ĆWICZENIE NR 3 i 4 Otrzymywanie i ocena jakościowa bioetanolu
advertisement
ĆWICZENIE NR 3 i 4 Otrzymywanie i ocena jakościowa bioetanolu – teoria OTRZYMYWANIE I OCENA JAKOŚCIOWA BIOETANOLU Wytwarzanie alkoholu etylowego rolniczego (surówki gorzelniczej) Jest to jeden z działów przemysłu fermentacyjnego, obejmujący produkcję destylatu rolniczego (spirytusu surowego, surówki gorzelniczej) poprzez fermentację alkoholową różnych surowców węglowodanowych i wydzielanie z odfermentowanego zacieru związków lotnych, w tym głównie etanolu, w procesie odpędu (destylacji). Do produkcji spirytusu surowego można wykorzystać bardzo różne surowce pochodzenia roślinnego oraz odpady, szczególnie przemysłu spożywczego. Wyróżnia się dwie zasadnicze grupy surowców: zawierające cukry bezpośrednio fermentujące, głównie sacharozę, glukozę, fruktozę, zawierające różne polisacharydy, które należy poddać hydrolizie do cukrów fermentujących, głównie mono- i dwusacharydów, ulegających fermentacji przy udziale niektórych rodzajów drożdży i bakterii. Do pierwszej grupy można zaliczyć: owoce, warzywa, buraki cukrowe i trzcinę cukrową, odpady przemysłu spożywczego oraz melasę, a do drugiej różne ziarna zbóż, ziemniaki, topinambur, cykorię, maniok (kasawę, tapiokę), odpady przemysłowe, a także surowce i odpady lignino-celulozowe. W gorzelnictwie ziemniaczanym i zbożowym produkcja spirytusu obejmuje następujące etapy: parowanie i zacieranie surowca lub rozdrabnianie i bezciśnieniowe, tzw. zimne zacieranie, fermentację i odpęd. Parowanie jest przeprowadzane w parnikach pod ciśnieniem około 0,3–0,4 MPa (temperatura 120–140C, międzykomórkowych, 30–60 rozerwanie min). błon Ma na komórkowych, celu rozluźnienie uwolnienie, substancji skleikowanie i maksymalne rozpławienie skrobi. Dobre upłynnienie uzyskuje się wtedy, gdy ilość wody jest co najmniej czterokrotnie większa niż ilość skrobi. Do upłynnienia zacierów stosuje się preparaty enzymatyczne (głównie -amylazy, EC 3.2.1.1), charakteryzujące się wysokim optimum temperaturowym (85-105C). Ich zadaniem jest obniżenie lepkości zacierów i ułatwienie scukrzania skrobi. Enzymy z tej grupy umożliwiają hydrolizę wiązań -1,4-glikozydowych zarówno w amylozie, jak i 1 Katedra Technologii Fermentacji i Mikrobiologii Technicznej www.ar.krakow.pl/tz/ktfimt ĆWICZENIE NR 3 i 4 Otrzymywanie i ocena jakościowa bioetanolu – teoria amylopektynie, a nie są aktywne w stosunku do wiązań -1,6-glikozydowych. Działanie amylazy w środku łańcucha polimerowego powoduje gwałtowny spadek lepkości zacieru skrobiowego. Do tej grupy preparatów zaliczyć można THERMAMYL (firmy Novo Nordisk), AMYLEXHT (Denisco), czy AMYLOGAL CS (Pektopol). Dawki enzymów upłynniających wahają się od 50 do 250 cm3 na tonę skrobi. Do upłynnionych surowców dodaje się preparaty enzymatyczne, których zadaniem jest scukrzenie skrobi – rozkład łańcuchów amylozy, amylopektyny i powstałych podczas upłynniania dekstryn cukrów fermentujących, głównie glukozy. Preparaty scukrzające wykazują aktywność glukoamylazy (EC 3.2.1.3), hydrolizują wiązania -1,4- oraz w niewielkim stopniu -1,6-glikozydowe, odrywając pojedyncze cząsteczki glukozy od nieredukujących końców łańcuchów skrobi, dekstryn