Ирина Эланс

Автор который поможет с любыми образовательными и учебными заданиями

Технология производства виски

Аннотация

Данная работа посвящена изучению стадий производства виски Jack Daniel's. Работа состоит из пояснительной записки и графической части.

В теоретической части пояснительной записки подробно рассмотрена классификация виски, сырьевые составляющие, а также химический состав зерна. В технологической части представлена технология производства виски Jack Daniel's, подробно рассмотрены основные технологические стадии, а так же биохимические процессы, протекающие на каждом этапе производства.

Работа содержит 62 страницы, 4 таблицы, 11 рисунков, библиографический список включает 13 источников.

Графическая часть представлена машинно-аппаратурной схемой линии производства виски и чертежом аппарата заторного типа ВКЗ.Изм.

Лист

№ документа

Подпись

Дата

Лист

ВР – БИО – НГТУ – 08БИО – 000 – 12

Изм

Лист

№ Докум.

Подпись

Дата

Лист

Разраб.

Проверил

Н. контр.

Утв.

Малышева.

Голубева И.С.

Чернышева

Карташов В. Р.

Листов

Лит.

Кафедра «Биотехнология, физическая и аналитическая химия»

ВР – БИО – НГТУ – 08БИО – 000 – 12

Пояснительная записка

Содержание

Список сокращений 4

Введение 5
Теоретическая часть 7

Классификация виски 7
Сырьевые составляющие 10

Технологическая часть 22

Технологические стадии производства виски 22
Технологический расчет аппарата заторного типа ВКЗ 43

Выводы 56
Список литературы 57

Приложение А – Машинно-аппаратурная схема линии производства виски

Приложение В – Аппарат заторный типа ВКЗ

Список сокращение

АС – амилолитическая способность

ДНК – дезоксирибонуклеиновая кислота

ДС – декстринолитическая способность

РНК – рибонуклеиновая кислота

США – Соединенные Штаты Америки

Изм.

Лист

№ документа

Подпись

Дата

Лист

ВР – БИО – НГТУ – 08БИО – 000 – 12

Изм.

Лист

№ документа

Подпись

Дата

Лист

ВР – БИО – НГТУ – 08БИО – 000 – 12

Введение

Виски (англ. whisky или whiskey) — крепкий ароматный алкогольный напиток, получаемый из различных видов зерна с использованием процессов соложения, перегонки и длительного выдерживания в дубовых бочках. При изготовлении виски может использоваться ячмень, рожь, пшеница или кукуруза. Содержание спирта — обычно 40-50 % об., однако некоторые сорта виски имеют большую крепость (до 60% об.). Цвет напитка составлен от светло-жёлтого до коричневого, содержание сахара — нулевое или крайне незначительное. Традиционными регионами, производящими виски, являются Шотландия и Ирландия.

История виски восходит к темному средневековью, когда искусство и техника дистилляции обогатились за счет контакта с бесчисленными секретами алхимии.

До настоящего времени не установлено, какая страна является первой в изобретении виски. Право называться родиной этого напитка традиционно оспаривают друг у друга Шотландия и Ирландия. Считается, что искусство дистилляции принесено в Шотландию христианскими миссионерами, которые в свою очередь узнали его от крестоносцев, принесших дистилляцию с Ближнего Востока. Шотландцы изменили процесс, заменив виноград на ячмень, и назвали получившийся напиток водой жизни (uisge beatha). Ирландцы утверждают, что виски — изобретение Святого Патрика, покровителя Ирландии.

Во второй половине XIX века появились первые крупные фирмы, занимавшиеся производством исключительно виски. Получило распространение смешивание нескольких различных марок напитка, которые в совокупности якобы давали новые уникальные ароматы и неповторимые ощущения. Позже «виски» было законодательно разрешено называть трёхлетние спирты, а компании стали активно использовать вместо ячменя пшеницу и кукурузу (лишь слегка «облагораживая» эти смеси солодовым виски) и т. д.

В настоящее время виски популярен по всему миру. Многие страны, такие как США, Ирландия, Канада и даже Япония, наладили производство этого напитка [1].

Самой популярной маркой Американского виски (подвид Теннесси виски) и купажей является Jack Daniel’s. Виски выпускается в винокурнях города Линчбурга, США, с XIX века. Напиток изготавливается из 80% кукурузы, 20 % солода на основе чистой ключевой воды и в итоге содержит около 40% алкоголя (в марках Jack Daniel's old №7 и Gentlemen Jack).

