Химический состав и характеристика брусники

СОДЕРЖАНИЕ

 

Введение………………………………………………………………………………….

1. Химический состав  и характеристика брусники………………………………….
2. Процессуально - технологическая схема и ее описание………………………….
3. Сырьевой расчет……………………………………………………………………..

Заключение……………………………………………………………………………….

Список использованной литературы…………………………………………………...

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

 

Целью данной курсовой работы является разработка процессуально-технологической  схемы получения вина из плодово-ягодного сырья, также необходимо произвести сырьевой расчет производства вина мощностью 20 литров в сутки с содержанием 12% об. спирта, 1% кислоты и 1,5% сахара на плодово-ягодном сырье.

В качестве плодово-ягодного сырья выбрана брусника.

Для того что достичь  поставленной цели необходимо решить ряд задач:

- дать характеристику брусники и ее химический состав;

- разработать процессуально-технологическую  схему производства вина из  брусники;

- по разработанной  схеме произвести сырьевой расчет.

Вино (лат. vinum, в отложительном падеже — vino) — алкогольный напиток (крепость 9—20 %.), получаемый полным или частичным спиртовым брожением виноградного или плодово-ягодного сока (иногда с добавлением спирта и других веществ).

Брусника дает вино розово-красного цвета, весьма терпкого вкуса и еще  медленнее, чем черничное вино, выбраживает, вследствие малого содержания в брусничном соке белковых (азотистых) веществ и присутствия некоторого количества бензойной кислоты, препятствующей брожению. Поэтому при приготовлении брусничного вина непременно нужно добавлять в сусло нашатыря (0,4 грамма на 1 литр сусла) и вести брожение на дрожжах чистой культуры, более стойких и жизненных, чем дикие дрожжи.

Брусничное вино весьма прочно и очень редко заболевает. Из брусники лучшими получаются вина крепкие и сладкие и похуже вина столовые.

 

 

 

 

1. Химический состав и характеристика брусники

 

Брусника растет на Урале, на Дальнем Востоке, в Сибири, на Кавказе, во многих районах Европейской  части РФ. Это одна из самых распространенных дикорастущих ягод в РФ. В Западной Сибири ежегодный биологический урожай брусники составляет 145 тыс. т. Растет она в хвойных и смешанных лесах среди кустарников и по краям торфяных болот. Брусника отличается большой морозостойкостью. Из ягод более морозоустойчивой, чем брусника, является только морошка.

Брусника обыкновенная - это вечнозеленый кустарник, высота которого составляет до тридцати сантиметров, с ползучим корневищем и прямостоячими ветвистыми стеблями.

Листья очередные, плотные, кожистые, зимующие, длиной 5-27 мм. Обратнояйцевидные  или эллиптические, длиной 0,5-3 см, сверху темно-зеленые, блестящие, снизу светло-зеленые, матовые с многочисленными, очень мелкими черными точками - желёзками. Цветет брусника в конце весны - начале лета, почти одновременно с ландышем. Сначала на верхушке перезимовавшего стебля появляется короткий побег с бутонами, а затем распускаются и цветки - небольшие, изящные, снежно-белые, с розоватым оттенком, собранные в верхушечные кисти, со слабым приятным запахом. Плод - ярко-красная, блестящая, шаровидная, горьковатая на вкус ягода, до 8 мм в диаметре. Созревает в августе-сентябре.

Лесные ягоды богаты витаминами, ценными питательными веществами, микроэлементами. Дополняя пищевой  ассортимент, они оказывают положительное  действие на функционирование жизненно важных систем человеческого организма. Этим, в частности, объясняется широкое применение лесных ягод в народной медицине, многие рецепты которой получили одобрение современных медиков.

 

В ягодах брусники имеется ряд важных в биологическом отношении веществ  — сахара, органические кислоты, витамины, дубильные вещества. В табл. 9 приводится химический состав ягод брусники из горной области Австрии — Штирии. Основную часть сырого веса в процентном отношении составляет вода, которой содержится в ягодах брусники от 83 до 85%.

