Получение спиртованных морсов и настоев

Морсы – это полуфабрикаты, получаемые настаиванием свежего или сушеного плодово-ягодного сырья в водно-спиртовом растворе крепостью 30–60 % об. Настои – это полуфабрикаты, приготовленные настаиванием ароматического сырья в водно-спиртовом растворе крепостью 40–90 % об. [297]. Необходимо отметить, что чёткого разделения между понятиями «настои» и «экстракты» не существует, с точки зрения технологии получение экстрактов и настоев осуществляется принципиально одинаково.

Морсы и настои получают в процессе экстрагирования растительного сырья, этот процесс основан на диффузии – самопроизвольном выравнивании концентрации вещества.

Экстрагируют растительное сырье несколькими способами: непрерывным, в неподвижном слое и противоточным, достаточно подробно описанными в ряде источников [8, 16, 133, 270]. При периодическом способе экстрагирования содержание экстрактивных веществ в морсах составляет до 90 % от исходного (в растительном сырье). Содержание эфирных масел в настоях достигает 90–95 % к их количеству в ароматическом сырье, а экстрактивных веществ извлекается от 70 до 95 %.

Морсы, получаемые экстрагированием свежего сырья, имеют крепость 25–26 % об., за исключением клюквенного и рябинового – 32–33 % об. и 34–35 % об. соответственно. Крепость морсов из сушеного сырья составляет 35–47 % об. [296, 301]. Выход морса из 1 т свежего сырья составляет 165,5–283,0 дал, из сушеного – 385–750 дал. При этом содержание экстрактивных веществ в морсах из свежего сырья колеблется в пределах от 2,6 до 6,5 см³/100 см³, из сушеного сырья – от 5,4 до 13,7 см³/100 см³.

Основные закономерности извлечения экстрактивных веществ из кедрового ореха – очень популярного компонента рецептур безалкогольных и алкогольных бальзамов – достаточно детально исследованы на примере сырья Республики Алтай [302]. С целью определения оптимального соотношения компонентов в составе экстрагента изучено несколько вариантов экстракции цельного ореха и скорлупы (табли-
ца 3.3) при разном соотношении воды и этилового спирта (соотношение экстрагент: сырьё 3:1, перемешивание, продолжительность экстракции 5 ч).

Таблица 3.3 – Зависимость органолептических свойств и массовой

доли сухого остатка в экстрактах кедрового ореха и скорлупы

от состава экстракта [302]

Экстрагент	Экстракт ореха		Экстракт скорлупы
	м.д. сухого остатка, %	органолепти-ческие характеристики	м.д. сухого остатка, %	органолептические характеристи
Вода	0,03	мутный, бледно-жёлтый, почти бесцветный; безвкусный	0,06	мутный, бледно-жёлтый, почти бесцветный; безвкусный
Спирт водный 40 %-ный	1,20	ярко-красный, прозрачный; запах характерный для кедрового ореха; вкус вяжущий, дубящий, терпкий	1,85	ярко-красный, прозрачный; запах характерный для кедрового ореха; вкус вяжущий, дубящий, терпкий
Спирт водный 70 %-ный	1,04	ярко-красный, интенсивно-окрашенный, маслянистые пятна на поверхности экстракта; запах и вкус спирта перебивают запах и вкус сырья	1,42	ярко-красный, интенсивно-окрашенный, прозрачный; запах спиртовый со смолистыми кедровыми тонами; вкус спирта перебивает вкус сырья
Спирт водный 96 %-ный	0,83		1,11

 

Способ получения экстрактов из цельного ореха имеет существенные недостатки по сравнению с экстракцией сухих веществ из скорлупы. Выдерживание в водно-спиртовом растворе крепостью 70 % и более даже отборных орехов приводит к тому, что после отстаивания на поверхности экстракта появляются плёнка или отдельные капли жира, экстрагированного спиртом через поры скорлупы из ядра ореха. Описанный процесс усугубляется в случае использования орехов, имеющих трещины или микротрещины в скорлупе, что является потенциальной причиной ухудшения потребительских свойств напитков и значительно усложняет процесс их производства вследствие необходимости удаления склонного к быстрому прогорканию масла с поверхности готового продукта.

