Производство водки

    ВВЕДЕНИЕ

    До  недавних пор водка являлась самым  популярным алкогольным напитком в  России. Потом ее с пьедестала почета вытеснило пиво. Но это не значит, что водка потеряла былую известность.

    Водка – крепкий алкогольный напиток, который представляет собой смесь очищенной воды и ректифицированного этилового спирта. По ГОСТу крепость водки должна варьироваться от 40 до 56%, но чаще всего можно встретить именно 40% напиток. Если говорить о времени создания данного алкогольного напитка, то точная дата неизвестна. Но можно сказать о том, что некое подобие водки впервые изготовил врач из Персии Ар-Рази. Это произошло в 11 веке. Многие люди считают, что «отец» водки – известный ученый Менделеев, но на самом деле это не совсем так. Химик создал водно-спиртовой раствор, который послужил основой для дальнейшего производства водки.  
Водка в современном ее виде начала появляться в середине 19 века, когда были изготовлены промышленные аппараты для выработки спирта. 
       Несмотря на то, что первое подобие водки был создан в Персии, она считается национальным русским напитком. И это неудивительно, ведь ни в одной стране мира не употребляется столько водки, сколько в России. 

    На  сегодняшний день водка является столь любимым и привычным  алкогольным напитком, что, кажется, будто она существовала всегда. Но на самом деле ее история насчитывает не так много веков. 
         Для начала нужно сказать, что сама водка появилась гораздо раньше, чем ее название. Изначально же этот крепкий алкогольный напиток именовался горящим вином, горьким вином, корчмой и т.д. История водки берет свое начало во Франции, где в 1334 году Вильневым был получен путем дистилляции первый винный спирт. На его основе стали делать крепкие алкогольные напитки. В России первая водка появилась при Дмитрии Донском, куда ее завезли генуэзцы. Но князь и его подданные остались не очень довольны заморским напитком, отметив, что пиво и мед гораздо вкуснее.  
       Второй привоз водки в Россию состоялся в 1429 году. Но на этот раз она была представлена не как алкоголь, а как лекарственное средство. Придворным понравился необычный напиток, но он показался им слишком крепким, поэтому они разбавляли его водой. Уже начиная с 15 века монахи, проживающие в монастырях, стали производить свою зерновую водку. Петр 1 во время своего правления передал право на изготовление водки купцам и дворянам. Тогда же начали появляться первые династии «водочных королей». Екатерина 2 сделала винокурение привилегией дворян. Они подняли производство напитка на новый уровень. Водку стали очищать при помощи яичного белка и молока, добившись высокой степени очистки./6/.

    Если  говорить о сегодняшнем дне, то этот крепкий алкогольный напиток  пользуется большой популярностью  во многих странах мира. Но, если жители стран СНГ привыкли употреблять  водку в «чистом» виде, то европейцы и американцы в основном используют ее в качестве добавки к коктейлям.

    Водка, как и любое химическое соединение, имеет свои свойства.  
Пожалуй, лучше всего начать с лечебных функций этого алкогольного напитка. Так, водка является отличным дезинфицирующим средством. Ей можно протирать ссадины или порезы, чтобы обеззаразить рану. Так же водка зачастую применяется при простудных заболеваниях, сопровождаемых температурой. Ее используют в качестве компресса, принимают немного внутрь или просто обтирают кожу ваткой, смоченной в напитке, чтобы сбить жар. 

    За  последние несколько лет ассортимент  водок резко возрос – до десятков наименований. Наряду с общепризнанными  наименованиями отечественные изготовители выпускают множество новых наименований водок, порой имеющих несущественные отличия друг от друга.

    Различают две группы водок – обыкновенные и особые. К обыкновенным относятся водки, являющиеся водно-спиртовыми смесями. Особыми считаются водки, при производстве которых использованы различные вкусовые и ароматические добавки, улучшающие вкус и запах, смягчающие жгучий вкус спирта./12/. Именно данная группа водок является предметом изучения данной курсовой работы. 

