Динамика летучих и экстрагируемых веществ из дубовой древесины при выдержке коньячного спирта тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 02.00.04, кандидат технических наук Дустбоев Мухаммад-Назир

• Дустбоев Мухаммад-Назир
• кандидат технических наук
• 2006

Оглавление диссертации кандидат технических наук Дустбоев Мухаммад-Назир

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР.

1.1. Химические процессы при выдержке коньячных спиртов в дубовых бочках.

1.2.0 современной технологии производства коньяка.

Глава II. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ.

2.1. Исходные материалы и подготовка пробы.

2.2. Методы анализа коньячных спиртов [2].

2.2.1. Определение летучих компонентов.

2.2.2. Определение нелетучих компонентов.

2.3. Разделение и анализ основных компонентов коньячного спирта.

2.4. Количественные методы анализа функциональных групп компонентов коньячного спирта.

2.5. Фотометрическое определение метоксильных групп [77].

2.6. Газожидкостная хроматография [78,79].

2.7. Определение фенольных веществ.

ГЛАВА 3. РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ.

3.1. Динамика летучих компонентов коньячных спиртов при выдержке в условиях Маргидарского винзавода.

3.2. Динамика веществ, экстрагируемых из дубовой бочки, при выдержке коньячного спирта.

3.3. Экспериментальные и рассчитанные кинетические параметры последовательной реакции окисления примесных компонентов.

3.4. Анализ качества коньяка методом хромато-масс-спектрометрии.

ВЫВОДЫ.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Динамика летучих и экстрагируемых веществ из дубовой древесины при выдержке коньячного спирта»

Актуальность проблемы. Поиск новых путей совершенствования технологии производства алкогольных напитков, обеспечивающих интенсификацию технологического процесса с одновременным повышением качества выпускаемой продукции, и в настоящее время не теряет своей актуальности. В основу оценки качества алкогольных напитков, в том числе коньяков, положен субъективный способ дегустации их вкуса и аромата, которые в значительной степени зависят от квалификации и опыта эксперта. В то же время объективную информацию о качестве алкогольных напитков можно получить, анализируя их состав и динамику изменения отдельных компонентов, идентифицируя химические структуры вновь образовавшихся соединений с использованием современного метода физико-химического анализа. Химический состав коньячного спирта довольно сложен и зависит как от сорта винограда, так и от технологии перегонки. Многие исследователи пытались установить связь между качеством коньячного спирта и его составом. Однако в настоящее время ещё не выявлены четкие закономерности взаимосвязи этих параметров. Поэтому остается актуальным накопление экспериментальных данных относительно качественного и количественного состава коньячных спиртов в ходе их созревания.

Цель и задачи исследования. Целью диссертационной работы является идентификация химического состава и эволюция индивидуальных летучих компонентов и веществ, экстрагируемых из дубовой бочки, при выдержке коньячных спиртов в условиях Маргидарского винзавода.

В связи с поставленной целью задачами настоящего исследования были:

• установление химического состава и изучение закономерности изменения индивидуальных летучих компонентов коньячных спиртов при их выдержке.

• изучение химического состава и динамики концентрации веществ, экстрагируемых из дубовой бочки, в ходе выдержки коньячных спиртов.

• установление физико-химической основы, формирование органолептических свойств, скорость созревания, а также идентификация качества и возраста коньяков Маргидарского винзавода.

Работа проводилась в соответствии с планом НИР Института химии им. В.И. Никитина АН Республики Таджикистан «Композиционные материалы на основе ионогенных полимеров, вторичных ресурсов хлопководства, пектиновых веществ, растительных белков и использование их в народном хозяйстве» (Номер госрегистрации 000000876 от 11.04.2001 г.).

Научная новизна работы. Экспериментальные данные по содержанию различных компонентов коньячного спирта, выдержанного в условиях Маргидарского винзавода показывают, что он содержит определенное количество как летучих, так и нелетучих примесей, характерных для высококачественного продукта.

