способ искусственного старения спиртовых жидкостей

Формула изобретения

Способ старения спиртовой жидкости, предусматривающий воздействие на нее электромагнитным полем, отличающийся тем, что в качестве источника электромагнитного поля используют лазерное излучение, а воздействие осуществляют на поток спиртовой жидкости интерференционным полем излучения, создаваемым путем разделения исходного лазерного излучения на два луча и последующим наложением в потоке одного луча, опорного, после отражения от зеркала и другого, преобразованного в киральной среде в левополяризованное излучение с сингулярностью волнового фронта.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к пищевой промышленности, в частности к производству крепких спиртных напитков, и может быть использовано для ускорения старения и облагораживания таких напитков, как водка и коньяк.

Известен способ [1] старения крепких спиртных напитков, в котором с целью ускорения старения воздействуют на напитки низкочастотным поляризованным импульсным магнитным полем интенсивностью от 10 до 120 Гаусс, источник воздействия при этом располагается рядом с емкостью, содержащей напиток. Ускоренная ферментация напитков сводится к стимулированию образования ассоциатов за счет эффекта Зеемана: в магнитном поле происходит расщепление энергетических уровней и за счет спин-орбитального взаимодействия открывается релаксационный канал, который они используют для образования связанных комплексов.

Недостатком этого способа является то, что изначально ставка делается на увеличение амплитуды поля, а не его частоты, к тому же заявленная поляризация поля мало используется на тех частотах, которые упоминаются в заявке: 50-400 Гц, так как времена релаксации в жидкости имеют порядок 10^-6 с и меньше, и за минимальный период пульсации, указанный в заявке, ~2510^-4 с любой молекулярный комплекс всегда успевает отследить ориентацию поля, так что при указанных частотах магнитное действие переменного магнитного поля почти не отличается от постоянного. Но в силу того, что спиртовая жидкость является слабым электролитом, в ней возможно появление индукционных вихревых токов, которые приводят в силу конечности электрического сопротивления спиртовой жидкости к выделению Джоулева тепла, т.е. к локальному разогреву жидкости и в силу этого к разрушению ассоциатных комплексов. К тому же предлагаемый способ требует довольно громоздкого оборудования.

Известен также способ [2], в котором для ускорения процесса старения коньяка используют облучение СВЧ-полем в сантиметровом диапазоне (2175-2575 МГц) смеси коньячного спирта и дубовых опилок в течение 10-15 мин, при этом смесь равномерно по объему нагревается до ~45 градусов, т.е. работают в одном из диапазонов экстремума диэлектрических потерь воды. При этом, по-видимому, происходит некоторая стимуляция каталитических центров экстракции дубильных веществ. Потом смесь охлаждают до 10 градусов и повторяют процесс. Цикл составляет 6-10 суток. В дальнейшем происходит процесс фильтрации опилок.

Недостатком способа является, во-первых, большая трудоемкость, связанная с необходимостью перемещения больших емкостей с жидкостью, во-вторых, необходимость в специальном помещении для обработки СВЧ-полем, т.к. существует опасность разогрева до тех же температур обслуживающего персонала. В-третьих, дороговизна, связанная с необходимостью организации поточной линии для реализации в промышленных масштабах.

Технической задачей, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, является повышение качества спиртовых жидкостей при ускорении их старения.

Известно [4], что при старении спиртовых напитков происходит "выедание" правых сахаров, что приводит к усилению левовращающих свойств жидкости по сравнению с исходной. Поэтому, если инициировать внешним излучением образование левых хромофорных ассоциатов, то обработанный продукт будет обладать свойствами старого напитка.

Это достигается тем, что в предлагаемом способе ускоренного старения осуществляют воздействие на поток протекающей жидкости лазерным излучением малой мощности двумя широкими пучками от одного источника, первый пучок, отраженный от зеркала, направляется в поток протекающей жидкости, а второй пучок после преобразования в киральной [3] среде в левополяризованное излучение с сингулярным волновым фронтом также направляют в поток спиртовой жидкости, где он интерферирует с первым, опорным, пучком. При движении спиртовой жидкости под воздействием интерферограммы пучков лазерного излучения происходит изменение ее оптической плотности и оптической активности.

В предлагаемом способе искусственного старения лазерное излучение подвергается поляризационной фильтрации, так как при определенных частотных параметрах киральная среда является поляризационным фильтром [3], также необходимо, чтобы излучение обладало фазовыми сингулярностями, тогда при интерференции с опорным пучком результирующее поле будет обладать необходимыми для инициации старения свойствами.

Процесс структурирования ассоциатов состоит в том, что при интерференции двух пучков, один из которых содержит дислокационные оси левополяризованной волны, в объеме жидкости образуется пространственная "решетка" поляризации, изменяющая оптическую плотность спиртовой жидкости, вызывая каскад изменений в конформации и структуре водных ассоциатов, которые приводят к органолептическим изменениям, проявляясь в облагораживании свойств исходного напитка.

Предлагаемый способ поясняется чертежами.

На фиг.1 представлена блок-схема реализации способа.