    I ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

    1.1. СЫРЬЁ

    Сырье для получения водки делится  на основное (этиловый спирт, вода, смягчающие вкусовые добавки) и вспомогательное (пряности, ароматические травы, свежие и сушеные плоды, ягоды, овощи, иногда красители). Основное разнообразие водок обусловлено подвидом и сортом спирта-ректификата, качеством воды, вспомогательным сырьем (добавками), а также степенью очистки водно-спиртовой смеси. При производстве водки используют спирт-ректификат, т.е. перегнанный сквозь ректификационную колонну.

    Спирт этиловый ректификованный представляет собой прозрачную, бесцветную жидкость без посторонних запахов и привкусов, удельный вес безводного спирта при 20 °С — 0,78927 г/см³, температура кипения при 760 мм рт. ст. — 78,35 °С, замерзания — 117 °С.

    В зависимости от степени очистки  и крепости этиловый ректификованный   спирт вырабатывается (объемная доля этанола, % об., не менее): 1-го сорта (для производства алкогольных не используется) — 96,0; высшей очистки — 96,2; «Базис» — 96,0; «Экстра» — 96,3; «Люкс» — 96,3; «Альфа»— 96,3.

    Спирты  «Люкс», «Экстра» и «Базис» вырабатываются из различных видов зерна и смеси зерна и картофеля (количество крахмала картофеля в смеси не превышает 35% при выработке спирта «Люкс» и 60% — при выработке спирта «Экстра» и «Базис»). Спирт «Альфа» вырабатывают из пшеницы ржи или смеси пшеницы и риса. Спирт высшей очистки вырабатывают различных сырьевых композиций (смесей):

• зерно, картофель или смесь зерна и картофеля;
• смесь зерна, картофеля, сахарной свеклы и мелассы, сахара-сырца и другого сахаро - и крахмалосодержащего сырья (за исключением плодово-ягодного) в различных соотношениях;
• меласса;
• головная фракция этилового спирта, полученная при выработке спирта из пищевого сырья.

    Вторым  важнейшим сырьевым компонентом  водки служит вода, точнее - мягкая вода, обладающая мягкостью не более 4 мг/экв. При применении жесткой воды на внутренней поверхности бутылок выпадает белый осадок кальциево-магниевых солей, ухудшающий товарный вид продукции. Вода умягчается путем освобождения от кальциевых и магниевых солей (жесткость не выше 0,36 мг. экв.). Для того чтобы воду смягчить и очистить, ее пропускают через фильтры с песком, обрабатывают катионитом (сульфуауглем) и на мембранных установках. Для отдельных наименований водки применяют природную воду, отличающуюся особыми свойствами, например, повышенным содержанием ионов серебра. Используют и различные способы обработки воды или водки, например, обработку магнитными полями.

    Перед созданием купажа с хлебным спиртом  вода проходит разнообразную дополнительную очистку: отстой, фильтрацию через речной и кварцевый песок, специальную дополнительную аэрацию (т.е. насыщается чистым жидким кислородом), но не подвергается кипячению и дистилляции, как это обычно делают производители псевдоводок в других странах (США, Финляндии, Италии, Германии и др.). В этом важное традиционное отличие и преимущество отечественной водки, сохранившееся поныне. Несмотря на отсутствие какого-либо запаха или привкуса вода, в то же время не безвкусная, как дистиллированная вода. При этом степень очистки сырой воды такова, что она сохраняет хрустальную прозрачность и превышает по показателю освещенности любую дистиллированную воду, лишенную естественного блеска и хрустальной "игры переливов", утраченных или поблекших после процесса дистилляции. При этом степень очистки сырой воды намного превышает минимальные параметры, определенные Международным стандартом качества питьевой воды. Вода, используемая при производстве водок, должна быть прозрачная, бесцветная, без посторонних вкуса и запаха, соответствующая установленным требованиям по показателям безопасности.

    Спирт и воду смешивают в определённых соотношениях, в результате чего получают водно-спиртовую смесь, называемую в производстве сортировкой.