По результатам анализа химического состава примесей впервые изучена кинетика последовательного окисления высших спиртов до стадии образования сложных эфиров. Установлен экстремальный характер кинетики превращения соответствующих кислот на сложные эфиры, рассчитаны кинетические константы реакции. Впервые продемонстрировано, что динамика концентрации примесей, влияющих на вкусовые качества спирта при выдержке, описываются на основе общей закономерности кинетики последовательной реакции.

Экспериментальные данные по качественному составу нелетучих компонентов коньячных спиртов свидетельствуют о наличии всех компонентов, влияющих на вкус и букет высококачественного напитка.

Предложенные физико-химические методы, позволяющие в удобном виде фиксировать химический состав коньячных изделий и сравнивать их между собой, дают возможность на основании расчетных индексов объективно оценить их потребительские свойства, дополнить существующие нормативные показатели.

Практическая значимость работы. Разработанные в ходе исследования аналитические и физико-химические способы определения компонентов коньячного спирта могут быть использованы при составлении нормативных документов в качестве методики контроля состава исходных, промежуточных и конечных продуктов производства коньяка.

Заключение диссертации по теме «Физическая химия», Дустбоев Мухаммад-Назир

ВЫВОДЫ

1. Проведена идентификация химического состава и эволюция индивидуальных летучих компонентов и фенольных веществ коньячных спиртов при их длительной выдержке в условиях Маргидарского винзавода, свидетельствующая об образовании комплекса новых компонентов, влияющих на вкус и букет высококачественного напитка.

2. Методами газо-жидкостной хроматографии и жидкостной хроматографии высокого давления изучены закономерности изменения содержания этанола, метанола, высших спиртов - изоамилового, пропилового и бутилового спиртов, рН среды летучих и нелетучих кислот ацетальдегида, уксусной кислоты, этилацетата, 1,1-диэтоксиметана и 1,1-диэтоксиэтана, жирных высших кислот -капроновой, каприновой и лауриновой кислот при выдержке в течение 10 лет коньячного спирта, полученного из белого вина сорта Ркацители.

3. Показано, что содержание основных компонентов остается в пределах нормы принятых для коньячных производств, но прослеживается четкое возрастание содержания летучих и нелетучих кислот при выдержке коньячного спирта, что обуславливает уменьшению величины рН. Состав высших спиртов обуславливают запах, гармонизирующий с букетом коньяка. Важно, что как содержание, так и состав высших спиртов не превышают требований соответствующих нормативных документов.

4. Проанализирована динамика взаимопревращения компонентов коньячного спирта при созревании на основании последовательной реакции окисления этилового спирта в ацетальдегид, уксусную кислоту, этилацетата, а также параллельной реакции взаимодействия альдегида со спиртом с образованием соответствующих ацеталей. Продемонстрирована возможность протекания таких реакций наличием или появлением при выдержке коньячного спирта таких соединений, как, ацетальдегид, уксусная кислота, этилацетат, 1,1-диэтоксиметан и 1,1-диэтоксиэтан. Обнаружена корреляция между содержанием последних двух соединений с возрастом коньяков, что может быть использован в качестве теста при определении длительности выдержки. Динамика изменения примесей, влияющих на вкусовые качества спирта при выдержке, интерпретировано на основе общей закономерности кинетики последовательной реакции.

5. Обнаружено, что в процессе выдержки коньячного спирта наблюдается устойчивый рост, как содержания лигнинового комплекса, так и содержания ОСНЗ-групп, причем отношение последнего к первому остается постоянным в пределах ошибки опыта. В эфирорастворимой фракции лигнинового комплекса обнаружены ароматические альдегиды и кислоты, такие как ванилин, сиреневый, кониферниловый и синаповый альдегиды и галловая, протокатехиновая, оксибензойная, ванилиновая, сиреневая, кумариновая, феруловая и коричная кислоты, что свидетельствует о наличии в исследованных коньячных спиртах всего набора ароматических альдегидов, имеющих решающее значение в формировании букета выдержанных коньяков. Из веществ, входящих в состав дубильных, идентифицированы танин и галловая кислота содержание которых увеличивается в ходе выдержки коньячных спиртов. Одновременно с этим, по-видимому, происходит окислительные превращения танинов. Показано, что таниды дуба способствуют альдегидо- и ацеталеобразованию и являются антиоксидантами для ряда компонентов коньячного спирта.

