foodsystFood systemsПищевые системы2618-97712618-7272Федеральный научный центр пищевых систем им. В.М. Горбатова РАН10.21323/2618-9771-2020-4-2-89-96foodsyst-108Research ArticleСтатьиReturnable baking waste — a new type of raw materials for distillates production (Part III. Distillation stage)Возвратные отходы хлебопекарного производства — новый вид сырья для производства дистиллятов (Часть III. Стадия дистилляции)https://orcid.org/0000-0002-7335-0453КрикуноваЛ. Н.KrikunovaL. N.

Крикунова Людмила Николаевна — доктор технических наук, профессор, ведущий научный сотрудник отдела технологии крепких напитков

119021, Москва, ул. Россолимо, 7

Ludmila N.  Krikunova — doctor of technical sciences, professor, leading researcher, Department of spirits

7, Rossolimo str., 119021, Moscow

cognac320@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0002-8364-9539ДубининаЕ. В.DubininaE. V.

Дубинина Елена Васильевна — кандидат технических наук, ведущий научный сотрудник, отдел технологии крепких напитков

119021, Москва, ул. Россолимо, 7

Elena V.  Dubinina — candidate of technical sciences, leading researcher, Department of spirits

7, Rossolimo str., 119021, Moscow

elena-vd@yandex.ruhttps://orcid.org/0000-0002-0651-7831МакаровС. Ю.MakarovS. Yu.

Макаров Сергей Юрьевич — кандидат технических наук, доцент, кафедра «Технология бродильных производств и виноделия имени Г. Г. Агабальянца»

109004, Москва, ул. Земляной вал, 73

Sergey U.  Makarov — Candidate of Technical Sciences, Docent, Department of Fermentation Production Technology and Winemaking named after G. G. Agabalyants

73, Zemlyanoj Val, 109004, Moscow

mak210@yandex.ruВсероссийский научно-исследовательский институт пивоваренной, безалкогольной и винодельческой промышленностиРоссияAll-Russian Scientific Research Institute of the Brewing, Non-Alcoholic and Wine IndustryRussian FederationМосковский государственный университет технологий и управления имени К. Г. Разумовского (Первый казачий университет)РоссияK. G. Razumovsky Moscow State University of Technology and Management (First Cossack University)Russian Federation202122072021428996Copyright © Krikunova L.N., Dubinina E.V., Makarov S.Y., 20212021Крикунова Л.Н., Дубинина Е.В., Макаров С.Ю.Krikunova L.N., Dubinina E.V., Makarov S.Y.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.fsjour.com/jour/article/view/108

The distillation stage is a key step in distillate-based alcoholic beverage technology. The use of a new non-traditional type of raw materials to obtain distillates requires comprehensive research. The purpose of this work was to study the processes at the distillation stage of the discharged wort from the recyclable baking waste, in identifying significant factors and determining the optimal technological values of these factors. The objects of the study served 9 samples of fermented wort from various types of recyclable baking waste, distillate fractions and samples of distillates. The distillation was performed on the installation of direct distillation “KOTHE DESTILLATIONSTECHNIK” (Germany). In the objects of the study, the volume, the volume fraction of ethyl alcohol and the mass concentration of the main volatile components were determined. The composition and concentration of basic volatile components were determined using gas chromatography on the device “Thermo Trace GC Ultra” (Thermo, United States). The wide range of variation of the mass concentration of the main volatile components, depending on the composition of the initial raw materials, is revealed. It has been established that the nature of the distribution of volatile components according to distillate fractions does not depend on the physicochemical composition of the fermented wort from different types of recyclable baking waste. It is shown that the nature of the distribution of volatile components according to fractions in obtaining a distillate from the recyclable baking waste has certain differences from their distribution in the preparation of cognac and fruit distillates. A comparative assessment of distillates obtained by single fractionated distillation and double distillation showed the advantage of the first alcohol output and the composition of volatile components. It has been established that the distillation rate with a direct fractionated has a significant effect on the dynamics of the distribution of the main volatile components and the output of the distillate for anhydrous alcohol. With an optimal distillation rate (5.9 cm3 / min), an anhydrous alcohol output increases, on average, by 4% and reduced the losses of valuable aroma-forming volatile components with head and tail fractions.