    В соответствии с рецептурой выпускаемых особых водок в сортировку вносит небольшое количество ингредиентов: сахар, мед, лимонную кислоту, питьевую соду (гидрокарбонат натрия), перманганат калия,; сухое молоко, уксусную кислоту и др. Так, на 1000 дал сортировки водки. Столичная добавляют 20 кг рафинированного сахара-песка в сортировку водки Экстра — 25 кг рафинированного сахара-песка и от 1 до 10 г КMnО₄.         

    Сахар вносят в сортировку в виде водного  раствора, сахарного сиропа концентрацией 65,8 % масс, или инверсного сиропа.

    Мед предварительно разбавляют водкой в  отношении 1 ; 10 (1 кг меда на 10 л водки), профильтровывают через асбестоцеллюлозные пластины с намывным кизелыуровым слоем (3 кг кизельгура на 1 м² поверхности фильтрующих пластин) для удаления коллоидных веществ, образующихся при: растворении меда.

    Сахарный  сироп и раствор меда надо вносить  в сортировку после ее обработки активным углем. Марганцовокислый калий добавляют в сортировку в виде водного раствора до введения сахарного сиропа.

    Для некоторых видов особых водок при приготовлении сортировок по рецептуре добавляют гидрокарбонат натрия (питьевую соду) и уксуснокислый натрий.

    Щелочность  сортировки и водки определяют титрованием 0,1 н, раствором НС1 при индикаторе метиловый красный.

    Гидрокарбонат предварительно размешивают в луженом  бачке с небольшим количеством сортировки до получения однородной суспензии. Смесь сливают в сортировочный чан, перемешивают с основной массой водно-спиртового раствора в течение примерно 10 мин, после чего дают отстояться 15 мин и снова возобновляют перемешивание, добавляя раствор уксуснокислого натрия, предварительно приготовленный в небольшом эмалированном или луженом бачке. В бачок наливают 0,4 л 80% -ной уксусной кислоты на 1000 дал сортировки, разводят до 2 л умягченной водой и в полученный раствор при постоянном перемешивании вводят небольшими порциями гидрокарбонат натрия до нейтральной   реакции.

    В сортировку водки Посольская вводят сухое обезжиренное молоко в количестве 6,2 кг на каждые 1000 дал.

    Сухое молоко предварительно заливают 20 дал  воды, размешивают и через 2 — 3 ч вводят в водно-спиртовую смесь. После добавления молока сортировку перемешивают и оставляют в покое для отстаивания на 2 — 3 ч. Под действием спирта происходит коагуляция молочного белка, которая завершается выпадением  хлопьевидного вещества в осадок. Хлопья сорбируют на своей поверхности содержащиеся в водно-спиртовой смеси органические и красящие вещества, увлекая их в осадок. Благодаря этому водка приобретает кристальный блеск и высокие вкусовые качества. Внесение в сортировку вкусовых веществ повышает ее плотный остаток, состоящий из минеральных и органических веществ воды, поэтому показания спиртомера при. определении видимой крепости будут заниженными. Истинную крепость определяют после, перегонки пробы и разбавления отгона дистиллированной водой до первоначального или внесением поправки на видимую крепость./5/. 

    1.2 СПОСОБЫ ПРИГОТОВЛЕНИЯ

    Способы приготовления особых водок отличается друг от друга способом приготовления  водно-спиртовой смеси или сортировки и методом её обработки, а также  типом вносимых вкусовых и ароматических  добавок.

    Традиционно для приготовления сортировок используют два способа: непрерывный и периодический.

    Непрерывный способ. На Московском и Ленинградском ликероводочных заводах освоена непрерывно действующая установка с автоматическим регулированием процесса по основному параметру – заданной концентрации спирта (режим хемостата). Принцип действия установки приведён на рис. 1.2.1

    Смеситель спирта и воды изображен на рис. 1.2.2. Он состоит из двух частей: нижней и верхней. Нижняя часть представляет собой кольцеобразный коллектор 1, предназначенный для предварительного смешивания спирта и воды, поступающих по патрубкам 2 и 3.