6. На основании совместного анализа данных газожидкостной хроматографии и хромато-масс-спектроскопии выделен ряд показателей, которые могут характеризовать качества и возраст коньяков, такие как концентрация ароматических альдегидов, соотношение сиреневого альдегида к ванилину, содержание этиловых эфиров высших кислот, позволяющих судить о длительности созревания коньячного спирта, а также устанавливает зависимость между концентрациями характерных веществ и потребительскими свойствами коньяков.

80

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Дустбоев Мухаммад-Назир, 2006 год

1. Маслов В.А., Литвак B.C., Белогуров Д. М. Пути сокращения потерь в коньячном производстве.— М.: ЦИНТИпищепром, 1962. 44с.

2. Скурихин И.М. Химия коньячного производства. М.: «Пищевая промышленность», 1968. 283с.

3. Лаши А.Д. Химия и технология грузинского коньяка. Изд. Грузинского сельскохозяйственного института. Тбилиси, 1962.

4. Liebman A. J., Schcrl В. Ind. and Eng. Chem., 1949. vol. 41, N 3, p. 534.

5. Сирбиладзе А.Л. Созревание коньячного спирта в бочках разного возраста / «Виноделие и виноградарство СССР», 1960, № 5, стр. 14-16.

6. Tekn. kern. Aikakausehti. 1963. В. 20 № 11—12, p. 413.

7. Guymon J., Tolbert N., Amerine M. Food Research, 1943.vol. 8, N 3. p. 225- 231.

8. Скурихин И.М. Влияние спиртуозности , температуры, pH и возраста бочки на созревание коньячных спиртов / «Виноделие и виноградарство СССР», 1966, №6, стр. 10-15.

9. Гаврилов Н. В., Скурихин И. М. Коньячное производство. Пищенромиздат, 1959. 80с.

10. Кишковский З.Н., Скурихин И.М. Химия вина. М.: «Пищевая промыщленность», 1976, 312 с.

11. Скурихин И.М. Исследование экстракта коньячного спирта (дубильных веществ, лигнина и редуцирующих Сахаров) / «Виноделие и виноградарство СССР», 1959, № 2, стр. 28-36.

12. Саенко Н.Ф. Ускорение роста хересной плёнки на вине / «Виноделие и виноградарство СССР», 1951, № 1, стр. 12-14.

13. Скурихин И.М. Превращения дубильных веществ при созревании коньячных спиртов / Труды ВНИИВиВ «Магарач», Т. VII., М.: Пищепромиздат, 1959, стр. 235-252.

14. Короткевич А.В. Таниды виноградных вин (динамика, химический харатер, методы исследования ) / Труды ВНИИВиВ «Магарач» Т. 1, Вып. 2, Ялта, «Крымиздат», 1948, 138 с.

15. Нилов В.И., Скурихин И.М. Выдержка коньячных спиртов в герметической недубовой таре / Труды ВНИИВиВ «Магарач», Т. VI., Вып. II, М.: Пищепромиздат, 1958, стр. 41-50.

16. Карманов А.П., Монаков Ю.Б. Лигнин. Структурная организация и фрактальные свойства / Успехи хим., 2003, Т. 72, №8, С.797-819.

17. Сисакян Н.М., Егоров И.А. О природе веществ, образующихся в процессе созревания коньячных спиртов. «ДАН СССР», Т.79, №4,1951, стр.

18. Майская С. М. Новые данные о химическом составе лигнина в связи с выдержкой коньяка «Биохимия виноделия», №1,1950, С.32.

19. Нилов И.М., Скурихин И. М. Химия виноделия и коньячного производства. М.: Пищепромиздат, 1960. 324с.

20. Скурихин И.М. Химические процессы при выдержке коньячных спиртов в дубовых бочках / Труды ВНИИВиВ «Магарач», Т. V., М.: Пищепромиздат, 1957, стр. 69-90.

21. Аганесянц Л.А. Дуб в виноделие. М.: Пищепромиздат. 1998. 256с.

