автореферат диссертации по технологии продовольственных продуктов, 05.18.07, диссертация на тему:Повышение эффективности системы контроля показателей безопасности в винодельческой промышленности

УКРАИНСКАЯ АКАДЕМИЯ АГРАРНЫХ НАУК

п г л л ■■Институт винограда и вина "Магарач" Г I 1» 1<г1

J !

На правах рукописи

ЖАВЯАРОВА Ольга Константиновна

УДК 1663.253.4: :Б46.4/'8Э.-612.014.482.

ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ СИСТЕМЫ КОНТРОЛЯ ПОКАЗАТЕЛЕЙ БЕЗОПАСНОСТИ В ВИНОДЕЛЬЧЕСКОЙ ПРОМЬИШЕННОСТИ

Об.18.07 - Технология продуктов брожения

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Ялта 1995

Диссертационная робота является рукописью Работа выполнена в Институте винограда и вина "Магарач" УААН Научный руководитель: доктор технических наук

Арпентин Г.Н.

Научный консультант; доктор технических наук, профессор, Лауреат Государственных премий в области науки и техники Украины-и Молдовы Валуйко Г,Г,

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор Шольц Е. П.

кандидат технических наук Макаров A.C.

Ведунья организация: Крымское научно-производственное

объединение "Плодмашпроект"

Задита диссертации состоится декабря 199Б г. на васе-даиии специализированного совета Д.32.02.02. при институте винограда и вина "Магарач" по адресу: 334200, Автоно)чая Республика Крш г. Ялта, уд. Кирова 31, ШиВ "Магарач".

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ИВиВ "Ыа-гарач".

Автореферат разослан "2.1" ноября 1095 г.

Ученый секретарь специализированного совета кандидат технических наук

'kfiu ¿у Вуравдева Л.И.

1. 0Б13АЯ ХАРАКТЕРИСТИКА PAI50TU

Аюяуглыюст проблемы связана с тем, что решение задачи эффективного контроля загрязненности винодельческой продукции чужеродными химическими и биологическими агентами позволяет о одной стороны сократить потери сырья при его приемке, хранении и переработке, а с другой - создает предпосылки для повышения гигиенических свойств и улучшения качества готового продукта.

В число опаснейшх Ьагрязняиндах факторов,обладающих повышенной токсичностью и "бискуммулятивпым" эффектом, входят тп-яедае металлы: ыщь, железо, цинк, свинец, кадмий, ртуть и мивьнк ( Cabanis. 1S85; Липатов, 1989; Mamma, 1990; Medina, 1992; Домарецкий, 1994 ). Мировое производство последних сохраняет устойчивую тенденции удвоения каждые 10 дет, что по данным ßethmond (1981), влечет за собой такое же стабильное удвг-c.we их содержания в пвдевнх продуктач каялыэ 20 лет.

В настоящее время контроль показателей безопасности винограда и продуктов его переработки ведется нерегулярно, преимущественно выборочно и для ограниченного типа винодельческой продукции, вспомогательных материалов, что не позволяет получать объективную информацию. Стандартные методы анализа тяжелых металлов в винодельческих средах не являются эффективными: несовершенна операция профподготовки, невозможно исключение проблем, связанных с матричным влиянием испытуемых образцов; методы не оперативны во времени.

Разработка эффективных систем мониторинга показателей безопасности винодельческой продукции, предусматривающих создание как собственно методов анализа, та« и их метрологическое обеспечение, а такае способов предупреждения попадания и/или удаления тяжелых металлов из вин, является актуальной научно-технической и гигиенической проблемой, резенгаэ которой и посвящена данная работа.

Тема диссертации определялась в соответствии с координационным планом ваяиейвих работ ИВиВ 'Шгарач" (тема 678.36) номер госрегистраиу.и UA0195H00375è. Отдельные разделы работа свя-ваии с выполнением НИР по плану аккредитации Испытательного Центра виаопродукцни "Магграч" в системе сертификации УкрСЕП-РО. •

Лель рабода - раареботка эффективной система мониторинга,

методов определения показателей бевопаыюсти ьинодельчест й продукции (на примере тяжелых металлов), а таювд теоретическое обоснование и исследование способов предупреждения попадания и удаления тяжелых металлов иа винодельческих сред.

Задачи исследования:

• разработать эффективные методы количественно! о определения тяжелых металлов в винодельческих средах и провести их метрологическую аттестацию;

- выявить основные источники попадания тяяелих металлов в винодельческую проекцию и усовершенствовать систему мониторинга аа ее безопасностью;

- исследовать воемойность применения новых средств, обеспечивающих удаление тяжелых металлов иа винодельческих сред, и апробировать их в производственных условиях.

