Совершенствование процессов выдержки висковых дистиллятов с обоснованием параметров экстракционного аппарата тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.18.12, кандидат наук Шалев Алексей Владимирович

• Шалев Алексей Владимирович
• кандидат наук
• 2022

Оглавление диссертации кандидат наук Шалев Алексей Владимирович

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

1.1 Теория процесса экстрагирования системы «твердое-жидкость»

1.2 Роль процесса экстрагирования в производстве алкогольных напитков

1.3 Состояние и перспективы развития технологического оборудования для проведения процесса экстрагирования

1.3.1 Экстрактор с мешалкой и с фильтрующим элементом

1.3.2 Экстрактор с рабочими элементами - ножами

1.3.3 Экстрактор периодического действия

1.3.4 Ультразвуковой экстрактор

1.3.5 Вибрационный экстрактор

1.4 Методы интенсификации процесса созревания дистиллятов при производстве алкогольных напитков

ВЫВОДЫ ПО ПЕРВОЙ ГЛАВЕ

ГЛАВА 2. АППАРАТУРНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ

2.1 Описание лабораторно-исследовательского стенда для проведения исследований по совершенствованию процесса выдержки висковых дистиллятов

2.2 Описание и принцип действия разработанного экстракционного аппарата

2.3 Описание нового способа выдержки висковых дистиллятов

2.4 Описание материалов, применяемых в исследованиях

2.5 Описание методик определения показателей качества выдержанных висковых дистиллятов

2.5.1 Определение оптической плотности ВД спектрофотометрическим методом

2.5.2 Определение содержания полифенолов методом Еруманиса

2.5.3 Определение сухих веществ методом высушивания

2.5.4 Определение показателей качества выдержанных висковых дистиллятов методом хромотографии

ВЫВОДЫ ПО ВТОРОЙ ГЛАВЕ

ГЛАВА 3. ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКАЯ ЧАСТЬ

3.1 Исследование влияния кислорода на висковый дистиллят с дубовой щепой

3.1.1 Определение оптической плотности в висковых дистиллятах, подвергшихся насыщению кислородом

3.1.2 Определение содержания полифенолов в образцах, подвергшихся воздействию кислорода

3.1.3 Определение содержания сухих веществ в образцах, подвергшихся воздействию кислорода

3.1.4 Хромотографический анализ образцов висковых дистиллятов

3.2 Определение кинетики массопереноса и построение кривых скорости процесса выдержки висковых дистиллятов при их насыщении кислородом

3.3 Определение рациональных параметров процесса выдержки висковых дистиллятов при их насыщении кислородом методом множественного регрессионного анализа

3.3.1 Исследование оптической плотности в выдержанных висковых дистиллятов в зависимости от различных технологических параметров работы ЭА

3.3.2 Исследование содержания полифенолов в выдержанных висковых дистиллятах в зависимости от различных технологических параметров работы ЭА

3.3.3 Исследование сухих веществ в выдержанных висковых дистиллятах в зависимости от различных технологических параметров работы ЭА

3.4 Исследование содержания оптической плотности, полифинолов и сухих веществ в выдержанных висковых дистиллятах в зависимости от всех исследуемых технологических параметров работы ЭА

3.5 Определение физико-химических показателей качества выдержанного вискового дистиллята при помощи хроматографического анализа

3.6 Определение органолептических показателей выдержанного вискового дистиллята

ВЫВОДЫ ПО ТРЕТЬЕЙ ГЛАВЕ

ГЛАВА 4. МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА ВЫДЕРЖКИ ВИСКОВЫХ ДИСТИЛЛЯТОВ С ПОМОЩЬЮ АППАРАТА ИСКУССТВЕННЫХ НЕЙРОННЫХ СЕТЕЙ

4.1 Написание нейронных сетей для процесса выдержки ВД

4.2 Проверка точности искусственных нейронных сетей

ВЫВОДЫ ПО ЧЕТВЕРТОЙ ГЛАВЕ

ГЛАВА 5. ПРОМЫШЛЕННАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ

5.1 Аппаратурное оформление процесса производства выдержанных висковых дистиллятов на «ООО «БирЛайн»

5.2 Определение качественных показателей выдержанного вискового дистиллята, полученного на предприятии ООО «БирЛайн», при помощи хромотографии и сравнение их с показателями по ГОСТ 33281-2015 Виски

5.3 Определение органолептических показателей выдержанного вискового дистиллята

5.4 Расчет экономической эффективности от совершенствования процесса вдержки висковых дистиллятов в новом экстракционном аппарате

ВЫВОДЫ ПО ПЯТОЙ ГЛАВЕ

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ РАБОТЫ

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

ПРИЛОЖЕНИЯ

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Совершенствование процессов выдержки висковых дистиллятов с обоснованием параметров экстракционного аппарата»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность проблемы. В настоящее время у населения все большую популярность получает напиток виски, пришедший из Шотландии в Россию, Америку, Индию и ряд других стран. Мини-вискокурни имеют свою индивидуальность, независимость и особое отношение к потребителю. Это позволяет им творчески подходить к приготовлению виски и напитков на его основе, разрабатывать новые рецепты, осваивать новые технологии, что способствует появлению инновационных сортов виски. Ситуация на мировом рынке производства виски выглядит следующим образом: популярность больших по объему производств падает. Даже в Шотландии открываются современные малые предприятия по выпуску новых сортов виски, имеющих высокие вкусовые и ароматические качества, стремительно развивается.

В настоящее время в Российской производственной отрасли виски стоит задача обеспечения новым современным оборудованием и технологиями, которые позволят повысить эффективность и интенсивность процессов, дистилляции и экстрагирования, сохранив качество и органолептические характеристики получаемых напитков.

Это является актуальным вопросом в индустрии напитков с высоким содержанием спирта, имеющим сегодня колоссальные изменения, как в технологическом, так и в техническом оснащении.

К значимым факторам, формирующим качество продукта, относится свойства исходного сырья и качества проведения технологических процессов. Основным исходным сырьем для приготовления виски и напитков на его основе относят соложеное зерно (ячмень, пшеница, рожь, кукуруза), другое не менее важное сырье, влияющее на вкус и аромат виски - вода, дубовые бочки, в которых традиционно протекает процесс выдержки. Технологическая стадия выдержки висковых дистиллятов в дубовых бочках при классической технологии производства требует определенных временных затрат. Помимо этого сами бочки

требуют определенной подготовки, что влечет за собой, как их удорожание, так и конечного продукта - виски.

Анализ отечественной и зарубежной научной информации за последние десять лет показал, что одним из перспективных направлений интенсификации процесса созревания висковых дистиллятов выделен курс применения «зеленых технологий» основное отличие которых от традиционных заключается в использовании производственных процессов более экологически безвредных в отношении окружающей среды и самого продукта. Данные технологии реализуются в технологической и инновационной сферах и решают вопросы приспособления альтернативных производственных процессов для совершенствования технологической цепи в целом [4, 5].

К «зеленым технологиям», как пример, можно отнести воздействие микроволнового нагрева [6, 7]. Проведенные исследования экстракции полифенольных соединений с использованием микроволновой экстракции и обычной экстракции растворителем показали, что микроволновое селективное нагревание может увеличить выход и качество извлеченных полифенолов. Установлено, что при применении одинаковой скорости объемного нагрева нет разницы во времени обработки и, следовательно, в теоретических энергетических потребностях для проведения процесса [8].

Приведены результаты исследований по оптимизации эффективной «зеленой» методики извлечения фенольных соединений из выжимок винограда. При этом использованы две методики экстракции: ультразвуковая и микроволновая экстракция. Определен оптимальный выход при экстракции с использованием ультразвука, установлены параметры экстрагирования [9].

Проведены исследования по поиску режимов экстракции компонентов зерна ячменя, путем изменения температуры экстракции, давления, воздействия СО2 [10]. Показано, что воздействие углекислого газа улучшает процесс экстрагирования.

Исследована возможность интенсификации процесса дегуммирования неочищенного соевого масла с использованием комбинированного подхода с

помощью ультразвука в сочетании с окислителями, такими как перекись водорода (H 2 O 2), персульфат калия (KPS), пероксимосульфат (PMS) и реагент Фентона. Установлены наилучшие комбинации, путем воздействия ультразвука и перекисью водорода [11].

Предложена математическая модель для многокритериальной оптимизации извлечения антиоксидантных полифенолов из побочных продуктов пищевой промышленности. Интегрированный процесс позволил повысить эффективность извлечения полифенолов на 63% и снизить потребление энергии в 2,8 раза по сравнению с традиционным процессом, где экстракция и адсорбция проводились последовательно [12].

Все это, несомненно, подчеркивает актуальность исследований в области поиска технологических решений интенсификации процесса созревания висковых дистиллятов, подбора технологических режимов и параметров, позволяющих получить качественный напиток, не уступающий по вкусоароматическим характеристикам традиционно приготовленным.