           

В сухом веществе ягод первое место занимают углеводы, второе — кислоты. Другие вещества содержатся в незначительных количествах. Из Сахаров в ягодах брусники найдены глюкоза, фруктоза, сахароза. В количественном отношении преобладают фруктоза и глюкоза. Содержание сахарозы незначительно или она совсем отсутствует. Общее количество Сахаров в ягодах брусники увеличивается по мере их созревания почти в 10 раз.

Ягоды брусники содержат в среднем 1,8% сырой клетчатки. Такое значительное содержание клетчатки объясняется тем, что ягоды обычно анализируют вместе с семенами, которые богаты этим веществом. При влажности семян 5,97% в них содержится 38,56% клетчатки и безазотистых экстрактивных веществ. В созревших ягодах брусники содержится 0,8—1,0% пектиновых веществ (0,56—0,86 растворимого пектина и 0,17—0,24% протопектина). С созреванием ягод в них отмечается увеличение количества растворимого пектина. Содержание протопектина увеличивалось незначительно, причем определенной закономерности изменения этого показателя не было обнаружено.

О гликозиде арбутине и его свойствах  будет более подробно рассказано в разделе, посвященном фармакологическим  свойствам листьев брусники. Здесь  отметим лишь, что небольшие его  количества (около 1,5%) содержатся в  ягодах брусники. Содержание арбутина в процессе созревания ягод уменьшается в 3— 4 раза (от 1,10—1,61% в зеленых ягодах до 0,29—0,38% в спелых). Аналогично изменяется и содержание дубильных веществ (0,9— 1,5% в зеленых ягодах и 0,4—0,6% в созревших). В перезревших ягодах наблюдается некоторое увеличение количества дубильных веществ.

Количество свободных кислот в  ягодах брусники, выраженное в пересчете  на яблочную кислоту, составляет 1,98% от сырой массы (Штирия). В ягодах брусники с Дальнего Востока найдено 2,49% свободных  кислот (по яблочной кислоте) и 0,06% летучих кислот, перегоняющихся с водяным паром. Из органических кислот в ягодах брусники содержатся: лимонная, яблочная, винная, салициловая, борная и бензойная. Кислотность обусловливается главным образом лимонной и яблочной кислотами. Лабораторным анализом полностью созревших ягод обнаружено 1,3% лимонной кислоты и 0,3% яблочной кислоты на сырую массу. Винной кислоты найдено 56 мг в 100 мл брусничного сока.

Первые указания о наличии в  ягодах брусники бензойной кислоты  имеются в работах, проводившихся еще в конце прошлого века. Бензойная кислота представляет собой антисептик, сдерживающий процесс брожения в брусничном соке. Количественными анализами содержания бензойной кислоты в ягодах брусники, проводившимися рядом зарубежных и отечественных исследователей, установлено, что содержание ее в брусничном соке составляет 0,067—0,086%, в спелых ягодах 0,05—0,20%. Существенное влияние на количество бензойной кислоты в бруснике оказывают особенности условий произрастания, погодные условия вегетационного периода и ряд других факторов. По мере созревания ягод брусники количество бензойной кислоты увеличивается (рис. 1). Бензойная кислота в бруснике находится не только в свободном, но и в связанном состоянии — в виде глюкозида вакциниина, расщепляющегося на глюкозу и бензойную кислоту. Этот факт, впервые опубликованный в 1910 году, привлек интерес исследователей. В дальнейшем было установлено, что количество свободной бензойной кислоты в ягодах колеблется от 0,054 до 0,144%, а количество вакциниина — от 0,0342 до 0,1244%. В отличие от бензойной кислоты в свободном состоянии вакциниин не обладает антисептическими свойствами.