В качестве обязательного требования к ореху и скорлупе необходимо отметить чистоту сырья – отсутствие примесей, пыли и перетёртой скорлупы, образующей трудноотделимые взвеси в экстрактах и готовых напитках. В данном случае использовать в производстве напитков измельчённое сырьё не рекомендуется, несмотря на то, что известна прямая зависимость скорости и выхода экстрактивных веществ от дисперсности сырья; для получения экстрактов используется «цельная» скорлупа (половинки, без крошки).

Высокое содержание спирта в составе экстрагента (70 % и более) придаёт полученным экстрактам резкий запах и вкус этанола, перебивая запах и вкус исходного сырья – ореха или скорлупы, а использование в качестве экстрагента воды не даёт желаемого эффекта. В связи с этим в качестве оптимального экстрагента следует признать 40 %-ный водный раствор этилового спирта [302], хотя для ореха в целом и для вторичных продуктов его переработки, к которым относится скорлупа, максимальное извлечение экстрактивных веществ достигается при использовании значительно более концентрированных растворов спирта, например – 90–96 % [303–305].

Немаловажный фактор в производстве настоев и экстрактов – продолжительность извлечения экстрактивных веществ. Изучение зависимости степени извлечения экстрактивных веществ из скорлупы от времени экстракции показывает, что максимальная степень извлечения экстрактивных веществ из скорлупы указанным способом составляет 80 % (25+20+15+10+10) – при пятиступенчатой экстракции, осуществляемой в течение 20 суток (рисунок 3.3).

Необходимо отметить нетипичность полученной зависимости: выход на плато не наблюдается даже после более продолжительного выдерживания, что может быть объяснено низкой проницаемостью плотной толстой скорлупы для экстрагента.

С учётом полученных результатов изучена возможность использования в качестве исходного сырья (кроме ореха Республики Алтай) дальневосточного ореха и его скорлупы, а также кедрового стланика, для производства экстрактов широкой цветовой гаммы: от янтарного (из дальневосточного ореха) до насыщенного красно-коричневого (из кедрового стланика).

 

Рисунок 3.3 – Зависимость степени извлечения экстрактивных
веществ из скорлупы от времени экстракции
(1, 2, 3, 4, 5 – ступень экстракции)

 

По извлечению сухих веществ в экстракт лидирует скорлупа ореха сибирской кедровой сосны. На основании этих данных в НПО «Алтай» (г. Бийск) была разработана и внедрена технология получения экстракта «Кедровый орешек», который был рекомендован в качестве вкусоароматической добавки к чаю и другим напиткам (табли-
ца 3.4).

Таблица 3.4 – Органолептические и физико-химические показатели

экстракта «Кедровый орешек» [302]

Наименование показателя	Норма
Внешний вид	Коричневая прозрачная жидкость
Вкус и аромат	Вкус сладковатый, выраженный аромат кедрового ореха
Массовая концентрация общего экстракта, г/см3, не менее	0,5
Объёмная доля этилового спирта, %	30–40
Массовая концентрация сахара, г/см3, не более	10

Технологический процесс получения экстракта достаточно традиционен и включает следующие операции: приготовление экстрагента – водно-спиртового раствора сахара с концентрацией спирта 36–
40 % об., непосредственно экстракцию скорлупы кедрового ореха (содержащей не более 2 % сечки) путем настаивания в течение 20 дней, расфасовку готового экстракта.

Рост концентрации общего экстракта имеет место в течение первых трёх-пяти дней, после чего заметного увеличения не наблюдается. Продолжительность настаивания в течение 20 дней обоснована тем, что по истечении указанного срока у экстракта ослабевают запах и вкус спирта, экстракт приобретает характерные для кедрового ореха бальзамические ноты.