Выше изложенное послужило основанием для постановки цели и задач будущих исследований процесса созревания висковых дистиллятов при воздействии на них кислородом.

Степень разработанности темы исследования. Исследованиями процессов получения различных дистиллятов и экстрагирования системы твердое тело жидкость в различных экстракционных аппаратах занимались такие ученые, как А.Н. Остриков, С.В. Шахов, Х.Р. Сиюхов, И.В. Новикова, А.В. Васылык, Л.А. Оганесяц, Н.В. Шелехова, M.R. González-Centeno, K.C.A Rezende, A. Wanikawa, C. Pizarra, J. Lahne.

Цель работы. Научное обоснование и совершенствование процессов выдержки висковых дистиллятов, обеспечивающих интенсивность экстрагирования целевых компонентов из дубовой щепы в экстракционном аппарате.

Задачи исследований:

1. провести литературно-патентный обзор существующих конструкций экстракционных аппаратов (ЭА) и способов интенсификации процесса экстрагирования для выбора направления дальнейших исследований;

2. разработать конструкцию ЭА и способ совершенствования процесса выдержки висковых дистиллятов (ВД) путем воздействия на них кислородом;

3. определить кинетику массопереноса, построить кривые скорости процесса выдержки ВД при их насыщении кислородом;

4. определить рациональные технологические параметры работы экстракционного аппарата для получения выдержанных дистиллятов заданного качества и степень влияния исследуемых параметров на качество получаемого продукта при помощи регрессионного анализа;

5. с помощью аппарата искусственных нейронных сетей (ИНС) разработать математическую модель процесса выдержки висковых дистиллятов;

6. провести опытно-промышленные испытания экстракционного аппарата в составе технологической линии получения виски; провести определение качественных показателей выдержанных висковых дистиллятов (ВВД) при помощи хромотографии и сравнение их с показателями по ГОСТ 33281 -2015; рассчитать экономическую эффективность от совершенствования процесса выдержки в экстракционном аппарате.

Объектом исследования являлось совершенствование способа выдержки висковых дистиллятов в экстракционном аппарате.

Предметом исследования являлось определение рациональных параметров технологического процесса выдержки висковых дистиллятов в экстракционном аппарате.

Научная новизна. Доказано положительное влияние кислорода на основные показатели качества выдержанного вискового дистиллята. Определены рациональные технологические параметры интенсивного способа созревания висковых дистиллятов с дубовой щепой, за счёт воздействия на них кислородом. Получены уравнения регрессии, адекватно описывающие связь зависимых

переменных (показатели качества висковых дистиллятов: оптическая плотность, содержание полифенолов и сухих веществ) с независимыми (время воздействия, концентрация спирта вискового дистиллята и концентрация кислорода). Получена ИНС способная определять оптимальные технологические параметры процесса выдержки висковых дистиллятов.

Теоретическая и практическая значимость работы. Теоретическая значимость работы заключается в обосновании применения в пищевой индустрии искусственных нейронных сетей для определения оптимальных параметров процесса выдержки висковых дистиллятов при их насыщении кислородом.

Разработка оригинальной конструкции экстракционного аппарата (патент №2707219) и способа совершенствования процесса созревания висковых дистиллятов путем воздействия на них кислородом позволяющего получать выдержанные висковые дистилляты заданного качества; разработка аппаратурного оформления технологической линии производства виски высокого качества, включающей в свой состав экстракционный аппарат на ООО «БирЛайн».

Результаты диссертационной работы используется в учебном процессе ФГБОУ ВО «Кемеровский государственный университет» при подготовке бакалавров и магистров по направлению 150400 «Технологические машины и оборудование».

Методология и методы исследования. Методология выполнения исследования включает теоретическую, экспериментальную и практическую направленности. Использовались следующие методы исследования: оптимизация процесса выдержки путем применения оригинальной конструкции экстракционного аппарата; искусственные нейронные сети, как метод математического моделирования; регрессионный анализ.

Положения, выносимые на защиту. Математическая модель процесса выдержки висковых дистиллятов в экстракционном аппарате, созданная на основе нейронных сетей; конструкция разработанного ЭА (патент РФ 2626415) и способа совершенствования процесса созревания висковых дистиллятов путем

воздействия на них кислородом; результаты исследований процесса созревания висковых дистиллятов в экстракционном аппарате; промышленная апробация разработанного ЭА.

Степень достоверности и апробация результатов. Основные положения данной диссертации научно обоснованы, подтверждаются большим объемом экспериментальных данных и апробацией в условиях реального производства.

Основное содержание диссертации отображено в 14 работах, в том числе 4 публикации в Wos и Scopus, 3 публикации в изданиях, рекомендованных ВАК РФ, 3 патента РФ. Материалы диссертации обсуждены на: V Международной научно-практической конференции «Современные процессы в пищевых производствах и инновационные технологии обеспечения качества пищевых продуктов» (Керч, 2021); IX Международной научной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Пищевые инновации и биотехнологии» (Кемерово, 2021); XVII Всероссийская конференция молодых ученых, аспирантов и студентов с международным участием «Пищевые технологии и биотехнологии» (Казань, 2021).

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, включающих литературно-патентный обзор, математическое моделирование процесса экстрагирования висковых дистиллятов, аппаратурное и методологическое оформление процесса созревания (выдержки) ВД, результаты экспериментальных исследований, промышленную реализацию, результаты и выводы, заключения, списка литературы (125 наименования) и приложений. Общий объем работы составляет 146 страниц. Работа содержит 18 таблиц и 51 рисунок.

ГЛАВА 1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

В первой главе диссертации рассмотрена теория процесса экстрагирования; изучена роль данного процесса в производстве крепких алкогольных напитков, требующих выдержки, рассмотрены и проанализированы существующие методы интенсификации процесса экстрагирования при производстве крепких алкогольных напитков; осуществлен патентный обзор технологического оборудования экстракция в системе «твердое тело-жидкость», преимущества и недостатки конструкций.

1.1 Теория процесса экстрагирования системы «твердое тело - жидкость»

Экстрагирование (от латинского «ех^аЪо» — извлекаю) - извлечение целевых компонентов из твёрдых тел при помощи избирательных растворителей, называемых экстрагентами [95].

Движущей силой процесса экстракции является разница в концентрации экстрагируемого вещества в жидкости, заполняющей поры твердого тела, и в массе экстрагента, контактирующего с поверхностью твердых частиц. [90].

Экстрагирование - сложный процесс, проходящий в несколько этапов [7,

78]:

1) растворитель проходит в частицы твердой фазы по каналам между клетками, доходит до клеточной поверхности, далее сквозь оболочку проникает внутрь клетки;

2) в глубине клетки в экстрагенте происходит растворение экстрактивных вещества;

3) вещество твердой фазы переходит из клетки через клеточную перегородку;

4) из-за перехода вещества на поверхности твердой фазы появляется неподвижный диффузионный слой, в котором происходит молекулярная диффузия;

5) пройдя сквозь сопротивление в виде диффузионного слоя, извлекаемые вещества распределяются во всем объеме растворителя.

Описанная теория диффузионного экстрагирования была предложена и описана Касаткиным А.Г. в 1961 г., дальнейшее развитие она получила в середине 70-х годов в книге «Экстрагирование (система «твердое тело-жидкость»)» авторы Г. А. Аксельруд и В. М. Лысянский [5].

К тому времени ни в зарубежной, ни в советской литературе не было трудов, посвященных процессу экстрагирования растворимых веществ из твердого сырья, была лишь литература по жидкостной экстракции.

Суть предложенной теории состоит в том, что массоперенос компонентов в пористых частицах протекает благодаря молекулярной диффузии.

Данная теория дала начало первым способам интенсификации экстрагирования, таким как: увеличение температуры проведения процесса, варьирование степени измельчения твердой фазы, подбор наиболее оптимального экстрагента, изменение вязкости экстрагента, увеличение продолжительности проведения процесса и пр. [8, 48].

Известно, что сам по себе процесс экстрагирования является вялотекущим, неэффективным. Он плохо реагирует на традиционные методы интенсификации, которые не результативны, потому что не дают полного истощения твердой фазы, требуют большой продолжительности времени и не продуктивны по затратам энергии [35].

С течением времени в связи с увеличением объема производств, расширением ассортиментного ряда продуктов на основе различных экстрактов, появилась необходимость в исследовании и развитии процесса экстрагирования в системе «твердое тело-жидкость», а также в разработке новых перспективных способов интенсификации этого процесса и оборудования для их осуществления.

