автореферат диссертации по технологии продовольственных продуктов, 05.18.01, диссертация на тему:Теоретическое обоснование и разработка инновационных технологий производства вин и напитков с использованием физико-химических технологических приемов

ФГБОУ ВПО «КУБАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

На правах рукописи

ХРИСТЮК Владимир Тимофеевич

ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ И РАЗРАБОТКА ИННОВАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ ПРОИЗВОДСТВА ВИН И НАПИТКОВ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИХ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРИЕМОВ

05.18.01 - Технология обработки, хранения и переработки злаковых, бобовых культур, крупяных продуктов, плодовоовощной продукции и виноградарства

ДИССЕРТАЦИЯ

в виде научного доклада на соискание ученой степени доктора технических наук

6 ПАР 2013 005050248

Краснодар - 2013

005050248

Официальные оппоненты: Панасюк Александр Львович,

доктор технических наук, профессор, зам. генерального директора ГНУ «Всероссийский НИИ пивоваренной, безалкогольной и винодельческой промышленности»; Трошин Леонид Петрович, доктор биологических наук, профессор, зав. кафедрой виноградарства ФГБОУ ВПО «Кубанский государственный аграрный университет»; Мишиев Павел Ягутилович, доктор технических наук, генеральный директор Дербентского коньячного комбината.

Ведущая организация: ГНУ «Северо-Кавказский зональный

научно-исследовательский институт садоводства и виноградарства» Россельхозакадемии (СКЗНИИСиВ РАСХН).

Защита состоится 28 марта 2013 г. в 13.00 на заседании диссертационного совета Д 212.100.05 в ФГБОУ ВПО «Кубанский государственный технологический университет» по адресу: 350072, г. Краснодар, ул. Московская, 2, ауд. Г-248.

С диссертацией в виде научного доклада можно ознакомиться в библиотеке ФГБОУ ВПО «Кубанский государственный технологический - университет».

Диссертация в виде научного доклада разослана 26 февраля 2013 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, канд. техн. наук, доцент

В.В. Гончар

СОДЕРЖАНИЕ

1 ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ......................................... 4

1.1 Актуальность..................................................................... 4

1.2 Цель исследований............................................................. 5

1.3 Задачи исследований........................................................... 5

1.4 Научная концепция............................................................. 5

1.5 Научная новизна................................................................ 5

1.6 Практическая значимость..................................................... 7

1.7 Реализация результатов исследований..................................... 7

1.8 Личный вклад автора........................................................... 8

1.9 Апробация........................................................................ 8

1.10 Публикации..................................................................... 9

2 ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ..................................... 9

2.1 Объекты исследований......................................................... 9

2.2 Методы исследований......................................................... 9

3 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ................................................ 12

3.1 Теоретическое обоснование использования физико-химических способов обработки сырья, полупродуктов, виноматериалов при производстве вин и напитков........................................................... 12

3.2 Разработка инновационных технологий производства виноградных, плодовых вин и напитков с использованием физико-химических и технологических приемов............................................................... 16

3.2.1 Разработка технологий производства виноградных вин и напитков с использованием электромагнитного поля крайне низких частот........ 16

3.2.2 Разработка технологий производства виноградных вин с использованием вибрационного воздействия на полупродукты переработки винограда 20

3.2.3 Разработка способов обработки полупродуктов переработки винограда диоксидом углерода в различных фазовых состояниях................ 27

3.2.4 Разработка способов и технологических приемов осветления виноградных, плодовых вин и напитков с использованием природных и модифицированных минеральных сорбентов.......................................... 29

3.3 Разработка инновационной технологии производства коньяков с использованием электромагнитного поля крайне низких частот............... 37

3.4 Разработка инновационных технологий переработки вторичных продуктов винодельческой промышленности....................................... 39

3.5 Апробация и внедрение в производство разработанных инновационных технологий вин и напитков.................................................... 41

3.6 Расчет экономического и социального эффекта от использования предлагаемых технологических решений............................................ 42

4 ЗАКЛЮЧЕНИЕ......................................................................... 45

5 СПИСОК ОСНОВНЫХ НАУЧНЫХ РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ

ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ.............................................................. 48

1 ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

1.1 Актуальность. Винодельческая промышленность является бюджетообразующей отраслью Российской Федерации. Доля финансовых средств, поступающих ежегодно от реализации алкогольной, в том числе винодельческой промышленности в бюджет России составляет от 5 до 7 %.

Однако винодельческая продукция, вырабатываемая в нашей стране, пока за редким исключением не может конкурировать на международном рынке. Важнейшей причиной такого положения является нерациональное соотношение между ценой и качеством вырабатываемых вин и напитков, то есть их невысокая конкурентоспособность.

Поэтому улучшение качества, снижение себестоимости и повышение конкурентноспособности выпускаемой винодельческой продукции являются основополагающими факторами дальнейшего развития промышленного виноделия, что чрезвычайно важно в условиях вступления России во Всемирную торговую организацию. Эти проблемы, на наш взгляд, должны решаться в первую очередь за счет более полного использования потенциала виноградной ягоды, повышения технологичности производственных процессов виноделия, производства продуктов без консервантов и других нежелательных добавок. В качестве эффективных путей решения данной проблемы можно было бы использовать обработку сырья электромагнитным полем и вибрационным воздействием, диоксидом углерода и различными сорбентами.

Большой вклад в разработку теоретических и практических основ использования в виноделии физических, химических и сорбционных способов внесли известные отечественные и зарубежные ученые Агабальянц Э.Г., Агеева Н.М., Барышев М.Г., Бинги В.Н., Валуйко Г.Г., Вечер A.C., Гугучкина Т.Н., Ежов В.Н., Загоруйко В.А., Зинченко В.И., Касьянов Г.И., Кишковский З.Н., Лоза В.М., Мержаниан A.A., Мехузла H.A., Муратиди А.Г., Новиков В.В., Оганесь-янц Л.А., Павленко Н.М., Панасюк А.Л., Пейно Э., Риберо-Гайон Ж., Тарасевич Ю.И., Шандерль Г., Шенк X., L. Usseolio - Tomasset., Lebovka N.I. и др.

Однако до настоящего времени не до конца исследованы особенности влияния на ход технологических процессов и механизмы воздействия на растительное сырье электромагнитного поля крайне низких частот (ЭМП КНЧ), вибрационной обработки (ВО), минеральных сорбентов, С02-обработки сырья и полупродуктов переработки винограда.

В связи с изложенным, теоретическое обоснование и разработка инновационных технологий производства вин и напитков с использованием физико-химических технологических приемов является актуальной задачей.

Данная работа выполнена в рамках научной школы кафедры технологии виноделия и пивоварения КубГТУ, Федеральной целевой программы «Здоровье» и в соответствии с Доктриной продовольственной безопасности Российской Федерации, утвержденной Президентом России 30.01.2010 г.

"Автор выражает глуОокую Олагодарность и признательность д-ру техн. наук, профессору Касьянову Г.И. за оказанную помощь при выполнении и оформлении настоящей работы.

Актуальность работы подтверждается получением фанта Минобрнауки РФ на 2011 г., проект №4.1897.2011.

1.2 Цель исследований. Теоретическое обоснование и разработка инновационных технологий производства вин и напитков с использованием физико-химических технологических приемов - электромагнитного поля крайне низких частот, вибрационного воздействия, С02-обработки продуктов переработки винограда, природных и модифицированных минеральных сорбентов.

1.3 Задачи исследований. Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:

- теоретически обосновать и экспериментально подтвердить технологическую, экономическую и экологическую целесообразность использования возделываемых в Краснодарском крае перспективных сортов винограда в технологиях производства шипучих, столовых, ликерных вин и коньяков;

- теоретически обосновать использование и разработать механизмы воздействия на растительное сырье физико-химических способов обработки сырья и полупродуктов при производстве вин и напитков:

• электромагнитного поля крайне низких частот (ЭМП КНЧ);

• вибрационного воздействия (ВВ);

• природных и модифицированных минеральных сорбентов;

• СОг-обработки продуктов переработки винограда;

- разработать инновационные технологии производства вин, коньяков и других напитков с использованием ЭМП КНЧ, ВВ, С02-обработки, природных и модифицированных минеральных сорбентов;

- разработать инновационные технологии переработки вторичных продуктов виноделия;

- провести апробацию и осуществить внедрение разработанных инновационных технологий производства шипучих, столовых, ликерных вин и напитков.

- рассчитать ожидаемый экономический и социальный эффект от внедрения предлагаемых инновационных технологий.

1.4 Научная концепция диссертационной работы заключается в решении проблемы повышения качества, безопасности, биологической ценности, конкурентоспособности вин и напитков на основе использования инновационных технологий, в основу которых положены впервые теоретически обоснованные взаимосвязи между химическим составом исходного сырья, физико-химическими, биохимическими и биологическими процессами, происходящих в жизненном цикле производства вин и напитков при электромагнитном, вибрационном и сорбционном воздействии на сырье и полупродукты.

1.5 Научная новизна. Теоретически обоснованы и экспериментально подтверждены технологии получения вин и напитков с использованием электромагнитного поля крайне низких частот, вибрационного воздействия, С02-обработки, а также природных и модифицированных минеральных сорбентов. При этом автором впервые:

- доказана эффективность использования перспективных сортов винограда, возделываемых в Краснодарском крае, для получения шипучих вин, а также белых и красных ликерных вин типа Портвейн и Мускатель;

- выявлены закономерности изменения физико-химических показателей вин и напитков различных типов в зависимости от вида, параметров и режимов физического воздействия;

- выявлены и теоретически обоснованы механизмы воздействия ЭМП КНЧ, ВВ, СОг-обработки, природных и модифицированных сорбентов - на сырье, полуфабрикаты и виноматериалы;

- научно обоснованы параметры и режимы (частота, напряженность, продолжительность) воздействия электромагнитного поля крайне низких частот на сырье, полупродукты переработки винограда, виноматериалы и солод;

- теоретически обоснована технология обработки сырья и полупродуктов переработки винограда ЭМП КНЧ для регулирования микробиологических процессов - развития винных и хересных дрожжей, патогенных микроорганизмов (уксуснокислых и молочнокислых бактерий);

- теоретически обоснованы параметры вибрационного воздействия - частота, амплитуда и продолжительность обработки виноградной мезги и виноматериалов для регулирования состава и свойств продукта;

- установлена взаимосвязь между кристаллической структурой, коллоидно-химическими свойствами природных минералов различных месторождений и их коагуляционно-сорбционными свойствами при обработке сусел и виноматериалов;

- выявлено синергетическое действие смесей дисперсных минералов и других сорбентов при обработке водных пищевых сред; дано научное объяснение установленному эффекту повышения коагуляционного и сорбционного действия;

- обоснованы параметры и режимы модификации дисперсных минералов (сорбентов) для их использования на различных стадиях технологического процесса;

- установлены закономерности изменения физико-химических показателей напитков в зависимости от колллоидно-химических свойств модифицированных дисперсных минералов;

- теоретически обоснована технология получения и применения угольно-минеральных сорбентов, получаемых из вторичных ресурсов пищевой промышленности; получены новые сведения об изменении химического состава и розливостойкости вин в зависимости от состава и коллоидно-химических свойств угольно-минеральных сорбентов;

Научная новизна технологических и технических решений, представленных в работке, защищена И авторскими свидетельствами СССР и 15 патентами РФ на изобретения и полезные модели.

1.6 Практическая значимость. На основе выполненных исследований разработаны инновационные технологии и способы производства вин и напитков с использованием физико-химических и технологических приемов, включающие:

-режимы и параметры обработки ЭМП и ВВ для производства вин и напитков различных типов;

- установлены параметры обработки ЭМП КНЧ для ускорения биохимических процессов при солодоращении зерна ячменя и получении пивного сусла;

- разработаны режимы применения электромагнитных полей крайне низких частот, СВЧ-обработки и дрожжевых автолизатов для ускорения созре-

вания столовых и ликерных вин, получаемых из перспективных сортов винограда, а также коньяков и коньячных дистиллятов;

- установлены режимы вибрационного воздействия на сырье и полупродукты, обеспечивающие активацию или ингибирование микробиологических, биохимических и физико-химических процессов при производстве и обработке виноматериа-лов;

- линия и способы обработки, осветления и стабилизации виноградных и плодово-ягодных сусел, виноматериалов, вин и напитков на основе использования дисперсных и каркасных алюмосиликатов, силикагеля, растворимых неорганических солей (A.C. СССР №№ 1018968, 1041565, 1212301, 1212032, 1071632, 1684331, 1699156, 1723113; Пат. РФ №75855);

- линия и способы получения виноматериалов для вин, пересыщенных диоксидом углерода, и специальных вин типа Портвейн из винограда перспективных сортов с использованием природных минералов, ЭМП КНЧ, С02-экстрактов и дрожжевых автолизатов (A.C. СССР №1257085, 1118671; Пат. РФ №№2195488, 2332446, 2332447, 74920, 2315089);

-способы обработки плодово-ягодного сырья, производства и созревания виноградных вин на основе использования электромагнитного поля крайне низких частот (Пат. РФ №№2218390, 2232532);

-способ ускоренного созревания при выдержке коньячных спиртов и коньяков с использованием ЭМП КНЧ (Пат. РФ №2243997);

-способы получения экстрактивных виноматериалов и активации чистой культуры дрожжей с использованием вибрационного воздействия (Пат. РФ №№ 86949, 2332447, 2403277);

-линия и способ получения пивоваренного солода с высокими технологическими и экономическими характеристиками (Пат. РФ №№74919, 2332446);

-инновационные технологии производства вин и напитков с применением физико-химических технологических приемов: применения ЭМП КНЧ, вибрационного воздействия, СОг - экстрактов, природных и модифицированных сорбентов;

- разработаны и утверждены комплекты технической документации на технологии обработки сырья, полупродуктов, виноматериалов.

1.7 Реализация результатов исследований. Технологические решения апробированы в промышленных условиях и внедрены на винодельческих предприятиях Российской Федерации (Краснодарский край, Республика Дагестан, Ростовская область) и Украины (г. Киев, Черкасская область). Разработана и утверждена техническая документация на новую марку газированного вина «Семигор», удостоенного на республиканской выставке и Международных дегустациях золотой и серебряной медалей (1998 г.).

Способы обработки плодов и ягод, винограда, мезги, сусла и виноматериалов апробированы и внедрены в Краснодарском крае: ОАО АК «Витус», ОАО «Вин-завод Новороссийский» (г. Новороссийск), ОАО «Приморский» (г. Анапа), ЗАО «Фанагория», ЗАО «Южная винная компания" (Темрюк-ский район), ЗАО «Винзавод Тихорецкий» (г. Тихорецк), ДООО «ЭкстраПРИМ» (г. Краснодар); в Республике Дагестан: ГУН «Кизлярский коньячный

завод» (г. Кизляр); в Ростовской области: Новочеркасский винзавод (г. Новочеркасск), винзавод «Реконструктор»; в Украине: Киевский винзавод, Киевский завод шампанских вин (г. Киев).

Результаты исследований использованы в подготовке 3 монографий [1-3], в учебном процессе при чтении лекций и проведении лабораторных работ по дисциплинам «Общая технология отрасли», «Технология виноделия», «Учебно-исследовательская работа студентов», «Научные основы производства продуктов питания», при курсовом и дипломном проектировании по специальностям 260204 - Технология бродильных производств и виноделие, 200503 - Стандартизация и сертификация (в отраслях пищевой промышленности)^ также при выполнении НИРС. Экономический эффект от внедрения прикладных разработок в 1982-2011 годы составляет от 4 до 20 тыс. руб. (в ценах 2011 года) на 1000 дал. готовой продукции в зависимости от состава, свойств обрабатываемых продуктов и природы воздействия на них.

1.8 Личный вклад автора заключается в разработке:

- теоретической модели воздействия электромагнитного поля крайне низких частот на растительное сырье и жидкие водно-спиртовые системы;

- системы безопасности использования ЭМП КНЧ на предприятиях винодельческой, пивоваренной и безалкогольной промышленности;

-теоретических основ, механизмов и технологий применения вибрационного воздействия при производстве виноградных вин;

- теоретических основ и механизмов применения природных алюмосиликатов различного кристаллохимического строения для обработки жидких пищевых сред;

- механизма процессов осветления сусел и виноматериалов природными и модифицированными сорбентами;

- теории модификации минералов путем полной или частичной замены обменного комплекса и их применения на различных стадиях технологического процесса;

- теоретических основ и технологий получения и применения угольно -минеральных сорбентов из вторичных ресурсов пищевой промышленности;

- методов исследования физико-химических и структурно-коллоидных показателей сорбентов при использовании для обработки виноматериалов;

- инновационных технологий производства вин и напитков с использованием физико-химических технологических приемов;

- подготовки и проведения промышленной апробации, испытаний и внедрения предлагаемых технологий.

Личный вклад автора в опубликованных в соавторстве работах состоит в постановке цели и задач исследований, выборе методик проведения экспериментов, непосредственном участии в проведении экспериментов, анализе и обобщении экспериментальных данных, математическом моделировании и формулировке научных выводов. По оценке специалистов отрасли вклад автора является определяющим на всех стадиях работы.

1.9Апробация. Основные положения диссертационной работы доложены, обсуждены и одобрены на 46 научных мероприятиях, в том числе на 30 международных и 16 всесоюзных, всероссийских и республиканских науч-

ных конференциях и семинарах. Результаты научных разработок, отмечены золотой медалью и дипломом Московского международного салона инноваций и инвестиций (Москва, 2006 и 2010гг.) и серебряной медалью Международного салона промышленной собственности "Архимед-2006" (Москва, 2006г.).

1.10 Публикации. По материалам работы опубликовано 185 научных работ, в том числе 3 монографии, 59 статей в научных журналах, рекомендованных ВАК Минобрнауки РФ, получено 26 авторских свидетельств СССР, патентов РФ на изобретения и полезные модели.

2 ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

2.1 Объекты исследований. В качестве объектов исследований использовали виноград классических и перспективных сортов, районированных в Краснодарском крае (Алешковский, Бианка, Подлесный, Первенец Мага-рача, Жемчуг зала, Гечеи замотошь, Виорика, Негро, Подсолнечный, 40 лет Победы, Достойный, Красностоп АЗОС, Каберне АЗОС и др.), плоды дикорастущих и плодовых растений, различные по химическому составу и срокам созревания, а также полупродукты, выработанные из них: мезгу, сусло, соки - сброженные, сброженно-спиртованные, спиртованные, столовые и специальные виноматериалы, пивоваренный солод и пивное сусло, винома-териалы для получения коньячных дистилятов.

Для получения, исследования пивоваренных солода и сусла использовали сорта ячменя, выращенные в КНИИСХ им. П.П. Лукьяненко (г. Краснодар) яровой двурядный Мамлюк, озимый многорядный Михаиле, озимый двурядный Сармат.

Брожение виноградного сусла и мезги, плодовых соков проводили с использованием рас дрожжей, отличающихся физиологическими особенностями и составом образующихся вторичных продуктов, в том числе активными сухими дрожжами (АСД). Брожение пивного сусла осуществляли с использованием расы дрожжей 8а1^е XV 34/70.

Для обработки сусел и виноматериалов и напитков использовали природные, отмученные и модифицированные минеральные сорбенты различной кристаллической структуры: палыгорскит, гидрослюду, монтмориллонит, каолинит, клиноптилолит, махарадзевского, черкасского, огланлин-ского, куршабского, глуховского, ковдорского, дзегвинского, герпежег-ского, воронежского, оренбургского месторождений, а также желатин и препараты нового поколения фирмы ЕгЬБксЬ: Эрбигель, Наколит, Клар-золь супер.

2.2 Методы исследований. На рисунке 1 приведена структурная схема исследований.

В диссертационной работе использовали системный подход, предусматривающий обозначение проблемы, постановку цели и задач исследований, выбор путей решения и постановку эксперимента, математическую обработку и анализ полученных результатов, апробацию способов электромагнитной, вибрационной, сорбционной и С02-обработки сырья, полупродуктов и виноматериалов.

I ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ

Теоретическое обоснование инновационных технологий производства вин и напитков с использованием физико-химических технологических приемов на основе использования природных и модифицированных сорбентов, электромагнитных полей и вибрационного воздействия и СОг - обработки

Аналитический обзор литературы с глубиной поиска 50 лет

Научно-практическое обоснование воздействия ЭМП КНЧ на сырье, полупродукты вина и напитки

Научно-практическое обоснование вибрационного воздействия на сырье, полупродукты вина и напитки

=1=

Научно-практическое обоснование применения природных и модифицированных минеральных сорбентов

Ф

Особенности производства вин и напитков с использованием физико-химических технологических приемов

Формулировка концепции повышения качества, биологической ценности, безопасности вин и напитков на основе инновационных технологий их производства, основанных на использовании физических, химических, биологических и технологических приемов

_III РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ_

Разработка инновационных технологий производства столовых, ликерных и шипучих вин, а также соков, пива и коньяков с использованием ЭМП КНЧ, ВВ, ССЬ-обработки, природных, модифицированных минеральных и угольно-минеральных сорбентов, дрожжевых автолизагов и поликомпонентных носителей -:-^-

Опытно-промышленная апробация, внедрение, оценка экономической и социальной эффективности разработанных инновационных технологий; разработка проектов технической документации на новые способы обработки сырья и полупродуктов и вин

Рисунок 1 - Структурная схема исследований

Для обработки сырья угольно-минеральными сорбентами (УМС), ЭМП КНЧ и вибрацией использованы оригинальные установки (рисунки 2-4)

Рисунок 2 — Установка для обработки сусловых,

дрожжевых и клеевых осадков винодельческого производства и отходов пищевой отрасли, где:

1 - кварцевый цилиндр со шлифом;

2 - кварцевая печь;

3 - образец сорбента,

4 - изоляция;

5 -термопара;

6 - регулировочный кран;

7 - водяной затвор

Интенсивность нагревания сырья, сусла, соков, виноматериалов изменяли с помощью двух последовательных регулируемых трансформаторов. Обработка сырья проводилась без доступа кислорода воздуха. Воздействие на исследуемые системы ЭМП КНЧ производили на установке, принцип действия которой показан на рисунке 3.

Уровень излучения

Излучатель генератора ЭМП НЧ

Рисунок 3 - Схема установки для обработки сырья и полуфабрикатов

электромагнитным полем крайне низкочастотного диапазона

Вино, сок

теп

Радиопрозрачная трубка

Рисунок 4 - Схема установки для вибрационного воздействия на мезгу, в вино, сусло и вспомогательные материалы, где:

1 - двигатель, 2 - рама, 3,5 -патрубки для загрузки, 4 - кривошипно-шатунпый механизм, 6 -корпус, 7 - перфорированная тарелка (для изменения частоты колебаний вибрационной тарелки использовали двигатель постоянного тока, в цепь которого включены ЛАТР, стабилизатор и выпрямитель), 8 -днище

В ходе проведения экспериментов по воздействию ЭМП на биосистемы использовали катушку с внутренним диаметром 0=0,18 мм и площадью поперечного сечения 5 = 77 см2, количеством витков п = 4660 и индуктивностью Ь= 0,15 Гн. Излучатель с помощью экранированного кабеля подключали к источнику сигналов. Синусоидальные колебания крайне низкочастотного диапазона с выхода генератора поступали на вход частотомера, осциллографа и на

излучающее устройство, представляющее собой многослойную катушку и помещенное внутри электромагнитной емкости.

Вибрационное воздействие на исследуемое сырье и вспомогательные материалы проводили с помощью установки, представленной на рисунке 4. Созданная установка позволяет генерировать колебания в интервале частот 1,66-23,33 Гц (100-1400 об/мин.) с амплитудой колебаний 1-5 мм.

Виноградное сусло насыщали газообразным диоксидом углерода (С02) на лабораторной установке КНИИХП (рисунок 5). Время обработки составляет 5-7 мин.

г_ Рисунок 5 - Схема лабораторной установки для СОг-обработки виноградного сусла, где:

1—баллон с жидким диоксидом углерода,

2—конденсатор,

3— детартратор,

4—делительная воронка для виноградного сусла,

5—приемная емкость для стабилизированного виноградного сока

При проведении аналитических исследований использовали современные методы физико-химического и биохимического, микробиологического и органолептического анализа: атомно-абсорбционную спектрометрию на приборе СоШт АА 700, тонкослойную хроматографию на приборе фирмы Сата§ (Швейцария), ГЖХ на приборе 8Ытас1ги-9А, ВЭЖХ на приборе системы ЬС-2010) и другие приборы и устройства.

Анализ показателей состава и свойств исследуемых образцов вин и напитков проводили по ГОСТам РФ и общепринятым в энохимии и микробиологии методикам, стандартным методам и методическим рекомендациям НИВиВ «Магарач».

Статистическую обработку результатов исследований проводили с помощью программ персонального компьютера 51аЙ511са Сор1о1 при уровне вероятности 0,95.

3 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ 3.1 Теоретическое обоснование использования физико-химических способов обработки сырья, полупродуктов, виноматериалов при производстве вин и напитков. Дальнейшее развитие винодельческой промышленности России связано с использованием новых, перспективных сортов винограда и увеличением выпуска натуральных вин и напитков, приближенных по качественным характеристикам к «органическим» продуктам. Одним из наиболее важных требований, предъявляемых к таким винам, является гарантированное обеспечение их стабильности и товарных свойств в течение длительного периода времени.

ФФ

184

ПВ!

¿п

В связи с этим особое внимание следует уделять тем компонентам химического состава винограда и вина, которые активно участвуют в окислительно-восстановительных (ОВ) процессах на всем протяжении жизненного цикла продукта; в образовании сложных комплексов биополимеров, ответственных за формирование помутнений продукции; в сложении органолептических достоинств вин и напитков. К их числу относятся фенольные соединения, в том числе антоцианы, белки, полисахариды и их комплексы. В связи с этим регулирование их концентраций необходимо для понимания и прогнозирования ОВ -процессов и механизмов образования помутнений, а также для разработки эффективных способов их профилактики и устранения, в том числе с использованием дисперсных минералов и физических воздействий.

В производстве красных вин основной задачей виноделов являются максимальное извлечение и сохранение устойчивых форм красящих веществ, поэтому вопрос о влиянии обработки ЭМП КНЧ на фенольные и красящие вещества представлял для нас научный интерес.

С этой целью исследовали содержание фенольных и красящих веществ, интенсивность и качество окраски виноматериала, полученного путем брожения на мезге, обработанной при различных частотах ЭМП КНЧ, винограда окрашенных сортов [1,3,19,20,22,26,96,97,100].

Пути превращения антоцианов в процессе выдержки вина чрезвычайно разнообразны. Основной путь - это окисление антоцианов, которое может быть вызвано самыми различными агентами биологического и небиологического происхождения, а также происходить и самопроизвольно (аутооксидация). На определенной стадии полимеризации конденсированные антоцианы переходят в нерастворимое состояние и выпадают в осадок. Образующиеся в процессе выдержки красных вин новые вещества на основе полимеров антоцианов и танина менее чувствительны к изменению рН и вполне устойчивы к дальнейшему окислению другими компонентами. При выдержке красных вин в их окраске все большее участие начинают принимать коричнево-красные продукты гидролиза, конденсации и полимеризации фенольных веществ. В этой связи были проведены исследования покомпонентного состава фракций фенольных соединений вин, полученных с применением ЭМП КНЧ.

Технология производства экстрактивных, окрашенных и ароматических вин предусматривает проведение процесса экстрагирования полифенольных и летучих компонентов из твердых частей виноградной ягоды. Регулирование этих процессов как с точки зрения их интенсификации так и обеспечения устойчивости дисперсных систем вина, а также качества целевого продукта в процессе выдержки и хранения, является важным направлением в современной технологии.

В связи с этим теоретически обоснованы технологии вибрационного и электромагнитного воздействия на мезгу, направленные на регулирование физических, физико-химических, биохимических и микробиологических процессов при производстве экстрактивных и ароматичных вин [3,37,44,4649,57,59,87,88,92,97, 107].

Главной отличительной особенностью вибрационного воздействия является возможность передачи системе энергии большой удельной мощности при

малой амплитуде ее смещения за период колебаний. Возможность регулирования параметров вибрации (частоты, амплитуды, продолжительности) в широких пределах позволяет распространить ее действие как на значительные объемы обрабатываемой системы, так и ограничить тончайшим слоем в несколько микрон, непосредственно соприкасающимся с поверхностью, генерирующей механические колебания. Вибрация приводит к интенсивному действию частиц друг относительно друга в объеме системы и резкому увеличению скорости движения каждой частицы деятельности относительно ее центра массы. Основная роль вибрации состоит в интенсификации процессов массо- и термообмена путем быстрого увеличения поверхности в взаимодействия участвующих в этих процессах компонентах, повышения скорости конвективной диффузии, понижения вязкости и т.д., что и определяет скорость и полноту проведения того или иного процесса.

Проведение экстрагирования компонентов из растительного сырья в условиях накопления вибрационного воздействия дает возможность интенсифицировать процесс в 3-10 раз. В виброреакторе вследствие возвратно-поступательного движения диска в смеси возникает явление, называемое виброструйным эффектом. Возникновение множества турбулентных потоков позволяет интенсивно перемешиваться смеси и ускорять процессы, протекающие на границах раздела фаз. Таким образом, при накоплении вибрационного воздействия создается активный гидродинамический режим, интенсивно обновляется межфазная поверхность, что позволяет интенсифицировать стадии массо-обмена на поверхности раздела фаз.

Одной из актуальных задач современной винодельческой промышленности является достижение устойчивости вин к коллоидным помутнениям. Эта проблема приобретает особое значение в условиях присоединения страны к ВТО, когда обеспечение конкурентоспособности, экспортного потенциала высококачественных отечественных вин на мировом рынке невозможно без сохранения их длительной гарантированной стабильности.

Необходимой предпосылкой для обеспечения правильного подхода к решению задач, поставленных в работе, является достаточно детальное рассмотрение с позиции как коллоидной химии, так основных факторов, обусловливающих процессы осветления водных систем, потерю ими равновесия и стабильности. Для сусел и сокоматериалов следует определить химизм процессов на различных фазах осветления, что сопряжено с оценкой и характеристикой явлений на границе раздела фаз.

Сусло состоит из сосуществующих и находящихся в термодинамическом равновесии взвешенных частиц, макромолекул и их ассоциатов. Основная часть коллоидов сусел и вин обладает гидрофильными свойствами. К ним относятся частицы кожицы, мякоти, семян, а также ВМС, к которым относят белки большой молекулярной массой (от 10000 до 80000 и более), танидные комплексы, антоцианы, полисахариды, липиды и др. Функциональные группы этих соединений (-СООН, -МН2, -ОН) за счет сильной их гидрофильное™ приводят к растворению белка в водной среде. Исключительная реакционная способность этих групп обусловливает взаимодействие белковых групп между собой, но и с другими соединениями вина, например, с танидами. Это в свою очередь приво-

дит к коагуляции образовавшихся комплексов и выпадению их в осадок.

Принято считать, что процесс осветления имеет адсорбционный характер. Между тем общеизвестно, что за помутнение и потерю стабильности ответственны не только молекулярно растворенные вещества, способные в определенных условиях переходить в нерастворимое состояние, но и, как уже указывалось, частички коллоидов, а также клетки макромолекулы ВМС, конгломераты частиц и микроорганизмов. К последним двум не может быть применен термин адсорбция: их прилипание к частицам осветителя является результатом гетеро-коагуляции, т.е. электростатического или адгезионного прилипания частиц дисперсионной системы в вводимой в нее чужеродной поверхности (Ефремов, Воюцкий). По-видимому, следует полагать, что такой механизм правомерен и в случае дисперсных частиц макромолекул мутящих веществ, сусла и вина.

Флокуляционный механизм осветления характерен для случая применения так называемого диспергированного коллектора, образующего в водной системе высокодисперсную фазу. Диспергированный коллектор (ДК) представляет собой твердое вещество (как правило, кристаллического строения), находящееся в диспергированном состоянии и отвечающее следующим требованиям: 1) соотношение средних диаметров частиц ДК и примесей примерно как 10:1; 2) агрегативная устойчивость ДК в дисперсионной среде; 3) химическое сродство ДК к частицам (или макромолекулам) примесей (адгезия), либо наличие разных по знаку зарядов (гетерокоагуляция); 4) высокая степень несовершенства кристаллической структуры, обусловливающая большое значение удельной поверхностной энергии.

Итоговое действие ДК при кондиционировании водной системы заключается в образовании его частицами с частичками примесей крупных молекул за счет адгезионного сцепления (приводящего к гетерокоагуляции) или по механизму гетерокоагуляции. Такие флокуляции представляют собой полислойное образование, в котором второй и последующие слои возникают за счет сил ко-гезиии между одноименными частицами, диффузионный слой которых в такой системе сильно сжат и практически не препятствует слипанию. Полислои фло-кул могут образовываться разноименными частицами примесей за счет сил адгезии.

В соответствии с этим при изучении механизма оклейки и выборе метода осветления и осветлителей необходимо учитывать многие факторы. В первую очередь - адгезионную способность (либо величину и знак заряда) поверхности осветлителя, его дисперсность, агрегативную устойчивость частичек осветлителя в такой дисперсионной среде, как сусло и вино, колебания величины рН, соотношение средних диаметров частичек осветлителя и частичек (или макро-молекулярных комплексов) мутящих веществ, а также факторы, влияющие на частоту соударений первых и вторых. Чем выше (в определенных пределах) все перечисленные показатели, тем эффективнее протекает процесс осветления.

До настоящего времени отсутствовало четкое теоретическое объяснение осветляющего и стабилизирующего действия минеральных сорбентов, охватывающего все многообразие их использования с учетом природы минералов и осветляемой среды. Теоретически обоснована и разработана технология создания сорбентов нового типа, получения и применения угольно-минеральных

сорбентов (УМС) из отходов пищевой промышленности [2,3,1316,17,23,27,34,35,98].

Узким местом в технологии переработки винограда, плодов, овощей и зерновых культур является низкая эффективность использования получаемых отходов. В ряде отраслей пищевой промышленности находят применение природные минералы различной кристаллической структуры и физико-химических свойств. Разработаны технологии получения шипучих, белых и красных столовых вин, белых и красных специальных вин типа Портвейн, Кагор, Херес из перспективных сортов винограда с использованием природных и модифицированных минеральных сорбентов, ЭМП КНЧ и СВЧ, вибрационного воздействия, пектиновых и ССЬ-экстрактов, дрожжевых автолизатов и поликомпонентных носителей иммобилизованных дрожжей [1-3,11,12,26,47-50,5559,74,77,99,100, 107]. В основе получения виноградных вин лежат биохимические и микробиологические процессы, протекающие с момента разрушения кожицы виноградной ягоды, проведения процессов ферментации мезги, брожения сусла, типизации вин и обеспечения устойчивости готовой продукции к внешним условиям. Регулирование таких процессов, обеспечивающих формирование типичных свойств вина -с одной стороны и подавление развития болезнетворных микроорганизмов -с другой, были положены в основу комплекса проведенных нами исследований. В результате нами разработаны технологии регулирования биохимических и микробиологических процессов с применением, ЭМП КНЧ и СВЧ, ВВ, минеральных сорбентов и дрожжевых автолизатов [ 1,2,3,27,29,32,38,39,44,45,50, 54,84,87,101,103,105].

Преимущества и достоинства сортов винограда, обладающих относительной устойчивостью к биотическим и абиотическим фактором среды, бесспорны и несомненны. Между тем исследования последних 15-20 лет были направлены только на разработку технологии столовых вин из этих сортов винограда. В связи с этим теоретически обоснована целесообразность использования этих сортов винограда для получения ликерных вин (Портвейн, Херес, Кагор). Установлено, что ликерные вина, приготовленные из перспективных сортов винограда обладают достаточной экстрактивностью, а рекомендованные термические и физические воздействия обеспечивают и возможность регулирования ОВ - процессов и достижение типичности и прогнозируемого качества.

3.2 Разработка инновационных технологий производства виноградных, плодовых вин и напитков с использованием физико-химических и технологических приемов

3.2.1 Разработка технологий производства виноградных вин и напитков с использованием электромагнитного поля крайне низких частот. Увеличение полимерных флавоноидов, отвечающих за появление так называемых выдержанных тонов, наблюдается при частотах от 5 до 19 Гц и от 25 до 30 Гц (рисунок 6). Кривые изменения нетанниновых фенолов и мономерных флавоноидов идентичны, т.е. наблюдается значительное уменьшение в диапозоне с 3 до 9 Гц, ас 10 до 18 Гц отмечено накопление этих веществ [1,3,22,41,58,85,96]. Увеличение количества мономерных флавоноидов является положительным фактором в производстве красных вин, так как они обладают Р-витаминным действием. Фенольные соединения связывают свободные ради-

калы и способны замедлять свободно-радикальные процессы, а также они окисляются до хинонов - реакционно- способных соединений, которые способны окислять другие компоненты сусла и вина.

Рисунок 6 - Изменение содержания различных фракций фенольных веществ (ФВ) в результате выдержки виноматериала (3 месяца) после обработки ЭМП винограда сорта Каберне-Совиньон, где: 1 -полимерные флавоноиды.

120 < 2- нетанниновые фенолы,

бо ---- ___о_о---—о мономерные флавоноиды,

о -1-■-,-,-,-,-,-,-,-1 4-нефлавоноидные фенолы

О 3 6 9 12 15 18 21 24 27 30

В выдержанных винах основу цвета составляют продукты полимеризации и конденсации дубильных веществ. Антоцианы имеют максимум поглощения при длине волны 520 нм, а продукты полимеризации дубильных веществ - при 420 нм. Абсорбция при 420 нм характеризует жёлто-коричневую окраску выдержанных вин, а абсорбция при 520 нм - пурпурно-красную окраску - молодых.

Нами, совместно с Л.Н.Узун, были проведены измерения оптической плотности на этих длинах волн. В результате - при частоте 6 Гц отношение оптических плотностей составляет 1,25, что характеризует преобладание конденсированных форм фенольных соединений, которые свидетельствуют об ускоренном созревании данного образца вина. Полученные результаты по качеству окраски согласуются с данными представленными на рисунке 6. Таким образом, электромагнитное поле крайне низкочастотного диапазона регулирует общее содержание фенольных соединений, как при обработке мезги, так и в процессе выдержки. Для ускорения созревания вин наиболее целесообразна частота 6 Гц. при которой образуются большее количество полимерных соединений, а для сохранения окраски, снижение содержания летучих кислот рекомендуются частоты 12 и 18 Гц.

В виноматериале из сорта Молдова, полученного при воздействии ЭМП и выдержанного в течение 2 месяцев определены такие показатели так: феноль-ные (ФВ) и красящие вещества (КВ), а также интенсивность^) и качество окраски (Т), и которые приведены в таблице 1.

Таблица I - Изменение показателей выдержанного виноматериала,

полученного из обработанной ЭМП КНЧ мезги винограда сорта Молдова

Образцы вино-материалов Частота, Гц ФВ, мг/дм' КВ,, мг/дм" I Т

Контроль - 287,2 195,2 0,165 0,61

1 образец 18 354,6 243,5 0,225 0,71

2 образец 6 198,7 92,6 0,13 1,36

На рисунке 7 показано влияние частоты и величины магнитной индукции-ЭМП при обработке виноматериала.

Рисунок 7 -Влияние частоты и величины магнитной индукции ЭМП при обработке виноматериала из сорта Каберне-Совиньон на содержание: а-титруемых кислот, б-летучих кислот, в-полисахаридов, г-величины рН

Показатель качества окраски в образце, обработанном ЭМП при частоте 6 Гц больше единицы, что говорит о том, что в виноматериале преобладают конденсированные формы фенольных веществ, о чем свидетельствовало появление в вине коричнево-кирпичных тонов. Окраску выдержанных и старых вин создают продукты гидролиза, конденсации и полимеризации фенольных веществ, а также в этой окраске участвуют и продукты полимеризации антоциа-нов.

На рисунке 7 показано изменение содержания титруемых и летучих кислот, а также полисахаридов и рН при воздействии ЭМП различных частот и магнитной индукции. Изучено также влияние продолжительности таких воздействий. Значение изучаемых показателей изменялось по разному. Минимальные значения содержания летучих и титруемых кислот отмечены при Г=18 Гц, В=1,2 мТл и т=45 минут, полисахаридов при {=23 Гц, В=0.3мТл и т=30минут. Максимальное значение полисахаридов отмечено при ^3 Гц, В=1,2мТл и т=45минут. Таким образом, изменение параметров ЭМП позволяет регулировать показатели состава, влияющих на формирование вкусовых показателей и качества вин.