Фильтрация виски происходит через древесный уголь американского клена. Этот процесс, уникален для создания виски Теннесси и известен как процесс Линкольна, названный в честь города, где первоначально разливался Jack Daniel's.

Процесс фильтрации при помощи древесного угля придаёт особый мягкий вкус и аромат. Процесс Линкольна является единственным техническим различием между Теннесси виски и Бурбоном. Различие было официально признано в 1941 г. американским правительством.

Изм.

Лист

№ документа

Подпись

Дата

Лист

ВР – БИО – НГТУ – 08БИО – 000 – 12

Теоретическая часть

Классификация виски

Во всем мире широко известно четыре типа виски: Шотландский, Ирландский, Канадский и Американский виски [2].

Шотландское виски — наиболее популярное и ценимое. Производство начато в 16 веке в Северной Шотландии. В Европе, в том числе и в Шотландии, виски делают из ячменя и называют его Скотч, а в Америке и Канаде — из кукурузы, ржи и других зерновых.

Ирландское виски отличается от шотландского букетом и вкусом. У него иной запах, поскольку во время выработки ячменный солод в процессе сушки не соприкасается с торфяным дымом. Другое отличие — в процессе приготовления используется большое количество сортов злаков. Ирландское виски уникально. У него чуть более масляный вкус, чем у «Скотч виски», оно нежно и сладковато.

Американское виски выделяется на фоне других составом сырья, способом производства и выдержкой. При производстве американского виски кукуруза и рожь используется в вареном виде, заменяя этап соложения. А выдержку напитков производят в обугленных бочках, за счет чего виски имеет сладковатый привкус и красивый, золотистый цвет.

В зависимости от вида используемого сырья виски можно разделить на 5 типов [2]:

Солодовый виски (Malt whisky). Это виски, получаемый из чистого ячменного солода без смешивания с зерновым (grain whisky) виски.

Солодовый виски бывает нескольких видов:

Односолодовый (single malt) виски, произведённый одной «вискокурней». Возможен купаж разных лет выдержки.

Изм.

Лист

№ документа

Подпись

Дата

Лист

ВР – БИО – НГТУ – 08БИО – 000 – 12

Купажированием называется процесс смешивания многих марок виски различной степени зрелости для составления определенного купажа, стиль которого будет сохраняться, несмотря на изменения, происходящие на рынке. Купажированию подвергаются разные марки односолодовых виски, а получаемый напиток называется чистое солодовое виски.

Процесс купажирования идет в огромных чанах. Как только составление композиции заканчивается, виски чаще всего опять подвергают выдержке для гармонизации всех его составляющих. Затем наступает момент розлива по бутылкам и отправления в торговую сеть.

Single cask — солодовый виски, взятый из одной бочки. Виски этой категории бывает бочковой крепкости (cask strength), а изредка разбавлен до стандарта.
Quarter cask — солодовый виски, взятый из одной бочки из американского дуба меньшего размера; получается более крепкий (до 50 % об.) и более насыщенного вкуса. Созревает быстрее.
Бочковое (vatted malt, blended malt, pure malt) — смесь солодового виски с различных винокурен. Бочковое виски менее популярно, чем односолодовое. Как и смешанное виски, оно должно быть выдержано в дубовых бочках и иметь крепость не менее 40% об.

Изм.

Лист

№ документа

Подпись

Дата

Лист

ВР – БИО – НГТУ – 08БИО – 000 – 12

Каждый сорт односолодового виски, несмотря на стандартную технологию, имеет характерный, отличный от других запоминающийся вкус и аромат. Среди возможных причин называют воду, незначительные различия в технологическом оборудовании, местные климатические условия и т. д. [2].

Зерновой виски (Grain whisky) почти полностью используется для производства купажированного виски, хотя небольшая часть поступает в розничную продажу как single grain whisky — чистый зерновой виски.

После дополнительной очистки зерновой виски может идти на изготовление водки или джина (для производства водки дистиллят перегоняется до пяти раз). При изготовлении напитка проводится лишь одна перегонка. Возможно, именно поэтому зерновое виски часто используют как техническое, промежуточное сырье, служащее для приготовления самого распространенного типа виски — смешанного [1].

Смешанный (купажированный) виски (Blended whisky). Это виски, полученный путём купажирования солодового и зернового виски с последующей непрерывной перегонкой. Напиток может содержать до пятидесяти различных видов солодового и зернового виски.