1.2 Роль процесса экстрагирования в производстве алкогольных напитков

Процесс экстрагирования нашел широкое применение в алкогольной промышленности. Ярким примером применения данного процесса может служить получение крепких алкогольных напитков, для получения которых необходима выдержка - виски, коньяк, бренди, ром, кальвадос. Ароматика и вкусовые качества этих напитков обусловливаются не только сырьем для изготовления дистиллята. Например, виски приобретает примерно 70-80 % своих вкусо-ароматических свойств именно во время выдержки [84].

После этапов приготовления спирта-сырца: брожения сусла (солодового, зернового, фруктового/ягодного в зависимости от вида напитка), перегонки и фильтрации, полученные спирты разливаются по дубовым бочкам, где происходит их выдержка - экстрагирование спиртом из древесины дуба целевых компонентов, и, как следствие, формирование вкусовых качеств, цвета и аромата будущего напитка.

В результате выдержки из дубовой щепы в спирт в большом количестве экстрагируются и окисляются танины, ванильные, сиреневые, фурановые альдегиды, моносахариды гемицеллюлозы. Все это придает напитку узнаваемый соответствующий аромат, во вкусе приобретаются мягкие, сладковатые ноты [57].

Выдержка осуществляется как в новых бочках, так и в тех, где до этого выдерживали другие напитки. Обычно это качественные крепленые вина, такие как портвейн, херес, мадейра [91]. Благодаря выдержке в таких бочках, напитки обогащаются сладковатыми и ароматными шоколадными тонами, тонами ореха и сухофруктов.

Технологический процесс выдержки (созревания) в дубовой бочке требует следования определенным правилам: соблюдение четкого температурного режима и влажности. Высокая стоимость бочки также является недостатком такого способа выдержки. Поэтому, в целях экономии и упрощения процесса, выдержка спиртов может осуществляться не только в бочках, но и в специальных

стеклянных или эмалированных резервуарах с дубовой щепой - продуктом переработки древесины дуба [2].

Отбор и подготовка дубовой древесины для выдержки, будь то бочка или щепа, играет важнейшую роль в формировании в ней ценных компонентов [56]. Чем она меньше величина дубовой бочки, тем быстрее в ней происходит созревание напитка.

Также качество спирта, выдержанного в бочке или резервуаре с дубовой щепой, зависит от числа циклов использования древесины (бочки или щепы) [6].

Что бы изучить динамику истощения древесины дубовой бочки и щепы при их многократном использовании для выдержки коньячных спиртов, были сделаны специальные исследования.

В результате исследований были получены следующие результаты: самое интенсивное экстрагирование целевых компонентов в спирт из новой дубовой бочки (до 70 %) осуществляется в первом цикле выдержки. После четвертого цикла выдержки компоненты извлекаются в спирт в минимальном количестве (менее 10 %). На шестом и седьмом циклах внутренняя поверхность дубовой бочки истощается более чем на 90 % [47].

На основании выше изложенного можно сделать вывод о том, что экстрагирование является важнейшим процессом при производстве крепких алкогольных напитков. Свои вкусовые качества и соответствующий аромат алкогольная продукция типа виски, коньяка и бренди приобретает преимущественно на этапе выдержки (экстрагирования) с дубовой древесиной (бочка или щепа).

1.3 Состояние и перспективы развития технологического оборудования для проведения процесса экстрагирования

На сегодняшний день существует большое количество специальных аппаратов для интенсификации процесса экстрагирования в системе «твердое

тело - жидкость», называемых экстракторами. Их классифицируют по различным параметрам: режиму работы, виду циркуляции в аппарате, конструкции и пр [80].

По режиму работы экстракторы делятся на:

- периодические;

- полунепрерывные;

- непрерывные.

Разделение зависит от направления движения жидкой и твердой фаз (устройства противоточные и прямоточные).

По своей конструкции основные типы экстракторов классифицируются по разнородным характеристикам: по типу корпуса устройства - колонно-камерный тип, по типу транспортного корпуса - шнек, лопасть, цепь, ковш, ротационный, ленточный; в зависимости от положения корпуса устройства - в горизонтальном, вертикальном и наклонном. В зависимости от гидродинамического характера протекающего в аппарате процесса - к аппаратам с неподвижным слоем твердых частиц, пдвижущимся слоем и кипящим слоем [88, 102].

Многочисленность конструкций экстракторов объясняется большим разнообразием видов сырья, перерабатываемого в этих аппаратах.

Далее в работе рассмотрены различные конструкции экстракторов для системы «твердое тело-жидкость», выявлены их преимущества и недостатки.

1.3.1 Экстрактор с мешалкой и фильтрующим элементом

Экстрактор данной конструкции может быть применен в химической и пищевой промышленности, медицине и парфюмерии [62].

Сущность изобретения: устройство состоит из корпуса цилиндрической формы с рубашкой термостатирования и патрубками, приводной мешалки, на которой закреплен фильтрующий элемент эллиптической формы и отбойников, расположенных по периферии корпуса. Схема устройства аппарата приведена на рисунке 1.1.

Рисунок 1.1 - Экстрактор с мешалкой и фильтрующим элементом 1 - корпус; 2 - рубашка термостатирования; 3, 4 - технологические патрубки для подвода жидкой фазы; 5 - технологический патрубок для отвода экстракта; 6 -технологический патрубок для подвода твердой фазы; 7 - приводная лопастная мешалка; 8 эллиптический фильтрующий элемент; 9 - камера для сбора экстракта; 10 - отбойники

Принцип работы: твердая (сырье) и жидкая (экстрагент) фазы подаются в цилиндрический корпус 1 по технологическим патрубкам 3 и 4. Далее во вращение приводятся мешалка 7 и фильтрующий элемент 8, а в корпусе 1 задается необходимая температура пропусканием хладагента/теплоносителя через рубашку 2 термостатирования. Приводная мешалка 7 создает движение смеси по окружности во всем объеме корпуса 1. Отбойники 10 препятствуют окружному перемещению экстракционной смеси и создают в ней завихрения, которые ускоряют массообменные процессы за счет выравнивания по объему жидкой фазы концентрации экстрактивных веществ, тем самым ускоряя обновление поверхности контактирования двух фаз. Далее полученная жидкая фаза через фильтр 8 продвигается в камеру для сбора экстракта 9, из которой затем отводится по технологическому патрубку 6. Отделенная твердая фаза остается на

поверхности фильтра 8 и снимается с нее в поле центробежных сил при вращении элемента 8 совместно с мешалкой 7.

Таким образом, это устройство повысило эксплуатационную надежность за счет исключения возможности закупоривания пор и малыми габаритами. Недостатком такой конструкции является то, что при помощи приводной мешалки достигается недостаточная степень интенсификации процесса извлечения целевых компонентов из твердой фазы.

1.3.2 Экстрактор с рабочими элементами - ножами

Изобретение [61] относится к технике экстракции и может быть использовано в различных сферах деятельности для извлечения различных веществ из предварительно измельченных твердых веществ.

Экстрактор состоит из вертикального цилиндрического корпуса 1, коллектора 2 экстрактора со штуцерами 3 и 4 соответственно для отвода экстракта из корпуса и подачи в него пара, крышки 5, в которой находится штуцер 6 для загрузки в резервуар. К корпусу 1 предварительно измельченного твердого вещества прикреплен штуцер 7 на входе в корпус через кольцевое сопло 8 растворителя (жидкая фаза) и сопло 9 для удаления газообразных и парообразных веществ из корпуса. Корпус 1 соединен с коллектором 2 и крышкой 5 посредством фланцев 10 и 11, а вокруг корпуса 1 может быть установлена паровая рубашка 12 с соединительными элементами 13 и 14 для подачи и отвода пара. В корпусе 1 и паровой рубашке 12 предусмотрено окно (люк) (на чертеже не показано) для удаления отработанного твердого вещества из всасывающего корпуса 1 и входа в корпус 1. Рабочие элементы 16 закреплены на вертикальном валу 17, соединенном с приводным устройством 18 и установленном в уплотнительном узле 19 крышки 5 с возможностью вращения вокруг собственной оси и возвратно-поступательного движения. Схема устройства экстрактора представлена на рисунке 1.2.

Рисунок 1.2 - Экстрактор с рабочими элементами - ножами 1 - корпус; 2 - сборник; 3, 4 - штуцеры; 5 - крышка; 6 - штуцер для загрузки твердой фазы; 7 - штуцер для ввода жидкой фазы; 8 - кольцеобразный распылитель растворителя; 9 -

штуцер для удаления газо- и парообразных веществ; 10, 11 - фланцевые соединения; 12 -паровая рубашка; 13, 14 - штуцеры для подачи и выхода пара; 15 - горизонтальная решетчатая перегородка; 16 - рабочие элементы - ножи; 17 - вертикальный вращающийся вал; 18 -приводное устройство; 19 - уплотнительный узел крышки

Принцип работы: в корпус 1 загружается измельченное твердое тело. При запуске устройство 18, передается вращение валу 17 и вместе с тем элементам 16, которым заранее задана высота. Следовательно ножи 16 распределяют измельченное твердое вещество по корпусу 1.