Дикорастущие ягоды содержат вещества самого разнообразного фармакологического действия: кардиотонические, капилляро-укрепляющие, гипотензивные, моче- и желчегонные, противоязвенные, противогастритные, противосклеротические, нормализующие и тонизирующие нервную систему, противоопухолевые и бактерицидные.

Одним из наиболее изученных биологически активных веществ дикорастущих ягод является аскорбиновая кислота (витамин С), отсутствие которой в питании человека и животных вызывает тяжелое заболевание — цингу. Широкое распространение этого заболевания отмечалось в прошлом у народностей Крайнего Севера, моряков дальнего плавания, пища которых была бедна аскорбиновой кислотой. Открытие причины заболевания позволило вести успешную его профилактику введением в дневной рацион свежих плодов и ягод. По содержанию витамина С (аскорбиновой кислоты) дикорастущие ягоды можно разделить на три группы: 1 группa — 100—500 мг% — черная смородина, шиповник; 2 группа 20—100 мг%—лесная земляника, калина, рябина; 3 группа — до 20 мг% — брусника, клюква, лесная малина.

                               

Рис. 1. Динамика содержания бензойной кислоты в созревающих ягодах брусники

 

 

Оценивая полезные свойства дикорастущих ягод, необходимо заметить, что они не исчерпываются одним  наличием абсолютных количеств тех  или иных биологически активных веществ. Ценность их возрастает во много раз  благодаря тому, что присутствующие в ягодах вещества образуют биохимические комплексы, действующие в одном взаимоусиливающем направлении.

Из биологически активных веществ  брусники наибольший интерес представляет группа полифенольных или Р-активных соединений (антоцианы, лейкоантоцианы, катехины), многие из которых обладают Р-витаминной активностью. Среднее содержание Р-активных соединений, по Л. И. Вигорову, в ягодах светло-красной окраски (земляника, клюква, малина, красная смородина, рябина, калина, брусника) колеблется от 0,3 до 0,6%. Учитывая суточную профилактическую норму витамина Р, равную 100—200 мг, и терапевтическую, составляющую 1—2 г, можно заключить, что дикорастущие ягоды, в том числе и брусника, являются весьма ценным источником полифенолов, редко встречающихся в других пищевых продуктах. Как Р-активные соединения, полифенолы ягод брусники отличаются противогипертоническим и капилляроукрепляющим действием. Кроме полифенолов, в ягодах брусники найдены в небольших количествах витамины группы В—0,03 мг%, витамин Е— 1,0 мг%, провитамин А (каротин) —0,05—0,10 мг%. Значение этих веществ в обеспечении нормальной жизнедеятельности живых организмов общеизвестно. В целом, оценивая содержание биологически активных веществ в ягодах брусники, можно констатировать, что по количеству Р-активных соединений она уступает чернике и голубике и немного превосходит клюкву. Витамин Е содержится в ягодах брусники в таких же количествах, как и в ягодах клюквы, а витамины группы В — как в ягодах черники и голубики. По содержанию каротина ягоды брусники превосходят остальные ягодные кустарнички, а также такие хорошо известные плоды, как лимоны, яблоки, груши, виноград.

В составе ягод брусники имеется  небольшое количество минеральных  веществ (0,26—0,35% сырой массы). Физиологическая  роль макро и микроэлементов в растениях многогранна. Установлено непосредственное участие их в процессах фотосинтеза, регуляции роста и нуклеинового обмена, контролирования функции генов. В ягодах брусники содержатся магний, кальций, железо, калий, натрий, фосфор, марганец, кремний. Обнаружены также барий, стронций, свинец, цинк, хром, молибден и ряд других элементов. Разнообразие минерального состава ягод брусники, изменение его содержания в созревающей ягоде — следствие непрекращающихся биохимических процессов.