Известно достаточно много приемов, позволяющих интенсифицировать процесс экстрагирования (настаивания). Для этого применяют дополнительную обработку экстрагируемого сырья биохимическими, физическими и электрофизическими способами. В качестве наиболее простых способов можно отметить:

– перемешивание среды (циркуляцию), в результате чего продолжительность процесса настаивания сокращается в 2–3 раза по сравнению со стационарным способом при равных степени измельчения сырья и высоте слоя водно-спиртового раствора над ним. Органолептические свойства таких настоев в сравнении с настоями, приготовляемыми перемешиванием один раз в сутки, не ухудшаются;

– измельчение сырья. Увеличивает поверхность контакта твердой фазы частиц растительного сырья с экстрагентом, интенсифицирует процесс диффузии, однако тонкое измельчение перерабатываемого сырья способствует помутнению полуфабриката, что усложняет процесс его отделения от отработанного сырья, в связи с чем требуется дополнительное фильтрование. Для каждого вида растительного сырья установлены оптимальные размеры: для трав – 2–10 см, корки цитрусовых – 1–2 см, коры и корней – 0,5–2 см, орехов – 0,5–1 см, семян – до расплющивания. В производстве бальзамов растительное сырьё, идущее на приготовление водно-спиртового настоя, не подвергается существенному измельчению, несмотря на известную зависимость степени извлечения экстрактивных веществ от гранулометрических характеристик сырья. В противном случае в настое появляется трудноотделимая мелкодисперсная взвесь, снижающая прозрачность и стойкость готовых напитков [306];

– изменение соотношения системы сырьё / экстрагент позволяет интенсифицировать процесс извлечения ФАВ за счёт повышения их растворимости вследствие достижения максимально возможной разности концентраций извлекаемых веществ в сырье и растворе [282];

– снижение плотности загрузки сырья, способствующее ускорению установления динамического равновесия в системе сырьё / экстрагент за счёт увеличения эффективной поверхности экстракции [269];

– повышение температуры экстрагирования (в допустимых по технологическим условиям пределах) увеличивает скорость хаотического движения молекул внутри твердых частиц и снижает вязкость экстрагента. Однако полуфабрикаты, полученные при изменении температурного режима, в большинстве своем приобретают несвойственные данному виду настоя (морса) вкус, аромат, прозрачность и цвет. Очевидно, при нагревании меняются структура и свойства компонентов растительного сырья, что ухудшает органолептические свойства полуфабрикатов, а также может способствовать снижению их физиологической ценности.

Следует отметить и такие способы интенсификации процесса экстрагирования, как:

– экстрагирование под вакуумом. Способ позволяет освободить поры сырья от воздуха, являющегося преградой на пути экстрагента к поверхности контакта с твердыми частицами. При этом улучшаются условия смачивания и набухания растительного сырья, что ведет к снижению продолжительности процесса. Данный способ экстрагирования можно считать достаточно прогрессивным, но он не лишен недостатков, к которым относят сложное аппаратурное оформление, необходимость поддерживания в установке постоянного вакуума;

– предварительная ферментация сырья (ферментативная обработка) препаратами пектолитического комплекса, что позволяет сократить сроки получения полуфабрикатов до нескольких часов и увеличить общий выход экстрактивных веществ. В зависимости от химического состава сырья может быть также предусмотрено воздействие на него не только пектолитическими ферментами, но и препаратами целлюлолитического, протеолитического и амилолитического действия. Здесь необходимо отметить, что при ферментативной обработке изменяется не только выход экстрактивных веществ, но и компонентный состав полуфабрикатов, что не всегда положительно влияет на их вкус и аромат. Однако, если правильно подобрать параметры воздействия на сырье, то возможно получение полуфабрикатов с хорошими органолептическими показателями [307];

– применение низкочастотных механических колебаний и вибрации увеличивает скорость диффузии в 2,5–6,5 раза по сравнению с традиционными методами настаивания, сокращается расход экстрагента и увеличивается выход экстрактивных веществ;

– применение электромагнитных полей сверхвысоких частот, что позволяет: получать новые виды экстрактов, которые трудно получить традиционными методами; значительно уменьшить продолжительность процесса; снизить некоторые материально-технические и производственные расходы. К тому же, подобные процессы принято считать экологически чистыми. Но условия экстрагирования в электромагнитных полях сверхвысоких частот еще недостаточно изучены в плане сохранения ФАВ и влияния электромагнитных волн на скорость старения экстрактов;

– применение ультразвука. В определенных условиях увеличивает скорость обтекания твердых частиц экстрагентом, ускоряет процесс молекулярной диффузии при извлечении из твердых частиц растительного материала целевых ФАВ.

Исходя из вышесказанного, при получении спиртованных настоев и морсов следует подбирать оптимальные параметры экстрагирования для каждого вида сырья.