После образования слоя твердого тела определенной высоты в корпусе 1 ножи размещаются над этим слоем, подача твердого тела к корпусу 1 прекращается. Растворитель вводится в корпус 1 через сопло 7 и распылитель 8, извлекающий компоненты из твердых частиц. Поскольку частицы контактируют друг с другом, в твердой фазе образуются застойные зоны. Для разрушения зон

стояния рабочие элементы 16 приводятся во вращение с одновременным перемещением в осевом направлении.

В данном экстракторе возможно осуществлять процесс экстрагирования в нескольких режимах, что является преимуществом аппарата:

- при температуре окружающей среды;

- при температуре выше, чем температура окружающей среды;

- при встречном потоке пара.

Аппарат также обладает и рядом недостатков:

- громоздкость конструкции;

- сложность в процессе эксплуатации.

1.3.3 Экстрактор периодического действия для извлечения целевых

компонентов из дубовой щепы

Изобретение относится к экстракторам для твердожидкостной системы и может быть использовано в фармацевтической, биохимической, пищевой и других отраслях промышленности (рисунок 1.3) [63].

Экстрактор состоит из цилиндрического корпуса с перфорированной плоской крышкой с возможностью перекрытия отверстий. На цилиндрическом корпусе имеется патрубок для подачи экстрагента (спирта) и твердой фазы (дубовая крошка 3-5 мм) и патрубок для вывода готового продукта (экстракта). В нижней части устройства установлено газораспределительное устройство с байпасным патрубком для подачи кислорода. Интенсификация процесса извлечения целевых компонентов из дубовой крошки достигается за счет равномерного введения кислорода в экстрактор, что приводит к созданию барботажного слоя и многократному перемешиванию твердых частиц во всем объеме спирта. В результате пропилфенольные компоненты лигнина окисляются по двойной связи с образованием простейших ароматических альдегидов, таких как ванилин, а также окисляются дубильные вещества древесины дуба с образованием растворимых продуктов, улучшающих органолептические

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Шалев Алексей Владимирович, 2022 год

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. Абрамова, А.В. состав древесины дуба и его воздействие на алкогольные напитки при выдержке / А. В. Абрамова // Успехи современной науки. - 2017. - Том 1. - № 6. - С. 140-142.

2. Администрация сайта https://homebeeromsk.ru, Облагораживание дистиллята при помощи дубовой щепы [Электронный ресурс] / Режим доступа: https://homebeeromsk.ru/oblagorazhivanie-distillyata-pri-pomoshhi-dubovoj-shhepy

3. Администрация сайта https://whiskyworld.ru, О виски [Электронный ресурс] / Режим доступа: https://whiskyworld.ru/about-whisky

4. Администрация сайта https://www.firmarost.ru, Дубовая щепа как аналог бочки / [Электронный ресурс] / Режим доступа: https://www.firmarost.ru/articles/ samogonovarenie/dubovaja-schepa-kak-analog-bochki

5. Аксельруд, Г. А. Экстрагирование. Система твердое тело - жидкость / Г. А. Аксельруд, В.М. Лысянский. - Л., 1974. - 348 с.

6. Ахназарян, Ф.А. Многократное использование древесины дуба в производстве коньяка / Ахназарян Ф. А., Саакян А. С., Геворкян А. С., Азарян Р. А., Акопян Э. Л., Мнджоян Е. А. - Садоводство и виноградоводство Молдавии. -1986. - № 4. - С. 34-35.

7. Бабенко, Ю. И., Экстрагирование. Теория и практические приложения / Ю. И. Бабенко, Е. В. Иванов // СПб.: НПО «Профессионал», 2009. - 334 с.

8. Бадалова, Э. К. Разработка путей повышения эффективности процесса экстрагирования и качества красящих веществ из растительного сырья: автореф. дис. ... канд. тех. наук. - Москва, 2000. - 26 с.

9. Бадмацыренов, Б. В. Разработка оборудования и процесса экстракции кедрового масла в электромагнитном поле СВЧ: автореф. дис. ... канд. тех. наук. - Улан-Удэ, 2004. - 23 с.

10. Борисенко, Т. Н. Методы исследования качества сырья, полуфабрикатов и готовой продукции бродильных производств [текст]:

лабораторный практикум для студентов спец. 270500 «Технология бродильных производств и виноделие» / Борисенко Т. Н., Нуштаева Т. И. - Кемерово: КемТИПП, 2003. - 104 с.

11. Бородулин, Д.М. Интенсификация процесса извлечения целевых компонентов из термически обработанной дубовой щепы с дистиллятами при приготовлении виски / Д.М. Бородулин, О.В. Салищева, А.А. Файнер // Пищевые инновации и биотехнологии: материалы V Международной научной конференции. Кемерово: КТИПП, 2017. С. 200-202.

12. Бородулин, Д.М. Интенсификация процесса охмеления пивного сусла с применением роторно-пульсационного аппарата / Д. М. Бородулин, В. Н. Иванец, Е. А. Сафонова [и др.] // Научный журнал НИУ ИТМО. Серия: процессы и аппараты пищевых производств. - 2017. - № 4. - С. 3-12. https://doi.org/10.17586/ 2310-1164-2017-10-4-3-12.

13. Бородулин, Д. М. Исследование влияния микроволнового воздействия на процесс созревания висковых дистиллятов / Д.М. Бородулин, М.В. Просин, М.Н. Потапова, А.В. Шалев // Хранение и переработка сельхозсырья. - 2019 . - № 4. - С. 141-153. DOI: https://doi.org/10.36107/spfp.2019.154

14. Бородулин, Д.М. Исследование совместного влияния сверхвысокочастотного излучения и кислорода на процесс экстрагирования в технологии получения спиртных напитков / Д.М. Бородулин, И.Ю. Резниченко, М.В. Просин, А.В. Шалев, М.Н. Потапова, Я.С. Головачева // Пиво и напитки. - 2020. - №2. - С. 15-19.

15. Бородулин, Д.М. Определение сглаживающей способности вибрационного смесителя на основе корреляционного анализа / Д.М. Бородулин, А.Б. Шушпанников, Т.В. Зорина, Е.А. Шушпанников, И.Н. Иванец // Вестник ВГУИТ. - 2018. - 80(4). -С 30-34.

16. Бородулин, Д.М. Определение содержания полифенолов в крепких алкогольных напитках / Д.М. Бородулин, О.В. Салищева, Е.А. Вечтомова, А.А. Файнер, К.В. Клопова // Материалы II Международной научно-практической

конференции «Явление переноса в процессах и аппаратах химических и пищевых производств». - 2016. - с. 431-434.

17. Бородулин, ДМ. Перспективы развития экстракционного оборудования для созревания висковых дистиллятов / Д.М. Бородулин, Я.С. Головачева, А.В. Шалев // Сборник тезисов докладов участников пула научно-практических конференций. Под общ. ред. Масюткина Е. П. / Донецкий национальный университет экономики и торговли имени Михаила Туган-Барановского / Луганский государственный педагогический университет / Керченский государственный морской технологический университет. - Керчь, 2021. - С. 76-79.

18. Бородулин, Д.М. Разработка новых заторно-сусловарочно-фильтрационных аппаратов для производства крафтового пива / Д.М. Бородулин, А.В. Шалев, Е.А. Сафонова, М.В. Просин, Я.С. Головачева, Е.А. Вагайцева // Техника и технология пищевых производств. - 2020. - № 4. - С. 630-641.

19. Бородулин, Д.М. Создание и опробирование лабораторного стенда для совершенствования процесса созревания висковых дистиллятов / Д.М. Бородулин, Я.С. Головачева, А.В. Шалев // Сборник тезисов IX Международной научной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых. - Кемерово, 2021. - С. 40.

20. Бородулин, Д.М. Сравнительный анализ качества солода различных производителей для приготовления солодовых висковых дистиллятов / Д.М. Бородулин, И.Ю. Резниченко, А.В. Шалев, М.В. Просин // Пиво и напитки. -№2. - 2019. - С. 64-69.

21. Бунтова, Е.В. Статистическая обработка результатов измерений: учеб. пособие / Е.В. Бунтова. - Самара: Книга, 2011. - 87 с.

22. Бурачевский, И. И. Происхождение, классификация и технология приготовления виски. / И. И. Бурачевский, Е. В. Воробьева, О. В. Веселовская, Л. П. Галямова // Производство спирта и ликероводочных изделий. - 2013. - № 1. - С. 9-14.

23. Бурдо, О.Г. Процессы инактивации микроорганизмов в микроволновом поле / О.Г. Бурдо, О.Б. Рыбина// Одесса: Полиграф, 2010. - 200 с.