На фиг. 2 - график зависимости оптической плотности от длины волны для коньяка до и после обработки.

На фиг. 3 - график зависимости оптической плотности от длины волны для водки до и после обработки.

Способ осуществляется следующим образом.

На поток жидкости, протекающей по кварцевой трубке 5 диаметром 3 см, воздействуют лазерным излучением мощностью 1 Вт (длина волны излучения 500-800 нм). В оптическом делителе мощности, совмещенном с дифракционной решеткой 2, излучение разделяют на два широких одинаковых пучка. Первый пучок, отразившись от зеркала 3, направляется в поток жидкости. Второй пучок направляют на киральный объект 4, где преобразуют в левополяризованное излучение с сингулярным волновым фронтом. В качестве кирального объекта использована конструкция, состоящая из решетки диэлектрических двойных спиралей, аналогичных описанным в [3]. Оба пучка направляют в поток протекающей жидкости, где они интерферируют. Результирующее поле интерферирующих пучков обладает спиральной структурой с преобладанием левых спиралей, которое воздействует на спиртовую жидкость, меняя ее оптическую плотность и оптическую активность, приводя тем самым к необходимым органолептическим изменениям.

Измерения проводились на спектрофотометре, позволяющем плавно отслеживать динамику изменения оптической плотности. На фиг.2 и 3 представлены результаты измерения оптической плотности до и после обработки. Здесь D - отношение числа падающих фотонов к числу прошедших.

Анализ спектра поглощения коньяка (фиг.2) подтверждает, что поглощение после обработки увеличивается b, причем существенно (на пике в 2 раза), что связано с образованием новых центров поглощения, а это может быть связано только с появлением новых связей в спиртовой жидкости, что только подтверждает образование новых ассоциатов и изменение конформационного состояния ассоциатов спиртовой жидкости.

Анализ спектра поглощения некачественной водки (фиг.3) также подтверждает, что поглощение после обработки b увеличивается (на пике в 1.6 раза), причем характер изменений отличается от таковых в коньяке.

Для оценки интенсивности воздействия примем, что энергия кванта равна 2 эВ, тогда за секунду к жидкости доставляется 10¹⁹ фотонов, при скорости прокачки, равной 3 л/с, что соответствует примерно 100 грамм-молей раствора, в секунду прокачивается примерно 10²⁶ молекул, а это означает, что инициация изменений вызывается долей молекул, составляющих менее одной миллионной от общего числа.

Таким образом, воздействуя на поток спиртовой жидкости интерферограммой двух монохроматических пучков, имеющих один источник, один из которых содержит дислокационные левосторонние оси, мы вызываем конформационные изменения в спиртовой жидкости, улучшающие ее качества, ускоряя процесс старения.

Для подтверждения эффективности заявляемого способа были проведены эксперименты в лабораторных и производственных условиях, подтвердивших работоспособность способа.

Пример 1.

В качестве исходного продукта брался бренди "Белый Аист" с шестимесячным сроком выдержки, жидкость золотистого цвета с резким запахом и вкусом, хроматограмма (колонка FFAP50*0.32) показала концентрацию, мг/л: альдегиды 20.026; эфиры 80.09; метанол 0.0118; сивушные масла 469.97.

После обработки по указанной выше методике (длина волны 690 нм) была прописана хроматограмма обработанного продукта, мг/л: альдегиды 15.382; эфиры 62.619; метанол 0.011016; сивушные масла 459.5, на хроматограмме появились дополнительные пики с большими временами возгонки, не идентифицируемые программой хроматографа. Исчез резкий запах, вкус стал ощутимо мягче, маслянистее.

Пример 2.

Обработанный продукт (пример 1) обрабатывался повторно излучением с длиной волны 614 нм. Результат, мг/л: альдегиды 14.869; эфиры 73.368; метанол 0.0109; сивушные масла 459.76 мг/л. По сравнению с предыдущей обработкой у продукта появился винный запах, появилось кисловатое послевкусие.

В предлагаемом способе по сравнению с прототипом используется маломощный лазер. За счет большой энергии кванта и несложного преобразования излучения достигается необходимый результат: меняется оптическая плотность и оптическая активность спиртовой жидкости и, как следствие, ее органолептические свойства. Причем в силу когерентности источника при рассеянии и поглощении излучения происходит в некотором смысле "конвертация" монохроматичности в органолептическое облагораживание.

Источники информации

1. Патент US 5860353, 19.01.1999, МПК С 12 Н 1/00.

2. А.с. СССР 630292, кл. С 12 Н 1/22, 1978 - прототип.

3. УФН, т. 167, 11, с. 1201-1212. Киральные электродинамические объекты. Б.З. Кацеленбаум, Е.Н. Коршунова, А.Н. Сивов, А.Д. Шатров.

4. В.А. Кизель. Физические причины диссимметрии живых систем. М.: Наука, 1985.

5. ЖТФ, т. 70, вып.9, 2000. Метод определения детонационных характеристик нефтепродуктов на основе регрессионного анализа спектров поглощения в ближнем инфракрасном диапазоне. В.Н. Королев, А.В. Маругин, В.Б. Цареградский, стр. 85.