Научная новизна работы заключается в следующем: дана количественная оценка влияния компонентен состава винодельческой среди на результаты измерения массовой концентрации тяжелых металлов, на основании которой предложена усовершенствованная методика. Научно обосновали подходы к организации и реализации системы контроля безопасности винпцродукции, обеспечивающие повышение эффективности системы moi нторинга.

Установлены закономерности изменения содержания тяжелы.-, металлов в системе "почва - виноградный куот - сусло - вино", дифференцированно для белых и красных сортов винограда в зависимости от расстояний до автострады и интенсивности движения автотранспорта, а также кинетические закономерности адсорбции тяжелых металлов на активированном углеродном волокнистом материале (АУВМ) и экспериментально доказана высокая его эффективность для обработки вина по сравнении с существующими сорбентами, на основании чего предложен новый способ удаления тяжелых металлов из винодельческих сред (Патент N9300R340 Украины).

Практическая значимость работ. Разработаны и аттестованы МВИ массовой концентрации тяжелых металлов: келееа, меди, цинка, свинца, кадмия; установлены диапазоны измерений, показатели точности и сходимости. Методики использованы ВДВ "Магарач" при испытании винодельческой продукции в целях ее сертификации.

Разработана и утверждена инструкция "Контроль показателей беволасности винограда, вторичных продуктов виноделия и вспомо-

гательних материалов г,а прэдпри-'тиях Минсельхозпрода Автономно и Республики Крым", а которой отражена организационная структура системы контроля 8а загрязнением винопродукции тяжелыми металлами.

Апробировали в производственных условиях и внедрены на Бахчисарайском вин заводе технологический реяпуы удаления избыточного содержания тяжелых металлов иа вин с помощью активированного углеродного волокнистого материала. Экономический эффект от внедрения составил 8,29 млн крб. на 1000 дал вина (в ценах 1995 года).

Основные повеления, виносишэ на защиту:

1. Принцип методов определения тядехых металлов в винодельческих средах, включая их метрологическое обеспечение, гарантирующих эффективное использование (экспрессность н точность) в системе мониторинга безопасности винопродукции.

С. Основы организационно- технической системы и решений по реализации »сонтроля показателей безопасности винопродукции, базирующихся на закономерностях изменения содержания тяжелых металлов в системе "почва - виноградный куст - сусло - вино".

3. Кинетические закономерности адсорбции тяжелых мэталлов иа поверхности АУВМ и оОосяовалие технологических реяимов де-токсикации винопродукции.

Апробация работы. Основные положения работы доложены м получили положительную оценку на заседаниях Ученого Совета ШиВ "Магарач" (1990 - 1995 гг.). Технического Совета отдела "Углеродных материалов и изделий на их основе" (Бровари,1991), конференции молодых ученых и специалистов ("Вклад молодых ученых в развитие виноградарства и виноделия", Ялта, 1995), международной научно-практической конференции ("Научно-практические достижения в области виноградарства и виноделия", Ялта,1893).

публикации. По теме диссертации опубликовано 5 печатных работ ( в том числе одна С рс гетра и патент Украины).

Струюлурз и объем диссертации. Диссертация состоит из 3 глав, излаженных на страницах машинописного текста, введения, списка использованной литературы из 120 наименований { в ток числе 43 русска« н 77 на иностранных игнках) и приложений, иляс*'тр:?ро8Г.н«а о рис^?аками и 30таблицами.

2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

2.1. Объекты и методы исследований

Объектами исследований служили 9 белых и красных сортов винограда V.У1п1Гега ( произрастающих на виноградниках а: ро-фирш "Золотое Поле" и совхоза-аавода Качинский ), почва, листья, структурные элементы грозди, вшшшш, дрожкевие осадки, виноштериалы и вша.

Количественную оценку адсорбции тяаелых металлов на поверхности АУВМ осуществляли по двум показателям изотермы адсорбции Ленгмюра и уравнения Фрейндлиха: предельная адсорбция (/.^о) и константа адсорбционного равновесия (К). Экспериментальные данные обрабативааись с применением компьютерной программы догош.

Опыты проводились в лабораторных , полупроизводственных и производственных условиях. Полученные данные обрабатывались на ЭВМ с испольаоеашеы метода наименьших квадратов; корреляционного и регрессионного алализоь и проверкой статистических гипотез. Существенность установленных различий параметров проверяли по критериям Стьшдента и Филера. Проверку гипотезы о согласии выборочного распределения с теоретическим .'оушествляли по критерию Пирсона.

2.2, Метод определения массовой концентрации тяжелых ме-

таллов в винодельческих средах

Принцип метода основан на исключении факторов, влиявдих на результат измерения, путем использования специальных матричных растворов для калибровки и последующего прямого ввода образца в плаыя ацетилен-воздух ( или пропан/бутан-воздух) атомно-аб-сорбционного спектрофотометра (ААС),

Данные о влиянии качественного и количественного состава винодельческих сред на атомно-спектрометрическое определенно тяжелых металлов при прямом вводе образца пр&дставлени на риа.1 (а,б,в).