Количество азота в зеленых или начинающих созревать ягодах в 2,0—2,5 раза больше (0,94—1,59%), чем в созревших (0,45—0,77%). Содержание калия в созревших ягодах колеблется от 0,43 до 0,61% (в среднем 0,55 + 0,05). Отмечено сильное варьирование этого показателя по годам в зеленых ягодах. Так, в 1970 г. в зеленых ягодах брусники калия было в 2 раза меньше, а в 1971 г. почти в 1,5 раза больше, чем в созревших ягодах. Количество натрия в созревших ягодах колебалось от 17 до 40 мг% (в среднем 26±6 м г %). Установлено, что содержание натрия в ягодах но мере их созревания увеличивается, хотя в отдельные годы эта закономерность не всегда сохранялась.

Количество марганца, в созревших ягодах брусники колебалось от 70 до 83 мг% (в среднем 75±3 мг%). По мере созревания ягод этот показатель изменялся незначительно, отклонения его от среднего значения были недостоверны. Содержание бора в созревших ягодах колебалось от 0,12 до 0,36 мг%. Количество золы в ягодах брусники по мере их созревания уменьшалось от 2,80— 3,24% в зеленых до 1,94—2,11% в созревших.

Листья брусники обладают мочегонным, вяжущим, противовоспалительным, седативным, противогнилостным и  антисептическим свойствами, обусловленными наличием в них фенольного гликозида арбутина, урсуловой кислоты и фитонцидов. Фитонциды подавляют рост золотистого стафилококка. Препараты листьев брусники обладают вяжущим и капилляроукрепляющим свойствами за счет содержания в них флавоноидов, витаминов, урсоловой кислоты и дубильных веществ.

В виде отваров и чая  листья брусники применяются при  мочекаменной болезни, подагре и  при циститах, как мочегонное и  дезинфицирующее средство. Экстракт из листьев брусники обладает более  сильными мочегонными свойствами.

Ягоды применяются при гастритах с пониженной кислотностью в свежем, моченом и маринованном виде, а также в виде брусничной воды. Бруснику применяют при артритах в начальной стадии. Свежие и высушенные ягоды - хорошее противопоносное средство.

Брусничный чай и  брусничную настойку в народе применяют при отложении солей, при подагре, артритах.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. Процессуально-технологическая  схема и ее описание

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Описание процессуально-технологической  схемы

 

 

ВО 1. Подготовка сырья.

ВО 1.1. Сортировка.

При сортировки следует  удалять: весь сор, веточки ,листочки и  пораженные грибными болезнями места  у плодов. Также ягоды должны быть собраны, когда они достигли полной зрелости, т е. не перезрелые и недозрелые.

ВО 1.2. Мойка.

Мыть бруснику надо чистой холодной или теплой водой. Не следует мыть ягоду очень долго, а тем более держать в воде так как при этом они теряют  ароматические вещества и сахар, которые быстро переходят в воду.

ТП 1. Получение мезги.

Мезгу получаем дроблением ягоды. При этом следует учесть то, что слишком мелко дробить ягоды не следует - мезга будет хуже отдавать сок.

 

ТП 2. Получение сока.

Для выделения сока из мезги используем процесс фильтрования. Для этого раздробленные плоды помещают в мешок или салфетку из грубой, но прочной ткани и укладывают в корзину пресса. Мешок или салфетку с мезгой покрывают круглой деревянной крышкой пресса. Затем постепенно поворачивают винт до появления первых струй сока. Как только сок перестанет течь, снова поворачивают винт, и сок снова начинает выделяться. Так продолжают до тех пор, пока совершенно не прекратится выделение сока. Прессование надо вести медленно и постепенно.

ВО 2. Водоподготовка.

ТП 3. Исправление кислотности.

Исправляем кислотность  сока по способу разведения с водой. Для определения необходимого количества воды нужно знать, сколько кислоты содержится в соке и сколько кислоты мы желаем, чтобы было в вине. Способ этот имеет то преимущество, что он прост, быстро выполняется и выгоден для винодела, ибо увеличивает количество вина, получаемого из данного сорта фруктов, почему вино и обходится дешевле. Но зато этот способ имеет и недостаток — сок сильно разжижается, и если в нем много кислоты, и воды пришлось прилить в 2-3 раза более, чем сока, то вино получится жидкое, неэкстрактивное да и для дрожжевых грибков пищи (белковых веществ) будет недостаточно. Но, несмотря на это, такой способ употребляется чаще всего.