22. Шприцман Э. М. Разработка технологии производства ординарных коньяков ускоренным методом. Автореферат кандидатской диссертации. Кишинев, 1963.

23. Брауне Ф. Э., Брауне Д. А. Химия лигнина (перевод с английского), «Лесная промышленность», 1964.

24. Никитин Н. И. Химия древесины и целлюлозы. Изд-во АН СССР, 1962.

25. Скурихин И. М., Ефимов Б. Н. Доклады II Международного конгресса по науке и технологии пищевой промышленности, Сб. «Технология пищевых продуктов растительного происхождения», М., 1966, стр. 146.

26. Курсанов A. JI. Синтез и превращения дубильных веществ в чайном растении. Изд-во АН СССР, 1952.

27. Джанполадян JI.M., Мнджоян E.JI. Углекислота как продукт окисления при выдержке коньячных спиртов / Труды ВНИИВиВ «Магарач», Т. V., М.: Пищепромиздат, 1957, стр. 101-111.

28. Скурихин И. М. «Лозарство и винарство», 1963, № 1, стр. 38.

29. Лашхи А.Д. Влияние окисленного дубового экстракта и танидов дуба на качество коньячного спирта / Труды ВНИИВиВ «Магарач», Т. V., М.: Пищепромиздат, 1957, стр. 112-116.

30. Егоров И.А., Борисова Н.Б. Ароматические альдегиды коньячного спирта / «Биохимия виноделия».Сб. V. М.: 1957. стр.27-38.

31. Петросян Ц.Л. Образование альдегидов и ацеталей в коньячном спирте при выдержке / «Виноделие и виноградарство СССР», 1957, № 1, стр. 12-14.

32. Скурихин И.М. Превращения лигнина, дубильных и редуцирующих веществ при созревании коньячных спиртов / «Виноделие и виноградарство СССР», 1962, №2, стр. 17-22.

33. Джанполадян Л.М., Джаназян P.C. Превращения углеводов древисины дуба в коньячном спирте / «Виноделие и виноградарство СССР», 1962, № 4, стр. 15-18.

34. Лашхи А.Д. Изменение дубильных веществ при выдержке коньячного спирта/ «Биохимия виноделия».Сб. V. М.: 1957. С.38-46.

35. Джанполадян Л.М., Петросян Ц.Л. Окислительные реакции при созревании коньячных спиртов/ «Биохимия виноделия».Сб. V. М.: 1957. С.46-54.

36. Мнджоян Е.Л. Влияние дрожжевого остатка на качество коньячного спирта / «Биохимия виноделия».Сб. V. М.: 1957. С.54-62.

37. Романцева Л.М., Суханова В.А., Сергеева A.M. Осаждение металлов из вин и коньяков/ «Виноделие и виноградарство СССР», 1981, №6, С.24-26.

38. Андзулато Н.Г. Об определении средних эфиров в коньячных спиртах и коньяках / «Виноделие и виноградарство СССР», 1981, №6, С.26-29.

39. Джанполадян J1.M., Петросян Ц.Л., Седракян М.С. Созревание коньячного спирта в потоке или при ступенчатых доливках / «Вопросы виноградарства и виноделия», /Сборник рефератов научных работ за 1961-1968гг./ВНИИВиВ «Магарач», Симферополь, 1971, С.427-429.

40. Джанполадян Л. М. Исследование химико-технологических основ производства коньяков. Автореферат докторской диссертации. 1966.

41. Петросян Ц.Л. Содержание кетокислот в коньячном спирте и возможные источники их образования / «Виноделие и виноградарство СССР», 1963, №6, стр. 12-14.

42. Ханамирян X. М. О катализе медными соединениями реакций окисления и дегидратации в водно-спиртовых средах. Автореферат кандидатской диссертации, Ереван, 1965.

43. Рудь Г.Я., Малтабар В.М., Ульянкин М.Г., Андреев В.В., Фролова Ж.Н., Ревенок И.Д. Поточная механизированная линия в-КС-100 для переработки винограда на коньячный спирт /Труды Молдавского НИИПП, Т. IV, Кишинев, «Картя Молдовеняскэ», 1964, С.3-13.

