всех культур способны поглощать (сорбировать) из окружающей среды пары различных веществ и газы, что объясняется капиллярно-пористой структурой каждого зерна и скважистостью зерновой массы. Зерно, зараженное амбарными вредителями, может быть заражено и продуктами их жизнедеятельности.

Так, при наличии в зерне клещей образуется специфически неприятный запах, ухудшающий вкус и цвет зерна. В результате повреждения оболочки зерна создаются условия для развития микроорганизмов, что может способствовать накоплению микотоксинов. Переработка такого зерна не вызывает затруднений, однако наличие большого числа насекомых может отрицательно сказаться на органолептических показателях спирта.

Для получения спирта зачастую используют некачественное, дефектное зерно:

♦ с повышенной сорностью (содержание органических и минеральных примесей от 5 % и выше);
♦ свежеубранное и недозрелое;
♦ подвергнутое самосогреванию;
♦ поврежденное сушкой;
♦ пораженное головней и спорыньей;
♦ пораженное фузариозом.

Переработка свежеубранного и недозрелого зерна без выдержки для дозревания часто происходит с нарушением технологии, которое выражается в интенсивном вспенивании бражки из-за повышенного содержания растворимых веществ (Сахаров, аминокислот) и пониженного содержания крахмала и белков. Это часто приводит к затруднению бражки и, естественно, к снижению производительности бродильного отделения.

Кроме недозрелого, свежеубранного зерна, на переработку часто поступает зерно, поврежденное сушкой, зараженное вредными примесями и вредителями сельского хозяйства, пожелтевшее, перезимовавшее в поле, пораженное фузариозом ит. д.

Цвет эндосперма зерна, поврежденного сушкой, может измениться от кремового до светло-коричневого и черного. Зерна с черными эндоспермами при анализе сорности относят к сорной примеси, так как в горевшем зерне в поле или при хранении накапливается масляная и другие органические кислоты, отрицательно влияющие на качество дрожжей и спирта, который приобретает горечь и неприятный запах. В горелом зерне повышено содержание канцерогенных веществ, в частности бензпирена, концентрация которого, по исследованиям ВНИИЗ, может достигать 2,2мкг/кг, что отрицательно влияет на жизнедеятельность дрожжей. Поэтому его перерабатывают только в смеси со здоровым зерном, причем горелых зерен должно быть не более 8...10%.

Очень часто на предприятия поступает зерно, пораженное головней, спорыньей и другими вредными примесями, количество которых должно быть непременно ограничено, так как они отрицательно влияют на органолептические показатели — вкус, запах, особенно вкус, придавая спирту горечь, резкость и жгучесть.

Зерно, зараженное головней и спорыньей, содержит токсичные алкалоиды (эрготамин, эргобозим, аргонин, корнутин), и само становится токсичным. Перерабатывать такое зерно можно только в смеси со здоровым зерном (зараженного зерна должно быть не более 10 %). Вредные примеси, содержащиеся в зерне и не утилизированные при переработке, крайне нежелательны, так как они придают спирту резкость, жгучесть и очень часто горечь.

Зерно, используемое для производства спирта, имеет в своем составе не только крахмал, содержание которого на абсолютно сухое вещество составляет 65...68%. Остальная часть сухих веществ включает белок, жиры, минеральные вещества, не крахмалистые полисахариды, свободные сахара, декстрины.

В таблице приведены средние значения содержания составных частей зерна. Все указанные соединения участвуют в разнообразных биохимических реакциях на всех стадиях проведения технологического процесса получения спирта.

На первых стадиях производства происходят физико-химические превращения крахмала и его составных частей — набухание и клейстеризация. На всех последующих стадиях — тепловой обработке, осахаривании и брожении — осуществляются ферментативные процессы, приводящие к химическому изменению крахмала и всех составляющих частей зерна — Сахаров, не крахмалистых полисахаридов, пектинов, азотистых и жировых веществ.

Основной реакцией распада Сахаров (фруктозы, сахарозы) в процессе тепловой обработки является образование оксиметилфурфурола, который в свою очередь распадается до левулиновой и муравьиной кислот. Аналогичное разложение пентоз происходит с образованием фурфурола. Часть оксиметилфурфурола конденсируется, образуя красящие вещества (желто-коричневого цвета).

Вторая по интенсивности реакция разложения Сахаров в процессе тепловой обработки — это реакция образования меланоидинов (окрашенных соединений), так называемая сахароаминная реакция, протекающая очень сложным путем — переаминирования. Она инициируется гликозидным гидроксилом сахара и аминной группой аминокислот. Среди продуктов меланоидиновой реакции найдены алифатические альдегиды, фурфурол и его производные — формальдегид, метилглиоксаль, ацетоин.