24. Васылык, А.В. Термическая обработка коньячных спиртов в процессе выдержки / А.В. Васылык, М.Н. Простак// Магарач. Виноградарство и виноделие. - 2009. - № 1. - С. 35-36.

25. Востриков, С.В. Влияние физико-химических методов обработки водно-спиртовых смесей и дубовой древесины на эффективность получения компонентов виски. / С.В. Востриков, И.В Новикова // Известия вузов. Пищевая технология. - 2002. - № 4. - С 26-28.

26. Гармаш, А.В. Введение в спектроскопические методы анализа. Оптические методы анализа / А. В. Гармаш. - М.: РАН ВХК, 1995. - 38 с.

27. ГОСТ 29294-2014. Солод пивоваренный. Технические условия. - М.: Стандартинформ, 2016. - 18 с.

28. ГОСТ 33281-2015. Виски. Технические условия. [текст]. - Введ. 201527-07. - М.: Стандартинформ, 2015. - 6 с.: ил.

29. ГОСТ 5962-2013 Спирт этиловый ректификованный из пищевого сырья. Технические условия. М.: Стандартинформ, 2014. - 9 с.

30. ГОСТ 6709-72 Вода дистиллированная. Технические условия (с Изменениями № 1, 2). М.: Стандартинформ, 2014. - 12 с.

31. Давадов, Ф.Д. Исследование влияния ультразвука на качество непастеризованного пива / Ф. Д. Давадов, М. В. Гернет, И. Н. Грибкова [и др.] // XXI век: Итоги прошлого и проблемы настоящего плюс. - 2019. - Т. 8. - № 2 (46). - С. 136-139.

32. Динабург, А.М. Оборудование ликеро-водочного производства / А.М Динабург, И.М. Ройтр. - М.: Пищепромиздат, 1959. - 304 с.

33. Домарецкий, В.А. Технология экстрактов, концентратов и напитков из растительного сырья: учеб. пособие. М.: ФОРУМ, 2011. - 448 с.

34. Елисеев, М.Н. Крепкий алкогольный напиток - типа виски на основе пивоваренного солода / М.Н. Елисеев, В.П. Осипова, М.А. Миронова // Перспективные биотехнологические процессы в технологиях продуктов питания и кормов: VII Международный научно-практический симпозиум. - М., 2014. - С. 401-404.

35. Касьянов, Г.И. До- и сверхкритическая экстракция: достоинства и недостатки / Г.И. Касьянов // Пищевая промышленность. - 2005. - № 1. - C. 3639.

36. Кетова, Н. П. Ситуационный маркетинговый анализ российского рынка пива: оценка тенденций его развития, возможности позиционирования компаний в регионах / Н. П. Кетова, М. С. Железнякова // Экономика и предпринимательство. - 2016. - Т. 75. - № 10-1. - С. 180-191.

37. Коляновський, Л.М. Повышение качества растительных масел при извлечении этилового спирта по интенсификации сверхвысокочастотной энергией // Науковий вюник львiвського нащонального ушверситету ветеринарно! медицини та бютехнологш iменi С.З. Гжицького. - 2016. - № 1-4(65). - Т. 18. - С. 75-80.

38. Коптелова, Е. Н. Извлечение экстрактивных веществ и бетулина из бересты при воздействии СВЧ-поля / Е.Н Коптелова, Н.А. Кутакова, С.И. Третьяков // Химия растительного сырья. - 2013. - № 4. - С. 159-164.

39. Копысова, Т.С. Разработка технологии СВЧ-экстрагирования компонентов растительного сырья: дисс. ... канд. техн. наук: 05.20.02. Ижевск, 2013. 171 с.

40. Коростелев, А.В. Моделирование и оптимизация процесса получения солодов для приготовления спирта-виски / А.В. Коростелев, И.В. Новикова, Д.А. Палишкин // Материалы XI. IX отчетной научной конференции за 2010 г. (г. Воронеж, 22-23 марта 2011 г.). - Воронеж, 2011. - С. 204.

41. Коростелев, А. В. Разработка интенсивной технологии крепких алкогольных напитков «Виски» [текст] : дис. на соискание ученой степени канд. техн. наук: 05.18.01 / Коростелев Алексей Васильевич. - Воронеж, 2011, 283 с. -04201163070.

42. Коростелев, А.В. Физико-химические и органолептические показатели спиртов-виски из различного сырья / А.В. Коростелев, С.В. Востриков, И.Н. Новикова // Производство спирта и ликероводочных изделий. - 2010. - №1. -С. 30-31.

43. Кудряшов, В. Л. Роль баромембранных процессов при создании производства крафтовых продуктов питания / В. Л. Кудряшов, О. П. Преснякова // Пищевая промышленность. - 2017. - № 6. - С. 44-48.

44. Кухно, А. И. Оптимальные режимы обработки дубовой древесины в производстве крепких спиртных напитков//Пищевая технология. - 1995. - № 5-6.-С. 48-49.

45. Кухно, А.И. Особенности ускоренной технологии производства крепких спиртных напитков / А.Н Микелов, Э.М. Соболев, В. М. Боярский // Пищевая технология. - 1995. - № 5-6. - С.46-47.

46. Левтринская, Ю.О. Микроволновые технологии интенсификации массообменных и тепловых процессов при переработке растительного сырья / Ю.О. Левтринская, Н.В. Ружицкая, Т.А. Резниченко, В.Н. Бандура // Научные труды одесской национальной академии пищевых технологий. - 2016. - № 1. - Т. 80. - С. 67-73.

47. Луканин, А. С. Выдержка коньячных спиртов в старых дубовых бочках с использованием продуктов переработки древесины дуба. / А. С. Луканин, С. И. Байлук, А. Н. Сидоренко, С. Г. Зражва // Виноградство и виноделие. - 2010. - № 3. -С. 34-36.

48. Луканин, А. С. Выдержка коньячных спиртов в старых дубовых бочках с использованием продуктов переработки древесины дуба. / А. С. Луканин, С. И. Байлук, А. Н. Сидоренко, С. Г. Зражва // Виноградство и виноделие. - 2010. - № 3. - С. 34-36.

49. Микулинич, М.Л. Подбор оптимальных технологических режимов получения солода из различных видов зерна белорусской селекции для получения полисолодовых экстрактов / М.Л. Микулинич, Е.М. Моргунова, С.Л. Масанский // Вестник могилевского государственного университета продовольствия. - 2016. -№ 2(21). - С. 63-74.

50. Моторжин, В. В. Тенденции развития рынка крафтового пива в России / В. В. Моторжин, В. В. Яковлев // Маркетинг и маркетинговые исследования. - 2016. - № 3. - С. 218-222.

51. Мурашев, С.В. Определение содержания воды и сухих веществ в пищевых продуктах / С.В. Мурашев, А.Л. Ишевский, Н.А. Уварова// СПб.: СПбГУНиПТ, 2008. - 26 с.

52. Новикова, И.В. Интенсификация экстрагирования компонентов из древесины дуба с помощью ультразвука / И.В. Новикова, Г.В. Агафонов, И.Е. Шабанов, Е.А. Коротких, А.А. Маркин // Хранение и переработка сельхозсырья. -2014. - № 10. - С. 34-37.

53. Новикова, И. В. Исследование скорости экстрагирования компонентов из древесного сырья. / И. В. Новикова, Г. В. Агафонов, Т. С. Корниенко, О. Ю. Мальцева - Вестник ВГУИТ. - 2012. - № 3. - С. 99-103.

54. Новикова, И.В. Теоретические и практические аспекты интенсивной технологии спиртных напитков из зернового сырья с применением экстрактов древесины: монография [текст] / И.В. Новикова // Воронежский государственный универсиет инженерных технологий - Воронеж, 2014. - 150 с.

55. Овсянникова, Е.А. Исследование процесса экстрагирования дикорастущих ягод Сибири с использованием биокаталитических методов // Техника и технология пищевых производств. - 2012. - № 4(27). - С. 110-114.

56. Оганесянц, Л.А. Влияние термической обработки древесины дуба на ее химический состав и качество коньяков /Л.А. Оганесянц, В.А. Песчанская, В.П. Осипова и др.// Виноделие и виноградарство. - 2008. - № 5. - С.7.

57. Оганесянц, Л.А. Дуб и виноделие / Л. А. Оганесянц. - М: Агропищепромиздат, 2001. - 359 с.

58. Османьян, Р.Г. Влияние условий брожения на качество висковых спиртов / Р.Г. Османьян // Пищевая и перерабатывающая промышленность. Реферативный журнал. - 2007. - №2. - С. 532.

59. Османьян, Р.Г. Основные направления совершенствования технологии производства российского бренди [ускорение созревания коньячных спиртов] / Р.Г. Османьян // Пищевая и перерабатывающая промышленность. Реферативный журнал. - 2007. - № 1. - С. 192.