ВО 3. Дозирование сахара.

ТП 4. Получение сусла.

После исправления кислотности, необходимо добавить сахара, потому что при разведении водой сахаристость сусла уменьшилась.

ВО 4. Подготовка чистой культуры дрожжей.

Необходимо приготовить чистую культуру дрожжей. Культурные дрожжи имеют следующие преимущества: на 1-2% образуют больше спирта; если дикие дрожжи едва переносят 15% доли спирта, то чистые культуры дрожжей выдерживают до 18%, при этом вина обретают стойкость к болезням; букет вина по своим показателям становится выше, чем при самоброжении; вина более богаты экстрактивными веществами.

ТП 5. Ферментация.

Суть брожения заключается  в том, что под влиянием ферментов дрожжей, сахар сусла превращается в спирт, углекислый газ, небольшое количество глицерина, органических кислот и ряд ароматических веществ. Брожение сусла начинается через 6 - 12 часов. Этот этап еще называют медленным брожением, который длится 2-3 суток при температуре 18 – 20 ⁰С. Жидкость сильно пенится, мутится и с каждым днем все сильнее и сильнее выделяется углекислый газ. Брожение при котором сусло пенится, называется бурным. Оно продолжается от 10 до 100 дней в зависимости от  того, какой крепости вино приготовляется. Чем дольше продолжается бурное брожение, тем больше спирта будет в вине, так как во время него происходит превращение сахара в спирт и углекислый газ.

ВО 5. Подготовка раствора танина.

ТП 6. Очистка.

Очистку проводим оклейкой, которая обеспечивает осветление вина, повышение его стабильности и ускорение созревания. Для оклейки применяем раствор танина. При внесении в вино коагулянта смесь тщательно перемешивают и затем оставляют в покое на несколько часов. В вине образуются и выпадают обильные хлопьевидные осадки, которые сорбируют и увлекают с собой взвеси вина и клетки микроорганизмов. в результате такой обработки вино осветляется, освобождается от дикой микрофлоры, в нем активируются окислительно-восстановительные реакции.

ТП 7. Разделение на фракции.

После оклейки производится фильтрование.

ТП 8. Стабилизация.

Стабилизация вина, придание вину устойчивой прозрачности; устранение причин, вызывающих появление в нем мути. Стабилизацию проводим охлаждением до (-2:-5)°С. Обработка холодом также позволяет осветлить вино, поскольку в осадок выпадают коллоиды, которые захватывают взвешенную муть и осветляют вино.

ТП 9. Разделение на фракции.

Охлажденное вино надо быстро отфильтровать, так как при повторном нагревании коллоиды вновь растворяются и вино делается менее прозрачным.

ТП 10. Повышение стойкости.

Важным приемом обработки  вин для повышения стойкости  и улучшения органолептических качеств является термическая обработка. Обработка теплом проводится для интенсификации многих процессов. Для торможения проходящих при нагревании реакций (окисления, карбониламинной) необходимо ввести в вино SO₂ . Тепловое воздействие на вино ведется разными способами, в данном случае пользуются пастеризацией, вино нагревают до температуры 60⁰С.

ТП 11. Осветление.

Для осветления применяют  фильтрование.

ВО 6. Подготовка тары.

ТП 12. Розлив в бутылки.

Последним этапом производства вина является его розлив, маркировка, хранение. Вино разливают в бутыли емкостью 0,75л., а также в посуду другой вместимости в соответствии с действующими техническими условиями. На этикетках указывают наименование предприятия, название напитка, вместимость, крепость, сахаристость, номер стандарта.