Результаты исследоаашш свидетельствует о том, что атомно-абсорбционные спектрометрические" определения, в которых для калибровки ксполъьукяся стандартные растворы, приготовленные на бидмстшишровешной ьоде и растворах неорганических кислот,

Рис.1 Влияние компонентов состава винодельческих сред на погрешность (X) атомно-спектрометрического определения яелеэа(а). меди(С). шнка(в)

и раствор определяемого металла. приготовленного на Оидис-тиллированнои воде; опшш варианта (1-16) - серия анализируемых растворов, состоящих из определяемого металла с дойалле ■ нием следующих компонентов: этилового спирта в концентрациях ( 7.) 5; 7,5: 10: 12,5; 15, соответственно, в 1-5 варианты; Б I/дкг яблочной кислоты в 6; .7 г/до лимонной кислоты в 7; сахарозы В концентр,ШЛЯХ (Г/дм-3) 5; 15; 30; 100; 200 ; 300» соответственно. в 8-13; 10 г/дм глицерина в 14 и 100 мг/дкг СаС1г 100 иг/дм МгС1г в 15 варианты

могут привести к ошибочны« результатам. Поэтому применяемые в настоящее время официальные международные методы определения тяжелых металлов поменяю? для вина огэтОочнне показания в пределах до 20*. а в продуктах из винограда, содержащих повышенные' концентрации сяхароп (сусло, крептав и десертные вина) -

до гв?.

Н.неими исслрдояалиякя установлено, что на результат измерения нпсеогш гмпретрачиА деидоа, медя и цинка наряду с вти-лопнм сниртчк, супк-^тярнмое влияни» окаготает наличие таких

компонентов, как углеводы, органические кислоты, глицерин и минеральные вещества. Поэтому предлагаемое международными организациями МОВВ и ЕЭС удаление этилового спирта из винодельческих сред посредством перегонки при пониженном давлении, в случае определения массовых концентраций железа и цинка, недостаточно для получения удовлетворительных результатов их измерений.

Нами предложено использование калибровочных растворов, в которых кроме определяемого элемента содержится стандартная патрица, приближающаяся к качественному и количественному составу анализируемой пробы. В качестве внешней калибровки использовались специальные калибровочные раствори, содержащие главным образом то компоненты, которые в большей степени влияют на результат измерения:

Модель вина (основной раствор)

14 г - моногидрата лимонной кислоты . 20 г - глицерина 200 мг - хлорида кальция (СаС1г) 200 ыг - хлорида_магния (МгС1г * 7Н?0) довести до 1000 см*3 г ^дистиллированной водой

Для образцов, состав которых еначитедьно отличается от "стандартной матрицы", предложено использовать специальный модельный раствор с изменяющимся соотношением "спирт-сахар", который можно применять при анализе винограда, сусла, крепких алкогольных напитков и всех типов вин:

Специальный модельный раствор

600 сы3 основного раствора + (10х объемную долю этилового спирта в пробе, % ) + (сахарозу, г количестве рав^ ном содержанка восстанавливающих Сахаров в образце, г/дм-3) и довести объем до 1000 см' Сидистиялированнои водой

Влияние компонентов винодельческих сред на результат.определения массовой концентрации свинца и кадмия показало, что по причине их низкого содержания в винограде» сусле и вине образцы требуют , как правило, предварительного концентрирования с помощью- минерализации, в ре вульгате минерализации исключаются

- э -

все возможные влияния матриц» т результат атомно-обсорбцион-ного спектрометрического определения этих элементов в образцах.

С учетом полученных экспериментальных данных о влиянии на результат измерений отдельных компонентов винодельческих сред модифицирована методика определения массовой концентрации токсичных элементов с пошцья АЛС и проведена ее метрологическая аттестация.

КглМициенты корреляции фу тений отклика в линейном динамическом интервале, а тасте характеристика сходимости и статистические показатели погрешности ивм»г«ний массовой концентрации тяжелых металлов в винодельческих средах приведены в таблице 1.

