Удосконалення технології спиртного напою на основі яблучної сировини

Abstract

Дана робота представляє комплексне дослідження, спрямоване на розробку та теоретико-експериментальне обґрунтування технології виробництва нового алкогольного напою на основі плодової (яблучної) сировини, аналогічного за типом кальвадосу, що потенційно може зайняти вільну нішу на ринку. Теоретична частина роботи закладає фундаментальну основу, починаючи з детального огляду історії створення та еволюції кальвадосу. Розглядаються ключові історичні етапи, від перших письмових згадок про дистиляцію сидру у Франції (1553 рік, Жіль де Губервіль), встановлення королівською радою в 1741 році регулювань для нормандських виробників, до вирішальних декретів 1942 року, які офіційно закріпили апелласьйонні зони (зокрема, департамент Кальвадос та Pays d’Auge) та регламентували технологічні процеси, такі як подвійна дистиляція на шарантських апаратах та витримка в дубових бочках. Значна увага приділена аналізу яблучної сировини: висвітлюється її хімічний склад, включаючи роль цукрів (фруктоза, глюкоза, сахароза) як основи для бродіння, органічних кислот (яблучна, лимонна), що впливають на смак та стабільність, фенольних сполук (таніни), які надають структуру та терпкість, а також пектинів, важливих для виходу соку та його освітлення. Наведена класифікація яблук (їдальні, господарські, сидрові) та французька система поділу сидрових сортів (солодкі, гірко-солодкі, гіркі, кислі), що є основою для створення купажів із бажаним смако-ароматичним профілем. Розглянуто особливості виробництва яблучних виноматеріалів (сидру), включаючи традиційні та сучасні методи екстракції соку, його подальшого освітлення та ключовий етап – алкогольну ферментацію, де підкреслюється роль дріжджів, переважно Saccharomyces cerevisiae, у перетворенні цукрів на етанол та 5 формуванні комплексу вторинних метаболітів. Описано технологічні аспекти виробництва власне кальвадосу, зокрема процеси дистиляції та витримки. Експериментальна частина роботи зосереджена на дослідженні впливу різних біотехнологічних факторів на процес зброджування яблучного сусла та якісні показники кінцевих дистилятів. Було проведено порівняльний аналіз ефективності декількох рас дріжджів Saccharomyces cerevisiae, а саме: штаму РВ 2051 (Франція), «Fermicru LS2 (Biowin)», «Бургунд Г» (використовувався як контрольний) та «Vinter’s Harvest VR21». Паралельно вивчався вплив різних ферментних препаратів: «LALLZYME EX-V» (з пектолітичною активністю), «Ксибетен-ЦЕЛ» (з цитолітичною активністю, спрямованою на розщеплення полісахаридів клітинних стінок) та «Trenolin-Opti» (комплексний препарат). У ході експериментів контролювалися ключові параметри бродіння: динаміка споживання цукрів, зміна титрованої кислотності та рН, накопичення гліцерину. Детально аналізувався профіль органічних кислот (яблучної, винної, молочної, бурштинової, лимонної) та склад летких компонентів (метанол, ацетальдегід, вищі спирти – 1-пропанол, ізобутанол, ізоамілол; складні ефіри) як у збродженому суслі, так і в яблучних дистилятах, отриманих методом одноразової фракційної перегонки на лабораторній установці. Результати досліджень показали, що раса дріжджів «Vinter’s Harvest VR21» забезпечує найбільш ефективне зброджування цукрів та сприяє формуванню бажаного ароматичного профілю збродженого сусла. Серед досліджених ферментних препаратів «LALLZYME EX-V» продемонстрував найбільш збалансований та позитивний вплив на якість кінцевого дистиляту. Його застосування сприяло не тільки підвищенню виходу спирту за рахунок повнішого розщеплення біополімерів, але й оптимізації ароматичного букету готового напою. Зокрема, відзначено сприятливе співвідношення спиртів з трьома атомами вуглецю (С3) до суми спиртів з чотирма та п’ятьма атомами вуглецю (С4, С5), що є важливим критерієм гармонійності аромату, а також формування оптимального рівня складних ефірів, що надають напою фруктових та квіткових відтінків. Важливо, що використання «LALLZYME EX- 6 V» дозволило мінімізувати утворення небажаних сполук, таких як діацетил, та контролювати рівень метанолу, що утворюється при гідролізі пектинових речовин. Таким чином, дослідження закладає науково-практичну основу для розробки вдосконаленої технології виробництва яблучних дистилятів, що поєднує традиційні підходи з використанням сучасних досягнень біотехнології для отримання продукції з високими органолептичними показниками та стабільною якістю.