Следующим фактором, влияющим на органолептические свойства готовой продукции, являются осахаривающие материалы — солод и ферментные препараты культур микроорганизмов. Осахаривающие материалы могут также косвенно влиять на органолептические показатели спирта. Если на осахаривание поступают инфицированные ферментные препараты или с недостаточной ферментативной активностью (а эти обстоятельства не редкость), то это, как правило, приводит к инфицированному процессу сбраживания. В результате накапливаются нежелательные продукты жизнедеятельности дрожжей с субстратом, приводящие к накоплению вторичных метаболитов, сопутствующих образованию этанола — органических кислот и непредельных соединений.

При закисании бродящей жидкости окисляемость спирта снижается, и при этом ухудшается запах и вкус спирта. Это происходит в результате образования непредельных соединений (кротоновый альдегид, акролеин), а именно они влияют на показатель окисляемости. Их количество мало, но влияние на дегустационные качества спирта очень велико. Непредельные соединения в количестве 1,0...1,4мг/л уже придают спирту горечь и неприятный запах.

Появление инфекции в зерне (в основном в виде молочно- и уксуснокислых бактерий) является одной из причин получения некачественного по органолептическим показателям спирта. При сбраживании инфицированного сусла в спирте накапливаются продукты жизнедеятельности инфицирующих микроорганизмов и автолиза дрожжей. При закисании бражек образуется около 20 органических кислот (масляная, изомасляная, уксусная и т. д.), придающих спирту неприятный запах прогорклого масла, а также сложные эфиры, продукты окисления спирта и органических кислот. Помимо ухудшения запаха и вкуса спирта, появление инфекции ведет к потерям углеводов и снижению выхода спирта.

На качество спирта также оказывает влияние применение различных рас дрожжей. Правильность выбора рас дрожжей и параметров их сбраживания обеспечивает получение спирта с низким содержанием основных примесей (ацетальдегида, метилацетата, этилацетата, пропанола, изопропанола, изобутанола, бутанола, изоамилола).

Дрожжи вызывают специфический распад аминокислот, присутствующих в среде спиртового брожения, превращая их в первичные спирты:

♦ из лейцина — изоамиловый (СН3)2СНСН2СН2ОН;

♦ из изолейцина — амиловый С2Н5СН(СН3)СН2ОН;

♦ из валина — изобутиловый (СН3)2СНСН2ОН.

Эти три спирта входят в состав сивушного масла и происходят из белков, которые обычно содержатся в сырье и подвергаются сбраживанию.

При производстве спирта очень важным компонентом является вода, поскольку она часть субстрата для приготовления сусла, и от чистоты используемой воды (т. е. от количества присутствующих в ней микроорганизмов, растворенных химических веществ и т. д.) зависит качество выпускаемой продукции. На некоторых заводах забор воды производится из водоемов, куда попадают сточные воды, в которых могут содержаться акролеин, пропиловый спирт, кротоновый альдегид. В связи с этим лучше использовать воду из артезианских источников. Исследования показали, что чем выше сухой остаток в спирте (а это чаще наблюдается при повышенном рН спирта — 7,8...9,0), тем хуже его органолептическая оценка. Сухой остаток при рН спирта 7,8...9,0 составляет от 0 до 24мг/дм3. В спирте, полученном из мелассы, сухой остаток выше из-за добавляемых в рассиропку питательных солей.

После брагоректификации в этиловом спирте остаются токсичные примеси, которые определяются в соответствии со стандартом на этиловый спирт из пищевого сырья — уксусный альдегид, эфиры (этилацетат, метилацетат), сивушные масла (1-пропанол, 2-пропанол, 1-бутанол, изоамилол, изобутиловый спирт) и метанол. Вместе с тем в спирте разными способами и методами обнаружены еще более 200 химических соединений, концентрацию которых очень сложно и трудно установить существующими методами, применяемыми для анализа спирта. Так, высшие эфиры, которые иногда присутствуют в спирте, придают ему еле уловимый фруктовый запах. Диэтиловый эфир, имеющий гнилостный запах, придает спирту горечь. Высшие спирты (гептиловый, нониловый) снижают на 5...7 мин показатель окисляемости, а также придают спирту жгучесть и горечь во вкусе и запах прогорклого масла.

На качество и в первую очередь на органолептические показатели спирта могут влиять нетипичные примеси, пестициды, микробные и иные токсины, краун-эфиры и т. д.