Стадия дистилляции является ключевым этапом в технологии производства спиртных напитков на основе дистиллятов. Использование нового нетрадиционного вида сырья для получения дистиллятов требует проведения комплексных исследований. Цель данной работы состояла в исследовании процессов на стадии дистилляции сброженного сусла из возвратных отходов хлебопекарного производства, а  также в выявлении значимых факторов и определении оптимальных технологических значений этих факторов. Объектами исследования служили 9 образцов сброженного сусла из различных видов возвратных отходов хлебопекарного производства, фракции дистиллятов и опытные образцы дистиллятов. Дистилляцию проводили на установке прямой сгонки «Kothe Destillationstechnik» (Германия). В объектах исследования определяли объем, объемную долю этилового спирта и массовую концентрацию основных летучих компонентов. Состав и  концентрацию основных летучих компонентов определяли с  использованием газовой хроматографии на приборе «Thermo Trace GC Ultra» (Thermo, США). Выявлены широкие интервалы варьирования массовой концентрации основных летучих компонентов в зависимости от состава исходного сырья. Установлено, что характер распределения летучих компонентов по фракциям дистиллята не зависит от физико-химического состава сброженного сусла из разных видов возвратных отходов хлебопекарного производства. Показано, что характер распределения летучих компонентов по фракциям при получении дистиллята из возвратных отходов хлебопекарного производства имеет определенные отличия от их распределения при получении коньячных и фруктовых дистиллятов. Сравнительная оценка дистиллятов, полученных однократной фракционированной дистилляцией и двукратной дистилляцией, показала преимущество первой по выходу спирта и составу летучих компонентов. Установлено, что скорость дистилляции при прямой фракционированной сгонке оказывает существенное влияние на динамику распределения основных летучих компонентов и выход дистиллята по безводному спирту. При оптимальной скорости дистилляции (5,9 см3 /мин) повышается выход безводного спирта в среднем на 4% и снижаются потери ценных ароматобразующих летучих компонентов с головной и хвостовой фракциями.