Полученные данные свидетельствуют о сложности строения и свойств высокомолекулярных соединений вина. Результаты исследований по влиянию электромагнитного поля крайне низкочастотного диапазона на состав полученных виноматериалов использованы при разработке способов обеспечения ста-

бильности окраски, регулирования превращения полифенолов при созревании вина и улучшения качества столовых и ликерных красных и белых вин, которые отражены в инновационных процессуально-технологических схемах производства вин на рисунках 22 и 23.

Микробиологические и биохимические процессы играют важную роль в пивоваренном производстве, в частности при получении солода, варке сусла, его сбраживании и других технологических операциях. Была поставлена цель-разработать технологию приготовления пивоваренного солода из ячменя, выращенного на территории Краснодарского края, а также усовершенствовать технологию производства пивного сусла на основе применения электромагнитного воздействия. Для проведения исследований по изучению влияния электромагнитного поля крайне низких частот на жизнедеятельность микроорганизмов зерновки, энергию прорастания, скорость роста ячменя и ферментативную активность солода из обработанного ячменя проводили опыты в диапазоне частот 3- 30 Гц при различных напряженности поля и времени обработки. В качестве сырья использовали сорта ячменя, выращенные в НИИСХ им. Лукьяненко (г. Краснодар): яровой двурядный Мамлюк: озимый многорядный Михаиле и озимый двурядный Сармат. Результаты воздействия на зерновку показывают, что в диапазоне частот электромагнитного поля 3-30 Гц количество бактерий уменьшается в 3-4 раза, а мицеллиальных грибов - в 2 раза. Среди бактерий преобладают неспорообразующие палочковидные бактерии. В процессе солодоращения измеряли длину корешков зерновки ячменя и определяли энергию прорастания. Результат эксперимента показывает, что требуемой технологической длины корешка зерновки ячменя (1,5-1,66 длины зерна) можно достичь на 20-28 ч ранее (в зависимости от сорта), при обработке пивоваренного ячменя электромагнитным полем. Это позволяет увеличить производительность производства и снизить энергетические затраты. Наиболее высокая энергия прорастания наблюдается в диапазоне частот электромагнитного поля 15 -21 Гц. При этом наилучшие показатели отмечены у сортов Мамлюк и Сармат. Полученные опытные данные свидетельствуют об интенсификации биохимических процессов в зерновке ячменя при проращивании. Обработка ячменя ЭМП КНЧ перед солодоращением приводит к значительному снижению количества мезофильных аэробных и факультативно-анаэробных микроорганизмов зерновки ячменя, позволяет сократить технологический процесс производства солода без использования стимуляторов роста, получить экологически чистый солод высокого качества, снизить производственные затраты [40,108].

Для изучения влияния воздействия ЭМП КНЧ на физико-химические показатели сусла, полученного из предварительно обработанного помола солода, использовали приготовленный в производственных условиях ячмень сорта Скарлет. Согласно результатам анализа, экстрактивность солода, обработанного ЭМП КНЧ, увеличилась по сравнению с контролем на 0,9-2,7%. Снижение количества общего азота составило 4,2-7,6 %. Азот аминокислот, необходимый для нормального развития дрожжей в процессе брожения, возрастает по сравнению с контролем на 6,7- 12.6 % [40,43,45,83,104].

Таким образом, разработанная технология производства пива с применением ЭМП КНЧ различной напряженности и времени воздействия позволяет со-

кратить сроки солодоращения, получить экологически чистый солод, улучшить физико-химические показатели пивного сусла и, в конечном счете, - повысить качество пива.

3.2.2 Разработка технологий производства виноградных вин с использованием вибрационного воздействия на полупродукты переработки винограда. Вибрационное воздействие на мезгу окрашенных и белых традиционных и перспективных сортов винограда осуществляли на установке с параметрами: частота 1,66-23,33 Гц (100-1400 об/мин). Амплитуда=1-5 мм. Продолжительность вибрационного воздействия варьировала от 15 до 120 минут. На рисунках 8 и 9 приведены диаграммы с результатами исследования по влиянию вибрационного воздействия на мезгу из винограда сорта Мерло на содержание фенольных и красящих веществ.

Анализ полученных результатов показывает, что оптимальное экстрагирование фенольных и красящих веществ достигнуто при 60 минутной обработке. Повышение амплитуды колебаний приводило к интенсификации процесса экстрагирования. Наивысшая концентрация целевых компонентов достигнута при частоте 23,3 Гц- содержание фенольных веществ в 1,6-1,8, а красящих- в 1,2-1,3 раза выше контрольного образца.

Коэффициенты парной корреляции между массовой концентрацией фенольных соединений (Сф) и амплитудой колебаний (у) при продолжительности электромагнитного воздействия (х) 15, 30, 60 и 120 мин составляют соответственно 0,64; 0,79; 0,78; 0,78.

Коэффициент корреляции между Сф и т составляет 0,82. Коэффициенты парной корреляции между массовой концентрацией красящих веществ (Ск) и амплитудой колебаний (у) при продолжительности электромагнитного воздействия (т) 15, 30, 60 и 120 мин составляют соответственно 0,73; 0,67; 0,65 и 0,67.

Коэффициент корреляции между Ск и т составляет 0,84. Регрессионная модель процесса экстракции красящих веществ из виноградной мезги сорта Мерло при вибрационном воздействии продолжительностью 120 минут, представлена в виде монотонно возрастающей функции:

сф^Пг-а^'^+ь^-ь^)),

где ао, а1; Ь0 , Ь,, Ь2, с0 искомые коэффициенты.

^ ■> У) = (Ь0 +Ь1{\. — Ь2е '0 Из уравнения регрессии видно:

3

1) Длительность вибрационной обработки должна быть ниже— =150мин

а,

2) Массовая концентрация (Ск) не может превосходить (при любых частоте и амплитуде) величины Ьо +Ь| ~700 мг/дм3.

3) Оптимальными, (как и заложено в само уравнение), являются максимальные амплитуда и частота, хотя чем они выше, тем слабее их влияние.

Фенольные, в том числе красящие вещества играют важную роль в формировании органолептических характеристик красного вина, поэтому представляет интерес их изменение в процессе созревания вин (Р.Н.Ткаченко).

Г д

Рисунок 8 - Накопление фенольных соединений(Сф) при вибрационной обработке мезги из винограда сорта Мерло с частотой колебаний (0, амплитудой (у) и продолжительность воздействия: а - 15 минут, б - 30 минут, в- 60 минут, г-120 минут

г

в

Рисунок 9 - Накопление красящих веществ Ск) при вибрационной обработки мезги из сорта Мерло с частотой колебаний, амплитудой и продолжительностью воздействия: а-15 минут, 6-30 минут, в- 60 минут, г- 120 минут

На рисунках 10 и 11 показаны теоретические модели процессов экстракции искомых веществ, представленных в виде монотонно воздействующей функции.

650

640

□ 1 630

[ . ! 620

П 1 610

| 600

Рисунок 10 - Теоретическая модель процесса экстракции красящих веществ из виноградной мезги сорта Мерло при вибрационном воздействии с частотой, амплитудой и продолжительностью 120 минут

Рисунок 11 - Теоретическая модель экстракции фенольных веществ из виноградной мезги сорта Мерло

н 18оо при вибрационном воздействии

1600

Н 1200 с частотои (*•)> амплитудои (у)

Эвоо0 и продолжительностью 15 мин

■■ 600

На рисунке 12 представлена динамика изменения содержания фенольных (а) и красящих (б) веществ (мг/дм3) в процессе 90 суточного созревания вино-материалов в зависимости от режимов вибрационной обработки мезги.

Из рисунка 12 (а) видно, что наименьшее снижение суммы фенольных веществ за 90 суток происходило в виноматериалах, полученных после обработки мезги при следующих режимах вибрации: 23,3 Гц, 5 мм; 11,6 Гц, 5 мм; 6,6 Гц, 5 мм; 23,3 Гц, 3 мм; 23,3 Гц, 1 мм- и составляет 4,6-12%, в отличие от контрольного, в котором сумма фенольных веществ уменьшилась на 22,4 %.

И,6Гц.А-1ым. 55|) Г=23.3Гп,А=5им

I М,6ГиЛ-1ми 1 , Р-6,6Гц.А=5мм

р23.3Ги,А=1:

М.бГцА^Зхо» мз.за,А-зм»

Р=16.бГи.Л"Змм ■ исходный л 45 суток «ЧИсугак

(а) (б)

Рисунок 12 - Динамика изменения содержания фенольных (а) и красящих (б) веществ (мг/дм3) в процессе 90-суточного созревания виноматериалов в зависимости от режимов вибрационной обработки мезги винограда сорта Мерло (Г,А)

Контроль

4000.-^-, ^•б.бГц, А=1мм. '3500--*-

'£=6,6Гц. А=5мм ж -*-90 суток

1=23,3Гц, А=3мм" -♦-исходный

Наиболее существенное снижение содержания фенольных веществ происходило в результате обработки мезги при режимах: 11,6 Гц, 1мм- на 32 %, 16,6 Гц, 5мм- на 26 %. Следует отметить, что общее содержание фенольных веществ в этих образцах в 1,2-1,5 раза выше, чем в контроле.

Анализ данных свидетельствуют, что при оптимальных параметрах вибрационной обработки: 23,3 Гц, 5 мм; 16,6 Гц, 3 мм; 6,6 Гц, 3 мм и 23,3 Гц, 1 мм -удалось не только извлечь большее количество красящих веществ, но и сохранить их; снижение концентрации в данных образцах изменялось от 3,4 до 1 0,8 %. В контрольном образце концентрация красящих веществ уменьшилась на 16 %. Следует отметить, что вибрационная обработка мезги при частотах 1,6 Гц и 6,6 Гц и амплитуде колебаний 5 мм приводила к получению вин с нестойкими красящими веществами, их снижение в данных образцах достигало 53-58%. Результаты изменения антиоксидантной активности приведены в таблице 2.

Таблица 2 - Зависимость антиоксидантной активности виноматериалов и содержания фенольных веществ от режимов вибрационной обработки (Г,А) мезги винограда сорта Мерло __

Режимы вибрационного воздействия, Гц Масс, концентрация, мг/дм3 Доля полимерных флавоноидов, % Антиоксидантная активность, в пересчете на галловую кислоту, г/кг

сумма ФВ полимерных флавоноидов

Контроль 1593,8 778,6 48,8 265,5

А=1 мм

{=\,6 2136,1 1240,9 58,1 315,4

{=6,6 2211,8 1231,2 55,6 294,3

{=11,6 1898,4 977,6 51,4 289,1

Г=16,6 2279,6 1362,1 59,7 324,3

Г=23,3 2962,4 1905,4 64,3 443,2

А=3 мм

Г=1,6 2257,9 1193,0 52,8 334,0

f=6,6 2644,8 1617,3 61,1 411,5

Г=11,6 2707,3 1555,8 57,4 464,8

Г=16,6 2635,5 1610,2 61,1 382,5

Г=23,3 3246,5 2295,7 70,7 411,9

А=5 мм

¡•=1,6 2884,1 2131,5 73,9 437,0

{=6,6 2932,5 2192,2 74,7 471,4

{=11,6 3199,0 2422,3 75,7 498,3

Г=16,6 2414,4 1526,4 63,2 521,4

Г=23,3 3415,4 2364,0 69,2 649,9

Наиболее высокие значения полимерных фенольных соединений выявлены в результате обработки при частоте 23,3 Гц и амплитудах 1-5 мм, а также при 11,6 Гц, 5мм: их накопление в экспериментальных образцах выше контроля на 59-67 %, при этом сумма фенольных веществ выше контроля на 46-53 %. К менее значительному повышению количества полифенолов на 20-34 % приводит обработка при амплитуде 1 мм и частотах 1,6-11,6 Гц. Исследования, проведенные совместно с Р.Н.Ткаченко, показали, что вибрационное воздействие на мезгу позволяет регулировать экстрактивность, окраску, полноту вкуса и органо-лептические показатели вин.

Среди сортов винограда, обладающих мускатным ароматом, представляет

интерес перспективный сорт Виорика. При производстве вин из данного сорта важной задачей является максимальное извлечение экстрактивных веществ, эфирных масел и сохранение сортового аромата на протяжении всего технологического процесса. Установлено, что наибольшая экстракция фенольных веществ достигалась при частоте 23,3 Гц, их содержание превышало контрольный образец на 3-28 мг/дм3. При этом увеличивалось содержание приведенного экстракта - в целом на 0,1-4,6 г/дм3. При обработке с частотой 16,6 Гц и амплитудой 5мм и 1мм, и частоте 23,3Гц и амплитуде 5мм отмечено существенное снижение полисахаридов - более чем в 1,5 раза. Это предполагает получение ви-номатериалов с повышенной стойкостью к коллоидным помутнениям. Наибольшее содержание аминокислот выявлено в результате обработки мезги при Г=16,6 Гц и амплитуде 1 и 5мм, и 1=11,6 Гц и А=3 мм и превысило контроль на 24,6-57,6 %, что создает благоприятные условия для получения вин с повышенным содержанием СОг- В связи с этим, совместно с Р.Н.Ткаченко, проводили исследование влияния вибрационной обработки мезги винограда сорта Виорика на химический состав полученных виноматериалов (таблица 3).

Таблица 3 - Изменение химического состава виноматериала, полученного из винограда сорта Виорика в зависимости от режимов вибрационной обработки мезги (1",А)_

Условия процесса

Массовая концентрация с* О е о а Я и Ю я о о а з-ю СП « О н и « X о чо д а а „5 я и ю я я а о чо и а" _а тг < я и чо" 2 X я а о ЧО д а' а "И < я и СП СП сч Л я я а о д а" а СП II < я и 43_ Л я я а о 43 И, а" а СП II < Я и 43^ чо" Л я а о 43 Л, а' а СП И < Я и сп СП СЧ Л я я а о 43 И, а" а II < я и чо 4з" Л 1=11,6Гц, А=5мм, 1=60мин. X я а о ЧО Л а" а 10 II < я и 43 43" Л я я а о чо м, а" а и-1 II < я и СП СП (М Л я я а о СП м, а" а 1П II < я и СП СП сч Л я я а и-) тг а* а и-) II < я и сп СП <ч Л

Фенольные вещества, г/дм3 V") О СЧ о о 00 сч о 43 см о о чо <М о" СП 00 сч о" о г-сч о" ЧО г-сч о" о а\ <ч о 43 <ч о* оо 00 сч о" т Оч сч о" оо о СП о" ОЧ Оч сч о" ЧО •ч-сч о"

Экстракт приведенный, г/дм3 <4 сС сч го" <ч о сч сч о сч сч сч сч" сч 43 СЧ сч" сч ■ч сч" сч СП (Ч оо сч" сч 1/1 сч

Сумма аминокислот, мг/дм3 О оо чо 43 о о »к ОЧ СП 1/4 1/1 Оч 00 о о" 43 ТГ оч г- СП 43 оо •Ч" 00 СП 00 чо Оч 1/-1 о оч" <ч СП СП V-)

Сумма органических кислот, г/дм3 Гг-чо" чо оС СП »п тГ «л ЧО 4Э ип 43 43 тГ О р^ чО СП о" 1/1 ЧО Оч" ■ч- о с> чо" >п Оч чо чо оо чо Оч г- чо"

Полисахариды, мг/дм3 оч о СП 1/4 о сч о СП чо <м 43 ОО СЧ Оч СЧ г^ сч о чо (М СЧ сч сч ЧО сч и-) ■ч- сч г— г-сч Оч Оч <ч

Полученные данные (таблица 3) свидетельствуют о значительном влиянии вибрационной обработки мезги на содержание указанных компонентов вина. Высокое содержание суммы органических кислот установлено в образце, полученном из мезги, прошедшей вибрационную обработку при {=23,3 Гц, А=3 мм, их концентрация превысила контроль на 6,3 %. Сумма органических кислот ви-

номатериалов, полученных в результате применения большинства других режимов вибрационного воздействия, ниже контроля на 26-43 %. Обогащение сусла ароматическими веществами винограда достигается в результате их экстракции из твердых элементов ягоды. К летучим компонентам как известно, относятся вещества, легко перегоняемые при кипячении виноматериала.

На рисунке 13 представлено изменение содержания летучих компонентов в виноматериалах из сорта Виорика в зависимости от режимов вибрационной обработки мезги (Г,А,0. Наибольшему накоплению альдегидов способствовали следующие режимы обработки: амплитуда 1 мм при частоте колебаний 11,6 и 23,3 Гц, их содержание превысило контроль в 4,7 и 5,2 раза, соответственно; и 1,6 Гц, А=3 мм в 5,1 раза. Воздействие с частотой колебаний 16,6 Гц и амплитудой 3 и 5 мм приводит к снижению количества альдегидов, их содержание ниже контрольного на 13,8 и 8,2 мг/дм3 соответственно. Наибольшее содержание высших спиртов установлено в результате обработки мезги при частоте 23,3 Гц и амплитуде 1 мм. Оно превышает контроль на 10,4 %. Из рисунка 13 видно, что эффект применения вибрационного воздействия на мезгу аналогичен настою: выявлено увеличение накопления сложных эфиров, их концентрация выше в 4,8 раза. Наиболее существенное накопление сложных эфиров происходило в результате обработки мезги при частоте 23,3 Гц и амплитуде 5 мм, их содержание превысило контроль в 2,7 раза

Альдегиды, мг/дмЗ ' Эфиры, мг/дмЗ Высшие спирты, мг/дмЗ

Рисунок 13 - Изменение содержания летучих компонентов (мг/дм3) в виноматериалах из винограда сорта Виорика в зависимости от режимов вибрационной обработки мезги (1\А,0

В ходе исследований установлено (рисунок 14), что более разнообразный состав ароматических веществ достигался в результате обработки мезги из винограда сорта Виорика при 1"=23,ЗГц, А=3мм, бОмин., а максимальное их количество - при Г=16,6 Гц, А=5мм и т=60мин.

20,00 15,00

5,00 0,00

Контроль f=23,3 Гц, f=16,6 Гц, Г=23,3 Гц, f=ll,6 Гц, (настой А=3 мм, А=5 мм, А=5мм, А=3 мм, 36ч) 1=60 мин. 1=60 мин. 1=60 мин. 1=60 мин.

га Линалилацетат е-5 Бензальдегид КЗ Ионон Линалоол

я 2-фенилэтилацетат я Коричный альдегид а Каприловая кислота Бензиловый спирт

Рисунок 14-Влияние параметров вибрационной обработки мезги (^Ад) на состав ароматических веществ в виноматериале, полученном из винограда сорта Виорика

На рисунках 15 и 16 показано влияние параметров (к и у) вибрационного воздействия на виноградную мезгу из сорта Виорика на содержание амиино-кислот, фенольных и ароматических соединений.

С, мтдм3

С, ?сг пм'

Рисунок 15 - Влияние параметров (к и у) вибрационного воздействия на виноградную мезгу из сорта Виорика на содержание аминокислот: а-аргинина, б-пролина, в-лейцина, г-метионина

Рисунок 16 - Влияние параметров (к и у) вибрационного воздействия на виноградную мезгу из сорта Виорика на содержание фенольных (а) и ароматических соединений: б-метилкаприлата, в-этилацетата, г-этилкаприлата

Полученные данные позволяют сделать вывод о целесообразности использования вибрационной обработки мезги в технологии производства вин, обладающих ярко выраженным сортовым ароматом, так как в результате такого воздействия происходит эффективная экстракция ароматических фенольных веществ и аминокислот, что создает благоприятные условия формирования и сохранения сложного сортового аромата и вкуса вина в процессе его созревания.

Полученные результаты по применению вибрационного воздействия использованы при разработке инновационных технологий производства красных и ароматизированных столовых и ликерных вин, включенных в процессуально-технологические схемы на рисунках 22 и 23.