60. Панахов, Т.М. Исследование процессов трансформации ароматических компонентов дубовой клепки в период естественной сушки-созревания / Т.М. Панав, Д.А. Шафизаде // Известия высших учебных заведений. Пищевая технология. - 2007. - № 2-3. - С. 72-77.

61. Пат. 1706096 Российская Федерация, МПК В0Ш 11/02. Экстрактор для системы твердое тело - жидкость [текст] / Литвиненко В. И., Артюшенко В. И., Попова Т. П.; заявитель и патентообладатель: Воронежский политехнический институт. - № 3995189/63; заявл. 20.03.1993; опубл. 27.05.1995.

62. Пат. 2091120 Российская Федерация, МПК В0Ю 11/02. Экстрактор для системы твердое тело - жидкость [текст] / Ломачинский В. А., Квасенков О. И. [и др.].; заявитель и патентообладатель: Всероссийский научно-исследовательский институт консервной и овощесушильной промышленности. -№ 95116297/25; заявл. 19.09.1995; опубл. 27.09.1997.

63. Пат. 2142314 Российская Федерация, МПК В0Ш 11/02. Экстрактор [текст] / Золотников А. Н., Малышев Р. М., Бомштейн В. Е. [и др.].; заявитель и патентообладатель: Всероссийский научно-исследовательский институт консервной и овощесушильной промышленности. - № 98113027/12; заявл. 29.06.1998; опубл. 10.12.1999.

64. Пат. 2146703 Российская Федерация, МПК С12Н 1/22, С^ 3/07, С12Н 1/04. Способ выдержки алкогольного напитка и емкость для его осуществления [текст] / Карагезов Э. И.; заявитель и патентообладатель: Карагезов Э. И. - № 98123652/13; заявл. 29.12.1998; опубл. 20.03.2000, Бюл. № 8. - 10 с.: ил.

65. Пат. 2213136 Российская Федерация, МПК С12Н 1/22, С^ 3/07, C12G 1/02. Способ приготовления дубового экстракта [текст] / Оганесянц Л.А.,Телегин Ю. А., Осипова В. П., Макулькина О. С., Маргулис М. А., Поролло В. А., Васильченко С. В., Дмитриева А.Ф.; заявитель и патентообладатель: Всероссийский научно-исследовательский институт пивоваренной, безалкогольной и винодельческой промышленности РАСХН, Государственное

унитарное предприятие «Акустический институт им. акад. Н.Н. Андреева». - № 2001104922/13, заявл. 23.02.2001; опубл. 27.09.2003; Бюл. № 27. 3 с.

66. Пат. 2221036 Российская Федерация, МПК С^ 3/00, В0№ 11/02. Ультразвуковой экстрактор [текст] / Маргулис М. А., Поролло В. А., Васильченко С. В. [и др.].; заявитель и патентообладатель: Государственное унитарное предприятие «Акустический институт им. акад. Н.Н. Андреева». - № 2000130370/13; заявл. 05.12.2000; опубл. 10.01.2004, Бюл. № 1.

67. Пат. 2243997 Российская Федерация, МПК С12Н 1/22, С12Н 1/16, C12G 3/07 . Способ созревания крепкого спиртного напитка [текст] / Бережная А. В., Христюк В. Т., Агеева Н. М., Узун Л. Н.; заявитель и патентообладатель: Кубанский Государственный Технологический Университет. - № 2003120750/13; заявл. 07.07.2003; опубл. 10.01.2005, Бюл. № 1. - 6 с.; ил.

68. Пат. 2257937 Российская Федерация, МПК В0Ш 11/02. Экстрактор вибрационный [текст] / Сорокопуд А. Ф., Иванов П. П., Кустов И. Н.; заявитель и патентообладатель: Кемеровский технологический институт пищевой промышленности. - № 2001402772/15; заявл. 30.01.2004; опубл. 10.08.2005, Бюл. № 22.

69. Пат. 2332447 Российская Федерация, МПК С12Н 1/16, В0Ш 11/02, C12G 1/02, С12Н 1/22. Способ получения экстракта [текст] / Христюк В. Т., Якуба Ю. Ф., Алексеева Р. В., Узун Л. Н., Ткаченко Р. Н.; заявитель и патентообладатель: Кубанский Государственный Технологический Университет. - № 2007104457/13, заявл. 05.02.2007; опубл. 27.08.2008, Бюл. № 24. 10 с.: ил.

70. Пат. 2644914 Российская Федерация, МПК В0Ш 11/02. Экстрактор периодического действия для извлечения целевых компонентов из дубовой щепы [текст] / Бородулин Д. М., Вечтомова Е. А., Файнер А. А., Клопова К. В.; заявитель и патентообладатель: Кемеровский технологический институт пищевой промышленности (университет). - № 2016139333, заявл. 06.10.2016; опубл. 14.02.2018 Бюл. № 5. 3 с.: ил.

71. Пат. 2707219 С1 Российская Федерация, МПК В0Ш 11/02. Экстрактор периодического действия для извлечения целевых компонентов с рецикл-

каналами [текст] / Бородулин Д.М., Шалев А.В., Просин М.В., Вечтомова Е.А., Потураева Н.Л., Демченко К.Э.; заявитель и патентообладатель ФГБОУ ВО КемГУ. - №2019109707; заявл. 02.04.2019; опубл. 25.11.2019, Бюл. №33. - 7 с.: ил.

72. Пат. 2713107 С1 Российская Федерация, МПК С12С 13/02, С12С 7/00. Заторно-сусловарочно-фильтрационный аппарат [текст] / Шалев А.В., Бородулин Д.М., Сафонова Е.А., Сидорин К.М., Костина В.В.; заявитель и патентообладатель ФГБОУ ВО КемГУ. - №2018144334; заявл. 13.12.2018; опубл. 03.02.2020, Бюл. №4. - 8 с.

73. Пат. 2733131 С1 Российская Федерация, МПК С12Н 1/16, С^ 3/07, С12Н 1/22. . Способ производства виски [текст] / Д.М. Бородулин, А.В. Шалев, М.В. Просин, К.Э. Демченко; заявитель и патентообладатель ФГБОУ ВО КемГУ.

- №2019142767; заявл. 17.12.2019; опубл. 29.09.2020.

74. Петров, С. М. Промышленное применение современных заторных фильтров-прессов для повышения качества квасного сусла на ОАО «Букет Чувашии» / С. М. Петров, С. Л. Филатов, В. Н. Шурбованый [и др.] // Пиво и напитки. - 2013. - № 4. - С. 32-35.

75. Позняковский, В.М. Экспертиза напитков. Качество и безопасность: учеб.-справ. Пособие [Электронный ресурс] / В.М. Позняковский, В.А. Помрзова , Т.Ф. Киселева, [и др.]: под общ. Ред. В.М. Позняковского. - 7-е изд., испр. и доп.

- Новосибирск: Сибирское университетское издательство, 2007. - Режим доступа: http://www.studentlibrary.ru/book/.

76. Покровская, Н.В. Биологическая и коллоидная стойкость пива / Н.В. Покровская, Я.Д. Каданер. - М.: Пищевая промышленность, 1987. - 273 с.

77. Помозова, В.А. Совершенствование процесса затирания при производстве пива / В.А. Помозова, А.Н. Потапов, У.С. Потитина [и др.] // Вестник КрасГАУ. - 2012. - Т. 75. - № 12. - С. 191-196.

78. Пономарев, В. Д. Экстрагирование растительного сырья. / В. Д. Пономарев // М.: Медицина, 1976. - 202 с.

79. Попова, Н. В. Современные подходы к возможности интенсификации процесса затирания пивного сусла. Патентный анализ / Н. В. Попова, И. Ю.

Потороко // Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Пищевые и биотехнологии. - 2018. - Т. 6. - № 3. - С. 12-21. https://doi.org/10.14529/ А^180302.

80. Потапов А. Н. Разработка экстракторов для системы «твердое тело-жидкость» / А.Н. Потапов, М.В. Просин, А.М. Магилина, М.В. Понамарева // Техника и технология пищевых производств. - 2013. - № 3. - С. 80-83.

81. Прокопцев, А. С. Влияние сверхвысокочастотного излучения на экстрактивные процессы при обработке растительного сырья / А.С. Прокопцев // Пищевая промышленность. -2012. - № 1. - С. 160-163

82. Просин, М.В. Роторно-пульсационные аппараты для экстрагирования в системе твердое тело-жидкость // Известия ВУЗов. Прикладная химия и биотехнология. - 2014. - № 5(10). - С. 70-76.

83. Просин, М.В. Усовершенствование экстракторов для системы твердое тело-жидкость // Научный вклад молодых ученых в развитие пищевой и перерабатывающей промышленности АПК: сборник научных трудов VII конференции молодых ученых и специалистов научно-исследовательских институтов Отделения хранения и переработки сельскохозяйственной продукции Россельхозакадемии. М.: ГНУ ВНИМИ Россельхозакадемии, 2013. - С. 370-374.