 

 

 

 

 

 

 

 

3. Сырьевой расчет

 

Провести сырьевой расчет производства продукта брожения мощностью  Р_л = 20л в сутки с содержанием А = 12 % об. спирта, Б = 1 % кислоты и В = 1,5 % сахара на плодово-ягодном сырье – крыжовнике.

Химический состав брусники (обыкновенная): 1,85 % кислоты, 9,0 % сахаристость.

             1.  Подготовка сырья.

Загружено	Обьем, л	Получено	Обьем , л	Потери, л
Брусника	20	Брусника	19,6	0,4
Итого	20	19,6+0,4=20

 

Выход процесса составляет: 98%.

Выход брусники: 20*0,98=19,6

2. Получение мезги.

Загружено	Обьем, л	Получено	Обьем , л	Потери, л
Брусника	19,6	Мезга брусники	19,404	0,196
Итого	19,6	33,957+0,343

 

Выход процесса составляет:  99 %.

Выход мезги: 19,6*0,99=19,404

3. Получение сока.

Загружено	Обьем, л	Получено	Обьем, л	Потери, л
Мезга	19,404	Сок	13,5828	5,8212
Итого	19,404	13,5828+5,8212=19,404

 

Выход процесса составляет: 70%.

Выход сока: 19,404*0,7=13,5828

4. Исправление кислотности.

 

 

Исправление кислотности сока может быть произведено по формуле:

С=(А/Б)-1; где

С – количество воды, которое нужно добавить на каждый литр сока, (л);

А – количество кислоты  в 1 л. сока (г);

Б – количество кислоты, которое мы хотим оставить в 1 л. сока  (г);

С=(1,85/1)-1=0,85 л.

К 13,5828л сока следует добавить 13,5828*0,85=11,5454л  воды.

Загружено	Объем, л	Получено	Объем, л	Потери
Сок	13,5828	Сок	25,1282	0
Вода	11,5454	13,5828+11,5454=25,1282
Итого	25,1282

 

 

5. Получение сусла.

Загружено	Объем, л	Получено	Объем, л	Потери
Сок	13,5828	Сусло	14,5641	0
Сахар	0,9813
Итого	14,5641

 

Расчет сахара: 1 кг – 0,6л спирта

Х – 12% спирта в 100 г, тогда в 1000 содержание спирта 1,2.

Отсюда Х= 1,2/0,6=2кг.

Содержание сахара в бруснике:  9 г в 100;90 в 1000. Тогда содержание сахара будет равно 90*13,5828=1222,452гр.

По условию нужно получить вино с содержанием сахара 1,5%.

1,5г сахара содержится в 100г,то в 1000 -15г. Тогда в 23,7699 содержание сахара составит 15*13,5828= 203,742гр.

Сахар, добавляемый на стадии брожения, составляет:

2000-1222,452+203,742=981,3= 0,9813 кг

6. Брожение.

 

Загружено	Объем, л	Получено	Объем, л	Потери
Сусло	14,5641	Виноматериал	11,8843	2,9711
ЧКД	0,2913	11,8843+2,9711=14,8554
Итого	14,8554

 

 

ЧКД составляет 2%от общего объема сусла 14,5641*0,02=0,2913.

Выход процесса составляет  η=0,80.

Выход виноматериала: 14,8554*0,80=11,8843.

7. Очистка.

Загружено	Объем, л	Получено	Объем, л	Потери
Виноматериал	25,1282	Вино + осадок	24,1105	1,269
Раствор танина	0,2513	24,1105+1,269=25,3795
Итого	25,3795

 

Количество танина берем  из расчета 10 г танина на 10 л виноматериала, тогда на 25,1282 л виноматериала понадобится 0,2513 г танина.

Выход процесса составляет η=0,95.

Получено: 25,3795*0,95= 24,1105л.

 

 

8. Разделение на фракции.

Загружено	Объем, л	Получено	Объем, л	Потери
Вино	24,1105	Вино + осадок	22,9005	1,21
Итого	24,1105	22,9005+1,21=24,1105