Обычно смешивается 30-40 марок солодового и 5-7 марок зернового. По объёму смешивается примерно одна треть солодового и две трети зернового виски. Процесс смешивания механизирован струёй воздуха, проходящей через специальный чан, куда предварительно слиты купажируемые виски. Смешав сначала солодовое, а затем, добавив зерновое виски. Полученный состав разливают в дубовые бочки и оставляют на годичное хранение.

Наиболее популярный тип напитка, доля которого составляет свыше 90 % объёма производства.

Бурбон — кукурузный американский виски, производимый по специальной технологии.

Чтобы называться бурбоном, напиток обязан отвечать нескольким требованиям: в его состав должно входить не менее 51% кукурузы, спирт должен быть дистиллирован при крепости не более 80% и залит в бочки для выдержки при крепости, не превышающей 62,5%. Бурбон выдерживают как минимум 2 года в новых обожженных дубовых бочках. Виски разливают в бутылки при крепости не менее 40%. Использование красителей и ароматизаторов запрещено [2].

Изм.

Лист

№ документа

Подпись

Дата

Лист

ВР – БИО – НГТУ – 08БИО – 000 – 12

Теннесийский виски (Tennessee whiskey) – это вид американского виски из одноименного штата, очищенный особым образом – при помощи угольных фильтров.

Метод изготовления основан на уникальном фильтрационном процессе. Операция носит различные названия: очистка, смягчение древесным углем или технология округа Линкольн ( Lincoln County Process). Суть ее состоит в том, что спирты перед выдержкой в дубовых бочках (а иногда еще раз – по завершении выдержки, непосредственно перед розливом) медленно (в течение 7-10 дней) пропускают через 3-метровый слой угля из древесины сахарного клена. Такую фильтрацию проходит самый продаваемый из американских виски – Jack Daniel’s, который многие потребители ошибочно считают бурбоном, хотя на самом деле именно благодаря фильтрации он классифицируется как теннессийский виски. Аналогичной фильтрации подвергается и второй теннессийский виски – George Dickel.

Еще одна из особенностей технологии теннессийского виски – использование «кислого затора» (sour mash), жидкой части барды, остающейся после дистилляции на дне бражной колонны. «Кислый затор» успешно подавляет размножение любых микроорганизмов, кроме дрожжей, позволяет лучше контролировать процесс ферментации, сохраняя преемственность вкуса и аромата виски от перегонки к перегонке. По закону добавление «кислого затора» является обязательным для всех теннессийских виски. По объему такая добавка может доходить до 25% общего веса сырья. Иногда можно не использовать «кислый затор», но тогда каждую новую порцию сусла необходимо взбраживать исключительно с помощью дрожжей – такой метод называют «сладким затором» (sweet mash) [1].

В настоящее время на рынке продаются только две марки теннесийского виски: Jack Daniel’s и George Dickel. Самым продаваемым брендом виски премиум – сегмента в мире является виски Jack Daniel’s. Он производится с 19 века. Технология его производства совершенствовалась более сотни лет.

Одной из особенностей данной марки виски является уникальное сырье, используемое в приготовлении напитка. Рассмотрим подробнее сырьевые составляющие.

Сырьевые составляющие

Изм.

Лист

№ документа

Подпись

Дата

Лист

ВР – БИО – НГТУ – 08БИО – 000 – 12

Вкусовые характеристики виски определяются множеством параметров, включая качество воды и зерна, способ соложения, фильтрации, особенности бочки, длительность выдержки, конструкцию и форму медного перегонного куба, температуру воздуха при разливе в бутылки. На многих вискикурнях используются бочки из-под вина — хереса, мадеры, портвейна, что при выдержке в таких бочках оставляет свой вкусовой и ароматический отпечаток. Некоторые виски идут в смешанной выдержке — сначала выдерживаются в двух разных бочках, а затем смешиваются. Существуют также и варианты додержки, например, последние три года виски выдерживается в другой бочке.

Выделяют два основных направления приготовления виски: «шотландское» и «ирландское». Первое отличается традицией сушить солод, используя в качестве топлива торф, что придает особый дымный вкус напитку; а второе «бесторфной» сушкой в печах и тройной перегонкой, что, в свою очередь придаёт виски мягкость.

Независимо от страны-производителя главными сырьевыми составляющими производства виски являются злаки, дрожжи и вода.

Злаки

Злаки важны для придания отличительных нот сортам виски. Самым распространенным в Шотландии и Ирландии является ячмень, вызревающий в умеренном климате. Поиск высококачественного ячменя – обязательный элемент производства теннесийского виски, изготовляемого из проросшего ячменя (солода). Кукуруза лучше всего растет в США, где её легко выращивать и где она вызревает сравнительно быстро. По этой причине дистилляты Северной Америки изготавливаются при значительной удельной доле этого вида сырья. Применяется также рожь. Рожь является основным ингредиентом для американских ржаных виски и канадских виски.