i oligosacharydów. Preparaty scukrzające działają optymalnie w temperaturze 55–65C i przy pH 4,0–5,3 i są dodawane do zacierów w dawkach 450–800 cm3 na tonę skrobi. Jako przykłady można podać SAN (firmy Novo Nordisk), DIAZYME®SSF (Denisco), GLUKOPOL P-15 (Pektopol). Gorzelnie jako alternatywę dla metody ciśnieniowo-termicznej stosują tzw. zimne zacieranie – bezciśnieniowe uwalnianie skrobi. Różnice polegają przede wszystkim na tym, że surowiec przed zacieraniem jest dokładnie rozdrabniany (do cząstek nie większych niż 1,7 mm). Dzięki temu zabiegowi woda ma znacznie łatwiejszy dostęp do ziarenek skrobi i proces może przebiegać w łagodniejszych warunkach (ciśnienie, temperatura). Zimne zacieranie przebiega zazwyczaj w temperaturze 65–85ºC przez około 60 min. Wykorzystuje się preparaty enzymatyczne charakteryzujące się kompleksowym działaniem na skrobię oraz struktury międzykomórkowe surowca gorzelniczego. Wykazują one, oprócz aktywności - i glukoamylazy, również właściwości -glukanaz i ksylanaz, celulaz, proteaz, fosfataz i innych. Ich zastosowanie gwarantuje pełne scukrzenie zacierów oraz pozwala zwiększyć wydajność etanolu. Proces zimnego zacierania wymaga mniejszych, niż w technologii klasycznej, nakładów energii cieplnej i wody, ale konieczne jest rozdrabnianie surowca (większe zużycie energii elektrycznej). W sumie jednak obserwuje się niższe zapotrzebowanie energetyczne. Po procesie scukrzania przeprowadza się fermentację zacieru słodkiego przy wykorzystaniu specjalnych ras drożdży górnej fermentacji należących do gatunku Saccharomyces cerevisiae. Właściwe rasy drożdży gorzelniczych powinny szybko odfermentować cukry występujące w zacierze. Obecnie gorzelnie stosują najczęściej drożdże 2 Katedra Technologii Fermentacji i Mikrobiologii Technicznej www.ar.krakow.pl/tz/ktfimt ĆWICZENIE NR 3 i 4 Otrzymywanie i ocena jakościowa bioetanolu – teoria w formie suszonej lub liofilizowanej, np. Safdistil C-70, Ethanol Red™ (firmy Lesaffre), czy też 4347 Eau de Vie™ (firmy Wyeast Laboratories, Inc.) w ilości około 0,5 g na dm3 brzeczki. Proces fermentacji (temperatura 25–38C, 2–3 doby) obejmuje glikolizę (cykl EMP) prowadzącą do powstania z cukrów kwasu pirogronowego, a następnie, w wyniku nieoksydacyjnej dekarboksylacji, pirogronian rozkłada się do aldehydu octowego i dalej do etanolu pod wpływem współdziałającej z NAD dehydrogenazy alkoholowej, wg schematu przedstawionego na rysunku 1. W fazie zafermentowania następuje intensywne rozmnażanie drożdży, które ulega osłabieniu w miarę zmniejszania się zawartości tlenu i wzrostu stężenia alkoholu etylowego. W tym czasie zacier jest najbardziej narażony na zakażenia mikrobiologiczne. Okres fermentacji głównej charakteryzuje szybki spadek gęstości zacieru, wzrost stężenia alkoholu i temperatury, która obniża się w końcowym etapie tego procesu. Powstały alkohol i inne związki hamują fermentację. Tolerancja drożdży na etanol zależy głównie od ich rasy (uwarunkowania genetyczne), składu lipidowego ściany komórkowej, obecności związków ochronnych (protektorów) oraz pH, temperatury i innych czynników. Dlatego w praktyce gorzelniczej końcowe stężenie etanolu wynosi zwykle od 8– 12% obj., zależnie od