Кроме традиционного экстрагента – водно-спиртовой жидкости, в последнее время все более широкое применение находит диоксид углерода. Технологию СО₂-экстрактов начали разрабатывать в середине прошлого столетия; в 80-е годы она получила распространение для декофеинизации чая и кофе, получения экстракта хмеля в пивоварении. В настоящее время СО₂-экстракцией выделяют комплексы соединений из ароматического сырья, вкусовые компоненты растительного происхождения, а также натуральные пищевые красители. Отечественные разработки в этой области представлены СО₂-экстрактами аниса, бадьяна, гвоздики, имбиря, календулы, кардамона, кориандра, корицы, лавра, можжевельника, мяты, полыни горькой, розмарина, тмина, чабреца, шиповника и др.

При экстрагировании диоксидом углерода в сверхкритическом состоянии компоненты извлекаются из растительного сырья без изменения структуры и свойств и более полно в сравнении с классическими методами экстрагирования, что отчасти обусловлено явлением
соэкстракции ФАВ, обеспечиваемом фенольными соединениями, высшими спиртами, терпенами и некоторыми другими компонентами химического состава растительного сырья [308]; экстракты характеризуются отсутствием спирта, что позволяет более широко и в бóльших количествах использовать их в производстве безалкогольных бальзамов. Основной недостаток СО₂-экстракции – проведение процесса при высоком давлении, что затрудняет его широкое внедрение в производство. Однако разработана теория СО₂-экстракции через мембранную перегородку для жидких смесей, которая, возможно, станет следующей ступенью в совершенствовании процесса [306].

Получение ароматных спиртов

Ароматные спирты – ректификованный этиловый спирт крепостью 75–80 %, с примесью ароматических веществ, получаемый
перегонкой настоев водно-спиртовой жидкости с эфирно-масличным или плодово-ягодным сырьем[297]. Они обладают тонким натуральным ароматом, что значительно повышает дегустационные оценки напитков в сравнении с напитками на основе других спиртованных полуфабрикатов.

Технологически ароматные спирты представляют собой продукт отгонки с водно-спиртовыми парами ароматных веществ, содержащихся в эфирно-масличном сырье. По своему составу – это водно-спиртовые растворы ароматических веществ, преимущественно – эфирных масел.

В основе получения ароматных спиртов лежит процесс дистилляции, целью которого является не только извлечение эфирного масла из растительного сырья или настоев и очистка его от сопутствующих растворимых веществ, но и выделение наиболее ценных ароматических компонентов, входящих в состав эфирного масла [133]. Производство ароматных спиртов не требует ни больших затрат, ни дополнительных производственных мощностей, а оборудование для их
производства представляет собой дистилляционную установку, состоящую из кубовой части, ректификационной колонны, дефлегматора, холодильника, сборников дистиллята [306].

Ароматные спирты используются в рецептурах бальзамов не так часто, как спиртованные соки, морсы и настои. Тем не менее при выборе между ароматизаторами, идентичными натуральным, и ароматными спиртами отечественные производители ликеро-водочной продукции всё чаще отдают предпочтение последним. Так, в рецептуру бальзамов «Москва» и «Мордовский» входят ароматные спирты из зерен кофе (крепостью 75 % об.) и шишкоягод можжевельника (крепостью 70 % об.), что позволяет придать этим бальзамам оригинальные аромат и вкус.

В зависимости от вида сырья, в качестве ароматного спирта отбирают только одну из фракций: при получении ароматного спирта из корок цитрусовых плодов основная часть эфирного масла переходит в дистиллят в начале перегонки, из зерен кофе и можжевеловой ягоды – в середине, из зерен какао – в конце. Выход ароматного спирта при перегонке водно-спиртового раствора достигает 50–70 % объема раствора в кубе; количество эфирного масла в ароматном спирте составляет 70–75 % от его содержания в исходном сырье.

Для повышения выхода извлекаемых из эфирного масла компонентов за счет термолабильных веществ применяют перегонку под вакуумом. Не менее перспективно получение ароматных спиртов с использованием различных вариантов мембранных технологий: первапорации (испарение через мембрану), мембранной дистилляции, газоразделения, разделения с помощью жидких мембран [306].