автореферат диссертации по технологии продовольственных продуктов, 05.18.07, диссертация на тему:Разработка технологии специальных вин оригинального типа

РГБ ОД

21 •:..•"■'

На правах рукописи

ТЫЧИНА Александр Павлович

РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ СПЕЦИАЛЬНЫХ ВИН ОРИГИНАЛЬНОГО ТИПА

05.18.07 - Технология алкогольных и безалкогольных пищевых продуктов

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Краснодар - 1998

Работа выполнена в Кубанском государственном технологическом университете, . >. ; -

Научный руководитель - доктор технических наук, профессор

СОБОЛЕВ Э.М.

Официальные оппоненты - доктор технических наук, профессор

ШОЛЬЦ-КУЛИКОВ Е.П. кандидат технических наук, БИРЮКОВ А.П..

Ведущее предприятие - Северо-Кавказский зональный научно-исследовательский институт садоводства и виноградарства.

Защита диссертации состоится " 2 " июля 1998 г.

в 1000 часов на заседании диссертационного совета К 063.40.03 при Кубанском государственном технологическом университете по адресу: 350072, г. Краснодар, ул. Московская 2, Куб! 'ГУ, конференц-зал.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Кубанского государственного технологического университета.

Автореферат разослан 30 мая 1998г.

Ученый секретарь диссертационного А /7//

Совета, кандидат технических наук ( /ш//Р А.Д. Минакова

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Крепкие специальные виноградные вика типа "Портвейн" и "Мадера", выпускаемые в России, занимают особое положение по своим органолептаческим свойствам, что обусловливается спецификой технологии. Некоторые вина дачного типа имеют невысокое качество. Это вызвано следующими причинами: процесс термообработки недостаточно контролируется; не з полной мере накапливаются продукты окислтггельио-сосстажшггельных реакций и т.п. Решение данной проблемы в виноделии особо актуально в современных условиях, когда качество продукции определяет успех на рынке, а отечественные производители столкнулись с жесткой конкуренцией с импортной проду?<цкей у себя же в России. В этой связи наработка научно-исследовательского потенциала для создания технологий, обеспечивающих высокое качество специальных виноградных вин, а так же их надежную розлпзостойяость на основе новых принципов и подходов, имеет, на наш взгляд, определяющее значение.

Известно, что одгаш из путей совершенствования вин тепа "Портвейн" и "Мадера" является применение дрегегшш дуба (Оганесяна Л.А., Кишкоеский З.Н. и др.)

Проведено большое количество исследований по выяснению строения древесины дуба, благодаря чему значительно расширены представления о структуре составных элементов дуба (Кордье Б., Шатоннэ П., Сари-шеили И.Г.. Оганесяна JI.A., Перелыгин А.М., Никитин З.М., Никитин Н.И. и др.). Однако такая структурно-механическая и коллондоо-технкче-схая характеристика древесины дуба, как удельная поверхность адсорбции, практически не исследовалась. Противоречивость данных (Оганесяна JI.A., Дясанполодян Л.М., Мнджоян ЕЛ., Саришвили Н.Г.,'Скурихин Й.М., Ира-зиханов А.Б. и др.) о лучших способах предварительной обработки дубовой клепки позволяет ааплгачить. 'гго исследователями в недостаточной

мере использованы современные данные о строении древесины и химическом составе ее структурных элементов. Многие ученые до сих пор продолжают связывать качество некоторых специальных вин с наличием уксусного альдегида (Джабраилов А.Д., Преображенский А.А., Кишковский З.Н., Модитис И.З. и др.). Однако замечено (Родопуло А.К., Скурнхин И.Н., Валуйко Г.Г. и др.)Гчто в марочных, высококлассных винах данного типа ("Мадера", "Портвейн", "Малага") уксусный альдегид содержится в небольших количествах. Возможно, что не только уксусный альдегид, но и другие вещества в большей мере определяют типичность данных вин. Полное решение указанных вопросов далеко от завершения. Многие аспекты, связанные с образованием в вине продуктов, обусловливающих окраску и формирование специфических тонов специальных вин, с выяснением влияния отдельных факторов на процессы извлечения составных компонентов дубовой клепки, регулированием их в вине с помощью специальных технологий, остаются недостаточно выясненными. В связи с этим целью наших исследований было научное обоснование и разработка, технологии производства крепких специальных вин оригинального типа с использованием технологических приемов, основанных на извлечении и превращении компонентов дубовой клепки и фенольных веществ вина.

Основные задачи исследования: с помощью современных методов анализа исследовать химический состав компонентов дубовой древесины в зависимости от различных физико-химических воздействий; изучить удельную поверхность адсорбции дубовой клепки и ее изменение в зависимости от режимов обработки; установить влияние предварительное обработки дубовой древесины на химический состав и органолептику вина; исследовать возможность эффективного осветления и устранения некоторых пороков производимых специальных вин модифицированными формами минеральных сорбентов; на основе проведенных исследований раз-

работать технологию производства специальных вин оригинального типа, имеюших контакт с древесиной даба.

Научная новизна работы заключается в установлении величины ранее не исследованной удельной поверхности адсорбции древесшш дуба. Определено, что данная величина сможет служить характеристикой эффективности контакта древесины с винодельческой продукцией и зависит от режимов предварительной обработки и термолиза. Выявлены режимы обработки клепки, позволяющие регулировать величину ее удельной поверхности адсорбции в различных пределах.