początkowego stężenia ekstraktu w zacierze. Do kontroli przebiegu fermentacji można wykorzystać pomiar stopnia odfermentowania rzeczywistego (zawartość ekstraktu po oddzieleniu związków lotnych) i pozornego (stężenie ekstraktu oznaczone w obecności komponentów lotnych). Szybsze i wygodniejsze jest oznaczenie stopnia odfermentowania pozornego. Wyróżnik ten zależy głównie od rodzaju użytego surowca i współczynnika czystości zacieru (stosunek cukrów ulegających fermentacji do ogólnej zawartości suchej substancji, wyrażany w gramach). Dla wybranych zacierów odfermentowanie pozorne kształtuje się w następujących granicach [Blg]: ziemniaczany żytni pszeniczny jęczmienny kukurydziany buraczany melasowy 0,5–1,4, 0,9–1,3, 0,5–1,1, 1,2–1,5, 0,0–0,6, 1,0–1,2, 5,0–7,5. 3 Katedra Technologii Fermentacji i Mikrobiologii Technicznej www.ar.krakow.pl/tz/ktfimt ĆWICZENIE NR 3 i 4 Otrzymywanie i ocena jakościowa bioetanolu – teoria glukoza glukozo-6-fosforan fruktozo-6-fosforan fruktozo-1-6-dwufosforan aldehyd 3-fosfoglicerynowy fosfodwuhydroksyaceton kwas-1,3-dwufosfoglicerynowy fosforan glicerolu kwas-3-fosfoglicerynowy gliceryna kwas-2-fosfoglicerynowy kwas fosfoenolopirogronowy kwas pirogronowy aldehyd octowy ALKOHOL ETYLOWY Rys. 1. Schemat cyklu EMP – przemian glukozy do alkoholu etylowego i gliceryny 4 Katedra Technologii Fermentacji i Mikrobiologii Technicznej www.ar.krakow.pl/tz/ktfimt ĆWICZENIE NR 3 i 4 Otrzymywanie i ocena jakościowa bioetanolu – teoria Wydajność teoretyczna etanolu Powstawanie alkoholu etylowego z polisacharydów można opisać równaniem: (C6H10O5)n + n H2O = 2n C2H5OH + 2n CO2 Teoretyczna wydajność etanolu zależy od rodzaj cukru poddanego fermentacji: 100 kg skrobi 56,82 kg = 71,54 dm3, 100 kg maltozy, sacharozy 53,83 kg = 67,77 dm3, 100 kg glukozy 51,14 kg = 64,39 dm3. Wydajność praktyczna Wydajność praktyczna jest funkcją wielu czynników i kształtuje się w granicach 85– 92% wydajności teoretycznej (średnio 88%). Praktyczną wydajność etanolu w gorzelniach rolniczych z wybranych surowców przedstawia tabela 1. Tabela 1. Wydajność praktyczna etanolu z wybranych surowców Wyszczególnienie Buraki cukrowe Melasa Jabłka Wytłoki jabłkowe Śliwki Kukurydza Owies Pszenica Pszenżyto Ryż Żyto Ziemniaki Wydajność spirytusu 100 [dm3 · 100 kg-1] 7,0–9,0 do 35,0 3,5–6,0 4,0–7,0 4,5–8,0 36,0–40,0 ok. 24,0 35,0–39,0 33,0–37 35,0– 5,0 31,0–37,0 8,0–12,0 Zakażenia mikrobiologiczne w gorzelnictwie Największe zagrożenie w gorzelnictwie wywołują hetorofermentatywne bakterie kwasu mlekowego, które rozwijając się w zacierze, przetwarzają cukier na kwas, głównie mlekowy, który spowalnia scukrzanie. Możliwy jest również rozwój przetrwalnikujących bakterii kwasu masłowego. Powstały w wyniku ich metabolizmu kwas masłowy wpływa ujemnie na właściwości sensoryczne surówki. W warunkach gorzelniczych bardzo słabo rozwijają się 5 Katedra Technologii Fermentacji i Mikrobiologii Technicznej www.ar.krakow.pl/tz/ktfimt ĆWICZENIE NR 3 i 4 Otrzymywanie i ocena jakościowa bioetanolu – teoria natomiast bakterie kwasu octowego, a występujący kwas octowy może być wytwarzany przez bakterie masłowe. Istotnym problemem w gorzelnictwie są również drożdże dzikie, najczęściej