Таблица 1

Уравнения регрессии калибровочных кривых , характеристика сходимости и статистические показатели погрешности измерений массовой концентрации токсичных элементов в винодельческих

средах

Наименование металла Линейный динам ич, интервал (мг/дм3) Уравнение регрессии А ыг/йи с!с, „ иг/т

Яелезо Кадмий Медь Свинец Цинк 0 - 5,00 о - о.ого 0 - 6,00 0 - 0,25 0 - 6,00 0-0.0414*0 + 0,0565 0-0,1463*0 - 0,0012 0-0,1708*0 + 0.1185 0-0,01ГО*€ + 0,0010 0-0,0814*0 * 0,0665 0.28 0,001 0.23 0,04 0,10 Й8Й82 000*00

Анализ полученных уравнений показывает их высокую линейность (Г?»0,8939-0,9989; стандартная шибка: 0,15-0,31) в исследуемых интервалах изменения массовой концентрации тяжелых металлов. Датше, полученные в ходе метрологической аттестации свидетельствует о тоы, что показатель точности, х¿растеризуемый суммой абсолютных погрешностой, не превышает предельно до-пуеттаи значений (норы точности) (ыг/дмэ): О,СО (Ге?; 0,60 (Си); 0,50 (7л); 0,05 (РЬ); 0,005 (Сс1). РазрлОотанная на основании подученных результатов "Методика выполнения измерений массовой концентрации токсичных элементов в винограде, виномз-териалах, вина1! и коньяках" Сила аттестована и на нее выдано свидетельство сЗ аттестации Н 31. Методика использована для

»¡следования источников попадания токсичных элементов в предул-ты переработки винограда, совершенствования системы мониторинга их безопасности, а также для обоснования технологических приемов удаления токсичных элементов из винодельческих ере;! с использованием АУВМ.

2.3. Закономерности «вменения содержания тяжелых металлов ь системе "почва-ииноградный куст-сусло-вино" и совершенствование системы мониторинга безопасности в винодельческой промышленности Опыты по изучению закономерностей изменения содержания тяжелых металлов в кинопродукции проводили по схеме, предусматривающей оценку естественного потенциала тяжелых металлов винограда и последующего изменения их количественного состава при переработке винограда, брожении сусла, обработке и хранении виноматериалов.

Средние значения массовой концентрации тяжелых металлов в почве и листьях винограда, произрастающего на 21 участке севастопольской вош и воны Восточного Крыма, в пересчете на сухую массу (ыг/кг) составлю.т, соответствен^ : почьа -54,43(Ре), 72,24(Си), 22,31(гп), 20,00(РЬ;, 0,466(1^); ли^тья-8,8(Ре), 22,5(04). 9,50(гп), 6,7б(РЬ) и 0,0°.68(Сс1).

Результаты, полученные при изучении распределения тяжелых металлов по структурным элементам виноградной грозди, представлены в таблице 2.

Для белых сортов винограда, независимо от элемента, максимальное его содержание (порядка 50 I) сосредоточено в мякоти; в семенах содержится 36 X и лишь 14 % тяжелых металлов накапливается в кожице. Распределение токсичных элементов в случае красных сортов винограда носит более равноме| ный характер; 40 X токсичных веществ сосредоточены в семенах, 36 X - в мякоти и 24 X - в кожице. Полученное результаты свидетельствуют о наличии сортовых особенностей в накоплении и распределении токсичных веществ по отдельным структурным элементам виноградной ягоды. '■

В результате последующих исследований было установлено, что содеркание тятдых металлов в сусле близко к значению их

содержания в ганоградв.

Все типы вял к концу спиртового брояенкя содержат намного меньше тяжелых металлов, чем соответствующее сусло, т которо-

Таблицз 2

Распределение тяделнх металлов по структурным элементам виноградного куста белых и красных сортов винограда ( средние данные яа 1602 - 1995 гг.)

Структурные элементы Токсичные вещества, мг/кг сухого веса

Fe Cu Zn Pb Cd

Кокица Мякоть Семена Гребни 23.1 2,2 14,8 28,5 10,0 1.& 6,5 24,9 5.1 1.2 5,8 а,о 1,09 0,18 0,72 б,7Б 0,078 0.042 0,168 1,050

•о они приготовлены. Около 90 % анализируемых образцов вин в юнце спиртового брожения содержали следуодие количества тяже-гых металлов: Fe 0,7 - 3,0 мг/дмэ: Cd 0 - 1 мкг/дм3; Pb 0 -),012 мг/дм3; Cu 0 - 1,3 мг/дм3; 2п 0 - 0,30 мг/дм3. В процессе спиртового брожения происходит существенное стечение мвссо-ых концентраций тяаелых металлов: Cd 87 - 100 %\ РЬ 71 - 100 ; Си 45 - 100 X; Zn 28 - 100 %; Fe 28 - 71 X. В процессе яб-очно-молочного брожения содержание тяжелых металлов в винах рзктически не изменяется.