Показано, что глубогсий термолиз древесины, вплоть до обугливания, приводит к получению высоетдасперсиой сззхи, способной сорбировать некоторые летучие компоненты вина, в т.ч. кетгиол, а так же активно ускорять на каталитической уровне, процессы созревания.

Впервые обоснованы режимы и параметры комплексной обработки ыга специальных технологий с целью устранения некоторых пороков, в т.ч. "мышиный тон"' (полоззэтгеяьное решение па еыдэту патента по заявке № 94031422/13 от 25.08.94г.).

Особенность химического состава опытных вин, приготовленных с использованием дубовой клепки згкаточаезея в образовании компонентов, избыток которых наиболее эффективно может быть устранен применением Таманских бентонитов. Установлен оптимальный химический состав бентонитов, который достигается путем активации по разработанной нами схеме (положительное решение на выдачу патента по заявке 9711919139/13,1997).

Научно обоснована и разработана технология сп^шддлькых вин ори* V

шкального типа, основанная на наиболее полном извлечений составных соединений виноградной грозди в сусло и проведении процессов созревания в присутствии специально подготовленной дубовой древесины (патент РФ № 2091457 по г явке № 96100093/13 от 4.01.9бг.).

Практическая ценность работы. Разработана и внедрена в производство (винзавод ЗАО АФ "Южная" Темрюкского района Краснодарского края) технология производства специальных вин оригинального типа с использованием специально подготовленной древесины дуба. Разработана и внедрена в производство на том же предпргуггии технология осветления и стабилизации производимых специальных вин с использованием глинистых минералов Таманского месторождения.

На защиту выносятся следующие основные положения: экспериментальные данные о влиянии различных физико-химических воздействий на степень извлечения компонентов древесины дуба; выявленные данные о зависимости величины удельной поверхности адсорбции дубовой клепки от режимов ее предварительной обработки; экспериментальные данные о влиянии предварительной обработки дубовой древесины на химический состав и органолептику вина; новые эффективные способы осветления вин и устранения некоторых пороков; технология производства специальных вин оригинального типа, имеющие контакт с дубовой древесиной.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы представлены на Первой конференции Северо-Кавказского региона (Ставрополь, 1995), на международных научных конференциях "Рациональные пути использования вторичных ресурсов АПК" (Краснодар, 1997) и "Прогрессивные технологии и оборудование для пищевой промышленности" (Воронеж, 1997), на расширенном заседании кафедры технологии виноделия КубГТУ.

Публикации результатов работы. По материалам диссертации опубликовано 7 статей, получен 1 патент и 3 положительных решения на выдачу патентов.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, обзора литературы, пяти глав, рекомендаций производству, выводов, списка литературы (163 наименований, в том числе 19 на иностранных язы-

ках) и приложений. Основной текст диссертации изложен на 163 страницах и содержит 34 таблицы и 23 рисушса.

2. Объекты и методы исследований В ютестхе обьегггов исследований псполъгозапы виноматерпалы и пина различных типов, выработанные винодельческими предприятиями Краснодарского кроя. В отдельных экспериментах примеижшсь модельные смеси с различным содержанием этанола. Так же была исслсдозана и применена древесина дуба из Ходыженского района и глинистые минералы следующих месторозвдсяий: Черкасский моитморпяэтгг и палыгорскят, а также Махарадзгвский п Таманский моишорилониты. Основные показатели химического ссстгвз определяли согласно ГССТ и мегоднчееким рекомендациям института "Магзрач". Для исследования других компонентов з«н применяли: гтомно-госорбщюинуга спектрофотометргао (катионы металлов), высокоэффективную гл'дксстпуго (органические кислоты) н модифицированную нами (Якуба, Тычина, 1997) газожидксстпую (аромата-ческие компоненты) хроматографии. Спекгрофото».1е1рические исследования проводили на спекгрофото«етрг СФ - 45, Трюфоматяческпе характеристики виноматериалоз и вин определяли в соответствии с методиками МОВВ. FIpoGîiyio отстетсу, прозрачность обработанных виноматериалоз, а так же их стабильность к помутнениях? проводили и устанавливали по общепринятым схемам я тестам.

Обработка данных прозсдеиа с помощью персонального компьютера, оснащенного программным обеспечением Microsoft Word и Microsoft Excel.

3. Результаты исследований ^ J

- V

3.1 Влияние различных факгороз ил степень нзвлетсяия компонентов дубовой древесины Изучено влияние температуры и продолжительности термолиза дре-гсспкы, содерг'сг'гпк этанола, наличке органических кислот и меташшче-

скнх катализаторов, а так же воздействие минеральных кислот и щелочей. Критериями качества процесса выбраны содержание летучих компонентов и спектральные характеристики исследуемых экстрактов. Проведенные исследования показали, что режимы теплового воздействия па клепку по-разному влияют на образование и накопление летучих веществ.

С возрастанием температуры термолиза клепки прошедшей водную обработку (промытая), наблюдалось возрастание метанола и концентрации ацетальдепша (омыление этилацетата) (табл.1). Увеличение концентрации метанола можно объяснить использованием дуба с малым содержанием фенольных веществ и большим содержанием эвгенола и метилокталактс-на, а так же разложением лигнин-углеродного комплекса древесины. Были обнаружены 8 неидентифицированных компонентов и 3 компонента у древесины, прошедшей водную обработку общей концентрацией 8,1 и 12,2 мг/дм3 соответственно. Но некоторые вещества такие как диэтилсук-цинат п этиллактат образовывались только при использовании дуба, прошедшего воднуто обработку (70-90 °С).