84. Рассадкин А. Как выдержка в бочке влияет на вкус виски [Электронный ресурс] / А. Рассадкин // Режим доступа: http://altavina.ru/blog.php?id=19 опубликовано 22.05.2011.

85. СанПиН 2.3.2.1078-01. Гигиенические требования безопасности и пищевой ценности пищевых продуктов. М.: Межиздат, 2012. - 448 с.

86. СанПиН 2.3.2.1293-03. Гигиенические требования по применению пищевых добавок. М.: Бюро печати, 2008. - 176 с.

87. Сидоренко, Д.О. Хроматографические методы анализа: учебное пособие / Д.О. Сидоренко, Ж.В. Сурикова. - М.: Издательский центр РГУ нефти и газа имени И. М. Губкина, 2015. - 25 с.

88. Систер, Р.Г. Принципы повышения эффективности тепломассообменных процессов / Р.Г. Систер, Ю.В. Мартынов. - Калуга: Изд-во Бочкаревой Н., 1998. - 507 с.

89. Скурихин, И.М. Химия коньяка и бренди / М.И. Скурихин. - М.: ДеЛи принт, 2005. - 296 с.

90. Стабников, В. Н. Процессы и аппараты пищевых производств [текст] / В. Н. Стабников, В. М. Лысянский, В. Д. Попов. - М.: Агропромиздат, 1985. - 503 с.

91. Сула, Р.А. Совершенствование технологии бренди. -Ав-тореф... дисс канд техн наук. -Краснодар: 2007. -24 с.

92. Тарасов, Р. В. Разработка стратегии предприятия с учетом анализа пожеланий потребителя российского рынка крафтового пива / Р. В. Тарасов, И. В. Марков // Наука и бизнес: пути развития. - 2019. - Т. 93. - № 3. - С. 215-218.

93. Тархова Н. Дубовые бочки. Выдержка дистиллятов [Электронный ресурс] / Н. Тархова, Э.Самедов // Доктор Губер. Фабрика. - 14.06.2017. - Режим доступа: https://www.doctorguber.ru/book/samogonovarenie/tehnologiya-proizvodstva/ article-dubovye_bochki_i_vyderzhka_distiljatov.

94. Третьяк, Л. Н. Перспективы развития технологии производства пива с заданными вкусоароматическими свойствами и пониженными токсикологическими характеристиками / Л. Н. Третьяк // Фундаментальные исследования. - 2014. - № 9-9. - С. 1951-1958.

95. Тутурин, Н. Н. Экстрагирование и экстракция [текст] / Н. Н. Тутурин. - М.: Книга, 2001. - 178 с.

96. Файнер, А.А. Интенсификация процесса извлечения целевых компонентов из дубовой щепы при производстве напитков типа виски / А.А. Файнер // Пищевые инновации и биотехнологии: материалы IV Международной научной конференции. - Кемерово, 2016. - С. 219-220.

97. Федоренко, Б.Н. Определение рациональных технологических параметров работы экстрактора Сокслета при получении спиртовой настойки из ягод клюквы / Б.Н. Федоренко, Д.М. Бородулин, М.В. Просин, А.В. Шафрай, Б.А.

Лобасенко, Я.С. Головачева // Техника и технология пищевых производств. -2020. - № 1. - С. 115-123.

98. Хосни, Я. «Зелёные технологии»: что мы о них знаем? / Я. Хосни, Д. Беннетт, А.А. Трифилова, В.Б. Грузиненко // Инновации. - 2009. - № 3. - С. 3-9.

99. Хугаева, Р. И. Инновационные технологии производства пива - как фактор повышения конкурентоспособности (на примере ООО ВПБЗ «Дарьял» г. Владикавказ РСО-Алания) / Р. И. Хугаева, М. Т. Бигаева // Актуальные проблемы устойчивого развития регионального АПК : материалы научно-практической конференции студентов, аспирантов, магистрантов и сотрудников кафедры «Организация производства и предпринимательства в АПК» / Горский государственный аграрный университет. - Владикавказ, 2016. - С. 128-136.

100. Четвериков, В.И. Анализ сырья и получение зерновых дистиллятов для алкогольных напитков типа «Виски» / В.И. Четвериков // Проблемы, перспективы биотехнологии биологических исследований: материалы VII Региональной конференции студентов младших курсов (г. Бийск, 18 ноября 2017 г.). - Бийск, 2018. - С. 66-69.

101. Чубик, М. П. «Зеленые» технологии и их роль в ситуации ресурсного кризиса / М.П. Чубик // Трансформация научных парадигм и коммуникативные практики в информационном социуме, 2012 г. - Томск: Изд-во ТПУ, 2013 . - С. 181-182.

102. Шишацкий. Ю. И. Перспективные типы экстракционных аппаратов для системы «твердое тело - жидкость» (аспекты теории и анализ конструкций) / Ю.И. Шишацкий, Е.И. Мельникова, С.Ю. Плюха, Е.В. Кузьмин, С.С. Иванов, М.А. Самойлова // Университет им. В. И. Вернадского. - 2012. - №2 (40). - С. 339-351

103. Albanese, L. Beer-brewing powered by controlled hydrodynamic cavitation: Theory and real-scale experiments / L. Albanese, R. Ciriminna, F. Meneguzzo [et al.] // Journal of Cleaner Production. - 2017. - Vol. 142, № 4. - P. 1457-1470. https://doi.org/10.1016/ j.jclepro.2016.11.162.

104. Albanese, L. Gluten reduction in beer by hydrodynamic cavitation assisted brewing of barley malts / L. Albanese, R. Ciriminna, F. Meneguzzo [et al.] // LWT -Food Science and Technology. - 2017. - Vol. 82. - P. 342-353. https://doi.org/10.1016/ j.lwt.2017.04.060.

105. Borodulin, D.M Comparative analysis of extraction methods in distilled drinks production / D.M. Borodulin, I.Yu. Reznichenko, M.V. Prosin, A.V. Shalev // IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. International Conference on Production and Processing of Agricultural Raw Materials. 2021. C. 022060.

106. Borodulin. D.M. Investigation of Influence of Oxygen on Process of Whiskey Ripening in New Design of Extractor / D.M. Borodulin, A.N. Potapov, M.V. Prosin // Advances in Engineering Research, 2018. - vol. 151. - pp. 578-583. - DOI: https://doi.org/10.2991/agrosmart-18.2018.108

107. Borodulin, D. The use of soxhlet extractor for the production of tinctures from plant raw materials / D. Borodulin, M. Prosin, I. Bakin, B. Lobasenko, M. Potapova, A. Shalev // E3S Web of Conferences. XIII International Scientific and Practical Conference "State and Prospects for the Development of Agribusiness -INTERAGROMASH 2020". 2020. C. 08010.

108. Ciriminna, R. Beer produced via hydrodynamic cavitation retains higher amounts of xanthohumol and other hops prenylflavonoids / R. Ciriminna, L. Albanese, V. Di Stefano [et al.] // LWT - Food Science and Technology. - 2018. - Vol. 91. - P. 160-167. https://doi.org/10.1016Zj.lwt.2018.01.037.

109. Collins, T.S. Profiling of nonvolatiles in whiskeys using ultra high pressure liquid chromatography quadrupole time-of-flight mass spectrometry (uhplc-qtof ms) / Collins T.S., Ebeler S.E., Zweigenbaum J. // Food chemistry. - 2014. - No. 163.- P. 186-196.

110. Donadini G. Uncovering patterns of consumers' interest for beer: A case study with craft beers / G. Donadini, S. Porretta // Food Research International. - 2017. - Vol. 91. - P. 183-198. https: //doi.org/10.1016/j.foodres.2016.11.043.

111. Drevelegka, I. Recovery of grape pomace phenolic compounds through optimized extraction and adsorption processes / I. Drevelegka, A.M. Goula // Chemical

Engineering and Processing: Process Intensification, 2020. - V. 149. - Ar. 107845. -DOI: https://doi.Org/10.1016/j.cep.2020.107845

112. Dyshlyuk, L. Comparative analysis of physical and chemical properties of biodegradable edible films of various compositions / L. Dyshlyuk, O. Babich, D. Belova, A. Prosekov // Journal of Food Process Engineering. - 2017. - Vol. 40, № 1. DOI: https://doi.org/10.1111/jfpe.12331.

