Food Processing: Techniques and Technology Food Processing: Techniques and Technology Техника и технология пищевых производств 2074-9414 2313-1748 65719 10.21603/2074-9414-2023-2-2437 ОРИГИНАЛЬНАЯ СТАТЬЯ ORIGINAL ARTICLE ОРИГИНАЛЬНАЯ СТАТЬЯ Assessment-Based Optimization of Distillation Parameters Методология оптимизации режимов дистилляции на основе критериев оценки качества продукта https://orcid.org/0000-0002-7335-0453 Крикунова Людмила Николаевна Krikunova Ludmila N. https://orcid.org/0000-0002-8364-9539 Дубинина Елена Васильевна Dubinina Elena V. elena-vd@yandex.ru https://orcid.org/0000-0002-5595-0455 Свиридов Дмитрий Александрович Sviridov Dmitriy A. labvin@yandex.ru https://orcid.org/0000-0002-6913-9006 Томгорова Светлана Михайловна Tomgorova Svetlana M. Всероссийский научно-исследовательский институт пивоваренной, безалкогольной и винодельческой промышленности Москва Россия All-Russian Scientific Research Institute of the Brewing, Beverage and Wine Industry Moscow Russian Federation Всероссийский научно-исследовательский институт пивоваренной, безалкогольной и винодельческой промышленности Москва Россия All-Russian Scientific Research Institute of the Brewing, Beverage and Wine Industry Moscow Russian Federation Всероссийский научно-исследовательский институт пивоваренной, безалкогольной и винодельческой промышленности Москва Россия All-Russian Scientific Research Institute of Brewing, Beverage and Wine Industry Moscow Russian Federation Всероссийский научно-исследовательский институт пивоваренной, безалкогольной и винодельческой промышленности Москва Россия All-Russian Scientific Research Institute of the Brewing, Beverage and Wine Industry Moscow Russian Federation 23 06 2023 23 06 2023 53 2 326 334 10 10 2022 06 12 2022 https://fptt.ru/en/issues/21711/21746/

Для расширения ассортимента алкогольных напитков на основе дистиллятов перспективным является использование новых видов сырья, в том числе хлебопекарных отходов. Объективных методов оптимизации рабочих параметров дистилляции с учетом особенностей биохимического состава исходного сырья не существует. Целью исследования являлась разработка методологии оптимизации режимных параметров дистилляции при использовании новых видов сырья. Объектами исследования являлись дистилляты, полученные из промышленных образцов отходов хлебопекарного производства. Переменные факторы на стадии дистилляции: скорость дистилляции от 5 до 17 см3/мин, степень подкисления сусла рН 6,0–2,0. Состав и массовую концентрацию летучих компонентов определяли методом газовой хроматографии. Органолептическая оценка была проведена группой экспертов. По результатам однофакторных экспериментов было показано, что скорость дистилляции и степень подкисления сброженного сусла влияют на изменение концентрации отдельных летучих компонентов в дистилляте. Расчет коэффициентов парной корреляции позволил выделить наиболее значимые параметры: массовую концентрацию 1-пропанола и фенилэтилового спирта и этиллактата, сумму энантовых эфиров, отношение суммы энантовых эфиров к сумме сложных эфиров, отношение концентрации этиллактата и суммы энантовых эфиров, соотношение концентраций изобутанола и 1-пропанола. Среди выбранных показателей рассчитали коэффициенты линейной парной корреляции. На основе анализа расчетных данных была построена регрессионная модель влияния отдельных параметров на дегустационную оценку. Методом определения экстремумов функции двух переменных установили оптимальные рабочие параметры процесса дистилляции: рН 4,4 ± 0,2, скорость 9,5 ± 1,0 см3/мин. Разработанная методика предусматривает следующую последовательность операций: установление значимости предлагаемого переменного фактора, выбор параметров оценки на основе результатов однофакторных экспериментов, определение взаимодействия и разработка регрессионной модели процесса. Этот метод может быть использован для расчета оптимальных технологических параметров дистилляции при переработке других видов сырья.