Анализ экстрактов в УФ и видимой областях спектра показал, что наибольшая степень накопления различных веществ наблюдалась при использовании свежей необработанной кленки (рис.1). Однако, в органолептике образцов резко выделялись тона сырого дуба и горечь во вкусе, чего не наблюдалось при использовании промытой дубовой клепки. В УФ области спектра выявлен характерный пик светопоглащения при 275-280 нм, что обусловлено наличием в экстракте лигнина и продуктов его распада — ароматических альдегидов и кетонов, имеющих максимум в указанном диапазоне. В видимой области данный вариант имел пик при 360-370 нм, что объясняется присутствием растворимых полисахаридов (Зинченко, 1976). Таким образом, наибольшее содержание экстрагируемых компонентов наблюдалось при 130-150 °С при использовании промытой дубовой древесины.

Таблица 1

Летучие вещества экстраэта

Компоненты, -мг/дм3 Температура обработал /с Обугливание

0 50 60 70 80 90 100 110 ,120 130 140 150 200

Дизтилформиат - - 2,1 - - - - - - 0,6 2,3 - - -

Ацетальдегид 3,6 2,1' 1,9 0.03 2,5 3,8 1,37 4,1 3,9 2,8 3,0 0,12 3,0 9,96

Пропноновый альдегид - - - - - 1,2 1,4 1,5 - 0,9 - - - -

1 Зтилформиат 0,95 1,2 - 1 ° 6,9 7,5 7,3 7,3 2,2 8,5 3,3 1,8 6,3 2,9

I Метилацетат — 0,3 0,57 - 0,6 12,3 12,3 12,7 7,0 10,7 11,4 - 0,6 -

Этилацетат 0,31 - - 0,02 - 1,0 - - 0,8 3,6 - 0,2 1,6 -

Метанол 21,1 4,7 - 17,2 30,4 24,8 10,5 12,5 57,5 173 сл сл 25,0

Диацетил - - - - 2,2 - - 0,13 - - - - - -

Эпшбушрат - - -- - 0,13 - 0,37 0,41 0,1 1,33 - - - 1,39

Амилацетат - _ - - 4,19 1,53 - 0,2 0,61 - - - - -

Изобутанол - - - 0,6 - - - - - - - 2,2 1,0 -

Изоампловый спирт - - - 1,4 - - - - - - - 1,2 0,3 -

Этилмиркстат - - 0,03 - - - - - - - 0,03 - -

t,

- вещество в экстракте не обнаружено

-1 -2 -3 -4 -5

Т-1-I—г—I—г—»—г—I—г

200 220 240 260 280 300 ^нм

320

. 1 »ч »—г

340 360 380 400

420 Я, нм

Рис. 1. Влияние температуры на изменение УФ и видимого спектров поглощения света при использовании промытой дубовой клепки: 1 - 50 °С; 2 - 100 °С; 3 -150 °С; 4 - 200 °С; 5 - обугливание

Ориентируясь на данные некоторых исследователей (Джанполодян Л.М., Мнджоян ЕЛ., Кухно А.И., Соболев Э.М., 1995), подготовленную клепку подвергали термообработке при 140 °С в интервале времени от 24 до 12 часов с целью изучения влияния продолжительности термолиза на состав образующихся компонентов, извлекаемых из дуба.

Полученные результаты (табл. 2) показали, что длительная обработка теплом приводит к уменьшению накопления таких летучих веществ, как изобутанол, изоамиловый спирт, этилформиат и др.

Таблица 2

Летучие компоненты экстракта

Компоненты, мг/дм3 Продолжительность нагрева, ч

Вариант 1 Ватзнгнт2

0 24 48 72 0 24 48 72

Спирты:

метанол 8,2 - - 25,0 - - - 25,0

Н-бутаиол - 0,4 - - - - - -

изоам иловый сл 0,8 0,3 - 0,4 0,1 0,3 -

изобутаюл 0,3 1,2 0,8 - 0,3 ОД 1,6 -

Эфирн:

метилацетат ■ 0,3 - - - 0,06 •- 0,3 —

этилацеталь 0,3 0,12 - - 0,3 0,08 0,3 -

зтилацетат сл 0,8 - - - 0,8 - 0,4 -

этплпропионат - - - 5,0 - - - 6,7

этилкапринат сл - - - 0,02 - 0,12 -

этиллактат 0,03 — - - - —

этилмиристат - - сл - - - 0,04 -

этнлформнаг 0,6 1,2 0,84 - 0,24 - 6,4 -

■ Альдегида:

уксусный 0,6 - 0,18 — 0,3 - 2,6 -

- вещество в экстракте не обнаружено

Одновременно происходило увеличение концентрации метанола. Окраска экстрактов при этом была й-глтозатой, аналогичной окраске экстрактов необработанной теплом клепки.

В УФ области спектра для всех вариантов наблюдалось увеличение оптической плотности экстрактов (рис.2). Однако лучшие результаты получены при термолизе в течение 48 ч. В зкетрзкте клепки прешедшей водную обработку отмечалась более высокая оптическая плотность при 270280 нм относительно необработанней древесины.