Выявленные велич^ы массовых концентраций тяяелых металлов почве, винограде, сусле, ваиоматериаярд, винах и вторичная родуктзя виноделия хорозо согласуются с данными по их выведете в процессе спиртового брояения. Тядедие металлы адсорбиру-гся но поверхности дроязевых клеток, о чем свидетельствует их эзызетноэ содержание п дрстаеных осадках. Около 70 Z дрохае-.!х осадив содержат сгедующ?» кассовые концентрации тядехых гталлоэ: Cd Б - ГО нет/иг; РЬ 0,016 - 0,092 «г/кг; Си 0,8 -,3 мг/кг; 2п 0,2 - 0,66 мг/кг; Fe 1 - Б,8 мг/кг.

Как правлю, соавржаяк» гяхеяях метадаоз в выякмках, поду-;нч»х в рэзуя»тат9 переработки винограда по "крзенону" спссо-!. намного кике по сравнена с с&равцямм тмак« бэл-я сортов шетрэда. Объяскя'эт'сз •зго тем, что з процессе переработки ви-?гр?У!а по "белому* способу ( в тем числе я пригстоогоние nsi-

папских виномат^риапов ) тяжелые ьмтаиди из-ва ненрододжител-, иого контакта сусла с ыеагой не переходят в жидкую среду.

Полученные данные о содержании тяжелых металлов во вторичных продуктах вияоделия ( выжимки, дрожжевые осадки) свидетельствуют о необходимости контроля с целью предунреад- >.(Я загрязнения этими продуктами окружающей среды.

С целью изучения связи содержания тяжелых металлов с различными стадиями технологической цепи, нами проведен анализ экспериментальных данн(,ч методом линейной регрессии по двум основным стадиям:

- стадия N 1 - "ра£ 1«иие - виноградная гроздь";

- стадия N Я - "виноград - сусло - вино".

На первой стазгш, в силу "биодоступности" исследуемых катионов для виноградного растения, логично было предположить, что чем больше концентрация тяжелых металлов в почве, тем выше их содержание в различных органах виноградного куста. Полученные результаты нь подтверждают эту гипотезу, поскольку анализ образцов листьев и винограда : участков, характеризующихся максимальным содержанием тяжелых металлов, не подтвердил наличие максимальных количеств исследуемых элементов по сравнению с образцами листьев и винограда . f,>yrnx участков. Анализ экспериментальных данных методом лишайной pej, ессии О ¡Зл.З) выявил слабую корреляции) для исследуемых систем "листья - виноград" , из-за сложности отбора представительной пробы образцов листьев и винограда с экспериментальных участков.

На второй стадии переработки винограда и получения вина установлены более высокие коэффициенты корреляции между исследуемой парой переменных "виноград - сусло". Это обусловлено тем, что для приготовления сусла испольвовади весь виноград участка, и получаемое сусло является более гоыогенныы по химическому составу.

Полученные данные о содержании тяжелых металлов в винограде и закономерностях его изменения в процессе приготовления вин были положены в основу совершенствования сислеш контроля (обоснование выбора объекта и периодичности контроля) за безопасностью винограда, вина, ь спомоеалрдь них материалов и вторичных продуктов виноделия.' Для этого совместно с Крымский центром метрологии, стандартизации и сертификации и Минеель-

хоапродом Автономной республики Крым разработана и утверждена инструкция "Контроль показателей бевопасности винограда, вторичных продуктов виноделия и вспомогательных материалов на предприятиях Минсельхозпрода Автономной Республики Крым". ,В системе > лтроля за безопасностью ьинограда и продуктов «го переработки, согласно разработанной инструкции, следует выделить три основных звдлл; отбор образцов длн анализа, лабораторный анализ и обобщение результатов анализа. ОпСор образцов для анализа. Учитывая, что попадание тнкелыч металлов в винодельческую продуют?» модот происходить на /л/юи этапе произвол стьа, отбор образцов для ашишза рекомендуется производить на различных эталах: перед сбором урожая, в процессе переработка винограда, обргботки виномат^риадов вспомогательными материалами, при хранении и перед ре.иизацией в торговую .сеть.

Таблица 3 ,

Корреляционные ьаьисимости между различными стадиями технологического процесса

Наименование металла Исследуемые переменные /равнения регрессии Коэффициент корреляции ( К )

Кадмий листья(Х),в-д(У) в-д(Х), сусло (У) У-0.34Х * 0,24 У-О.ЗбХ + 0.62 0,6Й

Медь листья IX). в-д<7) в-дСК),сусло(.) у-о, ста б.са У-0.51Х ► 0.07 0,12 0,76

Свинец в-д(Х) .суслСУ) У»0,01Х + 0,013 0,49

Пе.чезо л1к гья(Х) ,0-д(У) в-д(Х).суило(У) У-0.30Х » 1,60 У»0,84Х - 1,26 0,77 0,06

Цинк листья'X),в-д(У) ь-дШ.сусло(У) У-0,07Х + 0,98 У«0,68Х - 0,20 0,46 0,95

Лабораторный анализ образцов проводится в соответствии с ргм работанной "Методикой выполнения измерений массовой концентра цни токсичных элементов & винограда, виноматериалах, винах и коньяках". Обработка резульпвюв анализа и их обобщение. Ирм статистической обработке предлагается определять медиану и 00 X уровень загрязнении - локаоокли, характеризующие реальный уровень аагри&нения ьимодельче-егай продукции гяжьлымн металла

ми в данном региона. Реиультати определения содержания тямелых металлов и винодельческой продукции оформляются в вида протокола испытаний и направляйте! в Орган по сертификации.

