WWW.DISUS.RU

БЕСПЛАТНАЯ НАУЧНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

 

Обоснование и разработка технологии производства виноматериалов с использованием вибрационного воздействия

На правах рукописи

ТКАЧЕНКО Раиса Николаевна

ОБОСНОВАНИЕ И РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ ПРОИЗВОДСТВА ВИНОМАТЕРИАЛОВ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ

ВИБРАЦИОННОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ

05.18.01 – Технология обработки, хранения и переработки

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

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук

Краснодар – 2010

Работа выполнена в ГОУ ВПО «Кубанский государственный

технологический университет»

Научный руководитель: Официальные оппоненты: Ведущая организация: кандидат технических наук Христюк Владимир Тимофеевич доктор технических наук, профессор Агеева Наталья Михайловна кандидат технических наук Бурцев Борис Викторович Автономная некоммерческая организация НПО «Сады Кубани»

Защита диссертации состоится 24 декабря 2010 года в 15.00 на заседании диссертационного совета Д 212.100.05 в Кубанском государственном технологическом университете по адресу 350072, г. Краснодар, ул. Московская 2, КубГТУ, корпус «Г», ауд. № 251

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Кубанского государственного технологического университета

Автореферат разослан 23 ноября 2010 года

Ученый секретарь

диссертационного совета

канд. техн. наук В.В. Гончар

  1. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

1.1 Актуальность проблемы. Важными задачами винодельческой промышленности являются насыщение потребительского рынка винами высокого качества, техническое и технологическое перевооружение отрасли. На основании этого возникает необходимость замены действующих схем производства новыми технологиями, способствующими интенсификации процессов экстракции, брожения, осветления, достижению сохранности ароматических компонентов, стойкости виноматериалов к полифенольным и коллоидным помутнениям; позволяющими производить вина с высокими потребительскими достоинствами. К числу перспективных технологических приемов, обеспечивающих решение указанной проблемы, относятся физические методы воздействия на винодельческое сырье и полупродукты, в том числе вибрационные. Преимуществом таких методов воздействия является их экологичность, исключение использования различных синтетических экстрактивных и ароматических добавок и консервантов. В связи с этим разработка научно обоснованной технологии производства виноматериалов с использованием вибрационного воздействия, направленной на повышение экономической эффективности производства, качества и улучшение органолептических свойств виноматериалов является актуальной.

1.2 Цель работы научное обоснование и разработка технологии производства столовых красных и белых виноматериалов с использованием вибрационного воздействия на сырье и вспомогательные материалы.

    1. Задачи исследований. В соответствии с поставленной целью решались следующие задачи:
  • исследовать влияние вибрационного воздействия на физиологическое состояние чистой культуры дрожжей и процесс брожения;
  • определить влияние вибрационного воздействия на сорбционные свойства минеральных сорбентов и на процесс осветления виноматериалов;
  • установить изменение физико-химических показателей столовых красных виноматериалов в зависимости от параметров вибрационной обработки мезги;
  • исследовать влияние вибрационного воздействия на мезгу на изменение химического состава, а также устойчивость ароматических компонентов столовых белых виноматериалов;
  • исследовать антиокислительные свойства столовых красных и белых виноматериалов в зависимости от режимов вибрационного воздействия на виноградную мезгу;
  • разработать технологию приготовления виноматериалов с использованием вибрационного воздействия на различных этапах их производства;
  • осуществить промышленную апробацию, оценить экономическую эффективность применения в производстве разработанных технологических решений.
    1. Научная новизна. Научно обоснована технология получения столовых красных и белых виноматериалов с использованием вибрационного воздействия на сырье и вспомогательные материалы. Научно обоснована и экспериментально подтверждена целесообразность и эффективность использования вибрационного воздействия на чистую культуру дрожжей для регулирования процесса брожения виноградного сусла.

Установлен механизм активации минеральных сорбентов в результате вибрационного воздействия, основанный на увеличении количества активных центров на поверхности минералов, за счет предотвращения их коагуляции в электролитсодержащей среде виноматериала.

Впервые установлены изменения физико-химических показателей винодельческой продукции: содержание фенольных соединений, ароматических компонентов, состав органических и аминокислот, а также количество биологически активных веществ в зависимости от режимов вибрационной обработки виноградной мезги.

1.5 Практическая значимость. В результате проведенных исследований с использованием вибрационного воздействия разработаны: технология регулирования физиологического состояния винных дрожжей при брожении виноградного сусла; технология активации минеральных сорбентов; технология производства столовых красных и белых виноматериалов. Предлагаемая технология апробирована на ООО «АПК «Мильстрим Черноморские вина». Применение вибрационного воздействия в процессе осветления и стабилизации виноматериалов к помутнениям в условиях промышленного производства позволило получить экономический эффект в размере 1827 руб. на 1000 дал продукции.

1.6 Апробация работ. Основные результаты исследований доложены, обсуждены и одобрены на международном симпозиуме «Пищевые биотехнологии: проблемы и перспективы в XXI веке» (г. Владивосток, 2008г.); на международных научно-практических конференциях «Пищевая промышленность и агропромышленный комплекс: достижения, проблемы, перспективы» (г. Пенза, 2009г.), «Современные проблемы техники и технологии пищевых производств» (г. Барнаул, 2008г.); на международной научно-технической конференции «Техника и технология пищевых производств» (г. Могилев, 2009г.); на Всероссийской научно-технической конференции «Наука– производство– технологии– экология» (г. Киров, 2009г.); на международной технич.-практической конференции «Инновационные технологии и оборудование для пищевой промышленности (приоритеты развития)» (г. Воронеж, 2009г); на международной конференции молодых ученых «Пищевые технологии и биотехнологии» (г. Казань, 2010). Работа в полном объеме доложена и обсуждена на расширенном заседании кафедры технологии и организации виноделия и пивоварения КубГТУ.