Увеличение содержания этанола в модельных растворах от 40 до 60 % об., способствовало накоплению летучих веществ для необработанной и обработанной древесины. Однако в случае обработки клепки горячей водой и последующей экстракции наблюдалась максимальная концентрация летучих компонентов на фойе отсутствия образования метанола. Кро-

ме того, как показатель качества некоторых типов вин, уксусный альдегид в большей мере накапливается при использовании промытой древесины.

Результаты спектрофотометрических анализов показали, что для необработанной древесины максимальное накопление экстрактивных веществ наблюдалось при содержании этанола 40-50 % об., а для обработанной клепки - при 60 % об.' Увеличение объемной доли этанола до 80 % об., приводило к конденсации части лигнина со спиртом, снижалось количество ароматических альдегидов. Возможно, экстрагирование клепки при 100 °С и концентрации этанола 80 % об., является жестким режимом, что не позволило в полной мерс использовать основные компоненты дубовой клепки.

Известно участие органических кислот вина в ОВ-продессах и реакциях неферментативного потемнения (Струкова В.Е., 1983). С целью изучения влияния некоторых органических кислот на извлечение компонентов дуба в модельные растворы задавали аскорбиновую и винную кислоты.

Данные исследований показали, что при добавлении как винной, так и аскорбиновой кислот, оптическая плотность была ниже у экстрактов промытой клепки. Аскорбиновая кислота в большей степени, чем винная, повышала оптическую плотность экстрактов обоих вариантов. Однако, накопление летучих компонентов было больше в присутствии винной кислоты.

Добавление винной кислоты не приводило к потемнению среды, следовательно, при отсутствии Сахаров она не способствует образованию темно-окрашенных соединений реакции распада до лигнина. Накопление в незначительных количествах спиртов и сложных эфиров свидетельствует об ее каталитическом действии на процессы этанолиза лигнина и этерифи-кации. .

Аскорбиновая кислота так же оказывает катали тчсское действие на процессы, протекающие при экстракции дубовой клепки модельными рас-

ОЕ

80 60 40 20 0

!

1 1

! ><

1 Н 1 т- гвв; и

200

260 280

■1 ■2 •3 •4

X, гш

320 340 360 330 400 420 Х,пм

Рис. 2. Влшяшс продатяппельносги термообработки на изменение У® и видимого спектре» погаощсюш экстракта ггоомытой дубовой клепка: 1-0 ч.; 2-24 ч.; 3 - 48 ч.; 4-72 ч..

тпорамн (ОБ - процессы, зтсрнфякзцпя, этонолиз липгана) или, возгдохзго, непосредственно участвует в реакциях нефсрмйтгатишюго потгмпеняя. Многие исследователи (Скурихин И.М., 1535, Мндг'ссгп Е.Л., 1957, и

■■т* «*

др.) с целью извлечения компонентов дуба предлагагм'использоззть растворы минеральных кислот и щелочей. Однако оптимальные концентрации щелочных и кислотных растворов у большинства евтороо сущестгъппо отличаются. Нами были таи хсе проведены исследования по усггеяозлещяэ

влияния кислот и щелочей на извлечение веществ дубовой клепки. Установлено, что жесткие режимы (концентрация кислот выше 2 % и щелочей 0,3 14) обработки дуба отрицательно сказываются на накопление летучих соединений. При этом отличалось более сильное воздействие кислот по сравнению с щелочами. При обработке клепки щелочью наблюдалось увеличение содержания ацетальдегида и одновременное уменьшение этил ацетата, что можно объяснить реакциями омыления эфиров.

Спектры УФ поглощения имели площадки в пределах 270-280 нм, что свидетельствовало о наличии в экстракте дубильных веществ, продуктов распада лигнина, а так же ароматических альдегидов и кетонов. Анализ спектров видимой области позволили заключить, что при действии на клепку щелочи происходит накопление водорастворимых полисахаридов, а при действии кислот высокомолекулярных компонентов, которые в последующем могут выпадать в осадок. Возможно при воздействии минеральных кислот происходит деструкция целлюлозы и лигнина с последующим взаимодействием продуктов их распада между собой и этанолом.

В ходе контакта дубовой клепки с модельным раствором протекают различные реакции, в т. ч. окислительно-восстановительные. Введение в реакционную среду металлов-катионов с переменной валентностью, может катализировать данные процессы. В связи с этим нами было изучено влияние вольфрама, меди и стали на процессы, происходящие при экстракции. Для свежей неотработанной дубовой клепки процесс экстракции интенсифицируется добавлением в раствор меди. Но значительного увеличения образующихся при этом веществ не наблюдалось. В случае применения промытой клепки даже ввод в реакционную среду металлов (в данном случае лучше вольфрам), не приводил к существенной интенсификации процесса, что связано с вымыванием веществ, способных реагировать на каталитическое действие данного металла.

3.2.3ависимость величины удельной поверхности адсорбции дубовой клепки от режимов ее предварительной обработки

Обобщая литературные данные, можно отметить, что изучение такой характеристики дубовой дубовой древесины как удельная поверхность адсорбции и ее влияние на процессы взаимодействия дубовой древесины с винодельческой продукцией ранее не проводилось. Однако величина и характер поверхности контакта играют главную роль при обработке вин и напитков в присутствии дуба. С целью выяснения влияния еодиой обработки, а также предварительного термолиза нами были проведены исследования на примере дуба Ходы;:сенского района.