3.2.3 Разработка способов обработки продуктов переработки винограда диоксидом углерода в различных фазовых состояниях. Теоретическое обоснование способов газирования и С02-обработки продуктов переработки винограда основано на способности газообразного, жидкого и сжатого (флюидного) диоксида углерода выступать в роли уникального технологического агента для интенсификации процессов суперсатурации вин и напитков, использования в качестве экстрагента для удаления кутикулярных восков с поверхности плодов и извлечения комплекса биологически активных веществ (БАВ) из виноградных выжимок, осуществления процессов детартрации вин и напитков [3,11,12,68,95, 110-113]. Разработана рациональная технология производства газированных вин из перспективных сортов винограда, районированных в Краснодарском крае, с использованием иммобилизованных дрожжевых клеток

на природных сорбентах и пектиновом экстракте, а также с применением ферментных препаратов на стадии обработки виноматериалов [3,11,12,74].

Установлена возможность суперсатурации вин и напитков жидким диоксидом углерода под давлением от 4,0 до 5,2 МПа и температуре от 5 до 7 °С. При этом достигается степень насыщения продукта диоксидом углерода до 2,6 г/100 г продукта. Альтернативным является разработанный способ насыщения виноматериалов диоксидом углерода (под воздействием вибрации) гранулированным С02 при дозировке 5 г/100 г продукта и температуре от 10 до 15 °С.

Разработан способ удаления кутикулярных восков с поверхности виноградных ягод сверхкритическим диоксидом углерода при давлении 32 МПа и температуре 38-40 °С. Для получения С02-экстракта разработаны технология извлечения ценных компонентов жидким диоксидом углерода. С02- экстракция позволяет получать концентраты БАВ с высоким содержанием полиненасыщенных жирных кислот (ПНЖК) и витаминов. Для получения С02-экстрактов из виноградных выжимок, семян и кожицы перспективных сортов винограда предложены режимы процесса экстракции (изменения параметров давления от 5,5 до 6,5 МПа и температуры от 18 до 25 °С), что позволяет регулировать концентрацию БАВ в экстракте. В состав С02-экстракта виноградных семян входят лецитин 13 мг/г, глицериды кислот: линоленовой 125 мг/г, олеиновой-50 мг/г пальмитиновой - 29 мг/г, яблочной - 6 мг/г, винной - 7 мг/г , щавелевой кислоты - 5 мг/г, а также витамины С и В! -по 0,05 мг/г.

Предложен способ ускоренной детартрации виноградных вин и соков диоксидом углерода. Разработанные нами методы С02-детартрации позволяют провести частичную кристаллизацию за 5-10 минут. Зависимость выделения винного камня от времени детартрации показана в таблице 4.

Таблица 4-Зависимость степени осаждения винного камня от времени

детартрации

Время обработки, мин Количество осажденного винного камня, % к исходному содержанию в соке

0 (исходный) 0

4 13,6

5 17,5

'/ 17,9

18,8

10 18,9

Отработку режимов С02-дстартрации проводили на установке (рисунок 5), где использовали свежеотжатое виноградное сусло с температурой 32°С и рН 3,46, содержанием сухих веществ 15%, концентрацией виннокислотных соединений 0,64 %. Установлено, что при наличии в исходном сусле 0,64 % винной кислоты и ее солей остаточное содержание его в обработанном продукте не превышало 0,12 %.

Полученные результаты исследований и разработанные инновационные способы применения С02 нашли отражение в технологии производства газированных вин, шампанского бутылочным и резервуарными способами, в технологии обработки виноматериалов при осветлении и стабилизации к коллоидным и кристаллическим помутнениям, в технологии переработки вторичных ресурсов виноделия и извлечения из них БАВ.

3.2.4 Разработка способов и технологических приемов осветления виноградных, плодовых вин и напитков с использованием природных и модифицированных минеральных сорбентов. Для обработки плодовых и виноградных сусел, соков, соко - и виноматериалов использовали дисперсные минералы различной кристаллической структуры, клиноптилолит, а также природные и искусственные смеси различных минералов. Кроме особенностей кристаллической структуры, изучаемые сорбенты имели различия в степени и виде изоморфных замещений внутри кристаллической структуры минералов, в величине емкости и роде обменных катионов, в дисперсности, набухании, плотности и других показателях и свойствах, что также учитывалось и служило для разработки механизма процесса осветления.

Сусло, соки и виноматериалы из плодов и ягод представляют собой сложную гетерогенную систему, имеющую по своему химическому составу и физическим свойствам существенные отличия от продуктов переработки винограда. Плодовые соко- и виноматериалы отличаются от виноградных - по содержанию полисахаридов, пектиновых, фенольных веществ и белков, а так же по кислотному и катионному составам, вязкости и другим физико-химическим свойствам. До настоящего времени практически не изучены взаимосвязь между кристаллической структурой дисперсных минералов и их осветляющим действием, а так же механизм взаимодействия частиц таких минералов с мутящими и высокомолекулярными компонентами плодовых соков и вин; не исследованы особенности процессов осветления и стабилизации плодовых вин.

У палыгорскита этих участков в 1,8-2,5 раза больше, чем у слоистых минералов типа 2:1. Гидрослюда и махарадзевский монтмориллонит обладают примерно одинаковым осветляющим действием (таблица 5). Лишь в случае айвовых свежеотжатого и спиртованных соков черкасская гидрослюда не дала положительного результата. Несмотря на близкие результаты, полученные при обработке виноматериалов гидрослюдой и монтмориллонитом различных месторождений, механизм их осветляющего действия, коагуляционного и сорбци-онного взаимодействий с мутящими компонентами системы существенно различается [2,4-9,17,18,34,36,63,64,80,90,98].

Таблица 5 - Изменение прозрачности (1) сброженно-спиртовых соков при обработке различными дисперсными минералами в оптимальных технологических дозировках (С) __

Вид обработки Яблочный Сливовый Алычовый

Сч г/дм J,% С'з г/дм },% С>3 г/дм },%

Необработанный - 69,0 - 51,7 - 10,8

11алыгорскитом черкасским 0,5 88,5 4,5 75,8 4,0 56,0

Монтмориллонитом

махарадзевским 6,0 88,8 9,0 73,0 8,0 56,3

огланлинским 2,0 85,7 68,1 13,0 55,0

курцовским 9,0 85,0 Не осв. - Не осв. -

Данные, приведенные в таблице 5, подтверждают преимущественную высокую осветляющую способность минералов немонтмориллонитовой природы. Рабочей поверхностью гидрослюды в процессе осветления является, как и в случае палыгорскита, только внешняя поверхность отдельных частичек мине-

рала, на которой сосредоточена подавляющая часть его ионообменных центров. Большая часть этих центров (около 60 %) приходится на долю гидроксильных групп основного и кислотного характера, меньшая- на долю обменных катионов. В случае же монтмориллонита основную роль играет межслоевое пространство, в котором сосредоточено около 85 % обменных катионов. При этом емкость катионного обмена монтмориллонита в 4-6 раз больше, чем у гидрослюды. В то же время содержание гидроксильных групп на внешней поверхности монтмориллонита меньше, чем у гидрослюды. Кроме этого, степень диссоциации гидроксильных групп монтмориллонита ниже, чем у гидрослюды и особенно палыгорскита. Осветляющую способность монтмориллонитов при обработке плодовых вин можно объяснить тем, что основную роль в его осветляющем действии играет межслоевое пространство (внутренняя поверхность). В обменном комплексе махарадзевского монтмориллонита преобладают катионы натрия. За счет этого набухаемость и, соответственно, увеличение межслоевого пространства у этого минерала наибольшие, что благоприятствует внедрению положительно заряженных частиц (в данном случае антоцианов) в межслоевое пространство минерала, имеющего повышенный отрицательный заряд.

Обработка соков и сокоматериалов махарадзевским монтмориллонитом показывает, что этот минерал в первоначальное время (2,0-6,0 часов) образует за счет агрегирования крупные конгломераты, которые создают с частью мутящих компонентов вина относительно прочную структуру, что затормаживает процесс осветления. Ранее указывалось, что процесс коагуляции и сорбции мутящих компонентов вина протекает не только на внешней, но и на внутренней поверхности этого минерала (особенно его №-формы). В этом случае скорость коагуляции и сорбции мутящих компонентов будет определяться скоростью их проникновения в межслоевое пространство монтмориллонита, которая, учитывая его геометрические размеры невелика. И только после завершения этих процессов, происходит седиментация пространственной структуры и осветление вина. Палыгорскит и гидрослюда располагают только внешней поверхностью, доступной мутящим компонентам вина. Поэтому образование и агрегирование пространственной структуры с последующей седиментацией ее конгломератов протекает довольно быстро, что отражается на быстром уменьшении оптической плотности и увеличении степени осветления системы [2,4,8].

Нами проведен седиментационный анализ яблочного и алычового сбро-женно-спиртованных соков после их обработки палыгорскитом, гидрослюдой и махарадзевским монтмориллонитом [2,3,7,90]. Результаты вычислений и расчетов [8] показывают, что в необработанных виноматериалах находятся мутящие частицы размером менее 2 мкм. Размеры частиц вносимых минералов не превышают 0,3 мкм. В то же время размеры агрегатов, образованных из частиц минерала, коллоидных и высокомолекулярных веществ вина по крайней мере во многих случаях более 12-14 мкм. Если учесть, что на первом этапе осветления происходит взаимодействие отдельных агрегатов и образование пространственной структуры, препятствующей осаждению агрегатов, то размеры агрегатов могут быть большими. Эти результаты показывают, что при осветлении вина образуются конгломераты частиц минерала и мутящих веществ вина, значительно превышающее по своим размерам размеры их составляющих.

На основании полученных экспериментальных данных и представлений физико-химии дисперсных систем и поверхностных явлений в дисперсных системах, а также положений энохимии нами дана следующая трактовка механизма процессов, происходящих при обработке вин и виноматериалов дисперсными минералами.

При поступлении глинистого минерала в виде водной суспензии в вино и после кратковременного перемешивания системы частички минералов равномерно распределяются во всем объеме системы и под влиянием электролитов вина происходит в большей или меньшей степени быстрое (в зависимости от структуры минералов), агрегирование этих частичек. Одновременно с этим наблюдается образование пространственной коллоидной структуры-сетки под влиянием дисперсионных сил дальнодействия (Фрейндлих, Ребиндер) между частичками дисперсных минералов, коллоидами, взвесями и высокомолекулярными соединениями вина. Практически на этом же этапе происходит коагуля-ционное прилипание (Дерягин) к поверхности дисперсных минералов по определенным активным центрам частиц и макромолекул мутящих компонентов вина, в первую очередь больших размеров и с избыточным поверхностным зарядом. В зависимости от типа минерала пространственные структуры отличаются друг от друга по своей геометрии и устойчивости. Например, при внесении в вино суспензии махарадзевского монтмориллонита, находящегося преимущественно в №-форме, электролите неустойчивые частички такого минерала мгновенно агрегируют в кислой среде вина. Поэтому для построения относительно устойчивой пространственной структурной сетки требуется значительно большее содержание дисперсной фазы (монтмориллонита), чем при использовании электролите устойчивых палыгорскита и гидрослюды.

По-видимому, в этом заключается первый этап процесса осветления. К моменту его условного завершения имеет место относительно устойчивая на некоторое время пространственная структура, образованная дисперсными фазами осветлителя и мутящих веществ вина.

Второй этап мы условно назвали «эффектом невода» (или «эффектом оседающего фильтрующего слоя»). Он заключается в следующем. Продолжается и завершается прилипание мутящих веществ вина того же типа, что на первом этапе, к структурообразующим элементам пространственной сетки (структуры дальнодействия). Наряду с этим происходит коагуляция и сорбция других мутящих веществ, для которых характерно более медленное протекание этого процесса (например, сорбция макрокатионов и цепочечных структур органических веществ в межслоевом пространстве монтмориллонита, а также коагуляция и сорбция некоторых малополярных низкомолекулярных соединений на поверхности палыгорскита и гидрослюды). В результате структурообразующие элементы пространственной сетки превращаются в значительно большие конгломераты дисперсной фазы осветлителя и мутящих веществ. За счет этого, а также относительно низкой устойчивости пространственной сетки, удерживаемой в объеме дисперсионными силами Лондона и представляющей собой фактически периодическую коллоидную структуру (Ефремов), начинается равномерное оседание пространственной сетки. В этот момент проявляется «эффект невода»: оседающая пространственная сетка захватывает, благодаря силам дей-

ствия между двумя соседними структурообразующими элементами, оставшиеся пока свободными частички тех мутящих веществ вина, которые не были скоа-гулированы на поверхности, дисперсных минералов в первом этапе осветления. Дисперсионные силы преодолевают броуновское движение таких частичек минерала и мутящих веществ и принудительно вовлекают последних в процесс оседания.

Третий этап заключается в формировании седиментационного осадка, состоящего из частиц осветлителя и мутящих компонентов вина и завершается уплотнением осадка за счет превращения структуры дальнодействия в коагуля-ционную структуру.

Выполнено исследование осветляющего и стабилизирующего действия смесей дисперсных минералов различной кристаллической структуры и физико-химических свойств при обработке виноградных и плодовых виноматериа-лов. Для составления полиминеральных осветлителей использовали махарад-зевский монтмориллонит, черкасские палыгорскит, гидрослюду и монтмориллонит, а также черкасскую палыгорскит-монтмориллонитовую глину.

Результаты пробных обработок (таблица 6) показывают, что смеси маха-радзевского монтмориллонита с минералами немонтмориллонитовой природы -палыгорскитом и гидрослюдой - обладают более высокой (в 1,3-3,3 раза) осветляющей способностью, чем каждый из минералов смеси, взятый в отдельности, т.е. в их осветляющем действии наблюдается синергетический эффект.

Таблица 6 - Оптимальные технологические дозировки (г/дм') смеси различных дисперсных минералов при осветлении виноградных и плодовых виноматериалов и соков__

Осветляемый материал Отдельные минералы Смеси минералов

монтмориллонита ма-харад-зевского палы-горскита черкасского гидрослюды черкасской палыгорскита+ монтмориллонита (1:1) гидрослюды+ монтмориллонита (1:1)

оптимальная технологическая средняя арифметическая оптмаль-ная технологическая средняя арифметическая

Портвейн "Кавказ" 6,0 2,0 6,0 2,5 4,0 2,0 6,0

Вермут крепкий красный 2,0 1,5 1,0 0,5 1,8 0,7 1,5

Яблочное крепкое 4,0 3,5 5,0 2,5 3,8 3,0 4,5

Мадера ординарная 9,0 3,0 9,0 2,0 6,0 3,0 9,0

Столовое белое 2,5 1,5 - 1,0 2,0 - -

Соки сброженно-спиртованные:

сливовыи 6,0 4,0 8,0 2,5 5,0 3,5 7,0

яблочный 3,0 - 3,0 - - 1,0 3,0

алычовый 6,0 5,0 7,0 3,0 5,5 3,0 6,5

Соки спиртованные:

яблочный 7,0 3,0 6,0 2,0 5,0 4,5 6,5

айвовый 7,0 4,0 - 3,5 5,5 - -

Соки свежеотжатые:

яблочный 6.0 3,0 8,0 3,0 4,5 5,0 7,0

виноградный (из фиолетового раннего) 6,0 3,0 - 2,0 4,5 -

При этом установлено, что такие основные технологические параметры осветлителей, как их минералогический состав и количественное соотношение минералов в смеси определяются природой мутящих компонентов, типом, возрастом, химическим составом и физико-химическим состоянием обрабатываемого виноматериала и, как понятно, в каждом отдельном случае могут быть получены только пробной обработкой [2,3,7,36,63,64,91]. В таблице 6 указаны средние арифметические дозировки полиминеральных осветлителей, рассчитанные по оптимальным технологическим дозировкам монтмориллонита и гидрослюды и их соотношений в смеси.

На рисунке 17 показана зависимость количественного соотношения монтмориллонита и гидрослюды на оптимальные технологические дозировки полиминерального сорбента при обработке сброженно-спиртового сока

Рисунок 17 - Зависимость количественного соотношения монтмориллонита(М) и гидрослюды (Г) в их смеси на оптимальные технологические дозировки полиминерального сорбента при обработке алычевого сброженно-спиртового сока

Г-гидрослюда

Из рисунка 17 видно, что в наибольшей степени синергетическое действие гидрослюды и монтмориллонита при обработке алычового сброженно-спиртованного сока наблюдается при использовании полиминерального осветлителя, содержащего 70-50% монтмориллонита и соответственно 30-50% гидрослюды

На рисунке 18 приведены диаграммы синергетического действия смесей монтмориллонита, палыгорскита и гидрослюды при обработке различных типов виноградных и плодовых виноматериалов, имеющих существенные различия в химическом составе и физико-химическом состоянии.

Наличие синергетического эффекта при осветлении вина смесями агрега-тивно устойчивых (палыгорскит и гидрослюда) и неустойчивого (монтмориллонит) дисперсных минералов можно объяснить следующим. Монтмориллонит, диспергирующийся в водной суспензии, особенно в №-форме, до элементарных пакетов, попадая в среду вина мгновенно агрегирует. При этом его эффективная удельная поверхность резко уменьшается.

Если в водной суспензии осветлителя монтмориллонит находится в смеси с палыгорскитом (или гидрослюдой), то частички последнего равномерно распределяются между частичками монтмориллонита. При этом образуются небольшие агрегаты, состоящие из частиц обоих минералов. Однако они связаны точечными коагуляционными контактами по типу: угол-угол, угол-ребро, ребро-ребро и поверхность монтмориллонита остается свободной. Когда такую полиминеральную суспензию вносят в вино, частички монтмориллонита, уже за-

<-,1'/л , 8 -

£ 7 : я

а ^

= 3

100 % м

50 % М:Г

, С,г/л 8

7

б

5

4

3

2

100 % Г

М — и питилпи гт пли ИТ

ранее "экранированные" палыгорскитом, агрегируют (коагулируют) не более чем частички палыгорскита, т.е. в относительно в небольших пределах.

С, г дм3

т 4

Портвейна «Кавказ»

Сока сброженно-спиртоеанного Сока спиртованного яблочного

сливового

Рисунок 18 - Изменение оптимальных технологических дозировок С (г/дм3) смесей различных дисперсных минералов при осветлении винома-териалов

Таким образом, благодаря смешению с палыгорскитом (гидрослюдой) удается значительно сохранить большую дисперсность, чем это имеет место при использовании одного монтмориллонита. Проявление синергетического эффекта как раз и заключается в том, что по сравнению с обоими минералами в отдельности (при одной и той же их дозировке) в смеси они проявляют значительное дополнительное осветляющее действие. Кроме этого, благодаря наличию точечных контактов, открывается более свободный доступ, к межслоевому пространству монтмориллонита, куда могут избирательно внедряться и сорбироваться органические катионы и растворенные вещества вина.

Кроме этого, в смеси повышается осветляющая способность не только монтмориллонита, но также палыгорскита и гидрослюды, которые в водной

Яблочного крепкого

Мадеры ординарной

Вермута крепкого красного

С, г/дм3

суспензии образуют за счет их высокой дисперсности агрегаты частиц с очень плотной структурой. Поэтому в ряде случаев коллоидные частицы и высокомолекулярные соединения вина, имеющие относительно большие линейные размеры и разветвленную структуру, не могут внедряться в микропористую структуру палыгорскита и гидрослюды. В то же время, при использовании этих минералов в смеси с монтмориллонитом образуется, за счет изменения типов контактов частиц, образуется наиболее крупнопористая вторичная структура агрегатов, обеспечивающая более свободное проникновение к поверхности минерала мутящих компонентов вина. На образование такой структуры агрегатов частиц полиминерального осветлителя указывает увеличение объемов осадков, получаемых при обработке вин такими осветлителями. Вероятно также, что палы-горскит в смеси преимущественно принимает на свою поверхность определенную (по-видимому, наиболее высокомолекулярную) часть мутящих веществ вина, что обеспечивает более свободный доступ низкомолекулярных соединений в межслоевое пространство монтмориллонита. Применение суспензии полиминерального осветлителя приводит к образованию достаточно устойчивой и относительно прочной пространственной структурной сетки в вине при меньшем содержании твердой фазы (меньших дозировках полиминералыюго осветлителя), что подтверждено результатами реологических исследований [2,7,90].