    Верхняя часть 4 имеет цилиндрическую форму, снабжена разделительной диафрагмой 5 и служит для окончательного перемешивания. В этой части расположены две сетки 6, соединенные стержнем 7. Кольцеобразный коллектор и цилиндрическая часть смесителя соединены между собой переходным конусом 8. Вода и спирт, поступающие одновременно в смеситель, проходят диафрагму и сетки, смешиваются и выходят через патрубок 9.

    Периодический способ. Спирт и воду смешивают в сортировочном чане - герметически закрытый стальной цилиндрический резервуар со сферическими днищем и крышкой.

    Перемешивание спирта с водой осуществляется пропеллерной мешалкой (частота вращения мешалки 480 об/мин). Готовую сортировку выкачивают центробежным насосом. Чан снабжен измерительным стеклом и краниками для отбора проб.

    Водно-спиртовую  смесь приготовляют следующим образом: в чан-смеситель подают рассчитанные количества сначала спирта (как более легкой жидкости – для получения эффекта самопроизвольного смешения с более тяжелой водой), а затем умягченной воды; спирт с водой перемешивают до получения однородной смеси; берут пробу и в ней определяют крепость; готовую сортировку перекачивают в напорный чан. При отклонении крепости от заданной, ее корректируют, после чего смесь вторично перемешивают.

    Сортировка, приготовленная смешиванием спирта и воды, является полупродуктом производства. Только после обработки сорбентами она приобретает вкус и аромат, характерные для водки. Известны и применяются следующие виды обработки сортировок сорбентами.

    Очистка сортировки активированным углем. Существуют в основном два способа обработки: периодический и непрерывный.

    При периодическом способе сортировку заливают в специальные отстойные чаны, загружают уголь из расчета 2 кг на 1000 дал сортировки, перемешивают 30 мин воздухом или мешалкой, отстаивают 30 мин, а затем декантируют (отбор производится из штуцера в 15 см от дна) и фильтруют через каскад фильтров тупиковой фильтрации от грубого до тонкого (фильтр-пресс). Оставшийся в чане уголь проверяют на активность по пробе Ланга, добавляют свежий уголь из расчета 0,6-1 кг на 1000 дал и повторяют очистку.

    При непрерывном способе сортировку под давлением выше атмосферного непрерывно пропускают через слой угля.

    В зависимости от скорости течения  жидкости аппараты для угольной фильтрации разделяют на два вида: динамические установки (скорости меньшие псевдоожижения) и взвешенного слоя (массообмен в псевдоожиженном слое).

    Динамический  способ. Этот способ заключается в том, что сортировку пропускают через одну или две последовательно соединенные вертикальные цилиндрические колонки, загруженные активным углем. После загрузки аппарата начинают подавать снизу сортировку. Первые мутные порции сортировки возвращают в сортировочное отделение на переработку.

    Обработка сортировки во взвешенном слое угля. Основным аппаратом установки является контактор, представляющий собой цилиндрический корпус диаметром 700 мм и высотой 3500 мм, оканчивающийся коническим днищем, а в верхней части – сепаратором (коническое расширение).

В контакторы предварительно на 55–60% по объему загружают  активный уголь. При подаче сортировки со скоростью 5– 8 л/(м²·с), т. е. выше скорости псевдоожижения, уголь взрыхляется и занимаемый им объем увеличивается на 140–160%.

    Водно-спиртовая  суспензия угля, достигнув сепаратора (расширение сосуда в его верхней части), в связи со значительно большим его диаметром по сравнению с цилиндрической частью аппарата резко снижает скорость движения до величины ниже критической. Принятый способ подачи сортировки создает направление потока от центра к периферии, вследствие чего зерна угля вновь увлекаются вниз, происходит их перемешивание.

    Обработка сортировки модифицированным крахмалом. Сортировку готовят в сортировочном чане в соответствии с рецептурой напитка. В момент перемешивания спирта и воды в нее вносят модифицированный крахмал 120-60 л на 1000 дал сортировки 2,5-5% смеси. Перемешивание смеси осуществляют 30 мин, а затем передают в напорный чан (или оставляют в сортировочном), где выдерживают в течение 2 ч.