В таблице 4 обобщены результаты анализов винодельческой продукции (виноград, вина, ком яки) в целях ее сертификации.

Предлагаемая организационно структура системы контроля за безопасностью винодельческой продукции, вспомогательных материалов и вторичных продуктов виноделия включает три уровня: мониторинг, разработку необходимых профилактических мероприятий в внедрение их через министерства и ведомства, ответственные ва производство, импорт и экспорт винодельческой продукции. Наличие обратной связи в предлагаемой структуре делает систему контроля болев эффективной, Полученные данные ислоль-вованы для оценки качества импортируемой и экспортируемой ви-нопродукции. а тагеке поиска технологических приемов приготовления вин, направленных на предупреждение накопления или для удаления тяяелых металлов.

Таблица 4

Частота и уровни вагрязнения винодельческой продукции тякелыми металлами ( Обобщенные результаты анализов яа 1992 - 1995 гг.)

Наимено ванив металла Количество образцов, Концентра« ция. мг/дм1' Медиана (б 501, мг/дм3 90Х-НЫЙ уровень (б до). мг/дм3

общее содержащих данный металл

пред. колебания среднее значение

норма выше IWK

Кедево 214 203(Q6X) 28(1«) 0,8-16,Б 6,4 6.1 е.о

Медь 16? 167(100* 10(6 X) 0,65.0 1.4 1,30 2.6

Цинк 84 70(83 X) но(0 X) 0,042.3 0.95 0,36 2.2

Свинец 58 31(63 X) 2(3 X) 0,050,38 0,12 0,05 0,20

Кадмий 6?. f 60(80 X) 2(4 X) 0,003 0,058 0,014 0,005 0,016

1Б -

2.4. Разработка технологических приемов приготовления вина, направленных на предупреждение накопления или для удаления тяжелых металлов

Обнаружение тяжелых металлов в винограде, винодельческой продукции, вторичных продуктах виноделия и вспомогательных материалах в количествах нише 11ДК ставит задачи по разработке в рамках системы контроля безопасности эффективных способов предупреждения и удаления их из состава сырья и готовой продукции.

Среди Факторов, окаьывамцих наибольшие влияние на содержа ние тяделых металлов, модно отметить; попадание в продукты вэР' шейных частиц почвенной природы и выхлопные газы автомобилей (порядка 7Ь Z загрязненных продуктов).

Исследовали влияние ■ тяжелых металлов, экстрагирующихся и.1) частиц почьи, на качество белых и красных столовых вин. Для этого при переработке винограда добавляли в сусло перед c¡ же-нием по 1 г/дм3 почвы (опытный вариант). В качестве контроль• ного варианта служили вина, полученные без добавления в сусло почвы. Из полученных экспериментальных денлм* следует, что по сравнению с контрольными вариантами, переход тяжелых металлов из частиц почвы (пыли) является существенным н составляет СО -SO X от их содержания в почьэ.

С цель» ограничения попадания тяжелых цегаллов в болыьих количествах из псчвы в качестве профилактических мер рекомен дуется:

- не проводить сбор урожая при ветреной погоде, способствующей попал тли» на виноград частиц-пили;

- максимально предупредить раздавливание ягод винограда при его транспортировке на промышленную переработку;

- образующееся сусло из кузова автотранспорта рационально отделять от основной uaccu и отдельно обрабатывать до получения готовой продукции, используя в дальнейшем в купан с други ни виноматериалами;

Оценку влияния интенсивности движения автотранспорта изу '¡Дин на примере попадания тяжелых ыеталлов на виноградники, щюиЗрастащие на различных расстояниях от вятомобильной доро

ги (0...200 м черев интервал 20 м ) Феодосия - Симферополь -Севастополь.

Анализ экспериментальных данных свидетельствует, что виноград, собранный с находящихся вблизи автострады кустов, содержит в 4,2 - 13,Г раза больше тяжелых металлов по сравнению с виноградом, собранным с кустов, находящихся на расстоянии не менее 200 м от автострады.

Зависимость между концентрацией тяжелого металла в винограде и расстоянием до автомобильных дорог подчиняется квадратичной Функции (табл.Б).