44. Шприцман Э.М. Разработка технологии ускоренного приготовления коньяка/ Труды Молдавского НИИПП, Т. IV, Кишинев, «Картя Молдовеняскэ», 1964, С. 13-28.

45. Ладыжанский И.А., Малтабар В.М., Ульянкин М.Г. К вопросу об эффективности технического прогресса в производстве коньячного спирта / Труды Молдавского НИИПП, Т. IV, Кишинев, «Картя Молдовеняскэ», 1964, С. 124- 133.

46. Джанполадян Л.М., Петросян Ц.Л. Сокращение потерь при выдержке коньяков / «Виноделие и виноградарство СССР», 1953, № 1, стр. 25-29.

47. Л. А. Оганесянц, В.П. Осипова, P.A. Азарян Новое в технологии производства коньяка. /Виноделие и виноградарство. 1995. №4, С.26-28

48. Агабальянц Г. Г. Способ выдержки коньячного спирта в эмалированных резервуарах с дубовой клепкой— А. с. № 112561, 1958.

49. Шприцман Э. М. Разработка технологии производства ординарных коньяков ускоренным методом.— Автореферат кандидатской диссертации.— Кишинев, 1963.

50. Скурихин И. М. и др. Способ ускоренного созревания коньячных спиртов —А. с. № 162087 1964.

51. Скурихин И. М. и др. Способ производства ускорителя из древесины дуба для созревания коньячных спиртов.— А. с. № 464618, 1975.

52. Скурихин II. М. и др. Способ производства ускорителя из древесины дуба для коньячных напитков.— А. с. № 511342,1976

53. Мнджоян E.JI. и др. Способ получения коньячного спирта.— А. с. № 234318,1968.

54. Хиабахов Т.С. Выдержка коньячных спиртов и приготовление коньяков // Виноград и вино России, 1993, № 2. С/17-19.

55. Саришвили Н.Г., Оганесянц JI.A., Кацеба М.Т. и др. Способ получения кристаллического дубового экстракта. Заявка № 93015505 (положительное решение от 10.03.94).

56. Саришвили Н.Г., Оганесянц JI.A., Осипова В.П. и др. Способ получения концентрата дуба.-Заявка на патент РФ № 93015504 (положительное решение от 10.03.94).

57. Otsuka К., Zenibayashi Y., Itoh М., Tossuka A. Presents and significans of two diastereoisomers of p-methil-y-octalaktone in aged distilled liquors // Agric. Biol. Chem., 1974, 38, p. 485—490.

58. Otsuka K., Sato K., Yamashita T. Structure of a precursor of p-methil-y-octalaktone, an aging flavor compound of distilled liquors // J. Ferm, Technol, 1980,58, p. 395—398.

59. Кордье Б., Шатонне П., Саришвили Н.Г., Оганесянц JI.A. Использование древесины дуба для виноделия // Виноград и вино России, 1993, №5. С.23-25.

60. Зинченко В.И., Макаров A.C., Беляков B.C. Производство коньячного спирта из осветленного сусла прессовых фракций. / Виноград и вино России. 1997, №3. С.21-23.

61. Модебадзе В.П. Некоторые факторы, определяющие качество коньячного спирта/Виноделие и виноградарство СССР. 1973. № 2. С. 9-11.

62. Зинченко В.И., Кердиваренко М.А., Карелина JI.T. О превращении полисахаридов и белков при обработке вин бентонитом // Методы оптимизации технологии пищевых производств. Кишинев: Штиинца. 1977. -С. 17-23.

63. Хиабахов Т.С., Чекмарова М.С. Метиловый спирт в винах и коньяках. / Виноделие и виноградарство. 2001. №3. С.8-9.

64. Одарченко В.Я., Соболев Э.М., До Минь Тянь. Качество коньяка при выдержке. / / Виноделие и виноградарство. 2001. №2. С.16-17.

65. Петросян Ц.Л., Джанполадян Л.М., Джанозян Р. С., Назарян С.Н., Давтян И.А. Роль кислорода при созревании коньячного спирта. / Виноделие и виноградарство СССР -1984. №1.-С.23-25.