процесс дистилляциидистиллированные напиткиэтилкарбаматвторичные компонентыфракции дистилляцииdistillation processdistilled beveragesethyl carbamatesecondary componentsdistillate fractionsСтатья подготовлена в рамках выполнения исследований по Государственному заданию № 0585–2019–001 Федерального научного центра пищевых систем им. В. М. Горбатова Российской академии наукThe article was published as part of the research topic No. 0585–2019–001 of the state assignment of the V. M. Gorbatov Federal Research Center for Food Systems of RASReferencesLea, A.G.H., Piggott, J.R. (2003). Fermented Beverage Production. Springer US: Kluwer Academic/Plenum Publishers, 2003. https://doi.org/10.1007/978–1–4615–0187–9Lea, A.G.H., Piggott, J.R. (2003). Fermented Beverage Production. Springer US: Kluwer Academic/Plenum Publishers, 2003. https://doi.org/10.1007/978–1–4615–0187–9How Column Distillation Works: Bourbon Edition. Retrieved from: https://www.alcademics.com/2013/07/how-column-distillation-worksbourbon-edition.html Accessed March 20, 2021How Column Distillation Works: Bourbon Edition. Retrieved from: https://www.alcademics.com/2013/07/how-column-distillation-worksbourbon-edition.html Accessed March 20, 2021.Zhang, J., Zhao, X., Qin, W., Zhang, X., Ma, Z., Sun, Y. (2021). Differences between retort distillation and double distillation in cherry spirits with double-kettle equipment. International Journal of Food Engineering, https://doi.org/10.1515/ijfe-2020–0254 (unpublished data)Zhang, J., Zhao, X., Qin, W., Zhang, X., Ma, Z., Sun, Y. (2021). Differences between retort distillation and double distillation in cherry spirits with double-kettle equipment. International Journal of Food Engineering, https://doi.org/10.1515/ijfe-2020–0254 (unpublished data)García-Llobodanin, L., Roca, J., López, J. R., Pérez-Correa, J. R., López, F. (2011). The lack of reproducibility of different distillation techniques and its impact on pear spirit composition. International Journal of Food Science and Technology, 46(9), 1956–1963. https://doi.org/10.1111/j.1365–2621.2011.02707.xGarcía-Llobodanin, L., Roca, J., López, J. R., Pérez-Correa, J. R., López, F. (2011). The lack of reproducibility of different distillation techniques and its impact on pear spirit composition. International Journal of Food Science and Technology, 46(9), 1956–1963. https://doi.org/10.1111/j.1365–2621.2011.02707.xde Silva, A. P., Silvello, G. C., Bortoletto, A. M., Alcarde, A. R. (2020). Chemical composition of sugar cane spirit produced from different distillation methods. Brazilian Journal of Food Technology, 23, Article e2018308. https://doi.org/10.1590/1981–6723.30818de Silva, A. P., Silvello, G. C., Bortoletto, A. M., Alcarde, A. R. (2020). Chemical composition of sugar cane spirit produced from different distillation methods. Brazilian Journal of Food Technology, 23, Article e2018308. https://doi.org/10.1590/1981–6723.30818Franitza, L., Granvogl, M., Schieberle, P. (2016). Influence of the production process on the key aroma compounds of rum: From molasses to the spirit. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 64(47), 9041–9053. https://doi.org/10.1021/acs.jafc.6b04046Franitza, L., Granvogl, M., Schieberle, P. (2016). Influence of the production process on the key aroma compounds of rum: From molasses to the spirit. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 64(47), 9041–9053. https://doi.org/10.1021/acs.jafc.6b04046Песчанская, В.А., Крикунова, Л.Н., Дубинина, Е.В. (2016). Влияние длительности нагрева сброженного сусла на выход и качественные характеристики зерновых дистиллятов. Пиво и напитки, 3, 36–39.Peschanskaya, V.A., Krikunova, L.N., Dubinina, E.V. (2016). Effect of duration of heating the fermented mash on the yield and quality of characteristics of grain distillates. Beer and Beverages, 3, 36–39. (In Russian)Pu, L. -L. (2005). Study on the effects of the height of fermented grains layer on liquor distillation and liquor quality. Liquor-making Science & Technology, 128, 42–45.Pu, L. -L. (2005). Study on the effects of the height of fermented grains layer on liquor distillation and liquor quality. Liquor-making Science & Technology, 128, 42–45.Claus, M. J., Berglund, K. A. (2005). Fruit brandy production by batch column distillation with reflux. Journal of Food Process Engineering, 28(1), 53–67. https://doi.org/10.1111/j.1745–4530.2005.00377.xClaus, M. J., Berglund, K. A. (2005). Fruit brandy production by batch column distillation with reflux. Journal of Food Process Engineering, 28(1), 53–67. https://doi.org/10.1111/j.1745–4530.2005.00377.xПесчанская, В.А., Крикунова, Л.Н., Дубинина, Е.