    После этого смесь фильтруют через  фильтр типа мешочного. Отработанный крахмал используют для наклейки этикетки. Водка поступает на доводку крепости и розлив.

    Наряду  с полной заменой угольной фильтрации сортировки обработкой крахмалом, применяется  также последовательная схема: сортировка, прошедшая угольную очистку обрабатывается для высокосортных водок крахмалом по изложенной выше схеме.

    Обработка сортировки молоком. В результате лабораторных исследований установлено, что сортировка обогащается минеральными солями и углеводами в процессе фильтрационной обработки молоком. Так, содержание калия в водке после очистки молоком увеличивается более чем в четыре раза (с 3,6 мг/л до 14,8 мг/л), содержание натрия увеличивается почти на треть (с 13,5 мг/л до 17,4 мг/л), содержание магния и кальция увеличивается в три раза (с 0,12 мг/л до 0,36мг/л и с 0,6 мг/л до 1,8 мг/л, соответственно). Водка обогащается также лактозой - углеводы молока частично переходят в спирт. Коагуляционно-адсорбционные процессы, происходящие с молочными белками, приводит к захвату нежелательных соединений - сивушных масел, альдегидов и т.д.

    Технология  обработки сухим молоком (для водок типа «Посольской») состоит из следующих операций.

1. В  смесителе приготовляют водно  спиртовую смесь (сортировку) с  таким расчетом, чтобы получить водку крепостью 40 % об.

2. Полученную  водно спиртовую смесь перекачивают  в специальную емкость, куда задают сухое обезжиренное молоко в количестве 3,1-6,2 кг на 1000 дал водки (в зависимости от жесткости и солевого состава воды, используемой на заводе). Необходимое количество сухого молока устанавливается лабораторией завода на основании пробного опытного купажа, по которому определяют скорость коагуляции и характер хлопьев осадка.

3. Сухое  обезжиренное молоко предварительно  заливают 10 л теплой воды (температура 40-45°С), перемешивают и оставляют набухать на 2-3 ч, после чего задают в сортировку.

4. После  добавления молока полученную  смесь тщательно перемешивают воздухом или механически и оставляют отстаиваться в течение 1-3 ч. Под действием спирта происходит коагуляция молочного белка, которая завершается в процессе отстаивания выпадением коллоидного вещества в осадок. Хлопья скоагулироваиного белка, обладая сильно развитой поверхностью, способны сорбировать содержащиеся в водно спиртовой смеси растворимые органические вещества, особенно с большой молекулярной массой, имеющие, как правило, неприятные органолептические свойства, а также труднорастворимые соединения, которые вызывают образование мути, например, соли жесткости (Са и Mg). Благодаря этому обработка водно спиртовых смесей молоком оказывает обесцвечивающее и осветляющее действие (придает изделию кристальный блеск), нейтрализует аромат и смягчает вкус.

5. По  окончании отстаивания водно-спиртовую  смесь подвергают фильтрованию на фильтр-прессе «Прогресс».

6. С  фильтр-пресса водно-спиртовую смесь  направляют в напорный чан,  откуда (после проверки крепости) самотеком подают на угольно-очистительную колонку со скоростью фильтрации до 40 дал/ч на свежем угле и до 30 дал/ч на угле, подвергшемся регенерации.

7. Оставшийся  на дне чана осадок скоагулированного  белка направляют на выпарку  для извлечения спирта.

Остальные технологические операции производятся в соответствии с действующей  технологической инструкцией по ликероводочному производству.

  «Серебряная» фильтрация. Применяется для выпуска элитных водок с особым блеском.

Особенности и преимущества:

- использование  специально разработанных фильтрующих  элементов патронного типа на основе активированного угля из скорлупы кокосов, импрегнированного серебром;

- компактность  микрофильтрационного оборудования  по сравнению с громоздкими  угольными колонками;

- резкое  повышение (в 100 раз) скорости  обработки сортировки на единицу массы угля при повышении ресурса его работы более чем в 10 раз;

- решение  главной проблемы - непрерывности  процесса за счет высокой скорости  фильтрации, исключающей накопление  альдегидов в фильтрате;

система не только улучшает органолептические  свойства водки, но и придает прозрачность и блеск, увеличивая стабильность к  не выпадению осадка./3/.  