Результаты показали, что промывание дубовой клешей водой увеличивает ее удельную поверхность адсорбции. Это объясняется вымыванием из клепки части веществ (дубильных, лигнина и других органических компонентов), к высвобождению составных элементов клеточной стенки дубовой древесины (проводящих, запасающих), как следствие, увеличения удельной поверхности клепки (табл. 3).

Таблица 3

Поверхность адсорбции дубовой клепки, м2/:сг

Температура тепловой обработки,°С Вариант 1 Вариант 2

Sva-103 S»ei!ciB. s™-io3 S^eficra.

0 7,162 0,60 22,320 0,56

50 98,040 0,70 62,390 0,74

100 49,060 0,67 8,118 0,70

110 15,810 0,68 13,520 0,65

150 25,900 0,67 28,560 0,71

Обугливание 2,593 1,06 8,459 0,93

Вариант 1 - свежая необработанная дубовая клепка; Вариант 2 - дубовая клепка, прошедшая водную обработку; 3действ. - действительная поверхность клепки.

Повышение температуры термолиза до 50 °С ведет к увеличению удельной поверхности адсорбции - Syj. Дальнейшее нагревание до 110 °С привело к уменьшению удельной поверхности в следствии закупоривания проводящих элементов клеточной стенки - сосудов и трохоид, составными компонентами клепки как летучие масла, смолы и др. органическими веществами. Рост температура до 150 °С привел к улетучиванию части этих компонентов с поверхности и, как следствие, освобождении пор, капилляров древесшш, увеличению ее поверхности адсорбции. Обугливание древесины дуба сопровождается получением высокодисперсной сажи и изменением структуры ее проводящих (сосудов и трахенд), механических (волокон и лябриформа) и запасающих. Так как содержание этих элементов (целлюлоза, гемицеллюлоза) составляет до 80 %, то это является определяющим фактором, затрудняющим проникновение молекул спиртосодержащих материалов в дубовую обугленную клепку, в результате чего уменьшается удельная поверхность адсорбции.

Проведенные исследования позволили заключить, что лучшим режимом предварительной обработки дубовой клепки является ее обработка горячей водой, а затем термолиз в течении 2 суток при 130-150 °С.

3.3.Технология производства крепких специальных виноградных вин оригинального типа

Среди основных характеристик ¡¡репких вин специальных технологий следует выделить накопление экстракта и продуктов сахаро-ам ни ной реакции. По данным некоторых ученых (Преображенский A.A., 1966, Герасимов М.А., 1964г, и др.). Для достижения полноты насыщенности вкуса содержания приведенного экстракта в данных винах должно быть не менее 20 г/дм3, а накопление меланоидинов в пределах 200±30 мг/дм3. Полученные нами данные показали, что в большинстве вин данного типа (Красно-

дарский кран) содержание приведенного экстракта было 13-16 г/дм3, а ме-ланоидинов 70-150 мг/дм3.

С целью установления путей повышения экстракгивности и содержания продуктов реакций (OB, неферментативного потемнения и др.) пами были проведены исследования на виноматериалах с использованием древесины дуба, подготовленной по результатам предыдущих экспериментов: промытую дубовую клепку сушили при 140 °С в течение 48 ч, а также обугливали (НОБ - необугленная, ОБ - обугленная). Тепловую обработку виномагериалов проводили при 60-70 °С (Модитис И.В., 1997, Герасимов М.А., 1939, Ненашев A.C., Безух В.Я., 1989).

Анализ ароматических компонентов вин (табл. 4) позволил сделать вывод, что использование только ОБ клетки приводило к заметному снижению образования летучих веществ. Варианты с НОБ/ОБ 4/1-6/1 и общим содержанием клепки 90 г/дм3 выделялись большим содержанием разнообразных летучих компонентов, в том числе ацетальдегида, что говорит о более глубоком прохождении процессов созревания данных образцов. Увеличение общей концентрации древесины дуба до 120 г/дол3 (при НОБ/ОБ-5/1) не обеспечивало подобного эффекта. Замечено в большинстве вариантов увеличение содержания метанола, что можно объяснить как химическим составом клепки, так и распадом лигнин-углеродного комплекса дуба (Никитин Н.И., 1962, Брауне Ф.Э., 1976 и др.). Использование только ОБ клепки снижало концентрацию метанола почти в 2 раза, по сравнению с исходным виноматериалом. Возможно, это связано с ее высокой сорбционной способностью. Было также выявленно 16 неидентифици-рованных компонентов, которые можно отнести, по времени выхода на хроматограмме, к ряду кетонов и эфиров.