Строение зерна

Плод злаков, состоящий из одного семени, называется зерновкой. Строение зерновки типично для большинства злаков. Внутреннее строение зерна довольно сложно. Оно состоит из трех основных частей – зародыша, эндосперма и оболочек, имеющих различное биологическое значение.

При благоприятных условиях из зародыша развивается новое растение, при этом транспорт питательных веществ при прорастании зерна осуществляется через щиток .

Основное содержимое зерна состоит из мучнистого тела, или семенного белка (эндосперма), клетки которого наполнены крахмальными зернами и клейковиной, и зародыша, расположенного у основания корня. Зародыш и эндосперм покрыты семенной Изм.

Лист

№ документа

Подпись

Дата

Лист

ВР – БИО – НГТУ – 08БИО – 000 – 12

оболочкой, состоящей из двух слоев: пигментного, непосредственно прилегающего к эндосперму, и внешнего. За этими двумя слоями семенной оболочки расположена плодовая оболочка, образующаяся из стенок завязи и состоящая из трех слоев: внутриплодника, надплодника и наружного. Зерна с пленчатыми плодами, например, ячменя покрыты еще цветочными пленками, которые образуют так называемую мякинную оболочку. Примыкающий к семенной оболочке слой эндосперма, не содержащий крахмала и состоящий из толстостенных клеток, наполненных мелкозернистой массой азотистых веществ, называется клейковинным. Клейковина находится также в клетках всего эндосперма зерна и для отличия этот слой называют алейроновым, вследствие содержания в клетках этого слоя алейроновых зерен, состоящих из белка, жира и минеральных веществ. Алейроновый слой легко поглощает воду из окружающей среды и служит передатчиком ее зародышу, которому вода нужна для прорастания. Соотношение между главными частями зерна — эндоспермом и оболочками — у различных хлебов различно. Так, например, у ячменя оболочки составляют 7—15% от массы всего зерна.

Зародыш залегает у основания зерна, на его выпуклой стороне. Он состоит из щитка, который отделяет его от эндосперма, и служит передатчиком резервных веществ эндосперма внутрь зародыша — почки, покрытой зачаточными листьями первичного стебля и корешков. По отношению к весу зерна зародыш составляет у ржи и ячменя 1,5—3% и у кукурузы 10—14% [3].

На рисунках 1, 2 и 3 представлены соответственно продольные разрезы зерен ячменя, ржи и кукурузы.

1 – зародыш стебля; 2 – зародыш листа; 3 – зародыш корешка; 4 – щиток;

5 – всасывающий эпителий; 6 – эндосперм; 7 – пустые израсходованные клетки;

8 – алейроновый слой; 9 – семенная оболочка; 10 – плодовая оболочка;

11 – мякинная (цветковая) оболочка.

Рисунок 1 – Продольный разрез ячменного зерна

Изм.

Лист

№ документа

Подпись

Дата

Лист

ВР – БИО – НГТУ – 08БИО – 000 – 12

Ι – зародыш листа; ΙΙ – щиток; ΙΙΙ – зародыш стебля; ΙV – зародыш корешка;

1, 2, 3, 4 – плодовые оболочки; 5, 6 – семенные оболочки; 7 – алейроновый слой;

8 – эндосперм;

Рисунок 2 – Продольный разрез зерна ржи

1 – зародыш; 2 – эндосперм; 3 – плодовые и семенные оболочки; 4 – алейроновый слой;

5 – зародыш листка; 6 – зародыш стебля; 7 – зародыш корешка; 8 – щиток.

Рисунок 3 – Продольный разрез зерна кукурузы

Изм.

Лист

№ документа

Подпись

Дата

Лист

ВР – БИО – НГТУ – 08БИО – 000 – 12

Крахмальные зерна ржи и ячменя наиболее сходны между собою. Они имеют преимущественно простые концентрические слои, сплошные или с внутренней полостью, от которой в разные стороны расходятся звездообразные трещины. Крахмальные зерна ржи самые крупные, зерна ячменя меньше по размерам [4]. Строение и форма крахмальных зерен злаков различны (Рисунок 4).

А – ячменный крахмал; Б – ржаной крахмал.

Рисунок 4 – Формы зерен крахмала ячменя и ржи

Изм.