Учитывая данные экспериментальных исследований, виноград, собранный вблизи автострад ( как минимум 100 м ), рекомендуется перерабатывать отдельно, с целью предупреждения загрягшения других партий сырья, полуфабрикатов и готовой продукции.

Следует отметить, что существующие меры предупреждения попадания тяжелы* металлов в винопродукцию (наряду с ограниченностью их практического применения) не могут привести к полному обеззараживанию винодельческой продукции. Для достижения этой цели необходимы дополнительные приемы.

Таблица б

Корреляционные зависимости между концентрацией тяжелого металла (У) в винограде и расстоянием до автомобильных

дорог (X)

Тяжелый. металл Уравнение регрессии Коэффициент корреляции

Железо Медь Цинк Свинец Кадмий У - 20.16 - 0.21Х ♦ 6.93 - 10'М У - 21,45 - 0.11Х + 1.54 * Ю У - 4.53 - 0.04Х ♦ 1,29 А 10"¿X® У - 2.31 - 0.03Х ♦ 9,42 * 10' У - 0,032 - 3.07Х ♦ 1.00 * 10"бХг 0,90 0.99 0,94 0,94 0,81

Одним из перспективных приемов для применения в промышленных масштабах являются способы адсорбции тяжелых металлов, с целью их удаления из жидких питцевых продуктов.

Для обоснования технологических режимов удаления тяжелых металлов с Использованием ЛУВМ, были изучены кинетические особенности (1х адсорбции из модельных растворов, имитирующих по составу вина. В ходе исследования адсорбции тяжелых металлов

на АУНМ учитывали следующее технологически» факторы и параметры обрабатываемой среды: время установления равновесной концентрации, концентрацию тяжелых металлов, температуру, объем ную долю этилового спирта, рН и тип применяемого активированного угля (табл.6). Обобщая получении« экспериментальные данные, модно сделать следующие выводы:

- равновесная концентрация между тяжелыми металлами и АУВМ устанавливается на 30 о их контакта; адсорбция тяжелых металлов на поверхности АУВМ хорошо описывается уравнениями Ленгмюра и Фрейндлиха;

- температурные условии в интервале от минус 5 °С до плюс 25 °0 не окаэывмют существенного влияния на предельную адсорбцию АУВМ;

- эффект адсорбции тяжели/ иет&глов на поверхности АУ1<М зависит, главным образом, от их начальной концентрации в растворе, рН среды и содержания этилового спирта в обра батываемом продукте;

- существенные различия адсорбционных свойств ннблюд. <ятеи у разных типов активированных углей; АУШ имеет в 2 раза большую презельную адсорбцию по сравнению с актиьи[юван-ными углями животного и растительного происхождения.

Полученные данные легли в основу раар;Ас?ки технологических режимов удаления тяжелых металлов из вине-продукции с использованием сорбционной очистки на АУШ. Для этою на первом этапе исследований проводили сравнительную оценку тр аиционных д.!Я виноделия горбентлв и новых перспективных препаратов (АУШ), а в дальнейшем определяли их влияние на физико-химический состав и качество обрабатываемых продуктов.

Эксперим^нтальнс установлена Максимальная степень удаления иа среды тя*.' лнх металлов с помощью АУВМ: обеспечивается удаление 53 % «елээа. 41 % меди, 16 X цинга, 25 X свинца и 7,8 X кадмия. Эти дачные подтверждают результаты, полученные а опытах с модельными растворами, имитирующими по составу вино. Высокую сорбционку» способность волокнистого активированного угля можно объяснить развитой эффективной поверхностью сорбентов, и' "мозаичной" структурой заряда. Учитывая экранирующее ^¡гйствие высокомолекулярных соединений на частицах сорбента, рекомендуется АУВМ вводить ь обрабатываемый киноматериал при

Таблица О

Влияние технологических факторов и параметров обрабатываемой среды на значения предельной адсорбции тяжелил металлов на поверхности АУВМ

Технологические факторы и параметры среди Го Си гп Сс1 РЬ

Исходная концентрация металлов: 1 пдк • 10 пдк 0.ГЛ5 о.'гьь 0,571 0,190 0,192 0,086 0,133 0,075 0,313 0,168

Температура: - Б + 25 °С 0.443 0.4М 0.372 0,У»1 0,156 0.1 ГЛ 0.081 0,083 0,244 0.2Ь1

Объемная доля этилового спирта. (X об): 7,0 20,0 0,450 о.мг 0,38Г> 0,442 0,150 0,190 0.080 0,100 0,244 0,301

Показатель рН: 3,20 з.ко 0,41.0 О.ЯВ о.ссг 0,438 0,150 0,177 о, 079 0,093 0,239 0.281

Тип сорбента: АУВМ АУр 0,430 о.гзя 0,372 0,207 0.150 0,083 0,079 0,044 0.239 0.133

перемешивании ц течение 0,Г)-1,0 ч.