Исследования содержания органических кислот в образцах показали, что использование клепки НОБ/ОБ 4/1-7/1 приводило к появлению щавелевой кислоты (табл.4). Это свидетельствует о протекании более глубоких

Таблица 4

Летучие компоненты (мг/дм1) и органические кислоты (г/дм3) киноматериалов

Компонент И К НОБ ОБ Время, сут. НОБ/ОБ Количество клепки, г/дм3

10 20 30 2/1 4/1 6/1 30 60 120

Ацетальдегид 6,2 13,2 7,5 5,4 9,1 7,8 9,7 12,5 15,3 16,6 7,4 7,5 14,9

Метилацетат 5,5 9,3 5,8 3,5 9,4 8,0 9,4 7,8 12,3 11,0 «.4,4 9,0 17,3

Этилацеталь - 2,3 2,0 0,3 0,8 1,9 1,9 1,8 2,7 2,2 1,6 2,5 3,4

Этилацетат 89,3 105 47,5 31,0 90,5 67,2 80,7 71,3 111 106 60,5 84,0 115,6

Метанол 82,5 152 70,0 40,5 221 110 148 109 224 206 73,0 130 163

Н-пропанол 21,6 14 15,8 2,8 40,7 21,6 23,7 24,6 18,6 31,0 12,6 35,9 17,4

¡-бутанол 10,3 9,0 5,2 1,6 15,6 9,5 6,5 9,2 11,8 11,0 5,3 7,2 7,6

Амилол 91,0 31,7 18,7 9,7 40,5 24,5 21,0 27,7 30,9 34 21,7 23 21,6

Этиллакгат 340 335 239 135 355 357 347 320 532 575 246 333 306

Органические кислоты

Щавелевая - - 0,12 0,08 0,08 0,22 - 0,12 0,40* 0,12 0,08 -

Дегидроаскорбиновая 0,04 0,24 0,12 0,24 0,20 0,12 0,18 0,30 0,28 0,32 0,24 0,12 0,06

Винная 2,39 1,48 1,88 1,48 1,72 1,64 1,48 2,80 2,28 2,36 1,84 1,60 1,54

Янтарная - 0,28 0,18 0,12 0,12 - 0,09 0,32 0,04 0,04- 0,12 0,08 0,18

- вещество не обнаружено

ОВ процессов, по сравнению с другими образцами. Возможно, щавелевая кислота, образовывалась из винной (Кншковский З.Н., Скурнхнн И.Н., 1988). Накопление янтарной кислоты указывает на прохождение процессов дезаминирозання (ппоташшовая кислота) и дехарбокешпгрования (а-ке-тоглютаровая кислота). Однако, увеличение продолжительности тепловой обработки до 30 суток привело к ее полному исчезновению, что можно объяснить ВЫСОКИМИ протснодонорнымп СВОЙСТВaî.ïïî ÎÎHTÛpHOH кислоты и ее вступление в химические реакции, например, зтерификация с этанолом. Усиление окраски вшюматериалов, с содержанием аскорбиновой кислоты является следствием лереамшпфозашш дегидреасксрбиноЕой с аминокислотами и включением азота в молекулу полимера (Кретовнч В Л., 1948, Ромаков Ю.А., 1979, Струкова В.Е., 1983). Применение различных режимов созревания вмноматериалов незначительно сказывалось на изменении концентрации тяжелых металлов - Си, Fe, Zn и Мл. Содержание Си варьировало в пределах 0,07 - 0,27 мг/дм3, а количество Fe и Zn уменьшилось: Fe - с 3,30 до 1,20 мг/дм3; Zn - с 0,39 до 0,04 мг/дм3. Увеличение концентрации Мя с 0,54 до 1,17 мг/дм3 в образцах с использованием больше обугленной клепки свидетельствовало об экстракции его киноматериалом из дубовой клепки.

Наряду с оценкой качества внп по химическим и органолептнческим показателем нами использовался метод оценки по цветовым изменениям. В качестве параметров были выбраны: доминирующая длина волны -X, нм; яркость цвета - V, %; интенсивность светопоглощения - J; оттенок цвета и чистота цвета - Ч, %. Полученные данные показали (рис. 3), что во всех образцах по сравнению с исходным виноматерцалйм наблюдалось уменьшение яркости и оттенка окраски. В то же время происходило заметнее увеличение интенсивности и чистоты цвета. Изменение величины X было очень незначительным и варьировало в пределах 572 - 578 нм. Это указывало на преобладание во всех образцах веществ одного типа и прохо-

Рис. 3. Изменение цветовых характеристик виноматериалов

I - интенсивность светопоглощения; V - яркость света, %; Ч - чистота цвета, %.

ждение процессов созревания всех образцов в одном направлении. Проведенные исследованная, а также расчеты оптимальной величины интенсивности цвета виноматериалов на ЭВМ показали, что лучшим способом обработки виноматерналов является: контакт с древесиной дуба в течение 10-15 суток при НОБ/ОБ - 6/1 и общим количеством клепки 95 г/дал3.

Анализ виноматериалов и вин, выработанных различными производителями Краснодарского края показал, что в настоящее время основным недостатком большинства продукции является низкая концентрация экстрактивных веществ. С целью увеличения степени извлечения данных соединении мы перерабатывали виноград (в экспериментах) целыми гроздями с последующим совмещением операции настоя и ферментации. Извлечение сусла из полученной в результате вышеперечисленных операций массы, в опытной схеме проводили прессованием. В связи с тем, что полученные нами сусло и виноматериалы отличались большим содержанием фенольных н азотистых соединений, избыток которых может быть причиной различного рода помутнений, мы изучали возможность осветления и стабилизации данных материалов. С этой целью применены глинистые минералы различных месторождений, в том числе Таманского. Результаты подтвердили эффективность бентонитов Таманского месторождения, особенно их активированных форм. Разработанный нами способ активации, совмещающий температурно-кислотное воздействие, обеспечивает сжигание органических примесей, не обладающих сорбционным эффектом; переход в активное состояние катионов титана, марганца и минерального фосфора; увеличение степени диспергирования и эффективной поверхности.