The range of high-quality alcoholic beverages could be expanded by unconventional raw materials, e.g., bakery waste. Any new technology requires optimization of operating parameters at each production stage. The sensory properties of an alcoholic drink depend on the distillation mode. However, food science knows no objective methods for optimizing distillation parameters based on the biochemical composition of the raw material. The research objective was to develop a new methodology for optimizing the distillation procedure for alcoholic drinks based on unconventional raw materials. The research featured distillates obtained from industrial samples of bakery waste. The variable factors included the distillation rate, which ranged from 5 to 17 cm3/min, and the wort acidification degree, which was pH 6.0–2.0. The composition and mass concentration of the main volatile components were determined by gas chromatography using a Thermo Trace GC Ultra device (Thermo, USA) with a flame ionization detector. The sensory evaluation was performed by a panel of qualified experts. The single-factor experiment showed that the distillation rate and the wort acidification degree affected the concentration of each volatile component in the distillate. Using the method of pairwise correlation coefficients, the authors identified the most significant parameters: mass concentration of 1-propanol, phenylethyl alcohol, ethyl lactate, total enanthic esters, total enanthic esters vs. total esters, concentration of ethyl lactate vs. total enanthic esters, isobutanol concentration vs.1-propanol concentration. The linear pair correlation coefficients were calculated for these selected indicators, and the effect of each parameter on the sensory profile was represented as a regression model. The optimal operating parameters were determined by extremization of a two-variable function: pH 4.4 ± 0.2, speed 9.5 ± 1.0 cm3/min. The new methodology provided for the following sequence of operations: determining the significance of the variable factor; selecting the evaluation parameters based on a single-factor experiment; determining the interaction; developing a regression model. This method can be used to calculate the optimal technological distillation parameters for other raw materials.

 Алкогольные напитки дистилляты режимы дистилляции скорость дистилляции степень подкисления оценка качества дистиллята Alcoholic beverages distillates distillation modes distillation rate degree of acidification assessing distillate quality Статья подготовлена в рамках выполнения исследований по государственному заданию № 0585- 2019-001 Федерального научного центра пищевых систем им. В. М. Горбатова РАН. The article was published as part of state assignment No. 0585-2019-001 to the V.M. Gorbatov Federal Research Center for Food Systems of RAS.

Piggott JR, Conner JM. Whiskies. In: Lea AGH, Piggott JR, editors. Fermented beverage production. New York: Springer; 2003. pp. 239-262. https://doi.org/10.1007/978-1-4615-0187-9_11 Piggott JR, Conner JM. Whiskies. In: Lea AGH, Piggott JR, editors. Fermented beverage production. New York: Springer; 2003. pp. 239-262. https://doi.org/10.1007/978-1-4615-0187-9_11 Heller D, Eimfalt D. Reproducibility of fruit spirit distillation processes. Beverages. 2022;8(2). https://doi.org/10.3390/beverages8020020 Heller D, Eimfalt D. Reproducibility of fruit spirit distillation processes. Beverages. 2022;8(2). https://doi.org/10.3390/beverages8020020 Darıcı M, Bergama D, Cabaroglu T. Effect of triple pot still distillation on the volatile compositions during the Rakı production. Journal of Food Processing and Preservation. 2019;43(6). https://doi.org/10.1111/jfpp.13864 Darıcı M, Bergama D, Cabaroglu T. Effect of triple pot still distillation on the volatile compositions during the Rakı production. Journal of Food Processing and Preservation. 2019;43(6). https://doi.org/10.1111/jfpp.13864 Korzenszky P, Barátossy G, Székely L, Géczi G. A case study comparing distillation technologies for plum palinka production. Potravinarstvo Slovak Journal of Food Sciences. 2020;14:1191-1199. https://doi.org/10.5219/1472 Korzenszky P, Barátossy G, Székely L, Géczi G. A case study comparing distillation technologies for plum palinka production. Potravinarstvo Slovak Journal of Food Sciences. 2020;14:1191-1199. https://doi.org/10.5219/1472 Spaho N. Distillation techniques in the fruit spirits production. In: Mendes M, editor. Distillation - Innovative applications and modeling. IntechOpen; 2017. https://doi.org/10.5772/66774 Spaho N. Distillation techniques in the fruit spirits production. In: Mendes M, editor. Distillation - Innovative applications and modeling. IntechOpen; 2017. https://doi.org/10.5772/66774 Szambelan K, Nowak J, Szwengiel A, Jeleń H. Comparison of sorghum and maize raw distillates: Factors affecting ethanol efficiency and volatile by-product profile. Journal of Cereal Science. 