kożuchujące Mycoderma i Pichia, które rozwijając się na powierzchni płynu, tworzą szary kożuch. Możliwy jest rozwój innych szczepów drożdży dzikich, m.in. z rodzaju Torula, Candida, Monilia, które charakteryzują się niskimi wymaganiami środowiska. Wykorzystują źródło węgla w zacierze do przyrostu własnej biomasy, obniżając w konsekwencji wydajność etanolu i jakość spirytusu surowego poprzez tworzone metabolity. Produkty fermentacji alkoholowej W wyniku działania drożdży na zacier gorzelniczy powstaje przede wszystkim alkohol etylowy oraz dwutlenek węgla (główne produkty fermentacji); wytwarzane są jednak także związki uboczne, do których można zaliczyć m.in. estry, aldehydy (np. aldehyd octowy), metanol, wyższe alkohole (fuzle – alkohole amylowe, propanol, izobutanol), kwasy organiczne (octowy, masłowy), glicerynę, związki siarki i inne. Zacier odfermentowany zostaje poddany odpędowi – całkowitemu oddestylowaniu etanolu i jego koncentracja do mocy co najmniej 88–92% objętosci. Proces odpędu odbywa się najczęściej w aparatach kolumnowych do pracy ciągłej, z wbudowanymi półkami (sitowe, dzwonowe, kapslowe i inne), które zapewniają wielokrotne wygotowywanie i zatężanie składników łatwolotnych w górnej strefie kolumny i trudnolotnych w dolnej części aparatu. W konsekwencji spirytus surowy (destylat rolniczy) odbiera się z górnych półek, poprzez deflegmator i chłodnicę, a z dolnej strefy schodzi wywar poprzez automatyczny wyrzutnik. Otrzymany spirytus surowy z zacierów skrobiowych, melasowych i innych poddaje się zwykle dalszemu oczyszczaniu w procesie rektyfikacji, otrzymując spirytus zwykły, wyborowy, luksusowy lub neutralny – zależnie od stopnia oczyszczenia. Odpęd odfermentowanych zacierów owocowych prowadzi się zwykle w aparatach o prostej budowie, przeznaczonych do pracy okresowej, a otrzymany spirytus surowy poddaje się dalszej destylacji korekcyjnej i w konsekwencji odzyskuje się frakcję główną (spirytus surowy uszlachetniony) z przeznaczeniem do produkcji wódek gatunkowych. W wyniku destylacji korekcyjnej można odebrać trzy frakcje: przedgon (z przewagą związków o niższej niż etanol temperaturze wrzenia, np. metanol, octan etylu), frakcję środkową (właściwą, w której skład wchodzi głównie alkohol etylowy i mniejsze ilości związków ubocznych) oraz 6 Katedra Technologii Fermentacji i Mikrobiologii Technicznej www.ar.krakow.pl/tz/ktfimt ĆWICZENIE NR 3 i 4 Otrzymywanie i ocena jakościowa bioetanolu – teoria frakcję pogonową (w której wyższe jest stężenie kwasów tłuszczowych, alkoholi fuzlowych i innych komponentów trudniej lotnych). Wymagania dla destylatu rolniczego (spirytusu surowego), zgodne z PN-A-79523:2002, przedstawiono w tabeli 2. Tabela 2. Wymagania dla destylatu rolniczego Cechy Destylat rolniczy melasowy zbożowy ziemniaczany owocowy przeźroczysty, bez osadu i zmętnień, dopuszcza się mechaniczne zanieczyszczenia, opadające na dno po 2 godz. bezbarwny, bezbarwny, dopuszcza się odcień żółtawy lub dopuszcza się Barwa zielonkawy odcień żółtawy swoisty, charakterystyczny dla zastosowanego surowca, bez obcych Zapach i smak posmaków i zapachów 88 65 i poniżej 86 Moc, nie mniej niż [% obj.] 5,0 w spirytusie do produkcji Fuzle w przeliczeniu