Вызывает научный и практический интерес изучение зависимости содержания катионов кальция от рН вина при его обработке минералами различной кристаллической структуры и их смесями. Данные, полученные на сухом вино-материале из Шардоне, прошедшем обработку в различных вариантах, что из всех изученных мономинеральных осветлителей лишь черкасские палыгорскит и гидрослюда уменьшают в обработанном ими вине содержание катионов кальция при значениях рН от 2,5 до 3,5. Махарадзевский и огланлинский монтмориллониты значительно обогащают вино катионами кальция. При повышении РН среды от 3,0 до 5,0 наблюдается увеличение содержания кальция за счет более интенсивного перехода обменных катионов кальция монтмориллонитов в вино. Из полиминеральных осветлителей лишь смесь палыгорскита и гидрослюды во всем диапазоне значений РН вина способствует уменьшению содержания кальция. Смесь гидрослюды и монтмориллонита при рН от 2,5 до 4,0 также уменьшает содержание катионов кальция. Смесь палыгорскита и монтмориллонита начинает обогащать вино катионами кальция при рН = 3,0-3,5 и выше.

Наименее устойчивыми высокомолекулярными соединениями вина являются белковые вещества. Известно, что белки - амфотерные полиэлектролиты. Изо-электрическая точка белков вина находится при рН от 3,9 до 7,5 (Датунашвили, Павленко, Меликова). Мы изучали влияние рН среды на удаление белков отдельными минералами и их искусственными смесями из сухого виноматериала Пино-блан с исходным содержанием белка 150 мг/л при дозировке осветлителя 2,0 г/л, а также из модельного раствора альбумина с содержанием белка 77,0 мг/л и дозировка осветлителей - 1,25 г/л. Из полученных данных [6] следует, что наиболее полное удаление белка наблюдается для всех минералов и их смесей при рН 3,03,5, т.е. ниже изоэлектрической точки подавляющего большинства белков вина. Для более полного удаления белков целесообразно использовать смесь, содержа-

щую 50-80% монтмориллонита и 50-20% высокодисперсного палыгорскита (или гидрослюды). Таким образом, высокая способность природных минералов к коагуляции белковых веществ объяснено взаимодействием макрокатиона белка с отрицательно заряженными участками поверхности минералов. Отрицательный заряд на внешней поверхности минералов обеспечивается за счет диссоциации си-ланольных групп дисперсных минералов.

Заметно изменяется также содержание полисахаридов и фенольных веществ при обработке виноградных и плодовых красных вин, содержащих красящие пигменты - антоцианы [8]. Из мономинеральных осветлителей наибольшее изменение их содержания вызывает махарадзевский монтмориллонит. Это связано с тем, что антоцианы, имеющие основную реакцию и несущие положительный заряд, внедряются в межслоевое пространство монтмориллонита, что подтверждают данные ренгеноструктурного анализа [2,7].

Проведена модификация природных дисперсных минералов-махарадзевского монтмориллонита, черкасского палыгорскита путем замещения их природных обменных катионов Ыа+, Са2+, на многовалентные катионы А1+3, Ре+\ Мп+4. Модификацию проводили растворами соответствующих солей из расчета 10, 20, 50, 70 и 100 % степени замещения их емкости катион-ного обмена [2,4,5,7,9,17,21,71,90]. Такая модификация природных дисперсных минералов позволяет за счет изменения степени замещения регулировать уровень осветления и потери целевого продукта с отходящими осадками на различных этапах технологического процесса: на ранних стадиях - при обработке винограда, осветлении и брожении сусла - увеличивать степень замещения и резко снижать потери основного продукта с отходящими осадками; на поздних - уменьшать степень замещения и обеспечивать высокую прозрачность и стабильность с одновременным снижением потерь продукта.

Нами проведены исследования по деметаллизации виноградных соков и виноматериалов с применением природных и активированных дисперсных минералов бентонита и палыгорскита. Активацию 10-20 % суспензий минералов осуществляли с использованием солей растворимых сульфидов - натрия и калия. Необходимое количество солей определяли расчетным путем в зависимости от содержания в образце катионов меди и дозы минерала, установленной пробной оклейкой. Полученные результаты показывают, что применение для оклейки соко- и виноматериалов активированных форм дисперсных минералов существенно снижает массовую концентрацию катионов меди (более 50 %) в обработанном продукте по сравнению с необработанными природными материалами [2,3,18].

Проведены исследования по изменению физико-химических и коллоидно-реологических характеристик дисперсных минералов и их смеси в результате обработки вин и модельных растворов ВМС вина: белков, полисахаридов и дубильных веществ. В частности, проведены кондуктометрические исследования активных центров минералов, определение удельной поверхности и теплоты смачивания, спектроскопические, термографические, рентгенографические и реологические исследования [2,3,7,9,90]. В этих работах, в частности, описаны дифрактограммы махарадзевского монтмориллонита, черкасского палыгорскита и их смеси до и после обработки портвейна «Агдам», столового белого ви-

номатериала, а также модельных растворов пектина, танина, альбулина с глюкозой и без глюкозы с различными режимами перемешивания. На дифракто-граммах наблюдается изменение первого базального рефлекса с 1,41 до 2,87 нм с учетом безводного состояния этот показатель отмученного монтмориллонгита составляет 1,02 нм. Таким образом, при использовании этого минерала при обработке виноматериалов наблюдается внедрение ВМС вина в межслоевое пространство с образованием органо-минеральных комплексов [2,3,90].

Результаты исследований по применению природных и модифицированных дисперсных минералов и их смесей использованы при разработке инновационных технологий производства белых и красных столовых и ликерных вин, приведенных в процессуально-технологических схемах на рисунках 22 и 23.

3.3 Разработка инновационной технологии производства коньяков с использованием электромагнитного поля крайне низких частот. Типичный коньяк можно приготовить только в определенных винодельческих районах, характеризующихся особыми почвенно-климатическими условиями, из специальных сортов винограда. Представляет научный и практический интерес изучение влияния обработки коньячных дистиллятов и коньяков электромагнитным полем различной частоты на их химический состав. В коньячном производстве такие исследования ранее не проводились. Предварительные эксперименты проведены совместно с A.B.Бережной на ординарном (5 лет выдержки) и марочном (8 лет) коньячном дистилляте и коньяке (таблица 7). Напряженность электромагнитного поля и продолжительность обработки во всех экспериментах были одинаковы и составляли 0,83 мТл и 60 минут соответственно. Значение частоты изменяли от 12 до 100 Гц. Полученные данные показали, что применение ЭМП КНЧ приводило к закономерному снижению концентраций экстрактивных веществ коньячного дистиллята и коньяка с ростом величины частоты, в том числе азотистых и фенольных соединений. При значении частоты электромагнитного поля до 20-30 Гц уменьшение концентраций было несущественным.

Таблица 7 - Влияние электромагнитной обработки на химический состав

ординарного коньячного дистиллята и коньяка

Частота, Гц Массовая концентрация, мг/дм1 ОВ-потенциал, мВ

общего азота | фенольных соедин. | общегоэкстракта

Коньячный дистиллят

12-20 29,9 265,8 2200 216

20-30 27,6 256,8 1800 200

30-40 26,4 246,7 1600 196

40-60 23,6 236,4 1400 190

60-80 19,8 236,0 1300 190

80-100 19,8 230,0 1300 190

Исходный 30,6 272,8 2400 235

Коньяк

12-20 18,0 178,6 1600 210

20-30 16,4 164,5 1400 194

30-40 12,2 160,0 1200 109

50-60 8,7 136,8 700 186

60-80 8,0 130,0 700 184

80-100 8,9 130,0 600 184

Исходный 18,6 196,8 1900 218

Наибольшее снижение ОВ-потенциала и содержания фенольных веществ наблюдали при частоте 30-40 Гц для коньяка и 40-60 Гц для коньячного дистиллята. Это объясняется тем, что фенольные соединения, особенно конденсированные мономерные формы являются лабильными и легко поддаются окислению. Следовательно, снижение их концентрации приводит к уменьшению ОВ-потенциала.

Перечисленные процессы привели к заметному снижению интенсивности окраски и концентрации экстрактивных соединений, что вызвало обеднение вкуса и некоторое ухудшение органолептических свойств коньячного дистиллята и особенно коньяка. Следует отметить, что значение объемной доли этилового спирта при частотах до 30 Гц практически не изменялось. Применение частоты обработки более 30Гц приводило к снижению спиртуозности коньячного дистиллята на 1,9% об, а готового коньяка - на 0,87% вследствие испарения. Аналогичные изменения протекали при обработке марочных спиртов и коньяков. Сопоставление результатов выполненных исследований позволило сделать вывод, что при обработке ЭМП с частотой до 30 Гц удается снизить концентрации высокомолекулярных соединений без ухудшения органолептических характеристик коньячных дистиллятов и коньяков. Дегустация показала, что в образцах, обработанных электромагнитным полем с частотой до 20Гц, формируется округлый развитый букет с типичными коньячными тонами, при 20-30Гц - выделяются корично-ванильные тона; начиная с 30-50Гц - букет становится менее выразительным, а вкус проще. Таким образом, для проведения дальнейших исследований были выбраны значения частоты ЭМП от 12 до 30 Гц.

В образцах коньячного дистиллята трехлетней выдержки до и после обработки магнитным полем определены концентрации основных ароматических альдегидов (таблица 8).

Таблица 8 - Влияние частоты обработки на концентрацию ароматических альдегидов 3-х летнего коньячного спирта (мг/дм3)

Частота, Гц Альдегиды

Конифериловый Сиреневый Ванилин

Контроль 0,21 1,32 0,048

12 0,33 1,44 0,055

15 0,35 1,18 0,066

23 0,22 1,22 0,066

26 0,24 1,37 0,040

30 0,26 1,44 0,042

В результате математической обработки полученных данных установлено, что изменение концентрации уксусного альдегида описывается уравнением у=а+Ьх +сх2, где а=198; Ь= -7,77; с=0,189, стандартная ошибка = 1,84, коэффициент корреляции = 0,98.

Изменение содержания ароматических альдегидов, особенно сиреневого и ванилина, наблюдали во всех исследованных вариантах. В меньшей степени частота обработки влияла на концентрации кониферилового альдегида. Максимально эти изменения проявились при частоте 15Гц: на 25-55% в сравнении с контролем возросли концентрации кониферилового альдегида, на 10-18% - си-

реневого при 12 и 30 Гц.

Проведенные эксперименты показали, что в ходе послекупажного отдыха происходят изменения химического состава коньяка, результат которых зависит от частоты ЭМП и возраста коньяка. Установлено, что в трехлетнем коньяке происходят более существенные изменения концентрации фенольных веществ в зависимости от частоты: с ее увеличением концентрация фенольных соединений, особенно мономерных форм, снижается. По полученным данным можно считать, что при частоте ЭМП КНЧ 15 Гц и более достигается такое соотношение фенольных веществ и полисахаридов, при котором коньяки становятся устойчивыми к коллоидным помутнениям. Такие же результаты получены при частоте 12 и более Гц для пятилетних коньяков. Однако при высоких значениях частот во время послекупажного отдыха обработанных ЭМП коньяков происходит такое снижение концентрации фенольных веществ, которое приводит к нарушению окраски. В результате исследования влияния ЭМП КНЧ на устойчивость коньяков к коллоидным помутнениям в период послекупажного и последующего отдыха с помощью тестов установлено оптимальное соотношение высокомолекулярных соединений на частотах 12-15Гц, при котором коньяки становились устойчивыми к коллоидным помутнениям.

3.4 Разработка инновационных технологий переработки вторичных продуктов винодельческой промышленности. Принцип получения угольно-минеральных сорбентов (УМС) - в нанесении тонкого углеродного слоя на поверхность сформированной пористой матрицы; фактически - модифицирование оксидов и минералов тонкими угольными слоями.

Для получения образцов УМС и для обработки сред и напитков применяли минеральные сорбенты - палыгорскит черкасский, монтмориллонит махарадзев-ский, клиноптиллолит закарпатский. В качестве контроля применяли активированные угли марки БАУ, АГС - 4.

В качестве отходов пищевых производств были взяты: различные осадки после обработки виноматериалов дисперсными минералами; виноградная и томатная выжимка после переработки сырья; отруби и обезжиренная соевая мука. Также применяли оболочку абрикосовой косточки и отработанную дубовую клёпку.

На рисунке 19 показана зависимость степени выгорания твёрдых пищевых отходов от продолжительности и температуры обработки для виноградной выжимки. Данные по другим твёрдым пищевым отходам аналогичны.

Рисунок 19 -Зависимость степени выгорания виноградной выжимки от температуры и продолжительности обработки

Жидкие отходы винодельческого производства (сусловые, дрожжевые, клеевые осадки) после обработки сусел и виноматериалов, содержащие дисперсные минералы (палыгорскит, бентонит и другие), высушивали при 105-110 °С в течение 60 минут. Высушенные осадки содержали различное количество органической части (50 - 80 %). Дисперсный минерал в них равномерно распределён, вследствие чего их состав достаточно однороден. Сухие осадки (содержание влаги 10 - 12 %) измельчали и обрабатывали при 400 -700 °С, в течение 5-120 минут без доступа кислорода воздуха. При таком режиме обработки одновременно протекают процессы карбонизации и активации органического вещества осадков, что позволяет получать угольно-минеральные сорбенты с достаточно развитой системой вторичных пор из-за выгорания органической части [2.3,10.13-16,23,35,95].

На рисунке 20 показана зависимость сорбции танина из модельного раствора от продолжительности и температуры обработки полученных на основе виноградной выжимки и палыгорскита, содержащих 25 % углеродной части). Оптимум по сорбции танина установлен при обработке образцов в течение 15-30 минут при 400 - 600°С. При более высоких температурах сорбционная способность по танину уменьшается. Такая обработка менее эффективна при получении сорбентов для удаления фенольных и красящих веществ, хотя и позволяет использовать такие УМС для очистки водно-спиртовых растворов.

Рисунок 20 -Зависимость сорбции танина из модельного раствора от продолжительности и температуры обработки комплексного сорбента

■ 20.0-25,0

□ 15,0-20.0

□ 10,0-15,0

■ 5,0-10,0

□ 0,0-5,0

На следующем этапе исследовали удаление красящих веществ (У3) из красного сухого виноматериала в зависимости от продолжительности обработки исходного сорбента (X,) при 500 °С и начального содержания углеродной части (Х3). Уравнение регрессии для построения плоскости:

У3 =-0,01917 хХ,2 -0,00229 х X,2 + + 0,00375 х X, хХ , +1,2625 х X, +0,108333 х X, + 10,84028

Из рисунка 21 видно, что увеличение содержания углеродной части от 40 до 90 % не приводит к улучшению сорбционных свойств к красящим веществам, как и обработка менее 15 минут (при 500 °С). Таким образом, оптимальное начальное содержание углеродной части в угольно-минеральном сорбенте расположено в интервале от 20 до 40 % ,что соответствует соотношению - углеродная часть: минерал - от 1:4 до 1:1.5. Установлено, что состав вторичных

Сорбция танина,%

Продолжительность, минут

пищевых ресурсов в меньшей степени влияет на сорбционные свойства полученных УМ С. При использовании твердых пищевых отходов рекомендована предварительная карбонизация при 900-1000 °С, в течение 50-70 минут.

Рисунок 21 - Зависимость сорбции красящих веществ оз5-4о угольно-минеральным сор-□25-эо бентом от продолжительности ■20-25 его обработки (при 500 °С) и

□ 15-20

□,о-15 содержания углеродной части

■ 5-10 В 0-5

Для наилучшего удаления ВМС рекомендована температура 400-600 °С и продолжительность получения УМС 15-30 минут. Установлено, что лучшей сорбционной способностью к красящим и фенольным веществам обладают УМС на основе дрожжевых осадков с палыгорскитом, клеевых осадков с монтмориллонитом, томатной выжимки и палыгорскита. Оптимальная дозировка УМС для обработки виноматериалов и водочной сортировки - 1-5 г/дм3, скорость пропускания в потоке -0,5-0,7 м/ч. При тепловой регенерации (600 °С, 10-20 минут) УМС в большей степени восстанавливают свои сорбционные свойства по танину, чем активированный уголь.

На основе проведенных исследований нами, совместно с Р.В.Дунцом, экспериментально подтверждена и научно обоснована технология получения угольно-минеральных сорбентов на основе отходов пищевой промышленности и природных минералов, которая позволяет синтезировать сорбенты для обработки водных, водно-спиртовых систем различного состава и физико-химических свойств, в зависимости от режима обработки и от состава и соотношения минеральной и органической части в широком диапазоне. Таким образом, увеличение площади поверхности УМС, по сравнению с исходным минералом, возникает за счёт присутствия пористой углеродной части, образующейся после карбонизации и активации органического вещества, входящего в состав комплексного сорбента.

3.5 Апробация и внедрение в производство разработанных инновационных технологий вин и напитков. На основе проведенных исследований в области регулирования технологических процессов производства вин и напитков разработаны ряд оригинальных технологических схем и линий. В частности, разработаны линия и способы обработки, осветления и стабилизации виноградных и плодово-ягодных сусел, вин и напитков на основе использования дисперсных и каркасных алюмосиликатов, силикагеля, растворимых неорганических солей (A.C. №№ 1018968. 1041565, 1212301 1212032, 1071632, 1684331, 1699156, 1723113; Пат. РФ №75855).

Разработаны линия и способы получения виноматериалов для вин, пересыщенных диоксидом углерода, и ликерных вин типа Портвейн из

Сорбция красящих веществ. %

Продолжительность, минут

винограда перспективных сортов с использованием природных минералов, ЭМП КНЧ, СВЧ-экстрактов и дрожжевых автолизатов (A.C. №№1257085, 1118671; Пат. РФ №№2195488, 2332446, 2332447,74920, 2315089).

На рисунках 22 и 23 показаны комплексные инновационные процессуально-технологическая схемы производства белых и красных специальных вин с использованием сорбционных и электрофизических методов воздействия. Предложены способы обработки плодово-ягодного сырья, производства и созревания виноградных вин на основе использования электромагнитного поля крайне низких частот (Пат. РФ №№2218390, 2232532).

Разработаны способы ускоренного созревания при выдержке коньячных дистилятов и коньяков с применением ЭМП КНЧ (Пат. РФ №2243997) и получения пивоваренного солода с высокими экономическими и технологическими характеристиками (Пат. РФ №№74919, 2332446).

Технологические решения апробированны в промышленных условиях на предприятиях Российской Федерации (Краснодарский край, Республика Дагестан и Ростовская область) и Украины (г. Киев и Черкасская область), наименования указаны в разделе 1.7 на страницах 7-8.

3.6 Расчет экономического и социального эффекта от иснользования предлагаемых технологических решений. Экономический эффект от внедрения разработанных способов осветления и стабилизации вин с использованием палыгорскита и гидрослюды, а также их смесей с монтмориллонитом составляет для виноградных вин 4-8 тыс. руб и для плодовых - 8-20 тыс. руб. на 1000 дал обрабатываемого вина в ценах 1983-1997 гг.

Внедрение технологии приготовления виноматериалов для газированных вин на одном предприятии «Витис» дало эффект 70,4 тыс. руб в ценах 1999 г. Обработка винограда и мезги ЭМП КНЧ дало эффект 1,3 тыс. руб на 1 тыс. дал продукции, а за счет уменьшения потерь абсолютного алкоголя при сокращении сроков выдержки и послекупажного отдыха коньяка составило 4-6 тыс. руб на

I тыс. дал для 3-х летнего коньячного спирта в ценах 2003 г. Обработка дрожжевых разводок различных рас ЭМП КНЧ позволило получить эффект от 8 до

II тыс руб на 1 тыс. дал белых и красных виноматериалов.

Внедрение усовершенствованной технологии производства специального виноматериала для производства столовых и специальных вин позволило получить эффект 15 тыс. руб на 1 тыс. дал, а для белого вина -40 тыс. руб на 1 тыс. дал в ценах 2007-2008 гг. Экономический эффект от внедрения вибрационной обработки столовых красных и белых виноматериалов составил 1,8 тыс. руб на 1 тыс. дал.