Лист

№ документа

Подпись

Дата

Лист

ВР – БИО – НГТУ – 08БИО – 000 – 12

Химический состав зерна

Химический состав зерна сильно варьирует даже в пределах одного вида злаков; он зависит от сорта растения, условий его произрастания и других факторов.

В таблице 1 приводятся данные о составе зерна ржи, кукурузы и ячменя, которые следует рассматривать как средние, подверженные значительным отклонениям.

Таблица 1 – Химический состав зерна в %

Компоненты зерна	Рожь	Кукуруза	Ячмень
Вода	15,0	15,0	15,0
Белок	9,0	9,9	9,5
Безазотистые экстрактивные вещества	70,7	67,2	67,0
Жир	1,7	4,4	2,1
Клетчатка	1,9	2,2	4,0
Зола	1,7	1,3	2,5

В зернах злаков наиболее велико содержание безазотистых экстрактивных веществ. Оно колеблется для разных злаков от 56 до 70% от веса зерна. Основную массу безазотистых веществ в зерне, составляют крахмал, сахар, декстрины. Содержанием этих веществ и определяется ценность зерна для производства виски. Под понятием «крахмалистость» зерна объединяют процентное содержание в нем крахмала, сахаров и декстринов.

К группе безазотистых экстрактивных веществ наряду с углеводами, переходящими в процессе осахаривания разваренного зерна в осахаренную массу, относятся и другие несбраживаемые вещества: пентозы, пентозаны, камеди, пектиновые вещества, кислоты и красящие вещества [5].

Крахмалистость злаков приведена в таблице 2.

Содержание сахаров в зернах злаков в зависимости от условий колеблется в довольно широких пределах. Больше всего сахара содержится в зернах ячменя.

Зародыши злаков содержат заметное количество раффинозы. У ржи - 2,6%, а у ячменя — 4,9%.

Изм.

Лист

№ документа

Подпись

Дата

Лист

ВР – БИО – НГТУ – 08БИО – 000 – 12

Таблица 2 – Крахмалистость злаков в %

Культура	Максимум, %	Минимум, %	Среднее, %
Ячмень	47,2	44,3	46,0
Рожь	50,5	45,3	47,9
Кукуруза	57,6	45,5	51,3

Крахмал, являющийся важнейшим запасным углеводом растений, содержится в клетках эндосперма и редко — в зародыше. В клетках эндосперма крахмал отлагается в виде зерен. По величине крахмальные зерна злаков располагаются следующим образом: Кукуруза < Ячмень < Рожь.

Величина крахмальных зерен ржи колеблется от 14 до 50 и ячменя от 10 до 35 мк. Однородные образования — простые зерна — характерны для крахмала ржи.

Помимо крахмала, в зернах хлебных злаков присутствуют другие полисахариды. В зернах ржи и ячменя содержатся полисахариды, легко растворимые в воде. Эти слизистые вещества в наибольшем количестве содержатся во ржи (до 2,8% на сухое вещество). При кислотном гидролизе они образуют пентозы, галактозу и, состоят из гемицеллюлоз, пентозанов и гексозанов, которые в дальнейшем могут образовывать фурфурол (при нагревании в кислой среде) [5].

Дрожжи

Дрожжи участвуют в производстве в самый ответственный момент. Они воздействуют на сладковатое сусло, которое потом превратится в виски. Дрожжи способствуют выделению сахара из крахмала с последующим выделением углекислого газа. Когда сусло начинает пузыриться, идёт процесс брожения. Для данного процесса используются дрожжи Saccharomyces cerevisiae, Saccharomyces pastorianus, Saccharomyces uvarum, Saccharomyces carisbergensis.

Дрожжами называют относящиеся к классу сумчатых грибов одноклеточные микроорганизмы, вызывающие процесс брожения. Форма клетки может быть как овальной, так и круглой, а их размеры колеблются в пределах: по ширине от 5 до 7 мкм, и по длине – от 8 до 10 мкм (Рисунок 5). На величину дрожжевой клетки может влиять как ее возраст, так и физиологическое состояние [6].

Рисунок 5 – Формы дрожжей

Строение дрожжевой клетки

Дрожжевая клетка (Рисунок 6) состоит из клеточной оболочки, прилегающей к ней цитоплазматической мембраны, цитоплазмы или протоплазмы, внутри которой расположены органоиды и включения (запасные вещества) в виде капелек жира, зерен гликогена и волютина.

Технология производства виски 📙 Дипломная → 🆔 20495