na mieszaninę alkoholu izoamylowego i nie okowit, w nie normalizuje 5,0 normalizuje się pozostałych się izobutylowego, nie więcej niż [g dm-3 100%] nie normalizuje się Przeźroczystość Aldehydy w przeliczeniu na aldehyd octowy, nie więcej niż [g dm-3 100%] Alkohol metylowy, nie więcej niż [g 100 cm-3 100%] Kwasy w przeliczeniu na kwas octowy, nie więcej niż [g dm-3 100%] 0,3 0,08 w spirytusie do produkcji nie okowit, w normalizuje się pozostałych nie normalizuje się 0,1 Cyjanowodór, nie więcej niż [mg dm-3 100%] Sucha pozostałość po odparowaniu, nie więcej niż [g dm-3 100%] Obecność furfuralu Zawartość pirydyny, nie więcej niż [g dm-3] 0,1 nie normalizuje się 0,08 nie normalizuje się 0,08 0,2 0,8 0,2 0,3 w destylacie z owoców pestkowych, w pozostałych nie normalizuje się nie normalizuje się niedopuszczalny w destylacie do produkcji octu, w pozostałych nie normalizuje się 0,02 w destylacie do produkcji octu, w pozostałych nie normalizuje się 7 Katedra Technologii Fermentacji i Mikrobiologii Technicznej www.ar.krakow.pl/tz/ktfimt ĆWICZENIE NR 3 i 4 Otrzymywanie i ocena jakościowa bioetanolu – teoria Niektóre zanieczyszczenia występują w ilościach śladowych, mimo to ich obecność w spirytusach i wódkach może istotnie wpływać na cechy smakowo-zapachowe z uwagi na niskie progi wyczuwalności. Oto przykładowe progi zapachowe wybranych komponentów w 10% roztworze etanolu [ppm]: aldehyd benzoesowy aldehyd octowy alkohol etylowy alkohol izoamylowy diacetyl kapronian etylu kwas masłowy kwas octowy merkaptan metylu octan etylu octan izoamylu 0,5, 1,2, 10,0, 6,5, 0,0025, 0,076, 4,0, 26,0, 0,001, 17,0, 1,19. Aby otrzymać spirytus oczyszczony do produkcji wódek przeprowadza się rektyfikację (opartą na zasadnie wielokrotnej destylacji). Uzyskane spirytusy charakteryzują się zawartością alkoholu etylowego powyżej 96%, jednak nie większej niż 97,2% obj. (punkt azeotropowy etanolu i wody) oraz minimalną ilością zanieczyszczeń. Pozostałość (odpad) powstały podczas rektyfikacji nosi nazwę wody odwarowej (lutrynku). 8 Katedra Technologii Fermentacji i Mikrobiologii Technicznej www.ar.krakow.pl/tz/ktfimt ĆWICZENIE NR 3 i 4 Otrzymywanie i ocena jakościowa bioetanolu – teoria zacieru surowiecPrzygotowanie (ziemniaki, zboża i inne) parowanie (0,3–0,4 MPa, 30–60 min) dokładne rozdrabnianie schładzanie (85-105C) upłynnianie skrobi (65–85C, 60 min) zacieranie preparaty enzymatyczne (- i glukoamylazy) schładzanie (25–35C) fermentacja (2–3 doby) drożdże destylacja (odpęd) surówka gorzelnicza rektyfikacja wywar lutrynek zacieranie ciśnieniowo-termiczne bezciśnieniowe (zimne) zacieranie spirytus odwadnianie alkohol odwodniony (bioetanol) Rys. 2. Ideowy schemat produkcji surówki gorzelniczej (destylatu rolniczego) i spirytusu 9 Katedra Technologii Fermentacji i Mikrobiologii Technicznej www.ar.krakow.pl/tz/ktfimt ĆWICZENIE NR 3 i 4 Otrzymywanie i ocena jakościowa bioetanolu – teoria Wyroby spirytusowe Przemysłowa produkcja spirytusu obejmuje najczęściej dwa etapy: najpierw w gorzelniach uzyskuje się destylat rolniczy (spirytus surowy), który podlega dalszemu oczyszczeniu – rektyfikacji (opartej na zasadzie wielokrotnej destylacji), co daje spirytus rektyfikowany (rektyfikat). Większą czystość spirytusów (spirytus neutralny) można osiągnąć po zastosowaniu hydroselekcji lub sit molekularnych. Według PN-A-79522 można wyróżnić trzy gatunki spirytusu: zwykły, wyborowy i luksusowy – ich charakterystyke przedstawia tabela 3. Tabela 3. Wymagania jakościowe dla spirytusów (PN-A-79522:2001) Wyszczególnienie Alkohol etylowy, nie mniej niż [% obj.] Fuzli w przeliczeniu na alkohol izobutylowy, nie więcej niż [g dm-3 100%] Aldehydy w przeliczeniu na aldehyd octowy, nie więcej niż [g dm-3 100%] Estry w przeliczeniu na octan etylu, nie więcej niż [g dm-3 100%] Kwasy w przeliczeniu na kwas octowy, nie więcej niż [g dm-3 100%] Alkohol metylowy, nie więcej niż [g 100 cm-3 100%] Czas odbarwiania roztworu manganianu(VII) potasu (próba Langa), nie mniej niż [min] Sucha pozostałość po odparowaniu, nie więcej niż [g dm-3 100%] Furfural Lotne zasady azotowe w przeliczeniu na azot, nie więcej niż [g dm-3 100%] Spirytus rektyfikowany zwykły 96 wyborowy 96,5 luksusowy 96,5 0,005 0,002 0,001 0,005 0,002 0,001 0,05 0,03 0,03 0,020 0,015 0,015 0,05 0,05 0,03 18 20 20 0,015 0,010 0,010 niedopuszczalna 0,001 Produkcja wódek czystych polega na zmieszaniu (w odpowiednich proporcjach, charakterystycznych dla danego wyrobu) spirytusu i wysokiej jakości zdemineralizowanej wody. Do zestawiania wódek gatunkowych oprócz spirytusu i wody można wykorzystać soki i morsy owocowe, nalewy, maceraty, destylaty, spirytusy szlachetne, inne substancje smakowo-zapachowe, barwniki, olejki eteryczne i syrop cukrowy. 10 Katedra Technologii Fermentacji i Mikrobiologii Technicznej www.ar.krakow.pl/tz/ktfimt ĆWICZENIE NR 3 i 4 Otrzymywanie i ocena jakościowa bioetanolu – teoria Klasyfikacja wyrobów spirytusowych Istnieje wiele sposobów podziału wyrobów spirytusowych, zależnych od przyjętych w danym kraju kryteriów klasyfikacyjnych; spośród nich można wymienić: a) stopień oczyszczenia spirytusu (spirytus surowy, rektyfikat), b) jakość spirytusu (zwykły, wyborowy) lub pochodzenie (ziemniaczany, zbożowy, melasowy, owocowy i inne), c) moc gotowego wyrobu, d) zawartość ekstraktu lub cukru, e) zawartość głównych składników zestawu (owocowe, ziołowe itp.). Głównym kryterium podziału wyrobów spirytusowych w Polsce jest zawartość podstawowych składników ich zestawu i wyróżnia się dwie zasadnicze grupy. I. Wyroby czyste – wódki o zawartości alkoholu etylowego nie mniejszej niż 37,5% objętości, uzyskane ze spirytusu rektyfikowanego i zdemineralizowanej wody, które są zwykle uszlachetniane przez obróbkę węglem aktywnym. II. Wyroby gatunkowe – wódki, które oprócz spirytusu i wody mogą zawierać substancje aromatyczne, nadające im charakterystyczne cechy smaku i zapachu; do wyrobów gatunkowych zalicza się również wódki naturalne (okowity), sporządzane ze spirytusu surowego, odpowiednio uszlachetnionego, pochodzącego z różnych owoców (koniak, winiak, brandy, śliwowica, calvados, kirsch), zbóż (starka, whisky), trzciny cukrowej (rum), ryżu (arak), z ewentualnym dodatkiem spirytusu rektyfikowanego i składników aromatyczno-smakowych. Napojem spirytusowym jest wyrób przeznaczony do spożycia, o cechach sensorycznych charakterystycznych dla surowców użytych do jego wytworzenia i o zawartości alkoholu etylowego nie mniejszej niż 15% obj., uzyskany w wyniku: destylacji zacieru gorzelniczego lub maceracji surowców roślinnych spirytusem, z ewentualnym dodatkiem składników aromatycznych, barwiących, słodzących i innych spirytusów uszlachetnionych, zestawienia napoju z innymi napojami spirytusowymi, zmieszania napoju z innymi spirytusami i/lub napojami zawierającymi alkohol etylowy. 