Одной из проблем стабилизации крепких специальных вин является профилактика и устранение мышиного тона. Известно, что вещества, обусловливающие этот порок, являются продуктами сахаро-аминной реакции (Постная А.Н., 1991). Причем, этот порок относится к числу наиболее

трудноустранимых, т.к. соединения вызывающие его не удаляются известными технологическими приемами, в том числе природными и синтетическими сорбентами.

С целью решения данной проблемы нами был проведен ряд изысканий в результате которых разработана оптимальная схема обработки таких впноматериалов и вин (положительное решение на выдачу патента но заявке № 94031422/13 от 25.08.94г.), включающую активацию ОБ и обменных процессов с последующим удалением образующихся соединений смесью сорбентов кшшоптиполит: активированный уголь.

В результате проведенных исследований и научного обоснования выбранных технологических приемов нами была разработана технологическая схема предварительной обработки дубовой дресескпы и производства крепких специальных вин оригинального типа с ее использованием.

Сущность их заключается е том, что виноград измельчают вместе с гребнями (целыми гроздями). Полученную массу сульфитируют диоксидом серы 80-100 мг/дм3 и направляют в БРК-ЗМ, куда добавляют ферментный препарат пектофоетадин П10Х стандартной активности б количестве 0,005- 0,01 % от общей массы. Процесс ферментации и настаивания проводится в течение 6 часоз при 30-35 °С. Данные параметры были оптимальными для действия фермента и позволяли наряду с увеличением выхода сусла достичь в последующем хорошего его осветления. После настаивания массу прессуют. Сусло всех фракций объединяют. Осветление сусла проводят отстаиванием в течении 12 часов при 10 °С с одновременной задачей бентонита Таманского месторождения, концентр.-цшо которого определяли пробной оклейкой. Осветленное сусло сбраживают до содержания остаточного сахара 5-5,5 % сах.. Затем провода спиртование бродящего сусла, используя этиловый спирт. Полученный виноматериал направляют на тепловую обработку в присутствии предварительно подготовленной по специальной схеме дубовой клепки.

Сущность разработанной схемы обработки дуба состоит в следующем: свежую дубовую клепку моют холодной, гатем горячей (кипящей) водой при гидромодуле 5 (т.е. соотношение клепки к воде 1/5) в течение 1 суток до самоостывания воды. После этого, клепку у1сладызшот на решетчатые поддоны для стекания воды. Стеганую клепку сушат на воздухе до воздушно-сухого состояния (6-7 суток) и помещают в сушилку. Сушку проводят в течение 40 - 48 часов при 150 - 160 °С до приобретения клепкой темно-коричневого цвета и появления ярхмх ванилиновых тонов. Высушенную клепку в количестве 1/2 от общей заготовки помещают на раскаленные металлические листы, где обугливают снаружи. Клепку, обработанную при 150- 160 °С и обугленную хранят отдельно.

Процесс тепловой обработай виноматериала проводят в течении 10 -12 суток при температуре 60-70 °С в присутствии смеси обработанной теплом и обугленной дубовой клепки соотношение 6/1. Общее количество задаваемой клепки 90 - 100 г/дм3. За период термической обработки вино-материал получает 400 мг/дм3 кислорода.

По окончании обработки полученный виноматерил подвергают необходимым операциям с целью осветления и стабилизации в соответствии с типовой технологией производства вин типа " Мадера" и разработанным нами схемам. Основные химические показатели вин, приготовленных по типовой и опытной схемам, представлены в табл. 5.

Таблица 5

Физико-химические показатели виноматериалов_

Техно- Массовая концентрация компонентов Общин экстракт ОЕ, при X, нм

логическая схема Этанол, % об. £ $ X . а ■ О Титруемых кислот г/дм3 Феноль-ные вещества, мг/гсм3 ч = -.я 2 : I 2 Фурфурол, мг/дм. г/100см3 280 420

Типовая 19,0 4,0 5,9 210,0 152,0 5,4 7,80 0,3 0,78

Опытная 18,9 4,2 6,7 895,0 193,0 14,3 9,20 1,2 1,56

Рис. 4. Технологическая схема производства крепких специальных вин. 1-бункер-питатель; 2-дробилка; 3-мезгонасос; 4-сульфитодозатор; 5-установка БРК-3 М; 6-транспортер мезги; 7-пресс; Ь'-пг.соеы; 9-теплообнешшк; Ю-отсто.'шые резервуары; 11-дозатор; 12-установка непрерывного подбраживаиня; • 13-спиртодозатор; 14-пластнчный подогреватель; 15-резервуар для выдержки в тепле; 16-резервуар для отдыха; 17-дозатор ингредиентов; 18-резериуары для осветления; 19-фильтр; 20-ультраохладитель ВУНО; 21-емкость для выдержки пина на холоде; 22-диатомитовый фильтр; 23-накопительный резервуар хранения; 24-термоизолированная автоцистерна.

Таким образом, полученные результаты свидетельствуют, что внедрение в производство новых технологических разработок позволяет не только улучшить качество специальных вин за счет интенсификации процессов экстракции, созревания, стабилизации, но и сократить сроки их приготовления, потери продукта.

