vguitВестник Воронежского государственного университета инженерных технологийProceedings of the Voronezh State University of Engineering Technologies2226-910X2310-1202VSUET10.20914/2310-1202-2018-4-219-224vguit-1949Research ArticleПищевая биотехнологияFood biotechnologyРегулирование процесса фракционирования солодового дистиллята с применением функции ХаррингтонаRegulating a distilled malt spirit fractioning process using Harrington’s desirability functionРомановВ. А.RomanovV. A.

аспирант, кафедра пищевой биотехнологии продуктов из растительного сырья, ул. Ломоносова, 9, г. Санкт-Петербург,190002,Россия

graduate student, department of biotechnology of products from vegetable raw materials, Lomonosova str., 9, St.Petersburg, 191002, Russia

dyvom@notsharingmy.infoБараковаН. В.BarakovaN. V.

к.т.н., доцент, кафедра пищевой биотехнологии продуктов из растительного сырья, ул. Ломоносова, 9, г. Санкт-Петербург, 190002, Россия

Cand. Sci. (Engin.), department of biotechnology of products from vegetable raw materials , Lomonosova str., 9, St.Petersburg, 191002, Russia

n.barakova@mail.ruСанкт-Петербургский национальный исследовательский университет информационных технологий, механики и оптикиРоссияITMO UniversityRussian Federation201802122018804219224Copyright © Романов В.А., Баракова Н.В., 20192019Романов В.А., Баракова Н.В.Romanov V.A., Barakova N.V.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.vestnik-vsuet.ru/vguit/article/view/1949

Рассматривается нахождение зависимости, облегчающей регулирование процесса фракционирования солодового дистиллята. Обосновывается необходимость рассматривать в роли критериев качества одновременно объективные показатели (содержание примесей) и органолептические свойства, откуда вытекает потребность в едином критерии качества, основанном на экспертном мнении и имеющем числовое выражение. Методом функции Харрингтона был найден такой критерий, привязанный к модельному процессу фракционирования солодового дистиллята. Дистиллят готовился двойной перегонкой на установке «Доктор Губер» зрелой бражки из светлого солода, полученной с помощью реактивированных дрожжей «Дистиламакс MW» за 70 ч брожения при 24°C. Режим перегонки зрелой бражки был постоянным, но в ходе второй, фракционной, перегонки первый образец спирта делился на фракции по исходному (эталонному) режиму, а последующий образец фракционировался дробно, с шагом времени 20 мин, для оценки динамики выхода примесей: альдегидов, высших спиртов и эфиров. После определения примесей газохроматографическим методом находился обобщенный показатель по формуле линейной свертки значений концентрации примесей и соответствующих коэффициентов значимости. Коэффициенты находились с помощью набора нечетких правил, полученных методом функции Харрингтона. Тем самым логика коллегиального решения относительно первого, эталонного, и последующих, дробных, образцов дистиллята фиксировалась в виде упрощенной модели, и устанавливалась зависимость обобщенного показателя от времени сгонки, которая предоставляет обратную связь от экспертной оценки сенсорных характеристик дистиллята к режиму фракционной перегонки. Используя эту связь, возможно моделировать логику экспертной оценки дистиллята и так регулировать процесс фракционирования без дальнейшего сбора экспертного мнения.

In the study, a relation is found that eases the regulation of a distilled malt spirit fractionation process. The reasons are given for considering both the objective indicators (impurity content) and the organoleptic properties as quality criteria, which implies the need for a single quality criterion based on expert opinion and having a numerical expression. Using the Harrington desirability function method, such a criterion was found, tied to the model process of distilled malt spirit fractionation. The spirit was obtained by distilling twice on a Doctor Guber pot still a wash made from light barley malt and fermented with reactivated DistilaMax MW dry yeast for 70 hours at 24°C. The mode of distillation of the wash was constant, but during the second fractional distillation, the first sample of alcohol was divided into fractions according to the initial (reference) regime, and the next sample was fractionated in small batches, with a time step of 20 min, to estimate the dynamic uptake of by-products: aldehydes, esters, and higher alcohols. After impurity determination with gas chromatography, a generalized criterion was derived with the linear convolution formula from the by-product concentrations and the respective significance coefficients. The coefficients were found via a set of fuzzy rules constructed with the Harrington function method. The logic of collegial decisions regarding the first (standard) and the next (small batch) spirit samples was thus fixated in a simplified model, and the relation between stillage time and the generalized criterion was found, which provided feedback from the expert evaluated spirit sensory characteristics to the mode of fractioning. With the feedback loop, it is possible to model the logic of expert evaluation of the spirit and thus regulate the fractioning process without further need for expert evaluation.