11 Katedra Technologii Fermentacji i Mikrobiologii Technicznej www.ar.krakow.pl/tz/ktfimt ĆWICZENIE NR 3 i 4 Otrzymywanie i ocena jakościowa bioetanolu – teoria Zestawianie wódek gatunkowych – podstawowe składniki zestawu Spirytusy surowe uszlachetnione – spirytusy o oryginalnych, specyficznych cechach organoleptycznych, charakterystycznych dla pochodzenia surowcowego (winogrona, jabłka, wiśnie, śliwki), które zostały poddane procesom starzenia (maturacja) w specjalnych naczyniach, najczęściej w zbiornikach dębowych, lub maderyzacji (przyspieszony proces dojrzewania wskutek obróbki cieplnej). Nalewy (maceraty) – roztwory wodno-alkoholowe substancji smakowo-zapachowych, wyekstrahowanych z surowców roślinnych (owoce, zioła), o mocy 40–85% obj. Morsy – surowe soki owocowe (moszcze) utrwalone spirytusem rektyfikowanym, o zawartości 16–20% obj. alkoholu etylowego. Zaprawy do wódki – recepturowe mieszaniny substancji zapachowych i składników smakowych przeznaczone do sporządzenia zestawu wódki gatunkowej. Destylaty – bezbarwne roztwory o mocy 60–80% obj., zawierające lotne substancje pochodzenia roślinnego, uzyskane przez destylację nalewu lub morsu. Barwniki – naturalne lub identyczne z naturalnymi barwniki dopuszczone jako dodatki do barwienia wódek. Klasyfikacja wódek według zawartości ekstraktu 1) Wytrawne – do 50 g dm-3, 2) Półsłodkie – 51–220 g dm-3, 3) Słodkie – 221–330 g dm-3, 4) Likiery – ponad 330 g dm-3. Wśród likierów wyróżnia się jeszcze grupę kremów – wódki o zawartości ekstraktu powyżej 400 g dm-3. Ważniejsze wymagania w stosunku do wódek czystych i gatunkowych zostały przedstawione w tabelach 4 i 5. 12 Katedra Technologii Fermentacji i Mikrobiologii Technicznej www.ar.krakow.pl/tz/ktfimt ĆWICZENIE NR 3 i 4 Otrzymywanie i ocena jakościowa bioetanolu – teoria Tabela 4. Wymagania jakościowe dla wódek czystych (PN-A-79531:1995) Wódki Moc [% obj.] Zwykłe 38–70 ± 0,3 Wyborowe 38–70 ± 0,2 Luksusowe 38–70 ± 0,2 Mieszane 38–70 ± 0,3 Aldehydy Fuzle Kwasowość Sucha Metanol w przeliczeniu w przeliczeniu w przeliczeniu pozostałość po nie więcej niż na aldehyd na alkohol na kwas odparowaniu [g 100 cm-3 octowy amylowy octowy spirytusu 100%] nie więcej niż [g dm-3 spirytusu 100%] nie normalizuje nie normalizuje 0,008 0,005 0,1 się się nie normalizuje 0,004 0,003 0,035 0,05 się nie normalizuje 0,003 0,002 0,035 0,03 się jak dla wódek czystych, sporządzonych z niższego gatunku spirytusu Tabela 5. Wymagania jakościowe dla wódek gatunkowych (PN-A-79531:1995) Moc [% obj.] Ekstrakt [g dm-3] Wyroby gatunkowe Wytrawne stołowe Wytrawne naturalne Wytrawne naturalnie mieszane Półwytrawne Półsłodkie Słodkie Likiery Kremy Koktajle Aperitify 30–50 30–75 1,5 do 50 30–75 30–45 30–45 30–45 25–45 18–25 18–25 18–35 Fuzle Metanol w przeliczeniu na w przeliczeniu