Белый виноград

т

<^^~Красный виноград

I '

Приемка винограда по количеству и качеству

ЭМП К11Ч

I

]

Подача в приемный бункер

П,Б,Г, П:М,Г:М

I

Дробление винограда с отделением гребней

/у

-На утилизацию

БОг ___ * Жирная мезга 1 Внбрац. воздействие

30-80мг/дл сЗвд, Астр

* *

Настаивание на мезге Пцдбраживание мезги Вибрационная

т=3-5ч;^25-30°С обработка

Вибрационная обработка

Отделение сусла (^^Экстракт. сусжГ^)

I

(^Виноградный сгтирт~'^)^Подбраживание'и спиртование сусла |

Е

дСересные дрожж»£>

С^^Крепл. белый

ЭМПКНЧ

I Отделение бродящего сусла |

(^^Бродяшее сусло"^) [ Спиртование бродящего сусла |

~-*у^Мезга\^-На утилизацию

Виноградный спирт^

I

к

£

ЭМП кнч 1—4 Хересоваиие I I Портвейнизация1=25-30°С|

С^Смесь ПЛи

31

Ыибрационвая обработка_

Автолизат СВЧ ЭМП КНЧ

Купажирование с комплексной оклейкой

X

С^Крелл. красный в/м

I ..........^_ ЛУ111 IV ПД |

[Стабилизация I - ¿Ду6- ВДепа>

айн Портвейнизация I ,ЭМП КНЧ ;__I Желатин

I жке

Охлаждение, выдержка на холоду, холодная фильтрация

х

С

Контрольная фильтрация

:

Белый портвейн^

I

СКрасное десертное^) С^расный портвей^)

I Г

Подача на розлив

Рисунок 22 - Комплексная инновационная процессуально-технологическая схема производства белых и красных ликерных вин с использованием сорбционных и электрофизических способов воздействия

виноград ^^Красный виноград^^

I I

Приемка по количеству и качеству

П.М. Г.М:П. М:Г

0,1 - 0,5 мг/дм3

X

Подача в приемный бункер-питатель

4

эмпкнч

Дробление и отделение гребней

50-80мг/дм'

Жирная мезга

——"Х-

Вл. ' гребни

Вибрационное воздействие

Отделение сусла

П.М. Г, М:П, М:Г

0,1-0.5 мг/дм'

50-80мг/дм'

эмп кнч -

эмпкнч

Охлаждение и осветление сусла

т

Брожение на мезге

Отделение от мезги

Молодой кр. в/м недоброд

Брожение сусла

Молодой белый в/м недоброд

Дображивание

Снятие с осадка

Дображивание эмп кнч

,/~»Л На */ осадок \- / \ утилизацию

Снятие с осадка

Молодой белый виноматериал

Молодой красный виноматериал

Вибрационное воздействие

X

Купажирование с комплексной оклейкой

/ЖегпД ЭМП КНЧ -+1 тин )

Осветленный виноматериал

Охлаждение, выдержка на холоду, холодная фильтрация

Контрольная фильтрация

I __ '___ *

^^Белое столовое вино ^ ^^ Красное столовое ^

Подача на розлив

Рисунок 23 - Комплексная инновационная технологическая схема производства белых и красных столовых вин с использованием электрофизических и сорбционных способов воздействия

4 ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Автором выполнено комплексное научное исследование по разработке новых инновационных технологий различных типов вин и напитков с использованием физико-химических технологических приемов, позволяющих повысить качество, безопасность, биологическую ценность и конкурентоспособность винодельческой продукции.

1.Теоретически и экспериментально подтверждена технологическая, экологическая целесообразность использования возделываемых в Краснодарском крае перспективных сортов винограда Жемчуг зала, Бианка, Гечеи замотошь, Виорика, Алешковский, Достойный, 40 лет Победы, Негро, Олимпийский, Под-лесный, Первенец Магарача, Каберне АЗОС, Красностоп АЗОС в технологии производства шипучих, белых и красных столовых и ликерных вин типа Портвейн, Мускатель и Херес.

2. Установлено, что обработка винограда и плодово-ягодного сырья ЭМП КНЧ позволяет регулировать химический состав (экстрактивность, сахаристость, кислотность, рН и др.) полупродуктов переработки винограда, а также полученных из них виноматериалов и пива; обработка неосветленного вииоматериала и минеральных суспензий ЭМП КНЧ (Г=9-15 Гц, В=1,2 мТл, т=30 минут) способствует улучшению качества осветления и стабилизации виноматериала к повторным помутнениям, снижению объемов клеевых осадков и соответственно -уменьшению потерь целевого продукта с отходящими осадками; воздействие ЭМП КНЧ при 1=30 Гц повышает устойчивость вин к помутнениям биологической природы.

3. Теоретически обоснована и экспериментально подтверждена целесообразность регулирования хода окислительно-восстановительных процессов в ви-номатериалах в зависимости от параметров и длительности воздействия ЭМП КНЧ; в результате изменяется содержание альдегидов, эфиров, ацеталей, аминокислот, высших спиртов и других веществ, формирующих вкус и аромат вин различного типа и коньяков.

4. Определены оптимальные параметры воздействия ЭМП КНЧ на дрожжевые клетки различных рас дрожжей; частоты, стимулирующие развитие клеток и накопление биомассы, для расы Шампанская 7-ЮС - 16 Гц, для штаммов ЮС 18- 2007, ЮС В1* 8000, ЮС Я 9002, ЮС В 2000, ЮС Я 9008 - 3 и 16 Гц, для расы Херес 96-К - 16 Гц; величина магнитной индукции В = 0,9 мТл, время воздействия 30 минут; установлено, что для производства белых вин целесообразно применять обработку дрожжей при частотах 3 и 16 Гц, для получения красных вин - 16 Гц, для процесса хересования - 16-24 Гц.

5. Установлено, что электромагнитное поле в диапазоне крайне низких частот 3-30 Гц подавляет развитие уксуснокислых и молочнокислых бактерий. Активное развитие УКБ наблюдается при частотах ЭМП КНЧ 3, 6 и 16 Гц. Диапазон ЭМП КНЧ 6-24 Гц стимулирует размножение МКБ и накопление продуцируемой ими молочной кислоты в процессе молочно-кислого брожения.

6. Выявлено, что наибольшая активность ферментов Р-фруктофурано-зидазы и гидролитическая функция фермента эстеразы проявляется при частоте воздействия 3 Гц. При частоте обработки 16 Гц под действием синтетической функции фермента эстеразы интенсифицируются процессы этерификации.

45

Частота ЭМП КНЧ в 30 Гц подавляет активность О-дифенолоксидазы.

7. Определено, что с помощью электромагнитного воздействия при обработки сырья (мезга, сусло) в зависимости от частоты, величины электромагнитной индукции и продолжительности воздействия можно регулировать как кинетические характеристики процесса брожения, так и физико-химические показатели полученных виноматериалов.

8. Экспериментально обоснованы режимы получения и технология использования пектиновых и дрожжевых автолизатов в производстве шипучих вин, дисперсных минералов и поликомпонентного носителя иммобилизованных дрожжей в производстве столовых вин, а также экстракта дрожжей в смеси с дубовой щепой под воздействием ЭМП СВЧ и/или ЭМП КНЧ в производстве красных портвейнов.

9. Установлено, что обработка пивоваренного ячменя ЭМП КНЧ в диапазоне 3-30 Гц приводит к снижению количества бактерий в 3-4 раза и мицельных грибов - в 2 раза, позволяет сократить продолжительность процесса солодора-щения на 15-30 % и получить экологически чистый солод, а также снизить производственные потери. Экстрактивность солода, обработанного ЭМП КНЧ увеличивается на 0,9-2,7 %, что позволяет улучшить физико-химические показатели пивного сусла и в конечном счете - качество пива.

10. Выявлены оптимальные режимы обработки гроздей винограда и виноградной мезги вибрационным воздействием (Г = 18 Гц, т =45-60 мин.) для получения красных сухих вин повышенного качества; разработана технология производства красных и белых виноматериалов с использованием вибрационного воздействия на разных этапах технологического процесса, обеспечивающая регулирование качества и количественного состава фенольных соединений и ароматического комплекса вин, стойкость готовой продукции к помутнениям. Наименыцее снижение содержания полимерных флавоноидов в виноматериа-лах в процессе их выдержки, обнаружено при обработке вибрационным воздействием мезги при частоте í=23,3 Гц, А =5 мм и т =60 мин.

11. Установлено, что вибрационное воздействие на виноградную мезгу в зависимости от его режимов способствует более полному извлечению и сохранности ароматических компонентов, формирующих сортовой аромат виноматериалов. В результате вибрационного воздействия при Г =16,6-23,3 Гц, А =3 и 5 мм, т = 60 мин виноматериалы обогащаются терпеновыми и другими ароматическими веществами, что способствует повышению органолептических показателей таких виноматериалов.

12. Установлено, что вибрационное воздействие на чистую культуру дрожжей при амплитуде А=5 мм, продолжительности т =15 минут и частоте 1=6,6 Гц оказывает стимулирующее действие на развитие дрожжевых клеток; при частоте f=\6,6 Гц (А=5 мм, т =15 мцн.) - ингибирующее действие, что позволяет регулировать продолжительность процесса брожения и химический состав полученных виноматериалов. Доказано увеличение антиоксидантной активности красных и белых виноматериалов под влиянием вибрационной обработки виноградной мезги при Г=11,6Гц, А =5 мм и 5 =23,3 Гц, А =1,3,5 мм, т = 60 минут.

13. Установлен синергетический эффект в осветляющей и сорбционной способности смесей дисперсных минеральных сорбентов, имеющих различное

кристаллическое строение и физико-химические свойства; определено оптимальное соотношение минеральных сорбентов в смеси. Наиболее полное удаление белковых веществ, полисахаридов и антоцианов происходит при обработке вин смесями махарадзевского монтмориллонита с черкасскими па-лыгорскитом и гидрослюдой.

14. Величина рН существенно влияет на полноту удаления из вина различных нежелательных веществ, и в первую очередь белков; наиболее полное удаление белка наблюдается для всех минералов и их смесей при рН 3,0-3,5, т.е. ниже изоэлектрической точки подавляющего большинства белков вина; при повышении рН вина от 2,5 до 5,0 наблюдается некоторое усиление способности минералов к удалению фенольных веществ.

15. Наибольшее накопление в вине нежелательных катионов кальция и натрия наблюдается при использовании монтмориллонита, наименьшее -палыгорскита и гидрослюды; черкасские палыгорскит и палыгорскит-монтмориллонитовая глина в 2-8 раз увеличивают в вине содержание катионов марганца, что полезно использовать в технологии малоокисленных вин. Изменение рН вина в различной степени влияет на его катионный состав при обработке дисперсными минералами и их смесями; при увеличении рН от 2,5 до 5,0 наблюдается значительное повышение содержания кальция в вине, обработанном махарадзевским и огланлинским монтмориллонитом; черкасская гидрослюда и ее смеси с палыгорскитом и монтмориллонитом в диапазоне рН от 2,5 до 4,0 снижают в вине содержание кальция; палыгорскит и его смесь с монтмориллонитом начинают обогащать вино кальцием при рН 3,03,5 и выше.

16. Между минералами и органическими веществами вина существуют как слабые силы коагуляционного взаимодействия, так и более прочные силы сорбционного взаимодействия, что обнаруживается методами рентгенографического и ИК-спектрального анализов; молекулы дубильных, пектиновых веществ, антоцианов и глюкозы внедряются в межслоевое пространство монтмориллонита с образованием органоминеральных комплексов; гидрофильность и удельная поверхность дисперсных минералов в результате обработки вина уменьшаются, причем в смесях минералов больше чем у каждого из компонентов смеси в отдельности.

17. Замена обменного комплекса махарадзевского монтмориллонита (№+ и Са +) на многовалентные катионы Ре3+, А13+, Мп4+ в зависимости от степени замещения позволяет регулировать осветляющую способность этого минерала, объем клеевых осадков и потери продукта с осадками; установлены режимы содовой, термической, щелочной, кислотной, солевой, вибрационной и электромагнитной активации природных минералов, позволяющих регулировать их осветляющую сорбционную способность, объемы отходов и потерь.

18. Разработаны инновационные способы использования С02-обработки в технологии производства газированных вин, стабилизации виноматериалов к коллоидным и кристаллическим помутнениям, в технологии переработки вторичных ресурсов виноделия и извлечения из них биологически активных веществ.

19. Разработана технология получения и применения угольно-

минеральных сорбентов из вторичных ресурсов виноделия; оптимальное содержание углеродной части в УМС составляет 20-40 %; для лучшего удаления из обрабатываемой среды ВМС рекомендуется получение УМС при 400-600 °С и продолжительности 15-30 минут; оптимальная дозировка УМС при обработке виноматериалов и водочной сортировки составляет 1-5 г/дм3 или в потоке при скорости 0,5-0,7 м/ч.

20.Теоретически обоснованы и разработаны инновационные технологии производства вин, пива и коньяков с использованием физико-химических технологических приемов, в том числе электромагнитного поля крайне низких частот, вибрационного, сорбционного и С02- воздействия на основе использования природных и модифицированных минералов.

21. Разработанные технологии производства и технологические приемы, используемые, при получении вин и напитков, апробированы и внедрены на предприятиях Краснодарского и Ставропольского краев, Республики Дагестан (РФ), г. Киеве и Черкасской области (Украина).

Экономический эффект от внедрения прикладных разработок в 19822011 годы составляет от 4 до 20 тыс. руб. (в ценах 2011 года) на 1000 дал. готовой продукции в зависимости от состава, свойств обрабатываемых продуктов и природы воздействия на них.

5 СПИСОК ОСНОВНЫХ НАУЧНЫХ РАБОТ,

ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

По теме диссертации опубликовано 185 научных работ, среди которых к наиболее важным относятся следующие:

Монографии

1. Христюк В.Т. Научно - практическое обоснование ресурсосберегающих технологий вин и напитков: монография / Ред. журн. Изв. вузов. Пищ. технол. - Краснодар, 2008. - 168 с.

- Деп. в ВИНИТИ 28.10.2008., № 826 - В2008.

2. Христюк В.Т. Применение природных минеральных сорбентов для обработки виноградных и плодовых вин: монография. - Краснодар: Экоинвест, 2010. - 352 с.

3. Христюк В. Т. Совершенствование технологии вин и напитков с применением способов электрофизической и сорбционной обработки: монография. - Краснодар: Экоинвест, 2012,- 324 с.

Научные статьи, опубликованные в журналах, рекомендованных ВАК при Минобрнауки РФ

4. Агеева Н.М., Христюк В.Т. Влияние химической и физической активации дисперсных материалов на их осветляющее и стабилизирующее действие // Изв. вузов. Пищ. технол.

- Краснодар, 1983. - №4. - С. 21-24.

5. Христюк В.Т., Агеева Н.М., Чудикова. Л.В. Влияние содовой активации на осветляющую и стабилизирующую способность природных материалов // Изв. вузов. Пищ. технол. - Краснодар, 1984. - №6. - С. 123-125.

6. Влияние активной кислотности среды на действие природных сорбентов / A.A. Мер-жаниан, Э.Г. Агабальянц, В.Т. Христюк, Н.М Агеева//Изв. вузов. Пищ. технол. - Краснодар, 1986,-№2.-С. 34-38.

7. Физико - химические свойства дисперсных минералов и их смесей при обработке продуктов из винограда / В.Т. Христюк, Н.М. Агеева, Н.Г. Васильев, В.Е. Поляков // Изв. вузов. Пищ. технол. - Краснодар, 1989. -№3. - С. 34-38.

8. Христюк В.Т. О влиянии температуры и механизме процесса осветления соков и вин дисперсными материалами // Изв. вузов. Пищ. технол. - Краснодар, 1991. - 8 с. - Деп. в Аг-

роНИИТЭИПищепром 18.02.1991, №2378.

9. Определение удельной поверхности клиноптилолита / Г.И Горохов, H.H. Андрющен-ко, В.В. Гапоненко и др. // Изв. вузов. Пищ. технол. - Краснодар, 1993. - №3-4. - С. 25-27.

10. Формализация органолептических оценок качества пищевых продуктов / И.Г. Мох-начев, Л.И. Давиденко, В.Т. Христюк, H.H. Семенова // Изв. вузов. Пищ. технол - Краснодар, 1999. - №2 - 3. - С. 82-86.

11. Лазутин A.A., Христюк В.Т., Агеева Н.М. Технологические аспекты производства газированных вин из перспективных сортов винограда//Виноград и вино России - 1999 -№4.-С. 14-15.

12. Влияние различных технологических приемов подготовки шампанских виномате-риалов на игристые и пенистые свойства /В.Т. Христюк, В.Е. Струкова, A.A. Лазутин, Н.М. Агеева // Изв. вузов. Пищ. технол. - Краснодар, 2000. - №1. - С. 49-52.

13. Христюк В.Т., Дунец Р.В., Тарасевич Ю.И. Угольно - минеральные сорбенты из отходов пищевой промышленности // Виноделие и виноградорство. - 2001. №1. - С. 11-13.

14. Христюк В.Т., Тарасевич Ю.И., Дунец Р.В. Получение угольно - минеральных сорбентов из отходов пищевой промышленности // Изв. вузов. Пищ. технол. - Краснодар 2001 -№2-3.-С. 44-47.

15. Христюк В.Т., Дунец Р.В. Применение угольно - минеральных сорбентов для обработки вин и водно - спиртовых растворов // Изв. вузов. Пищевая технология. - Краснодар 2001.-№4,-С. 33-37.

16. Зависимость сорбции метиленового голубого и йода от степени дисперсности активированного угля и угольно - минеральных сорбентов /Р.В. Дунец, В.Т. Христюк, O.A. Ме-зинцева, М.С. Кашуба // Изв. вузов. Пищ. технол. - Краснодар, 2001. - №5 - 6. - С. 65-66.

17. Таланян O.P., Христюк В.Т. Модифицированные сорбенты для осветления сусла и виноматериалов // Виноделие и виноградорство. - 2002. - №6. - С. 10-11.

18. Таланян O.P., Христюк В.Т. Удаление меди из соков и виноматериалов активированными дисперсными минералами // Изв. вузов. Пищ. технол. - Краснодар, 2002. - № 1. - С.57.

19.Христюк В.Т., Узун Л.Н., Барышев М.Г. Влияние ЭМП на выход и состав сока из клюквы // Изв. вузов. Пищ. технол. - Краснодар, 2002. - №4. - С. 73-75.

20. Христюк В.Т., Узун Л.Н., Барышев М.Г. Брожение виноградного сусла и мезги после обработки ЭМП КНЧ диапазона // Изв. вузов. Пищ. технол. Краснодар, 2002. №5-6. С. 43-44.

21. Христюк В.Т., Таланя н O.P. Влияние модифицированных природных дисперсных минералов на осветление виноматериалов //Изв. вузов. Пищ. технол. - Краснодар 2002 -№5-6.-С. 29-31.

22. Христюк В.Т., Узун Л.Н., Барышев М.Г. Применение ЭМП для обработки пищевых продуктов // Изв. вузов. Пищ. технол. - Краснодар, 2002. - № 11. - С. 40-42.

23. Христюк В.Т., Дунец Р.В. Сорбция красящих веществ из раствора и виноматериалов угольно - минеральными сорбентами // Изв. вузов. Пищ. технол. - Краснодар 2003 - №4 -С. 45^17.

24. Христюк В.Т., Бережная A.B. Обработка коньков ЭМП // Изв. вузов. Пищ технол -Краснодар, 2003. - №4. - С. 114.

25. Христюк В.Т., Бережная A.B. Влияние электромагнитного воздействия на состав ароматических и экстрактивных компонентов коньячных спиртов // Изв. вузов. Пищ. технол. - Краснодар, 2003. - №5 - 6. - С. 6. - Деп. в ВИНИТИ 30.07.03., №1481.

26. Узун Л.Н., Христюк В.Т. Изменение содержания фенольных веществ виноматериалов в результате обработки мезги ЭМП // Изв. вузов. Пищ. технол. - Краснодар, 2003 - №5 -6.-С.44-45.

27. Влияние носителей на кинетику брожения сусла и состав виноматериалов / В.Т. Христюк, Л.Н. Узун, Р.В. Дунец, О.В. Апяскина // Изв. вузов. Пищ. технол. - Краснодар 2003.-№5-6.-С. 92-94.

28. Христюк В.Т., Бережная A.B., Агеева Н.М. Состав осадков коньяков и причины их образования // Изв. вузов. Пищ. технол. - Краснодар, 2003. - №5-6. - С. 129.