Выводы и рекомендации

1. На степень извлечения компонентов дубовой древесины существенное влияние оказывают температура и продолжительность обработки, а также концентрация этанола. В меньшей степени воздействуют органические кислоты и металлические катализаторы.

Установлены оптимальные концентращш минеральных кислот (12%) и шелочей (0,03- 0,1 при предварительной обработке дубовой древесины с целью расщепления составных компонентов дуба и наиболее полного извлечения их в реакционную среду.

2. Величина удельной поверхности адсорбции дубовой древесины является одной из важных ее характеристик и зависит от режимов предварительной обработки дуба. Водная обработка (холодная и горячая), а также термолиз в диапазоне температур 140-160 °С позволяет увеличить удельную поверхность адсорбции дубовой клетки с целью интенсификации процессов извлечения и новообразования компонентов древесины.

3. Использование древесины дуба, предварительно подготовленной по разработанной схеме, позволяет ускорить процессы созревания винома-териалов при тепловой обработке. Вина приобретают в органолептике.тона марочных вин. Данный прием может использоваться для исправления не типичных, по тем или иным причинам, вин.

4. Осветление сусел и виноматериалов, а также придание стабильной розливостойкости готовым винам может проводиться глинистыми минералами Таманского месторождения. Перед использованием они подвергаются температурно-кислотному воздействию с целью активации. Это позволяет не только ускорить процессы осветления, но и повысить качество выпускаемой продукции.

5. Тяжелоустраннмые пороки вин специальных технологий, как "мышиный тон", легко и в кротчайшие сроки устраняются с использованием новой схемы обработки. Она включает активацию ОВ и массообменных процессов с последующим удалением образующихся, «рединений смесью реагентов клиноптилолит: активированный уголь. Такой метод может быть легко доступен для производителей.

6. При производстве вин специальных технологий возможно использование виноградной лозы. Спиртовый экстракт лозы вносится в винома-териалы при спиртовании. Этот метод дает толчок для получения новых, оригинальных, натуральных виноградных вин.

7. Разработана и внедрена в производство технологическая схема получения крепких специальных вин оригинального типа, предусматривающая обогащение сусла экстрактивными компонентами виноградной грозди, созревание виноматериалов в присутствии специально подготовленной древесины дуба, осветление и стабилизацию полученных вин с помощью новых активированных форм глинистых минералов Таманского месторождения.

Список работ, опубликованных по теме диссертации

1. Тычина А.П. Некоторые вопросы биолиссообмена при получении Бысокоэкстрак-тизного сусла // Совр. достмж. биотехн. Мат. 1 Кокф. Сев. Кавказ, региона. - Ставрополь, 1995.-с. 63.

2. Тычина А.П., Соболев Э.М., Агеева Н.М. Влияние кислот и щелочей на. степень извлечения компонентов дубовой клепки // Изв. ВУЗов. Пищ. техн., 1997, Jfe 2-3. - с .4143.

3. Тычина А.П., Я куба Ю.Ф. Влияние температуры на степень извлечен.» компопг-ч-тов древесины дуба // Изв. ВУЗов. Пщц. техн., 1997, № 4-5. - с. 39-41.

4. Тычина А.П., Соболев Э.М., Шурай П.Е. Определение удельной поверхности адсорбции дубовой древесины // Изв. ВУЗоб. Пищ. техн., 1997, № 4-S. - с. 41-42

5. Тычина А.П., Якуба Ю.Ф. Метод исследовангш состава спирта, получаемого из вторичных продуктов виноделия // Рацион, пути использ. втор, ресурсов АПК. Маг. межд. науч. конф. - Краснодар, 1997. - с. 198.

6. Тычина А.П., Агеева Н.М. Осветление и стабилизация вин с применением глинистых минералов Таманского месторождения // Прогрес. техн. и оборуд. для пищ. проста. Тез. докл межд. науч.-техн. конф. - Воронеж, 1997. - с. 6CW51.

7 Тычина А.П., Соболев Э.М., Якуба Ю.Ф. Новый способ производства вик специальных технологий // Прогрес. техн. и оборуд. для пищ. пром-ти. Тез. докл. межд. науч.-техн. конф. - Воронеж, 1997. - с. 61-62.

8. Пат. Да 2091457 РФ МКИ6 C12G1/00. Способ производства крепкого виноградного вина / Соболев Э.М., Тычина А.П. - Заявка № 94031422/13 от 04.01.96. БИ 7<г 27, 1997.

9. Пол. реш. по заявке № 94031422/13. Способ устранения пороков вик / Аванесьянц Р.В., Агеева Н.М., Тьгчина А.П. и др., 1994.

10. Пол. реш. по заявке J6 94031414/13. Способ приготовления вии и нагкпков / Ава-несьянц А.Р., Агеева Н.М., Тычина А.П., и др.,1994.

Ъл-рацл\. Заявка JÈ 97119139/13. Реагент "Т" / Тычина ГШ., Агеева Н.М., Гугучхина Т.Н., Тычина АЛ, 1997.

Автор выражает благодарность за консультация и помощь в работе д. т. я., профессору Соболеву Э.М. (КубГТУ), в. н. е., к. т. н. Агеевой Н М и н. с. Якуба Ю.Ф. (СКЗНИИСиВ).