    1.3. ОЦЕНКА КАЧЕСТВА

    Качество  водок определяется аналитическими и органолептическими

показателями. К аналитическим показателям  относятся содержание спирта, органических примесей, щелочность. Органолептические  показатели характеризуют прозрачность водок, их аромат и вкус./4/.

    В соответствии с требованиями ГОСТ Р 51355-99 водки и водки особые должны иметь следующие показатели качества (таблицы 1.3.1 и 1.3.2).

    Таблица 1.3.1

    Содержание  токсичных элементов и радионуклидов  в водках и особых водках не должно превышать допустимые уровни, установленные  в гигиенических требованиях к качеству и безопасности продовольственного сырья и пищевых продуктов СанПиН 2.3.2.560-96.

    Таблица 1.3.2

    Примечания:

    1. В водках и особых водках при проверке на предприятии-изготовителе допускаются отклонения от установленной нормы по крепости, %: ±0,2 - для отдельной бутылки; ±0,1 - для 20 бутылок.

    2. С учетом особенностей рецептур допускается в водках и особых водках наличие кислот массовой концентрации, в пересчете на лимонную, не более 400 мг/100 дм³./1/.

    Органолептическую оценку водки производят по десятибалльной системе. Высшая оценка 10 баллов присваивается  водке при безукоризненной прозрачности (2 балла), при характерном для водки аромате и отсутствии запаха посторонних веществ (4 балла), при отсутствии во вкусе жгучего и горьковатого привкуса (4 балла).

     Внешний вид (прозрачность) и цвет спирта и  водки оценивают, визуально сравнивая в проходящем рассеянном свете анализируемое изделие и дистиллированную воду. С этой целью берут две одинаковые по размеру и однородные по цвету стекла пробирки. В одну из их наливают 10 см³ анализируемого напитка, а в другую 10³ см дистиллированной воды, устанавливают различные отклонения от цвета и определяют наличие механических примесей.

      При оценке вкуса и запаха спирта его предварительно разбавляют умягченной (исправленной) водой до объемной доли 40% при 20 °С, помещают в посуду объемом 500 см³ с пришлифованной пробкой, перемешивают и разливают в дегустационные бокалы. Оценить запах и аромат спирта можно также путем растирания между ладонями небольших количеств спирта и вдыхания его паров, улетучивающихся в результате нагревания при растирании. Это определение проводится с момента взятия пробы спирта на ладонь до полного его испарения, для того чтобы уловить первые, легко улетучивающиеся фракции (эфиры), промежуточные и последние, (например, сивушное масло).

      После того как оценили запах и аромат спирта, оценивают его вкус, устанавливая, имеет ли спирт нормальный жгучий спиртовой вкус или же резко жгучий, имеется ли горьковатость или сладковатость, зависящие от вида исходного сырья, из которого выработан спирт, и т.д.

      Вкус  и аромат должны быть гармоничными, приятными, без жгучего вкуса и запаха спирта, посторонних привкуса и запаха, таких как запах резины, керосина, металлический привкус от емкостей с поврежденным покрытием, посторонний вкус и запах в результате производства водки на плохо обработанном оборудовании.

      Прозрачность ликероводочных изделий оценивают визуально или на световом экране, цвет — также визуально или с помощью фотоэлектроколориметра любой марки. Обращают внимание на интенсивность и соответствие цвету исходного сырья: плодов, ягод и т. п. При оценке аромата и вкуса анализируемое изделие в количестве около 50 см наливают в дегустационный бокал установленного образца и органолептически оценивают вкус и аромат, сопоставляя с требованиями нормативного документа. При этом отмечают привкусы: терпкий, вяжущий, острый, освежающий, жгучий, маслянистый и др. Затем оценивают в целом букет напитка, слегка прикрывая рот, втягивая в него воздух и выдыхая через нос. Из нагретого во рту напитка ароматические вещества увлекаются воздухом и фиксируются обонятельными рецепторами./4/.