29. Шакун М.М., Христюк В.Т., Узун Л.Н. Влияние электромагнитного поля на микро-

биологические процессы при производстве виноматериалов // Изв. вузов. Пищ. технол. -Краснодар, 2005. - №2-3. - С. 16-19.

30. Электрофизические способы воздействия на сырье, полуфабрикаты и вспомогательные материалы в пищевой промышленности /М.А. Сергеенко, В.Т. Христюк, Л.Н. Узун, C.B. Попова // Изв. вузов. Пищ. технол. - Краснодар, 2006. - 11 с. - Деп в ВИНИТИ 31.03.2006, №354-132006.

31. Современные тенденции и пути интенсификации технологических процессов пивоваренного производства и повышения качества готового продукта / М.А. Сергиенко,

B.Т. Христюк, Л.Н. Узун, A.B. Гучинская // Изв. вузов. Пищ. технол. - Краснодар, 2006. -10 с. - Деп. в ВИНИТИ 31.03.06., №354, - 132006.

32. Христюк В.Т., Алексеева Р.В. Влияние тепловой обработки СВЧ - экстрактов на содержание аминокислот в крепленых виноматериалах из красных сортов винограда // Изв. вузов. Пищ. технол. - Краснодар, 2006. - №4. - С. 121-122.

33. Христюк В.Т., Алексеева Р.В. Летучие компоненты крепленых виноматериалов из перспективных сортов винограда // Изв. вузов. Пиш. технол. - Краснодар, 2006. - №4. - С. 122-123.

34. Христюк В.Т. Гидрослюда: Энциклопедия виноградарства, Кишинев, 1986. Т.1.

C.313.

35. Дунец Р.В., Христюк В.Т., Дунец Е.Г. Сорбция энотанина угольно-минеральными сорбентами из модельных растворов и виноматериалов // Реферируемый журнал «Новые технологии». - Майкоп, МГТУ, 2008. -С. 23-27.

36. Христюк В.Т. Папыгорскрит: Энциклопедия виноградарства, Кишинев, 1986. Т.2. С.364.

37. Ткаченко Р.Н., Христюк В.Т., Узун Л.Н. Вибрационные способы воздействия на сырье и полуфабрикаты в пищевой промышленности // Изв. вузов. Пищ. технол. - Краснодар, 2008. - 13 с. - Деп. в ВИНИТИ 2008, № 75 - В 2008.

38. Христюк В.Т., Алексеева Р.В., Якуба Ю.Ф. Использование процесса СВЧ - экстракции в технологии красных специальных вин // Виноделие и виноградарство. - 2008. - №2. - С.17-19.

39. Шакун М.М., Узун Л.Н., Христюк В.Т. Подавление болезнетворных микроорганизмов физическими методами воздействия // Виноделие и виноградарство. 2008. №4. - С. 12-13.

40. Сергиенко М.А., Христюк В.Т., Узун Л.Н. Совершенствование технологии производства солода // Изв. вузов. Пищ. технол. - Краснодар, 2008. -№2-3. - С. 69-71.

41. Христюк В.Т. Современные способы электрофизического воздействия на биосистемы, пищевое сырье и жидкие пищевые среды // Изв. вузов. Пищ. технол - Краснодар, 2008. -32 с.-Деп. в ВИНИТИ 10.01.2008, №10- 13 2008.

42. Влияние ЭМП на пищевые среды / Л.Н. Узун, В.Т. Христюк, М.Г. Барышев, М.М. Шакун: Сб. всерос. научного семинара - выставки инновационных проектов РАН «Действие электрических полей и магнитных полей на объекты и материалы». - М., 2002. -С. 118-120.

43. Сергиенко М.А., Христюк В.Т., Узун Л.Н. Интенсификация процессов пивоваренного производства // Хранение и переработка сельхозсырья. - 2008. - №8. - С. 24-25.

44. Ткаченко Р.Н., Христюк В.Т. Влияние вибрационной обработки разводки чистой культуры дрожжей на кинетику брожения сусла и химический состав виноматериала // Изв. вузов. Пищ. технол. - Краснодар, 2009. - №5-6. - С. 50-52.

45. Христюк В.Т. Влияние низкочастотного электромагнитного поля на рост и качество солода пивоваренного ячменя // Доклады российской академии сельскохозяйственных наук. - 2009. - №6. - С. 56-58.

46. Ткаченко Р.Н., Христюк В.Т., Смелягин А.И. Использование вибрационного воздействия в технологии красных вин // Изв. вузов. Пищ. технол. - Краснодар, 2010. №1. С. 61-64.

47. Ткаченко Р.Н., Христюк В.Т. Применение вибрационного воздействия в технологии производства красных виноматериалов // Изв. вузов Пищ. технол. - Краснодар, 2010 - 28 с. -Деп в ВИНИТИ, 22.11.10, №648- В-2010.

48. Ткаченко Р.Н., Христюк В.Т. Применение вибрационного воздействия в технологии производства белых виноматериалов из винограда сорта Виорика // Изв. вузов Пищ. технол.

- Краснодар, 2010. - 26 с. - Деп в ВИНИТИ, 2010, №674-В - 2010.

49. Ткаченко Р.Н., Христюк В.Т., Бережной С.Б. Применение вибрационного воздействия в технологии красных вин с целью повышения содержания фенольных веществ и их ан-тиоксидантной активности // Виноделие и виноградарство. - 2011. -№ 5. - С. 16-17.

50. Христкж В.Т. Пути реализации технологии производства биологических вин // Изв. вузов. Пищ. технол. - Краснодар, 2011. №4. С. 5-7.

51. Гусев П.В., Струкова В.Е., Христюк В.Т. Влияние способа экстракции на состав и выход хмелевого экстракта// Изв. вузов. Пищ. технол. - Краснодар, 2011. -№4. С. 15-17.

52. Безалкогольные напитки специального назначения, обогащенные растительными биологически активными веществами / П.В.Гусев, В.Е.Струкова, В.Т.Христюк, О.Р.Таланян //Изв. вузов. Пищ. технол. - Краснодар, 2011. - №4. - С. 59-62.

53. Экстракция виноградной выжимки для получения основы безалкогольного напитка /П.В.Гусев, Л.И.Стрибижева, Н.Ю.Качаева, В.Т.Христюк //Изв. вузов. Пищ. технол. - Краснодар, 2011. - №5-6. -С. 46^18.

54. Христюк В.Т., Якуба Ю.Ф. Влияние автолизата дрожжей в смеси со щепой, обработанного электромагнитными полями СВЧ и КНЧ на качество портвейна из перспективных сортов винограда // Реф. научный журнал КубГАУ. - Краснодар, 2011. - №7. -6 с.

55. Христюк В.Т., Якуба Ю.Ф., Алексеев A.B. Усовершенствованная технологическая схема производства портвейна из перспективных сортов красных и белых сортов винограда // Реф. журнал КубГАУ. - Краснодар, 2011. - №7. - 6 с.

56. Христюк В.Т., Якуба Ю.Ф., Бабенкова М.А. Усовершенствованная технологическая схема производства портвейна из перспективных красных и белых сортов винограда // Реф. журнал КубГАУ. - Краснодар, 2011. - №7. - 10 с.

57. Ткаченко Р.Н., Христюк В.Т., Смелягин А.И. Влияние вибрационной обработки мезги винограда Виорика на химический состав виноматериалов // Хранение и переработка сельхозсырья. - 2011. -№10. -

58. Особенности технологии вина типа портвейна из перспективных красных и белых сортов винограда / В.Т. Христюк, Л.Н. Узун, Ю.Ф. Якуба, Р.В. Алексеева // Пищевая промышленность. - 2011. - №10. - С. 65-67.

59. Бабенкова М.А., Христюк В.Т., Соболев Э.М. Особенности химического состава специальных красных виноматериалов, приготовленных из перспективных сортов винограда //Реф. Научный журнал КубГАУ. -Краснодар, 2012.-№ 16(4). -7с.

60. Рева Н.П., Христюк В.Т. Морфологические и биохимическая характеристика сырья, используемого для производства этилового спирта // Изв. вузов. Пищ. технол. - Краснодар, 2012. - 20 с. - Деп. В ВИНИТИ 22.12.2012, № 460-В2012.

61. Бодякова A.B., Христюк В.Т. Современные способы переработки вторичных ресурсов винодельческой промышленности // Изв. вузов. Пищ. технол. - Краснодар, 2012. - 20 с. -Деп. в ВИНИТИ 21.09.2012, № 380-В2012.

62. Бодякова A.B., Христюк В.Т. Содержание биологически активных веществ в различных частях виноградной грозди // Изв. вузов. Пищ. технол. - Краснодар, 2012. — 13 с.— Деп. в ВИНИТИ 21.09.2012, № 379-В2012.

Патенты РФ, авторские свидетельства на изобретения и полезные модели

63. A.C. 1018968 Способ осветления и стабилизации виноградных и плодово-ягодных вин, сусел и соков природными минералами /В.Т.Христюк, А.А.Мержаниан, Э.Г.Агабальянц, А.Г.Муратиди. Заявка № 2795928; Заяв. 12.07.79; Опубл. 23.05.83; Бюл. № 19.

64. A.C. 1041565 Способ осветления и стабилизации виноградных и плодово-ягодных вин, сусел и соков. / Э.Г. Агабапьянц, A.A. Мержаниан, В.Т. Христюк. Заявка № 2805775; Заяв. 23.07.79; Опубл. 15.09.83 г; Бюл. № 34.

65. A.C. 1230184 Способ лечения вин / Н.М. Агеева, Э.М. Соболев, В.Т. Христюк, A.A. Мержаниан, Р.В. Аванесьянц. Заявка № 3774771; Заяв. 12.07.84; Не подлежит публикации в открытой печати.

66. A.C. 1212301 Способ стабилизации вин / Н.М. Агеева, A.A. Мержаниан, Э.М. Соболев, В.Т. Христюк, М.В. Мишин, Р.В. Аванесьянц. Заявка №3771661; Заяв. 20.07.84; Не под-

лежит публикации в открытой печати.

67. A.C. 1071632 Способ стабилизации виноматериапов / Э.М. Соболев, Н.М. Агеева, O.P. Тапанян, А.П. Бирюков, В.Т. Христюк, В.Ф. Монастырский. Заявка № 33370830; Заяв. 16.12.81; Опубл. 07.02.84; Бюл. № 5.

68. A.C. 1257085 Способ производства газированного вина / М.В. Мишин, Н.М. Агеева, В.Т. Христюк, A.A. Мержаниан, И.Б. Платонов, Э.М. Соболев. Заявка № 3784573; Заяв. 24.08.84; Опубл. 15.05.86; Бюл. № 34.

69. A.C. 1212032 Способ стабилизации вина/Н.М. Агеева, Р.В. Аванесьянц, В.Т. Христюк, Э.М. Соболев. Заявка № 3784628; Заяв. 27.08.1984; Не подлежит публикации в открытой печати.

70. A.C. 1118671 Способ приготовления дрожжевых автолизаторов для производства вин /Э.М. Соболев, Н.М. Агеева, O.P. Тапанян, А.П. Бирюков, В.Ф. Монастырский, В.Т. Христюк. Заявка- № 3474160; Заяв. 07.06.82; Опубл. 15.10.84; Бюл. № 38.

71. A.C. 16842331 Способ обработки напитков / В.Т. Христюк, O.P. Таланян, Н.М. Агеева. Заявка № 4722997; Заяв. 26.07.89; Опубл. 15.10.91; Бюл. № 36.

72. A.C. 1699156 Способ осветления и стабилизации продуктов переработки винограда /Н.М. Агеева, В.Т. Христюк, H.A. Кудряшов. Заявка № 4626519; Заяв. 27.12.88; Опубл. 15.08.91; Бюл. №28.

73. A.C. 1723113 Способ получения суспензии оклеивающего вещества для осветления сусел, соков, вин и напитков / В.Т. Христюк, O.P. Таланян. Заявка № 4774842; Заяв. 26.12.89; Опубл. 30.03.92; Бюл. № 12.

74. Пат. РФ 2195488. Способ обработки виноматериапов / A.A. Лазутин, В.Т. Христюк, Л.И. Давыденко, Н.М. Агеева. Заявка№ 99115050; Заяв. 13.07.99; Опубл. 27.12.02; Бюл. № 36.

75. Пат. РФ 2218390. Способ получения сброженного сусла / М.Г. Барышев, Л.Н. Узун, В.Т. Христюк. Заявка№ 2001120134; Заяв. 18.07.01; Опубл. 10.12.03; Бюл. № 34.

76. Пат. РФ 2232532. Способ обработки плодово-ягодного сырья перед извлечением со-ка/Л.Н. Узун, В.Т. Христюк, М.Г. Барышев. Заявка № 20021082081; Заяв. 01.04.02; Опубл. 20.07.04; Бюл. № 20.

77. Пат. РФ 2243997. Способ созревания крепкого спиртного напитка /В.Т. Христюк,

A.B. Бережная, Н.М. Агеева, Л.Н. Узун. Заявка № 2003120750; Заяв. 07.07.03; Опубл. 10.01.05; Бюл. № 1.

78. Пат. РФ 74919. Линия производства солода / М.А. Сергиенко, В.Т. Христюк, Л.Н. Узун. Заявка № 2008100337; Заяв. 09.01.08; Опубл. 20.07.08; Бюл. № 20.

79. Пат. РФ 2315089. Способ производства специального вина типа портвейна / Ю.Ф. Якуба, В.Т. Христюк, Р.В. Алексеева. Заявка № 2006112083; Заяв. 11.04.06; Опубл. 20.01.08; Бюл. №2.

80. Пат. РФ 75855. Линия для осветления и стабилизации вина / М.М. Шакун, Л.Н.Узун,

B.Т. Христюк, К.Ю. Курячая. Заявка № 2008117000; Заяв. 29.04.08; Опубл. 24.05.08; Бюл № 36.

81. Пат. РФ 74920. Линия производства специального вина типа портвейн /Л.Н. Узун, М.М. Шакун, В.Т. Христюк, К.Ю. Курячая. Заявка № 2008112403; Заяв. 31.03.08; Опубл. 20.07.08; Бюл. № 20.

82. Пат. РФ 233447. Способ получения экстракта / В.Т. Христюк, Ю.Ф. Якуба, Р.В. Алексеева, Л.Н. Узун, Р.Н. Ткаченко. Заявка № 2007104457; Заяв. 05.02.07; Опубл. 27.08.08; Бюл. №24.

83. Пат. РФ 2332446. Способ получения пивоваренного солода / В.Т. Христюк, М.А. Сергеенко, Л.Н.Узун, А.А.Волошина. Заявка № 2007106686; Заяв. 21.02.07; Опубл. 27.08.08; Бюл. № 24.

84. Пат. РФ 75855. Линия для осветления и стабилизации вина / М.М. Шакун, Л.Н. Узун, В.Т. Христюк, К.Ю. Курячая. Заявка № 2008117000; Заяв. 29.04.08; Опубл. 27.08.08; Бюл. № 24.

85. Пат. РФ 2337950. Способ производства вина типа портвейн / В.Т. Христюк, Ю.Ф. Якуба, Р.В. Алексеева, Л.Н. Узун. Заявка№ 2007104500; Заяв. 05.02.07; 0публ.10.11.08; Бюл. № 31.

86.Пат. РФ 2351643. Способ приготовления затора /В.Т.Хриспок, М.А. Сергеенко,

Л.Н. Узун, К.В. Гачковская. Заявка № 2007142847/; Заяв. 19.11.2007; Опубл. 10.04.2009; Бюл.№ 10.

87. Пат. РФ 2403277. Способ активации чистой культуры винных дрожжей / Р.Н. Тка-ченко, В.Т.Христюк, Л.Н.Узун, И.А. Смелягин. Заявка № 2009110334/10; Заявл. 20.03 09; Опубл. 28.11.09; Бюл № 24.

88. Пат. РФ 86949. Линия получения экстрактивных виноматериапов /Р.Н. Ткаченко, Л.Н. Узун, В.Т. Христюк. Заявка ,№ 2009121526; Заяв. 05.06.09; Опубл. 20.09.09; Бюл. № 26.

Научные статьи, опубликованные в научных журналах и изданиях, в материалах

научных конференций

89. Христюк В.Т., Бережная А.В. Влияние ЭМП воздействия на состав основных ароматических компонентов коньячных спиртов // Индустрия напитков. - 2003. - №4. С. 14-16.

90. Физико - химическая механика процессов осветления вин /Э.Г. Агабальянц, А.А. Мержаниан, В.Т. Христюк, В.В. Никулина : Сб. докладов I республик, конф. «Физико -химическая механика дисперсных структур». - Киев, Наукова думка, 1983. - С. 175-180.

91. Мохначев И.Г., Христюк В.Т. Стратегия переработки вторичных ресурсов АПК //Сборник научно - практической конференции "Проблемы охраны окружающей среды от промышленных, бытовых, биологических, медицинских отходов, осадков сточных вод" -Пенза, 1997.-С. 31-33.

92. Мохначев И.Г., Христюк В.Т. Переработка вторичных ресурсов АПК: организационные и научно-технические проблемы: Сб. матер, международной научной конференции "Рациональные пути использования вторичных ресурсов АПК". - Краснодар- изд КубГТУ 1997.-С. 23-24.

93. Христюк В.Т., Репьев Ю.Г. К вопросу использования пирамидальных структур в технологии пищевых производств: Сб. Всероссийской научно-практической конференции "Необычные эффекты пирамидальных структур". - Сочи, 1999. - С.21.

94. Христюк В.Т., Узун Л.Н., Барышев М.Г. Влияние ЭПМ КНЧ на виноградное сусло: Сб. матер, международной конференции «Пищевые продукты XXI века». - М„ 2001. - С. 263-264.

95. Христюк В.Т., Тагирова П.Р. Перспективы С02-обработки ягод винограда, вина и виноградных выжимок. В сб. материалов междун. научно-практ. конф. «Экологически безопасные энергосберегающие технологии хранения и переработки сырья растительного и животного происхождения». Часть V. - Краснодар, 2001. - С.47-50.

96. Узун Л.Н., Христюк В.Т., Барышев М.Г. Использование ЭМП для обработки плодово-ягодного сырья: Сб. матер. Междунар. научно-практической конференции "Научные основы процессов, аппаратов и машин пищевых производств". - Краснодар, 2002. - С. 187-188.

97. Узун Л.Н., Христюк В.Т., Стрыгина М.В. Совершенствование физических методов воздействия на виноград, плодово-ягодное сырье и продукты их переработки: Сб. материалов II Российской научно- практической конференции РАЕ "Актуальные проблемы инноваций с нетрадиционными природными ресурсами и создания функциональных продуктов" -М„ 2003. -С. 176-177.

98. Христюк В .Т., Таланян O.P. Минералы новых месторождений и их применение в виноделии: Сб. матер. Всероссийской научно-практической конференции с международным участием "Пищевая промышленность: интеграция науки, образования и производства" Краснодар, 2005. -С. 430 -432.

99. Алексеева Р.В., Христюк В.Т., Якуба Ю.Ф., Киселева Г.К. Влияние тепловой обработки на содержание аминокислот крепленого виноматериапа из перспективного сорта Олимпийский: Сб. матер. «Аналитические методы измерений и приборы в пищевой промышленности», Москва, 2006. -С. 23-26.

100. Христюк В.Т., Алексеева Р.В., Узун Л.Н., Якуба Ю.Ф. Интенсификация процесса портвейнизации виноматериапов из перспективных красных сортов винограда: Сб. IX Всероссийской научно-практической конференции «Агропромышленный комплекс и актуальные проблемы экономики регионов», IX международной научно-практической конференция «Экологические проблемы современности», Майкоп, 2007. -С. 135-136.

101. Христюк В.Т. Подавление болезнетворных микроорганизмов физическими мето-

дами воздействия: Сб. матер, межд. науч. конф. «Инновационные технологии в области холодильного хранения и переработки пищевых продуктов». Краснодар, 2008. С. 245-247.

102. Ткаченко Р.Н., Христюк В.Т., Узун Л.Н. Влияние вибрации на кинематическую вязкость клеевых осадков белых красных виноматериалов: Сб. матер. Ш международного симпозиума «Пищевые биотехнологии», Владивосток, 2008. - С. 151-154.