2020;91. https://doi.org/10.1016/j.jcs.2019.102863 Szambelan K, Nowak J, Szwengiel A, Jeleń H. Comparison of sorghum and maize raw distillates: Factors affecting ethanol efficiency and volatile by-product profile. Journal of Cereal Science. 2020;91. https://doi.org/10.1016/j.jcs.2019.102863 Heller D, Roj S, Switulla J, Kolling R, Einfalt D. Tackling foam-based process disruptions in spirit distillation by thermal energy input adaptations. Food and Bioprocess Technology. 2022;15(3):821-832. https://doi.org/10.1007/s11947-022-02785-5 Heller D, Roj S, Switulla J, Kolling R, Einfalt D. Tackling foam-based process disruptions in spirit distillation by thermal energy input adaptations. Food and Bioprocess Technology. 2022;15(3):821-832. https://doi.org/10.1007/s11947-022-02785-5 Douady A, Puentes C, Awad P, Esteban-Decloux M. Batch distillation of spirits: experimental study and simulation of the behaviour of volatile aroma compounds. Journal of the Institute of Brewing. 2019;125(2):268-283. https://doi.org/10.1002/jib.560 Douady A, Puentes C, Awad P, Esteban-Decloux M. Batch distillation of spirits: experimental study and simulation of the behaviour of volatile aroma compounds. Journal of the Institute of Brewing. 2019;125(2):268-283. https://doi.org/10.1002/jib.560 Krikunova LN, Meleshkina EP, Vitol IS, Dubinina EV, Obodeeva ON. Grain bran hydrolysates in the production of fruit distillates. Foods and Raw Materials. 2023;11(1):35-42. https://doi.org/10.21603/2308-4057-2023-1-550 Krikunova LN, Meleshkina EP, Vitol IS, Dubinina EV, Obodeeva ON. Grain bran hydrolysates in the production of fruit distillates. Foods and Raw Materials. 2023;11(1):35-42. https://doi.org/10.21603/2308-4057-2023-1-550 Xiang X-F, Lan Y-B, Gao X-T, Xie H, An Z-Y, Lv Z-H, et al. Characterization of odor-active compounds in the head, heart, and tail fractions of freshly distilled spirit from Spine grape (Vitis davidii Foex) wine by gas chromatography-olfactometry and gas chromatography-mass spectrometry. Food Research International. 2020;137. https://doi.org/10.1016/j.foodres.2020.109388 Xiang X-F, Lan Y-B, Gao X-T, Xie H, An Z-Y, Lv Z-H, et al. Characterization of odor-active compounds in the head, heart, and tail fractions of freshly distilled spirit from Spine grape (Vitis davidii Foex) wine by gas chromatography-olfactometry and gas chromatography-mass spectrometry. Food Research International. 2020;137. https://doi.org/10.1016/j.foodres.2020.109388 Tian T-T, Ruan S-L, Zhao Y-P, Li J-M, Yang C, Cao H. Multi-objective evaluation of freshly distilled brandy: Characterisation and distribution patterns of key odour-active compounds. Food Chemistry: X. 2022;14. https://doi.org/10.1016/j.fochx.2022.100276 Tian T-T, Ruan S-L, Zhao Y-P, Li J-M, Yang C, Cao H. Multi-objective evaluation of freshly distilled brandy: Characterisation and distribution patterns of key odour-active compounds. Food Chemistry: X. 2022;14. https://doi.org/10.1016/j.fochx.2022.100276 Esteban-Decloux M, Dechatre J-C, Legendre P, Guichard H. Double batch cider distillation: Influence of the recycling of the separated fractions. LWT. 2021;146. https://doi.org/10.1016/j.lwt.2021.111420 Esteban-Decloux M, Dechatre J-C, Legendre P, Guichard H. Double batch cider distillation: Influence of the recycling of the separated fractions. LWT. 2021;146. https://doi.org/10.1016/j.lwt.2021.111420 Оганесянц Л. А., Панасюк А. Л., Рейтблат Б. Б. Теория и практика плодового виноделия. М.: Развитие, 2012. 393 с. Oganesyants LA, Panasyuk AL, Reytbalt BB. Theory and practice of fruit winemaking. Moscow: Razvitie; 2012. 393 p. (In Russ.). García-Llobodanin L, Senn T, Ferrando M, Güell C, López F. Influence of the fermentation pH on the final quality of Blanquilla pear spirits. International Journal of Food Science and Technology. 2010;45(4):839-848. https://doi.org/10.1111/j.1365-2621.2010.02206.x García-Llobodanin L, Senn T, Ferrando M, Güell C, López F. Influence of the fermentation pH on the final quality of Blanquilla pear spirits. International Journal of Food Science and Technology. 2010;45(4):839-848. https://doi.org/10.1111/j.1365-2621.2010.02206.x Оганесянц Л. А., Песчанская В. А., Ободеева О. Н. Влияние подкисления на содержание летучи компонентов в сброженном сусле из топинамбура // Пиво и напитки. 2018. № 1. 36-38. https://elibrary.ru/YREZQT Oganesyants LA, Peschanskaja VA, Obodeeva ON. Influence of acidification on content of volatile components in fermented wort of Jerusalem artichoke. Beer and Beverages. 