66. Гулиев P.P., Начева Т.А., Волкович C.B., Скурихин И.М. Определение содержания ароматических альдегидов в выдержанных коньячных спиртах методом газовой хроматографии. / Виноделие и виноградарство -2001. №1.-С.17-18.

67. Мартыненко Э.Я. Фенолкарбоновые кислоты продуктов коньячного производства. / Виноград и вино России. 2000, №3. С.31-32.

68. Хиабахов Т.С. Григорянц B.C. Особенности химического состава и органолептических свойств кизлярских коньяков. / Виноград и вино России. 1999, №6. С.16-18.

69. Мартыненко Э.Я. Виноград для производства высококачественных коньяков. / Виноград и вино России. 2000, №2. С.22-23.

70. Мартыненко Э.Я., Малтабар В.М. Об эфирообразовании при перегонке виноматериалов на коньячный спирт /Садоводство, виноградарство и виноделие Молдавии.-1975. №5. -С.33-34.

71. Мартыненко Э.Я., Балануцэ А.П. Влияние аминокислот коньячных виноматериалов на качество коньячного спирта /Пищевая промышленность,-1972, №2.-С.41-43.

72. Мартыненко Э.Я. Разработка технологических процессов производства коньяка на основе закономерностей формирования его качества /Дисс. на соиск. уч. степени доктора техн. наук.-Ялта. -1996.

73. Семененко Н.Т. Совершенствование технологии коньячного производства и повышения качества продукции /Садоводство, виноградарство и виноделие Молдавии.-1980, №3. -С.37-38.

74. Хиабахов Т.С., Чекмарева М.Г., Особенности винограда как сырья для коньячного производства / Виноград и вино России. 1999, №6. С. 16-18.

75. Афанасьев С.П., Попова Э.П., Кацева Т.Н., Кухта Е.П., Чирва В.Я. Модификация титрометрического анализа пектиновых веществ//Химия природных соединений-1984, № 4. С. 428-431.

76. Филиппов М., Кузьминов В.И. Фотометрическое определение метоксильных групп в пектиноввввых веществах//Ж. аналитическая химия.-1971. -т.26, выпЛ.-с. 143-146.

77. Столяров Б.В., Савинов И.М., Витенберг А.Г. Руководство к практическим работам по газовой хроматографии-Л-200с.

78. Зайцева Н.Е., Кожина И.С. Полисахариды из сердцевины стеблей А1сеа Р1ауоупепз//Ж. Химия природных соединений.—1980, № 1.-е. 32-33.

79. Беккер Г. Бергер и др. Органикум. Практикум по органической химии ч. 2. М: Мир-1979. С.76-79.

80. Методы технохимического и микробиологического контроля в виноделии. Под ред. Валуйко Г.Г. М.: Пищевая промышленность. -1980.-145с.

81. ТУ 10.04.05.38-88. Спирт коньячный. М.: Госагропром, 7с.

82. Халиков Д.Х., Мухиддинов З.К., Асоев М.Г., Абдусамиев Ф.Т. Химия природ.соед.,-1999, №5, с.581-585.

83. Дустбоев М.Н., Халиков Д.Х. Динамика изменения летучих компонентов коньячных спиртов при выдержке в условиях Маргидарского винзавода / Докл. АН РТ. 2001. -Т.44. -№ 11 -12. -С.59-66.

84. Дустбоев М.Н., Халиков Д.Х. Качественный и количественный состав коньячных спиртов в ходе их созревания. / Международная научно-практическая конференция «Современная химическая наука и ее прикладные аспекты», Материалы. Душанбе -2006. -С. 136-138.

85. Дустбоев М.Н., Халиков Д.Х. Динамика изменения экстрагируемых из деревесины фенольных веществ при выдержке коньячного спирта / Докл. АН РТ. 2001. -Т.44. -№11-12. -С.67-73.

86. Герасимов Я.П. и др. Курс физической химии. М.:-1989. т.2. - с. 32.

87. Дустбоев М.Н., Халиков Д.Х. Анализ качества коньяка методом хромато-масс -спектрометрии / Докл. АН РТ. 2004. -Т.47. -№.1-2. -С. 68-72.