103. Влияние физического воздействия на бродильную способность активных сухих дрожжей / М.М.Шакун, Л.Н. Узун, В.Т. Христюк, Ю.Н. Канапацкая: Сб. матер. XI межд.научн.-практич. конф. «Современные проблемы техники и технологии пищевых производств». Издательство Алт ГТУ - Барнаул, 2008. - С. 153-155.

104. Сергиенко М.А., Христюк В.Т. Интенсификация процессов производства солода и пивного сусла на основе применения электромагнитного поля: Сб. матер. VI международной научной конференции студентов и аспирантов «Техника и технология пищевых производств», Могилев, 2008. - С. 16-17.

105. Ткаченко Р.Н., Христюк В.Т., Узун Л.Н. Физико-химические показатели виноматериалов, полученных в результате вибрационной обработки разводки чистой культуры дрожжей И Наука - производство - технологии - экология: Сб. матер. III Всерос. науч.-техн. конф. В Зт. - Киров: Изд-во ГОУ ВПО «ВятГТУ», 2009. - С. 112-114.

106. Ткаченко Р.Н, Христюк В.Т., Канапацкая Ю.Н. О возможности вибрационной активации бентонитовой суспензии // Пищевая промышленность и агропромышленный комплекс: достижения, проблемы,перспективы: Сб. матер. III межд. науч.-практич. конф. - Пенза: Изд-во «Приволжский Дом знаний», 2009. - С. 100-102.

107. Ткаченко Р.Н, Христюк В.Т. Применение вибрации в производстве красных вин //Пищевые технологии и биотехнологии: Сб. матер. XI межд. конф. молод, уч. Том 1. - Казань, 2010.-С.96.

108. Бодякова A.B., Христюк В.Т., Черненко Е.И. О путях совершенствования технологии комплексной переработки вторичных ресурсов виноделия //Индустрия напитков. -2012. -№ 3. - С.14-15.

109. Христюк В.Т., Бодякова A.B., Мазина З.В. Новые подходы к переработке вторичных ресурсов виноделия //Научный потенциал XXI века: Сб.материалов VI межд. науч. конф. Ставрополь: СевКавГТУ, 2012. - С.381-384.

110. Подшиваленко Н.С., Христюк В.Т. С02-детартрация виноградного сока. В сб. матер. межд. науч.-техн. интернет - конф. «Суб - и сверхкритические флюидные технологии в пищевой промышленности». Краснодар: КубГТУ, 2012. - С. 68-71.

111. Подшиваленко Н.С., Христюк В.Т. Установки для обработки виноградного сока. В сб. матер, междунар. науч.-техн. интернет - конф. «Суб - и сверхкритические флюидные технологии в пищевой промышленности». Краснодар: КубГТУ, 2012. - С. 41-43.

112. Вихляева М.П., Христюк В.Т. Изучение кинетики удаления диоксида углерода хе-мосорбентом в герметично замкнутом объеме. В сб. матер, межд. науч.-технич. интернет -конф. «Суб - и сверхкритические флюидные технологии в пищевой промышленности». -Краснодар: КубГТУ, 2012. - С. 193-195.

113. Христюк В.Т., Касьянов Г.И., Подшиваленко Н.С. Гранулированный диоксид углерода как детартратор. В сб. матер, межд. науч.-технич. интернет-конф. «Суб - и сверхкритические технологии в пищевой промышленности». - Краснодар, КубГТУ, 2012. - С.132-135.

Под научным руководством диссертанта успешно защищены 7 кандидатских диссертаций: A.A. Лазутин (2000 г.), Р.В. Дунец (2002 г.), Л.Н. Узун (2003 г.), A.B. Бережная (2004 г.), Р.В. Алексеева (2009), Р.Н.Ткаченко (2010), М.М.Шакун (2011).

Summary

The thesis for a Doctor's Degree in Technical Sciences in the form of a scientific report on the theme: 'Theoretical substantiation and development of innovative technologies for winemaking and beverage production with the use of physical and chemical technological methods" , is submitted on 54 pages, with 23 illustrations, 8 charts, and the list of 113 scientific publications. The experimental part of the thesis includes:

— theoretical substantiation of applying physical and chemical methods of processing of raw materials and semi-finished products in winemaking and beverage production;

— development of innovative technologies for production of grape and fruit wines as well as beverages with the use of physical and chemical technological methods ;

— development of innovative technologies for cognac production with the use of electromagnetic field of extremely low-frequency waves;

— development of innovative technologies for processing of secondary products in winemaking;

— approbation and introduction of the developed innovative technologies in winemaking and beverage production ;

— calculation of economic and social effect of the suggested technological decisions.

Подписано в печать 11.02.13 г. Заказ № 1209. Тираж 120. Типография КубГТУ. 350058. Краснодар, ул. Старокубанская 88/4.

ФГБОУ ВПО «КУБАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНОЛОГИЧЕ-

ХРИСТЮК Владимир Тимофеевич

ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ И РАЗРАБОТКА ИННОВАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ ПРОИЗВОДСТВА ВИН И НАПИТКОВ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИХ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРИЕМОВ

СКИИ УНИВЕРСИТЕТ»

На правах рукописи

05Л 8.01 - Технология обработки, хранения и переработки

злаковых, бобовых культур, крупяных продуктов, плодовоовощной продукции и виноградарства

ДИССЕРТАЦИЯ

в виде научного доклада на соискание ученой степени доктора технических наук

Краснодар - 2013

Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Кубанский государственный технологический университет» (ФГБОУ ВПО «КубГТУ»)

Официальные оппоненты: Панасюк Александр Львович,

доктор технических наук, профессор, ГНУ«Всероссийский НИИ пивоваренной, безалкогольной и винодельческой промышленности», зам. генерального директора

Трошин Леонид Петрович,

доктор биологических наук, профессор ФГБОУ ВПО «Кубанский государственный аграрный университет», зав. кафедрой виноградарства Мишиев Павел Ягутилович, доктор технических наук, ЗАО «Дербентский коньячный комбинат», генеральный директор.

Ведущая организация: ГНУ «Северо-Кавказский зональный

н ауч н о-и с сл едо вател ьский инсти тут садоводства и виноградарства» Россельхозакадемии (СКЗНИИСиВ РАСХН)

Защита состоится «28» марта 2013 г. в 13.00 на заседании диссертационного совета Д 212.100.05 в ФГБОУ ВПО «Кубанский государственный технологический университет» по адресу: 350072, г. Краснодар, ул. Московская, 2, ауд. Г-248.

С диссертацией в виде научного доклада можно ознакомиться в библиотеке ФГБОУ ВПО «Кубанский государственный технологический университет»

Диссертация в виде научного доклада разослана «26» февраля 2013 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, канд. техн. наук, доцент

г

В.В. Гончар

СОДЕРЖАНИЕ

1 ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ 4

1.1 Актуальность..................................................................... 4

1.2 Цель исследований............................................................. 5

1.3 Задачи исследований........................................................... 5

1.4 Научная концепция............................................................. 5

1.5 Научная новизна................................................................ 5

1.6 Практическая значимость..................................................... 7

1.7 Реализация результатов исследований..................................... 7

1.8 Личный вклад автора........................................................... 8

1.9 Апробация........................................................................ 8

1.10 Публикации..................................................................... 9

2 ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАН ИЙ 9

2.1 Объекты исследований......................................................... 9

2.2 Методы исследований......................................................... 9

3 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ 12

3.1 Теоретическое обоснование использования физико-химических способов обработки сырья, полупродуктов, виноматериалов при производстве вин и напитков........................................................... 12

3.2 Разработка инновационных технологий производства виноградных, плодовых вин и напитков с использованием физико-химических и технологических приемов............................................................... 16

3.2.1 Разработка технологий производства виноградных вин и напитков с использованием электромагнитного поля крайне низких частот........ 16

3.2.2 Разработка технологий производства виноградных вин с использованием вибрационного воздействия на полупродукты переработки винограда 20

3.2.3 Разработка способов обработки полупродуктов переработки винограда диоксидом углерода в различных фазовых состояниях................ 27

3.2.4 Разработка способов и технологических приемов осветления виноградных, плодовых вин и напитков с использованием природных и модифицированных минеральных сорбентов.......................................... 29

3.3 Разработка инновационной технологии производства коньяков с использованием электромагнитного поля крайне низких частот............... 37

3.4 Разработка инновационных технологий переработки вторичных продуктов винодельческой промышленности....................................... 39

3.5 Апробация и внедрение в производство разработанных инновационных технологий вин и напитков.................................................... 41

3.6 Расчет экономического и социального эффекта от использования предлагаемых технологических решений............................................ 42

4 ЗАКЛЮЧЕНИЕ......................................................................... 45

5 СПИСОК ОСНОВНЫХ НАУЧНЫХ РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ

ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ.............................................................. 48

1 ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ*

1.1 Актуальность. Винодельческая промышленность является бюджетообразующей отраслью Российской Федерации. Доля финансовых средств, поступающих ежегодно от реализации алкогольной, в том числе винодельческой промышленности в бюджет России составляет от 5 до 7 %.

Однако винодельческая продукция, вырабатываемая в нашей стране, пока за редким исключением не может конкурировать на международном рынке. Важнейшей причиной такого положения является нерациональное соотношение между ценой и качеством вырабатываемых вин и напитков, то есть их невысокая конкурентоспособность.

Поэтому улучшение качества, снижение себестоимости и повышение конкурентноспособности выпускаемой винодельческой продукции являются основополагающими факторами дальнейшего развития промышленного виноделия, что чрезвычайно важно в условиях вступления России во Всемирную торговую организацию. Эти проблемы, на наш взгляд, должны решаться в первую очередь за счет более полного использования потенциала виноградной ягоды, повышения технологичности производственных процессов виноделия, производства продуктов без консервантов и других нежелательных добавок. В качестве эффективных путей решения данной проблемы можно было бы использовать обработку сырья электромагнитным полем и вибрационным воздействием, диоксидом углерода и различными сорбентами.

Большой вклад в разработку теоретических и практических основ использования в виноделии физических, химических и сорбционных способов внесли известные отечественные и зарубежные ученые Агабальянц Э.Г., Агеева Н.М., Барышев М.Г., Бинги В.Н., Валуйко Г.Г., Вечер A.C., Гугучкина Т.И., Ежов В.Н., Загоруйко В.А., Зинченко В.И., Касьянов Г.И., Кишковский З.Н., Лоза В.М., Мержаниан A.A., Мехузла H.A., Муратиди А.Г., Новиков В.В., Огане-сьянц Л.А., Павленко Н.М., Панасюк А.Л., Пейно Э., Риберо-Гайон Ж., Тарасе-вич Ю.И., Шандерль Г., Шенк X., L. Usseolio - Tomasset., Lebovka N.I. и др.

Однако до настоящего времени не до конца исследованы особенности влияния на ход технологических процессов и механизмы воздействия на растительное сырье электромагнитного поля крайне низких частот (ЭМП КНЧ), вибрационной обработки (ВО), минеральных сорбентов, С02-обработки сырья и полупродуктов переработки винограда.

В связи с изложенным, теоретическое обоснование и разработка инновационных технологий производства вин и напитков с использованием физико-химических технологических приемов является актуальной задачей.

Данная работа выполнена в рамках научной школы кафедры технологии виноделия и пивоварения КубГТУ, Федеральной целевой программы «Здоровье» и в соответствии с Доктриной продовольственной безопасности Российской Федерации, утвержденной Президентом России 30.01.2010 г.

* Автор выражает глубокую благодарность и признательность д-ру техн наук, профессору Касьянову Г И за оказанную помощь при выполнении и оформлении настоящей работы

Актуальность работы подтверждается получением гранта Минобрнауки РФ на 2011 г., проект №4.1897.2011.

1.2 Цель исследований. Теоретическое обоснование и разработка инновационных технологий производства вин и напитков с использованием физико-химических технологических приемов - электромагнитного поля крайне низких частот, вибрационного воздействия, С02-обработки продуктов переработки винограда, природных и модифицированных минеральных сорбентов.

1.3 Задачи исследований. Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:

- теоретически обосновать и экспериментально подтвердить технологическую, экономическую и экологическую целесообразность использования возделываемых в Краснодарском крае перспективных сортов винограда в технологиях производства шипучих, столовых, ликерных вин и коньяков;

- теоретически обосновать использование и разработать механизмы воздействия на растительное сырье физико-химических способов обработки сырья и полупродуктов при производстве вин и напитков:

• электромагнитного поля крайне низких частот (ЭМП КНЧ); ) • вибрационного воздействия (ВВ);

• природных и модифицированных минеральных сорбентов;

• ССЬ-обработки продуктов переработки винограда;

- разработать инновационные технологии производства вин, коньяков и других напитков с использованием ЭМП КНЧ, ВВ, С02-обработки, природных и модифицированных минеральных сорбентов;

- разработать инновационные технологии переработки вторичных продуктов виноделия;

- провести апробацию и осуществить внедрение разработанных инновационных технологий производства шипучих, столовых, ликерных вин и напитков.

- рассчитать ожидаемый экономический и социальный эффект от внедрения предлагаемых инновационных технологий.

1.4 Научная концепция диссертационной работы заключается в решении проблемы повышения качества, безопасности, биологической ценности, конкурентоспособности вин и напитков на основе использования инновационных технологий, в основу которых положены впервые теоретически обоснованные взаимосвязи между химическим составом исходного сырья, физико-химическими, биохимическими и биологическими процессами, происходящих в жизненном цикле производства вин и напитков при электромагнитном, вибрационном и сорбционном воздействии на сырье и полупродукты.

1.5 Научная новизна. Теоретически обоснованы и экспериментально подтверждены технологии получения вин и напитков с использованием электромагнитного поля крайне низких частот, вибрационного воздействия, С02-обработки, а также природных и модифицированных минеральных сорбентов. При этом автором впервые:

- доказана эффективность использования перспективных сортов винограда, возделываемых в Краснодарском крае, для получения шипучих вин, а также белых и красных ликерных вин типа Портвейн и Мускатель;

- выявлены закономерности изменения физико-химических показателей вин и напитков различных типов в зависимости от вида, параметров и режимов физического воздействия;

- выявлены и теоретически обоснованы механизмы воздействия ЭМП КНЧ, ВВ, С02-обработки, природных и модифицированных сорбентов - на сырье, полуфабрикаты и виноматерналы;

- научно обоснованы параметры и режимы (частота, напряженность, продолжительность) воздействия электромагнитного поля крайне низких частот на сырье, полупродукты переработки винограда, виноматериалы и солод;

- теоретически обоснована технология обработки сырья и полупродуктов переработки винограда ЭМП КНЧ для регулирования микробиологических процессов - развития винных и хересных дрожжей, патогенных микроорганизмов (уксуснокислых и молочнокислых бактерий);

- теоретически обоснованы параметры вибрационного воздействия - частота, амплитуда и продолжительность обработки виноградной мезги и виноматериалов для регулирования состава и свойств продукта;

- установлена взаимосвязь между кристаллической структурой, коллоидно-химическими свойствами природных минералов различных месторождений и их коагуляционно-сорбционными свойствами при обработке сусел и виноматериалов;

- выявлено синергетическое действие смесей дисперсных минералов и других сорбентов при обработке водных пищевых сред; дано научное объяснение установленному эффекту повышения коагуляционного и сорбционного действия;

- обоснованы параметры и режимы модификации дисперсных минералов (сорбентов) для их использования на различных стадиях технологического процесса;

- установлены закономерности изменения физико-химических показателей напитков в зависимости от колллоидно-химических свойств модифицированных дисперсных минералов;

- теоретически обоснована технология получения и применения угольно-минеральных сорбентов, получаемых из вторичных ресурсов пищевой промышленности; получены новые сведения об изменении химического состава и розливостойкости вин в зависимости от состава и коллоидно-химических свойств угольно-минеральных сорбентов;

Научная новизна технологических и технических решений, представленных в работке, защищена 11 авторскими свидетельствами СССР и 15 патентами РФ на изобретения и полезные модели.

1.6 Практическая значимость. На основе выполненных исследований разработаны инновационные технологии и способы производства вин и напитков с использованием физико-химических и технологических приемов, включающие:

-режимы и параметры обработки ЭМП и ВВ для производства вин и напитков различных типов;

- установлены параметры обработки ЭМП КНЧ для ускорения биохимических процессов при солодоращении зерна ячменя и получении пивного сусла;

- разработаны режимы применения электромагнитных полей крайне низких частот, СВЧ-обработки и дрожжевых автолизатов для ускорения созре-

вания столовых и ликерных вин, получаемых из перспективных сортов винограда, а также коньяков и коньячных дистиллятов;

- установлены режимы вибрационного воздействия на сырье и полупродукты, обеспечивающие активацию или ингибирование микробиологических, биохимических и физико-химических процессов при производстве и обработке виноматериа-лов;

- линия и способы обработки, осветления и стабилизации виноградных и плодово-ягодных сусел, виноматериалов, вин и напитков на основе использования дисперсных и каркасных алюмосиликатов, силикагеля, растворимых неорганических солей (A.C. СССР №№ 1018968, 1041565, 1212301, 1212032, 1071632, 1684331, 1699156, 1723113;Пат. РФ №75855);

- линия и способы получения виноматериалов для вин, пересыщенных диоксидом углерода, и специальных вин типа Портвейн из винограда перспективных сортов с использованием природных минералов, ЭМП КНЧ, С02-экстрактов и дрожжевых автолизатов (A.C. СССР №1257085, 1118671; Пат. РФ №№2195488, 2332446, 2332447, 74920, 2315089);

ф -способы обработки плодово-ягодного сырья, производства и созревания виноградных вин на основе использования электромагнитного поля крайне низких частот (Пат. РФ №№2218390, 2232532);

-способ ускоренного созревания при выдержке коньячных спиртов и коньяков с использованием ЭМП КНЧ (Пат. РФ №2243997);

-способы получения экстрактивных виноматериалов и активации чистой культуры дрожжей с использованием вибрационного воздействия (Пат. РФ №№ 86949, 2332447, 2403277);

-линия и способ получения пивоваренного солода с высокими технологическими и экономическими характеристиками (Пат. РФ №№74919, 2332446);

-инновационные технологии производства вин и напитков с применением физико-химических технологических приемов: применения ЭМП КНЧ, вибрационного воздействия, С02 - экстрактов, природных и моди-ф фицированных сорбентов;

- разработаны и утверждены комплекты технической документации на технологии обработки сырья, полупродуктов, виноматериалов.

1.7 Реализация результатов исследований. Технологические решения апробированы в промышленных условиях и внедрены на винодельческих предприятиях Российской Федерации (Краснодарский край, Республика Дагестан, Ростовская область) и Украины (г. Киев, Черкасская область). Разработана и утверждена техническая документация на новую марку газированного вина «Семигор», удостоенного на республиканской выставке и Международных дегустациях золотой и серебряной медалей (1998 г.).

Способы обработки плодов и ягод, винограда, мезги, сусла и виноматериалов апробированы и внедрены в Краснодарском крае: ОАО АК «Витус», ОАО «Вин-завод Новороссийский» (г. Новороссийск), ОАО «Приморский» (г. Анапа), ЗАО «Фанагория», ЗАО «Южная винная компания" (Темрюк-ский район), ЗАО «Винзавод Тихорецкий» (г. Тихорецк), ДООО «ЭкстраПРИМ» (г. Краснодар); в Республике Дагестан: ГУН «Кизлярский коньячный

завод» (г. Кизляр); в Ростовской области: Новочеркасский винзавод (г. Новочеркасск), винзавод «Реконструктор»; в Украине: Киевский винзавод, Киевский завод шампанских вин (г. Киев).

Результаты исследований использованы в подготовке 3 монографий [1-3], в учебном процессе при чтении лекций и проведении лабораторных работ по дисциплинам «Общая технология отрасли», «Технология виноделия», «Учебно-исследовательская работа студентов», «Научные основы производства продуктов питания», при курсовом и дипломном проектировании по специальностям 260204 - Технология бродильных производств и виноделие, 200503 - Стандартизация и сертификация (в отраслях пищевой промышленности)^ также при выполнении НИРС. Экономический эффект от внедрения прикладных разработок в 1982-2011 годы составляет от 4 до 20 тыс. руб. (в ценах 2011 года) на 1000