фракционная перегонкасолодовый дистиллятсенсорный профильобобщенный показательфункция Харрингтонаfractioningdistilled malt spiritsensory profilegeneralized criterionHarrington functionReferencesСhristoph N., Bauer-Christoph C. Flavour of spirit drinks: raw materials, fermentation, distillation, and ageing // Flavours and Fragrances: Chemistry, Bioprocessing and Sustainability; ed. Berger R.G. Springer, 2007. P. 219–240.Сhristoph N., Bauer-Christoph C. Flavour of spirit drinks: raw materials, fermentation, distillation, and ageing. Flavours and Fragrances: Chemistry, Bioprocessing and Sustainability; ed. Berger R.G. Springer, 2007. pp. 219–240.Robichaud J., Bleibaum R.N., Thomas H. Cracking the consumer code linking winemakers to consumers to increase brand loyalty // Proceedings of the 13th Australian Wine Industry Technical Conference. 2005.Robichaud J., Bleibaum R.N., Thomas H. Cracking the consumer code linking winemakers to consumers to increase brand loyalty. Proceedings of the 13th Australian Wine Industry Technical Conference. 2005.ГОСТ 15467–79. Управление качеством продукции. Основные понятия, термины и определения. М.: Стандартинформ, 2009.GOST 15467–79. Upravlenie kachestvom produkcii. Osnovnye ponyatiya, terminy i opredeleniya [State Standard 15467–79. Product quality management. Basic concepts, terms and definitions]. Moscow, Standartinform, 2009. (in Russian).Дилигенский Н.В., Дымова Л.Г., Севастьянов П.В. Нечеткое моделирование и многокритериальная оптимизация производственных систем в условиях неопределенности: технология, экономика, экология. М.: Машиностроение-1, 2004. 488 с.Diligensky N.V., Dymova L.G., Sevas?yanov P.V. Nechetkoe modelirovanie i mnogokriterial'naya optimizaciya proizvodstvennyh sistem v usloviyah neopredelennosti: tekhnologiya, ehkonomika, ehkologiya [Fuzzy modeling and multicriterial optimization of production systems under uncertainty: technology, economy, ecology]. Moscow, Mashinostroyeniye­1, 2004. 488 p. (in Russian).Григорьева А.А., Григорьева А.П. Математическое обеспечение информационной системы оценки инноваций на базе теории нечетких множеств // Инновационные технологии и экономика в машиностроении: сборник трудов Международной научно-практической конференции. Томск: Томский политехнический университет, 2012. Т. 2. С. 77–79.Grigor'eva A.A., Grigor'eva A.P. Mathematical background of a fuzzy set based system for innovation assessment. Innovacionnye tekhnologii i ehkonomika v mashinostroenii [Innovative technologies and economics in engineering: a collection of works of the International Scientific and Practical Conference]. Tomsk, Tomsk Polytechnic University, 2012. vol. 2. pp. 77–79. (in Russian).РД 50.1.028. Методология функционального моделирования IDEF0. М.: ИПК издательство стандартов, 2014. 75 с.RD 50.1.028. Metodologiya funkcional'nogo modelirovaniya IDEF0 [RD 50.1.028. Methodology of functional modeling IDEF0]. Moscow, IPK Publishing Standards, 2014. 75 p. (in Russian).Володин А.А. Системный анализ и управление сложными биосистемами на базе нейро-нечетких регуляторов. Ставрополь: СКФУ, 2014. 214 с.Volodin A.A. Sistemnyj analiz i upravlenie slozhnymi biosistemami na baze nejro-nechetkih regulyatorov [System analysis and control of complex systems with neuro-fuzzy controllers]. Stavropol, North Caucasus Federal University, 2014. 214 p. (in Russian).Jaeger S.R., Cardello A.V., Chheang S.L., Beresford M.K. et al. Holistic and consumer-centric assessment of beer: A multi-measurement approach // Food Research International. 2017. V. 99. № 1. P. 287–297. doi: 10.1016/j.foodres.2017.05.004Jaeger S.R., Cardello A.V., Chheang S.L., Beresford M.K. et al. Holistic and consumer-centric assessment of beer: A multi-measurement approach. Food Research International. 2017. vol. 99. no. 1. pp. 287–297. doi: 10.1016/j.foodres.2017.05.004Востриков С.В., Коростелев А.В., Кучменко Т.А. и др. Изучение состава ароматообразующих компонентов спирта-виски с помощью сенсорных систем с искусственным интеллектом // Производство спирта и ликероводочных изделий. 2010. № 4. С. 46–48.Vostrikov S.V., Korostelyov A.V., Kuchmenko T.A. et al. A study of whisky spirit flavour active compounds with artificial intelligence sensory systems. Proizvodstvo spirta i likerovodochnyh izdelij [Manufacture of ethanol and infusion beverages]. 2010. no. 4. pp. 46–48. (in Russian).Романов В.А., Баракова Н.В. Подбор технологических параметров для получения солодового дистиллята с наиболее приемлемым сенсорным профилем // Научный журнал НИУ ИТМО. Серия «Процессы и аппараты пищевых производств». 2017. № 4 (34). С. 53–60.Romanov V.A., Barakova N.V. Choosing processing parameters for obtaining a distilled malt spirit with maximum sensory profile acceptability. Nauchnyj zhurnal NIU ITMO. Seriya "Processy i apparaty pishchevyh proizvodstv" [Scientific journal NRU ITMO. A series of "Processes and devices of food production"]. 2017. no. 4 (34). pp. 53–60. (in Russian).

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