В. (2016). Влияние скорости дистилляции на процесс получения зернового дистиллята. Пиво и напитки, 4, 28–30.Peschanskaya, V.A., Krikunova, L.N., Dubinina, E.V. (2016). Effect of speed of distillation on process of getting grain distillate. Beer and Beverages, 4, 28–30. (In Russian)de Almeida Lima, U., Teixeira, C. G., Bertozzi, J. C., Serafim, F. A. T., Alcarde, A. R. (2012). Influence of fast and slow distillation on ethyl carbamate content and on coefficient of non-alcohol components in Brazilian sugarcane spirits. Journal of the Institute of Brewing, 118(3), 305–308. https://doi.org/10.1002/jib.42de Almeida Lima, U., Teixeira, C. G., Bertozzi, J. C., Serafim, F. A. T., Alcarde, A. R. (2012). Influence of fast and slow distillation on ethyl carbamate content and on coefficient of non-alcohol components in Brazilian sugarcane spirits. Journal of the Institute of Brewing, 118(3), 305–308. https://doi.org/10.1002/jib.42Li, H., Huang, W., Shen, C., Yi, B. (2012). Optimization of the distillation process of chinese liquor by comprehensive experimental investigation. Food and Bioproducts Processing, 90(3), 392–398. https://doi.org/10.1016/j.fbp.2011.12.005Li, H., Huang, W., Shen, C., Yi, B. (2012). Optimization of the distillation process of chinese liquor by comprehensive experimental investigation. Food and Bioproducts Processing, 90(3), 392–398. https://doi.org/10.1016/j.fbp.2011.12.005Puentes, C., Joulia, X., Vidal, J., Esteban-Decloux, M. (2018). Simulation of spirits distillation for a better understanding of volatile aroma compounds behavior: Application to armagnac production. Food and Bioproducts Processing, 112, 31–62. https://doi.org/10.1016/j.fbp.2018.08.010Puentes, C., Joulia, X., Vidal, J., Esteban-Decloux, M. (2018). Simulation of spirits distillation for a better understanding of volatile aroma compounds behavior: Application to armagnac production. Food and Bioproducts Processing, 112, 31–62. https://doi.org/10.1016/j.fbp.2018.08.010Оганесянц, Л.А., Лорян, Г.В. (2015). Изучение летучих компонентов шелковичных дистиллятов. Виноделие и виноградарство, 2,17–20.Oganesyants, L.A., Loryan G. V. (2015). Volatile components of mulberry distillates. Wine-making and Viticulture, 2, 17–20. (in Russian)Боровиков, В.П. (2003). Statistica. Искусство анализа данных на компьютере для профессионалов. СПб.: Питер, 2003.Borovikov, V.P. (2003). Statistica. The art of data analysis on a computer for professionals. Saint-Petersburg: Piter, 2003. (In Russian)Бунтова, Е.В. (2011). Статистическая обработка результатов измерений: учебное пособие. Самара: Книга, 2011.Buntova, E.V. (2011). Statistical processing of measurement results: a textbook. Samara: Kniga, 2011. (In Russian)Gonzales, E.A., Agrasar, A.T., Castro, L.M.P., Fernandez, I.O., Guerra, N.P. (2010). Production and Characterization of Distilled Alcoholic Beverages Obtained by Solid-State Fermentation of Black Mulberry (Morus nigra L.) and Black Currant (Ribes nigrum L.). Journal Agricultural and Food Chemistry, 58(4), 2529–2535. https://doi.org/10.1021/jf9037562Gonzales, E.A., Agrasar, A.T., Castro, L.M.P., Fernandez, I.O., Guerra, N.P. (2010). Production and Characterization of Distilled Alcoholic Beverages Obtained by Solid-State Fermentation of Black Mulberry (Morus nigra L.) and Black Currant (Ribes nigrum L.). Journal Agricultural and Food Chemistry, 58(4), 2529–2535. https://doi.org/10.1021/jf9037562Awad, P., Athès, V., Decloux, M. E., Ferrari, G., Snakkers, G., Raguenaud, P., Giampaoli, P. (2017). Evolution of volatile compounds during the distillation of cognac spirit. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 65(35), 7736–7748. https://doi.org/10.1021/acs.jafc.7b02406Awad, P., Athès, V., Decloux, M. E., Ferrari, G., Snakkers, G., Raguenaud, P., Giampaoli, P. (2017). Evolution of volatile compounds during the distillation of cognac spirit. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 65(35), 7736–7748. https://doi.org/10.1021/acs.jafc.7b02406Оганесянц, Л.А., Песчанская, В.А., Дубинина, Е.В., Осипова, В.П., Алиева, Г.А. (2013). Качественный и количественный состав летучих компонентов плодовых водок. Виноделие и виноградарство, 6, 22–24.Oganesyants, L.A., Peschanskaya, V.A., Dubinina, E.V., Osipova, V.P., Alieva, G.A. (2013). Qualitative and quantitative composition of the volatile components of fruit vodkas. Wine-making and viticulture, 6, 22–24. (In Russian) 2Li, H., Wang, C., Zhu, L., Huang, W., Yi, B., Zhang, L. et al. (2012). Variations of flavor substances in distillation process of Chinese luzhou-flavor liquor. Journal of Food Process Engineering, 35(2), 314–319. https://doi.org/10.1111/j.1745–4530.2010.00584.xLi, H., Wang, C., Zhu, L., Huang, W., Yi, B., Zhang, L. et al. (2012). Variations of flavor substances in distillation process of Chinese luzhou-flavor liquor. Journal of Food Process Engineering, 35(2), 314–319. https://doi.org/10.1111/j.1745–4530.2010.00584.xAlcarde, A. R., Souza, L. M., Bortoletto, A. M. (2012). Ethyl carbamate kinetics in double distillation of sugar cane spirit. Part 2: Influence of type of pot still. Journal of the Institute of Brewing, 118(4), 352–355. https://doi.org/10.1002/jib.48Alcarde, A. R., Souza, L. M., Bortoletto, A. M. (2012). Ethyl carbamate kinetics in double distillation of sugar cane spirit. Part 2: Influence of type of pot still. Journal of the Institute of Brewing, 118(4), 352–355. https://doi.org/10.1002/jib.48

The authors declare that there are no conflicts of interest present.