2018;(1):36-38. (In Russ.). https://elibrary.ru/YREZQT Panfilov VA. Synergetic approach to agro-industrial technologies of the future. Food Processing: Techniques and Technology. 2020;50(4):642-649. (In Russ.). https://doi.org/10.21603/2074-9414-2020-4-642-649 Panfilov VA. Synergetic approach to agro-industrial technologies of the future. Food Processing: Techniques and Technology. 2020;50(4):642-649. (In Russ.). https://doi.org/10.21603/2074-9414-2020-4-642-649 Kurakin MS, Ozherel’eva AV, Motyreva OG, Krapiva TV. A new approach to the development of food products. Food Processing: Techniques and Technology. 2021;51(3):434-448. (In Russ.). https://doi.org/10.21603/2074-9414-2021-3-434-448 Kurakin MS, Ozherel’eva AV, Motyreva OG, Krapiva TV. A new approach to the development of food products. Food Processing: Techniques and Technology. 2021;51(3):434-448. (In Russ.). https://doi.org/10.21603/2074-9414-2021-3-434-448 The hard bread [Internet]. [cited 2022 Sep 15]. Available from: https://plus.rbc.ru/news/5b0309107a8aa9185dd2e978 The hard bread [Internet]. [cited 2022 Sep 15]. Available from: https://plus.rbc.ru/news/5b0309107a8aa9185dd2e978 Didikov AE. Order and features of the organization of industrial environmental monitoring at the enterprises of the baking industry. Scientific Journal of NIU ITMO. Series Economics and Environmental Management. 2020;(1):95-102. (In Russ.). https://doi.org/10.17586/2310-1172-2020-13-1-95-102 Didikov AE. Order and features of the organization of industrial environmental monitoring at the enterprises of the baking industry. Scientific Journal of NIU ITMO. Series Economics and Environmental Management. 2020;(1):95-102. (In Russ.). https://doi.org/10.17586/2310-1172-2020-13-1-95-102 Making a crust: Tesco to use unsold bread in new products. [Internet]. [cited 2022 Sep 15]. Available from: https://www.theguardian.com/environment/2019/jul/06/making-a-crust-tesco-to-use-unsold-bread-in-new-products Making a crust: Tesco to use unsold bread in new products. [Internet]. [cited 2022 Sep 15]. Available from: https://www.theguardian.com/environment/2019/jul/06/making-a-crust-tesco-to-use-unsold-bread-in-new-products Анализ фактического состояния отходов хлебопекарного производства и определение критериев отнесения отходов классу опасности для окружающей среды / В. В. Мартиросян [и др.] // Хлебопечение России. 2018. № 2. С. 10-14. https://elibrary.ru/XYJYXR Martirosyan VV, Volokhova LT, Stepanyuk VD, Volokhova MN. Analysis of the actual state of bakery production wastes and definition of criteria for classifying waste as a hazard class for the environment. Baking in Russia. 2018;(2):10-14. (In Russ.). https://elibrary.ru/XYJYXR Волохова Л. Т., Степанова В. Д., Волохова М. Н. Разработка методики производственного экологического контроля обращения с отходами на хлебопекарных и макаронных предприятиях // Хлебопродукты. 2018. № 7. С. 51-53. https://elibrary.ru/XSVXJJ Volokhova LT, Stepanyuk VD, Volokhova MN. Development of a technique of production environmental control of the address with waste at the baking and macaroni enterprises. Bread Products. 2018;(7):50-53. (In Russ.). https://elibrary.ru/XSVXJJ Крикунова Л. Н., Песчанская В. А., Захаров М. А. Минеральный состав возвратных отходов хлебопекарного производства // Технология и товароведение инновационных пищевых продуктов. 2018. Т. 49. № 2. С. 25-29. https://elibrary.ru/XPUKVN Krikunova LN, Peschanskaya VA, Zakharov MA. Mineral composition of returnable waste bakery products. Technology and Merchandising of the Innovative Foodstuff. 2018;49(2):25-29. (In Russ.). https://elibrary.ru/XPUKVN Крикунова Л. Н., Дубинина Е. В. Исследование белкового комплекса возвратных отходов хлебопекарного производства // Технология и товароведение инновационных пищевых продуктов. 2018. Т. 53. № 6. С. 63-66. https://elibrary.ru/YOGISD Krikunova LN, Dubinina EV. Study of protein complex of return waste of the bread-baking production. Technology and Merchandising of the Innovative Foodstuff. 2018;53(6):63-66. (In Russ.). https://elibrary.ru/YOGISD Крикунова Л. Н., Песчанская В. А., Захаров М. А. Исследование процесса получения сусла из возвратных отходов хлебопекарного производства // Пиво и напитки. 2018. № 3. С. 20-23. https://elibrary.ru/YKWCXR Krikunova LN, Peschanskaya VA, Zakharov MA. Researching the process of obtaining the wort from returnable waste of bread production. Beer and Beverages. 2018;(3):20-23. (In Russ.). https://elibrary.ru/YKWCXR Brochet F, Dobourdieu D. Wine descriptive language supports cognitive specificity of chemical senses. Brain and Language. 2001;77(2):187-196. https://doi.org/10.1006/brln.2000.2428 Brochet F, Dobourdieu D. Wine descriptive language supports cognitive specificity of chemical senses. Brain and Language. 2001;77(2):187-196. https://doi.org/10.1006/brln.2000.2428