Результаты оценки влиянии АУКМ на физико-химический состав и качество обрабатываемых вин показали, что при обработке ви-иоматериалов АУРМ не наблид.'«>тся существенные изменения объемной доли этилового спирта, титруемых и летучих кислот. Однако существенные изменения при обработке ЛУВМ происходят в феноль-ном комплексе виноматериалов, и особенно лабильных к кислороду формах: лейкоантоцианах и мономерах. Опытные виномат^риалы ха растеризуются также пониженным содерж/шием высших спиртов, обладают повышенной устойчивостью к окислительному покоричневе-нио ( снижение показателя О/^о ) и по качеству находятся на уровне контрольного варианта. Таким обреем, выявленные харак теристики щюцесга ебработкм вшюматери;июв ЛУЫ-1, с точки зрения изменения их фи^'ико химического состава и качества, по;*по ляют утверждать о перспективности использования АУВМ в вино дельческщ| нромшленногти.

t

АННОТАЦИЯ

Жаьларова O.K. Повышение эффективности системы контроля показателей безопасности в винодельческой промышленности. Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.18.07.- технология продуктов брожения. Институт винограда и вина "Магарач", Ялта, 1995 г.

Защищается научные работы, которые содержат теоретические исследования по созданию методов контроля показателей безопасности винопродукции. Они включают в себя разработку и метрологическое обеспечение методики определения массовых концентраций тяжелых металлов в сырье и винопродукции, с последующим ее применением в комплексных системах мониторинга, на основе чего . предлагаются меры по предупреждению загрязнения и способы удаления тяжелых металлов из винопродукции. Дана количественная оценка исходного содержания тяжелых металлов в винограде. Уста- , новлень закономерности изменения содержания этих элементов в винопродукции , а также на стадиях технологического процесса приготовления вин различных типов . Разработаны рекомендации по предупреждению загрязнения сыпья тяжелыми металлами и обоснованы технологические режимы по их удалению из винодельческих сред. Осуществлена прои&водственная апробация предложенных разработок, приводятся данные об их эффективности.

К^ючоа! слова: виноград; вино; зал1зо; м1дь; цинк; свииець; кадм!й показники беьпеки; атомно - абсорбц1ина спектрометра ; активовнй вуглецевий матер1ал .

ANNOTAT ЮН

Zhavzharova O.K. Increasing the effectiveness of the safety indices control system in vine Industry. The candidate of technical sciences thesis. Speciality 05.18.07 - Fermentation products technology. Institute for vine and Wine "Magarath", Yalta, 1996.

The objective of the work is to develop mut hods for the safety Indices control of wine productr. The technique foi the determination of bulk concentrations of toxic suostances in wine materials and finished piodacts which can be used in complex monitoring systems and the ways of preventing contamination of wine materials ar>d-renovlnK heavy metals from the wine products have been developed. Tho quantitative estimations of the initial concentrations of tvavy mstals In grapes has been obtained. Characteristic changes .in heavy metals concentrations have been determined according to different, wine types and stages of the technological procès;. Recommandâtiûhs for preventing contamination of wlr.e materials with heavy metals have been aevtloped. The technological regimes that promote the elimination of heavy metals fiom wirfe tneala have been provided with the theoretical basis. Nyt indastrial approbation of the proposed developments has been conducted. The effectiveness data have been obtained.

Key words: grapes: wine; iron; cooper; 2inc; cadmium; lead; safety Indices: atomic absorption spectrometry; activated carbon fibrous material

ПЕРЕЧЕНЬ ПРИНЯТЫХ СОКРАЩЕНИЙ И ОБОЗНАЧЕНИЙ. МВИ - методика выполнения измерений УкрСЕПР - Украинская система сертификации ИЦВ - испытательный центр вннопродукции ААС - атомно-абсорбционная спектрофотометрия АУВМ - активированный углеродный волокнистый материал А«« предельная адсорбция (мг/г) К - константа адсорбционного равновесия Й - коэффициент детерминации

Ае - абсолютная суммарчая погрешность (показатель точности,

мг/дкг)

dc - норма сходимости (мг/дм1)

Р - оптическая плотность

С - массовая концентрация (мг/дм-3)

ПДК - предельно допустимая концентрация, мг/дм^

ббо - медиана содержания тяжелых металлов, мг/дм^

боо - ВОХ-ный уровень содержания тяжелых металлов, мг/дмэ

Подписано к печати Формат 60x84 1/16 Обгем 1 п.л. Закаа N99 Тираж 100

Прчэтняя гр. ИРиВ "Магарач" г. Ялта, ул. Кирова 31.