113. Galan, A. New insights into the role of selective and volumetric heating during microwave extraction: Investigation of the extraction of polyphenolic compounds from sea buckthorn leaves using microwave-assisted extraction and conventional solvent extraction / A. Galan, I. Calinescu, A. Trifan, C. WinkworthSmith, E. Binner // Chemical Engineering and Processing: Process Intensification, 2017. - V. 116. - pp. 29-39. - DOI: http://doi.org/10.1016/jxep.2017.03.006

114. Kodama, S. Enhancing pressurized water extraction of P-glucan from barley grain by adding CO2 under hydrothermal conditions / S. Kodama, T. Shoda, S. Machmudah, Wahyudiono // Chemical Engineering and Processing: Process Intensification. - 2015. - V. 97. - pp. 45-54. - DOI: https://doi.org/10.1016/ j.cep.2015.08.012

115. More, N. S. Intensification of degumming of crude soybean oil using ultrasound in combination with oxidizing agents / N.S. More, P.R. Gogate // Chemical Engineering and Processing: Process Intensification. - 2018. - V. 128. - pp. 132-142. -DOI: https://doi.org/10.1016/jxep.2018.04.008.

116. Pizarro, C. Experimental design approach to evaluate the impact of oak chips and micro-oxygenation on the volatile profile of red wines / C. Pizarro, S. Rodriguez-Tecedor, I. Esteban-Diez, N. Perez-del-notario, J.M. Gonzalez-Saiz // Food chemistry, 2014. - № 148, pp. 357-366. - DOI: https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2013.10.039

117. Pizarro, C. Experimental design approach to evaluate the impact of oak chips and micro-oxygenation on the volatile profile of red wines / C. Pizarro, S. Rodriguez-Tecedor, I. Esteban-Diez, N. Perez-del-Notario, J.M. Gonzalez-Saiz // Food chemistry. - 2014. - No. 148. - P. 357-366.

118. Pradal, D. Integrated extraction-adsorption process for selective recovery of antioxidant phenolics from food industry by-product / D. Pradal, P. Vauchel, S. Decossin, P. Dhulster, K. Dimitrov. // Chemical Engineering and Processing: Process Intensification, 2018. - V. 127. - pp. 83-92. - DOI: https://doi.org/10.1016/ j.cep.2018.03.016

119. Prosekov, A. Functional properties of the enzyme-modified protein from oat bran / A. Prosekov, O. Babich, O. Kriger [et al.] // Food Bioscience. - 2018. - Vol. 24. -P. 46-49. https://doi.org/10.1016/j.fbio.2018.05.003.

120. Rudoy, G.I. Analysis of the stability of nonlinear regression models to errors in measured data / Rudoy G.I. // Pattern recognition and image analysis (Advances in mathematical theory and applications), 2016. - v. 26. - № 23. - pp. 608616. - DOI: https://doi.org/10.1134/S1054661816030172

121. Van Dijk, M. From pilsner desert to craft beer oasis: The rise of craft brewing in the Netherlands / M. van Dijk, J. Kroezen, B. Slob // Economic perspectives on craft beer / C. Garavaglia, J. Swinnen. - Cham : Palgrave Macmillan, 2018. - P. 259-293. https://doi.org/10.1007/978-3-319-58235-1_10.

122. Viejo, C.G. Assessment of beer quality based on a robotic pourer, computer vision, and machine learning algorithms using commercial beers / C. G. Viejo, S. Fuentes, D. D. Torrico [et al.] // Food Science. - 2018. - Vol. 83, № 5. - P. 1381-1388. https://doi.org/ 10.1111/1750-3841.14114.

123. Viejo, C.G. Assessment of beer quality based on foamability and chemical composition using computer vision algorithms, near infrared spectroscopy and machine learning algorithms / C. G. Viejo, S. Fuentes, D. Torrico [et al.] // Journal of the Science of Food and Agriculture. - 2018. - Vol. 98. - № 2. - P. 618-627. https://doi.org/ 10.1002/jsfa.8506.

124. Viejo, C.G. Robotics and computer vision techniques combined with non-invasive consumer biometrics to assess quality traits from beer foamability using machine learning: A potential for artificial intelligence applications / C. G. Viejo, S. Fuentes, K. Howell [et al.] // Food Control. - 2018. - Vol. 92. - P. 72-79. https://doi.org/10.1016/ j.foodcont.2018.04.037.

125. Wu, J. Noise variance estimation method based on regression analysis and principal component analysis / Wu J., You F., Jiang P. // Journal of Electronics and Information Technology, 2018. - v. 40. - № 5. - pp. 1195-1201 . - DOI: https://doi.org/10.! 1999/JEIT170624

ПРИЛОЖЕНИЯ

Приложение А.

Акт испытаний экстракционного аппарата

Директо

рЛайн

мирное

испытаний экстракционного аппарата (Патент РФ № 2707219) применяемого в технологической линии по производству выдержанных висковых дистиллятов на этапе их выдержки.

Комиссия в составе:

- Виноградов А.В (главный инженер ООО «БирЛайн»);

- Бородулин Д.М. (заведующий кафедрой инженерного дизайна, д.т.н., проф. КемГУ);

-■ Шалев A.B. (аспирант кафедры инженерного дизайна, инженер

проектировщик ООО «БирЛайн»),

Целью данных испытаний являлась оценка эффективности работы оригинальной конструкции экстракционного аппарата для осуществления процесса созревания висковых дистиллятов, со следующими техническими харак герж- гулами

----- Наименование параметра Величина

Номинальный объем экстрактора, л 60

Рабочее давление, ат 0,8

Основные размеры:

высота, мм 560

диаметр, мм 400

На данной конструкции экстракиионного аппарата, входящий в состав технологической линии, по производству виски, провели процесс созревания рисковых дистиллятов при их насыщении 90% кислородом каждый день по 3 минуты в течение 3 месяцев.

В и сков ый выдержанный дистиллят был получен с соблюдением качества и безопасности, регламентированным требованиями действующих нормативных документов при следующих технологических параметрах работы экстракционного аппарата.

Для определения физико-химических показателей качества выдержанного вискового дистиллята, провели хроматографический анализ в испытательной лаборатории «Кузбасский ЦСМ», при котором определяли

следующие показатели качества: крепость выдержанного вискового дистиллята, массовые концентрации фурфурола, альдегидов, сивушного масла, сложных эфиров.

Хро мато грамма

Рисунок 1 - Хроматограмма выдержанного вискового дистиллята.

В таблице 1 представлены количественные физико-химические

показатели качества молодого к выдержанного висковых дистиллятов

Таблица 1 - Характеристика физико-химических показателей качества молод о е и выдержанного висковых дистиллятов

■ ■Гзименозалие показателя Норма (ГОСТ 33281) Выдержанный висковый дистиллят

Крепость, %, об. 40-60 42,9+ 0,1

Массовая концентрация фурфурола в I дм! безводного спирта, мг 30 Менее 2,7

Массовая концентрация альдегидов в 1 чм3 безводного спирта, мг 10-350 62,29 +9,34

Массовая концентрация сивушного масла в 1 безводного спирта, мг 500-6000 3208 + 481,2

Массовая чевгдеитрзпия сложных эфиров з 1 дм3 безводного спирта, мг 50- 1500 46,52 + 6,98

Объ< "р.тт метилового спирта в пересчете и?, безводный спирт, %, 0,05 ке более 0,0056+ 0,0008

Из таблицы 1 видно что крепость полученного при подобранных оптимальных параметрах выдержанного вискового дистиллята составляет 42% что соответствует требованиям нормативных документов. Фурфурол в полученном выдержанном ВД составляет менее 2,7 мг на 1 дм 3 безводного

спирта, что свидетельствует о хорошем качестве дистиллята. Содержание альдегидов, сивушных масел и сложных эфиров, метилового спирта в молодом и выдержанном ВД находятся в пределах нормы регламентируемой ГОС Г. Обобщая полученные данные можно отметить соответствие требованиям по данным показателям качества. Сложные эфиры придают напитку фруктовые запахи, влияют на насыщенность аромата.

Выводы и предложения.

Экстракпнонный аппарат (Патент РФ № 2707219) выдержал приёмочные испытания. Данные полученные на них свидетельствуют о том, что экстракционный аппарат оригинальной конструкции позволяет интенсифицировать процесс выдержки висковых дистиллятов без нарушения качест пч конечного продукта, поскольку все физико-химические показатели качества находятся в пределах нормы регламентируемой ГОСТ.

Члены эмиссии постановили рекомендовать пищевым предприятиям экстракционный аппарат для получения выдержанных висковых дистиллятов

U «о,,,,

(S Шалев A.B. (аспирант кафедры инженерного дизайна,

ю^ктировщик ООО «БирЛайн»).

Ьородулин Д.М. (заведующий кафедрой инженерного

инсградов A.B. (г лавный инженер ООО «БирЛайн»);

Приложение Б.

Протокол испытаний образца вискового дистиллята до процесса его созревания, проведенных в испытательной лаборатории «Кузбасский ЦСМ».

Протокол испытаний образца выдержанного вискового дистиллята после процесса его созревания, проведенных в испытательной лаборатории «Кузбасский ЦСМ».