This work presents a comprehensive study aimed at the development and theoretical-experimental substantiation of the technology for producing a new alcoholic beverage based on fruit (apple) raw material, similar in type to Calvados, which could potentially occupy a vacant niche in the market. The theoretical part of the work lays a fundamental foundation, beginning with a detailed review of the history of Calvados's creation and evolution. Key historical stages are considered, from the first written mentions of cider distillation in France (1553, Gilles de Gouberville), the establishment by the royal council in 1741 of regulations for Norman producers, to the decisive decrees of 1942, which officially established appellation zones (notably, the Calvados department and Pays d’Auge) and regulated technological processes such as double distillation in Charentais stills and aging in oak barrels. Significant attention is paid to the analysis of apple raw material: its chemical composition is highlighted, including the role of sugars (fructose, glucose, sucrose) as the basis for fermentation, organic acids (malic, citric) affecting taste and stability, phenolic compounds (tannins) providing structure and astringency, and pectins, important for juice yield and clarification. The classification of apples (table, culinary, cider) and the French system for dividing cider varieties (sweet, bittersweet, bitter, acidic) are presented, forming the basis for creating blends with the desired taste and aroma profile. The specifics of apple wine material (cider) production are examined, including traditional and modern methods of juice extraction, its subsequent clarification, and the key stage – alcoholic fermentation, where the role of yeasts, predominantly Saccharomyces cerevisiae, in converting sugars to ethanol and forming a complex of secondary metabolites is emphasized. Technological aspects of Calvados production itself, particularly distillation and aging processes, are described. 8 The experimental part of the work focuses on investigating the influence of various biotechnological factors on the apple must fermentation process and the quality indicators of the final distillates. A comparative analysis of the effectiveness of several Saccharomyces cerevisiae yeast strains was conducted, namely: strain RV 2051 (France), 'Fermicru LS2 (Biowin)', 'Burgundy G' (used as a control), and 'Vinter’s Harvest VR21'. Concurrently, the influence of various enzyme preparations was studied: 'LALLZYME EX-V' (with pectinolytic activity), 'Xybeten-CEL' (with cytolytic activity, aimed at breaking down cell wall polysaccharides), and 'Trenolin-Opti' (a complex preparation). During the experiments, key fermentation parameters were monitored: dynamics of sugar consumption, changes in titratable acidity and pH, and glycerol accumulation. The profile of organic acids (malic, tartaric, lactic, succinic, citric) and the composition of volatile compounds (methanol, acetaldehyde, higher alcohols – 1-propanol, isobutanol, isoamylol; esters) were analyzed in detail both in the fermented must and in apple distillates obtained by single fractional distillation using a laboratory setup. The research results showed that the 'Vinter’s Harvest VR21' yeast strain ensures the most effective sugar fermentation and contributes to the formation of the desired aroma profile in the fermented must. Among the enzyme preparations studied, 'LALLZYME EX-V' demonstrated the most balanced and positive impact on the quality of the final distillate. Its application contributed not only to an increased spirit yield due to more complete biopolymer breakdown but also to the optimization of the finished beverage's aroma bouquet. Specifically, a favorable ratio of C3 alcohols to the sum of C4 and C5 alcohols was noted, which is an important criterion for aroma harmony, as well as the formation of an optimal level of esters that impart fruity and floral notes to the beverage. Importantly, the use of 'LALLZYME EX-V' allowed for minimizing the formation of undesirable compounds, such as diacetyl, and controlling the methanol level, which is formed during the hydrolysis of pectic substances. Thus, the research lays a scientific and practical foundation for developing an improved technology for apple distillate production, combining 9 traditional approaches with the use of modern biotechnological advancements to obtain products with high organoleptic characteristics and stable quality.