na alkohol amylowy spirytus 100% nie więcej niż nie więcej niż [g dm-3 spirytusu [g 100 cm-3], 100%] 5 4 51–120 121–220 221–330 powyżej 330 powyżej 400 do 400 do 400 1,5 1,5 1,5 1,5 nie normalizuje się 1,5 Cyjanowodór * nie więcej niż [mg dm-3] 0,25 0,4 (śliwowice – 0,8) 0,4 3 0,25 * dotyczy wódek gatunkowych owocowych 13 Katedra Technologii Fermentacji i Mikrobiologii Technicznej www.ar.krakow.pl/tz/ktfimt ĆWICZENIE NR 3 i 4 Otrzymywanie i ocena jakościowa bioetanolu – teoria LITERATURA 1. Jarosz K., Jarociński J. Gorzelnictwo i drożdżownictwo. WSiP, Warszawa 1994. 2. Łączyński B. Skrócony kurs gorzelnictwa rolniczego. Wydawnictwo Sigma–NOT, Warszawa 1992. 3. Polska Norma PN-A-79522:2001 Spirytus rektyfikowany. 4. Polska Norma PN-A-79021:1993 Wyroby spirytusowe i półprodukty – Terminologia. 5. Polska Norma PN-A-79523:2002 Destylat rolniczy. 6. Polska Norma PN-A-79528-2 i 3:2007 Destylat rolniczy i alkohol etylowy rolniczy. Metody badań – Ocena organoleptyczna i Oznaczanie mocy. 7. Polska Norma PN-A-79529-2, 4, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 15:2005 Napoje spirytusowe i spirytus butelkowany. Ocena organoleptyczna, Oznaczanie gęstości i mocy, Oznaczanie zawartości alkoholu metylowego, Oznaczanie zawartości fuzli, Oznaczanie zawartości aldehydów, Oznaczanie kwasowości, Oznaczanie zawartości estrów, Oznaczanie zawartości furfuralu, Oznaczanie zawartości cyjanowodoru, Obliczanie liczby LussonGirarda. 8. Polska Norma PN-A-79530:1995 Wyroby spirytusowe gatunkowe – Wspólne wymagania i badania. 9. Polska Norma PN-A-79531:1995 Wyroby spirytusowe czyste – Wspólne wymagania i badania. 10. Polska Norma PN-ISO 4121:1998 Analiza sensoryczna – Metodologia – Ocena produktów żywnościowych przy użyciu metod skalowania. 11. Polska Norma PN-ISO 6658:1998 Analiza sensoryczna – Metodologia – Wytyczne ogólne. 12. Roehr M. The biotechnology of ethanol. Classical and future applications. Wiley-VCH Verlag GmbH, Weinheim 2001. 13. Rozporządzenie Ministra Rolnictwa i Rozwoju Wsi z dnia 3 lipca 2003 r. w sprawie metod analiz alkoholu etylowego rolniczego oraz metod pobierania próbek do celów urzędowej kontroli pod względem jakości handlowej. Dz. U. Nr 132. poz. 1318, 14. Rozporządzenie UE nr 110/2008 z dnia 15 stycznia 2008 r. w sprawie definicji, opisu, prezentacji, etykietowania i ochrony oznaczeń geograficznych napojów spirytusowych oraz uchylające rozporządzenie UE nr 1579/89. 14 Katedra Technologii Fermentacji i Mikrobiologii Technicznej www.ar.krakow.pl/tz/ktfimt ĆWICZENIE NR 3 i 4 Otrzymywanie i ocena jakościowa bioetanolu – teoria 15. Ustawa z dnia 13 września 2002 r. o napojach spirytusowych. Dz. U. Nr 02, poz 166.1362 16. Ustawa z dnia 2 marca 2001 r. o wyrobie spirytusu, wyrobie i rozlewie wyrobów spirytusowych oraz wytwarzania wyrobów tytoniowych. Dz. U. Nr 31, poz. 353. 17. Vogel H. C., Todaro C. L. Fermentation and biochemical engineering handbook. Principles, process design, and equipment. Noyes Publications, Westwood, New Jersey, USA, 1997. 18. Wüstenfeld H., Haeseler G. Trinkbranntweine und liköre. Paul Parey, Berlin –Hamburg 1964. 15 Katedra Technologii Fermentacji i Mikrobiologii Technicznej www.ar.krakow.pl/tz/ktfimt