1.7 Публикации. По материалам диссертации опубликовано 16 научных работ, в том числе 4 статьи в журналах, рекомендованных ВАК РФ. Получен патент РФ на полезную модель № 86949, положительное решение о выдаче патента на изобретение по заявке № 2009110334.

1.8 Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, аналитического обзора научно-технической и патентной литературы, экспериментальной части, выводов, списка использованной литературы и приложения. Материалы диссертации изложены на 146 страницах компьютерного текста, содержит 20 таблиц и 27 рисунков. Список литературы включает 135 источников, в том числе 25 – зарубежных авторов.

2 ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

    1. 2.1 Объекты исследований. В качестве объектов исследования использовали виноград технических сортов, произрастающий в Темрюкском районе Краснодарского края: Мерло, Пино блан и Виорика, с исходной массовой концентрацией: сахаров от 220 до 250 г/100 см3; титруемых кислот от 7,1 до 7,7 г/дм3; приготовленные из него сусло и виноматериалы. Брожение сусла проводили на чистой культуре дрожжей различных рас: СУ 3079, Шампанская 7-10-С и Бордо 20.
    2. Для исследования влияния вибрационного воздействия на процесс брожения сусла была выбрана чистая культура дрожжей расы СУ 3079.

Для исследования влияния вибрационного воздействия на процессы осветления виноматериалов были выбраны минеральные сорбенты: бентонит хакасского месторождения и французский активированный бентонит в кальциевой форме «Электра»; необработанные сухие виноматериалы, произведенные на винзаводе ООО «АПК «Мильстрим – Черноморские вина»: Совиньон, Пино блан и Каберне-Совиньон.

2.2 Методы исследований. Содержание основных компонентов химического состава винограда, мезги, сусла и виноматериалов определяли по методикам действующих ГОСТ и ГОСТ Р, а также по методикам ИВиВ «Магарач». Микробиологическое состояние определяли согласно Инструкции по микробиологическому контролю винодельческого производства (Росс. Академия с.-х. наук). Определение химического состава ароматического комплекса виноматериалов проводили в отгоне пробы объемом 1 мкл на газовом хроматографе «Кристалл-2000М». Антиоксидантную активность виноматериалов определяли амперометрическим методом на приборе «ЦветЯуза-01-АА». Измерение массовой концентрации органических и аминокислот кислот виноматериалов – методом высокоэффективного капиллярного электрофореза («Капель 103Р», Россия). Степень осветления виноматериалов определяли по величине оптической плотности при D420 на фотометре КФК-03-01. Статистическую обработку результатов исследований проводили с использованием компьютерной программы Statistica 6.0.

Структурная схема исследований приведена на рисунке 1.

Рисунок 1 – Структурная схема исследований

Вибрационное воздействие на исследуемое сырье и вспомогательные материалы проводили с помощью установки, представленной на рисунке 2. Созданная установка позволяет генерировать колебания в интервале частот 1,66-23,33 Гц (100-1400 об/мин.) с амплитудой колебаний 1-5 мм.

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

Рисунок 2 – Схема установки для вибрационной обработки сырья и вспомогательных материалов

Частота вращения двигателя измерялась тахометром. Затраты энергии на работу двигателя определялись по показаниям ваттметра.

3 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

3.1 Исследование влияния вибрационного воздействия на процесс культивирования винных дрожжей и брожения виноградного сусла. Брожение виноградного сусла является основополагающим процессом в виноделии. Значительное влияние на процесс спиртового брожения оказывают винные дрожжи, весьма чувствительные к изменению внешних факторов.

В процессе приготовления разводки чистой культуры дрожжей было исследовано влияние вибрационного воздействия на накопление биомассы дрожжевых клеток (рисунок 3).

Вибрационное воздействие частотами в диапазоне 1,6 – 23,3 Гц (100–1400 об/мин.) при амплитуде колебаний 5мм оказало различное влияние на дрожжевую клетку.

Рисунок 3 – Зависимость накопления биомассы дрожжей от частоты вибрационного воздействия на дрожжевую разводку

Проведенные исследования показали, что стадия бурного развития дрожжей, соответствующая фазе экспоненциального роста, в результате воздействия на разводку при частоте 6,6 Гц начиналась раньше по сравнению с другими образцами и максимальное накопление дрожжей происходило уже на шестые сутки, достигая максимума – 207*106 клеток в 1 см. При воздействии на разводку вибрацией с частотой 23,3 Гц и амплитудой 5 мм происходило снижение ферментативной активности дрожжевых клеток, вследствие чего максимальное количество дрожжей (на 19 % ниже контроля) наблюдалось только на 5-й день брожения.

Для изучения направленного регулирования процесса брожения применяли частоты, которые повлекли наиболее глубокие изменения в накоплении биомассы. На рисунке 4 представлена динамика брожения сусла в зависимости от режимов вибрационного воздействия. Интенсификация брожения наблюдалась при обработке ЧКД с амплитудой 1 мм и частотой 16,6 Гц и амплитудой 5 мм и частотой 6,6 Гц, процесс брожения завершился на 3 суток быстрее контроля при наиболее полном выбраживании сахаров (что согласуется с ранее полученными данными по накоплению биомассы).

Рисунок 4 – Зависимость динамики брожения виноградного сусла от амплитуды и частоты вибрационного воздействия на дрожжевую разводку

К существенному замедлению процесса приводила обработка разводки с амплитудой 5 мм и частотой 16,6 Гц. Вибрационная обработка при амплитуде колебаний 3 мм и различных частотах не оказала существенного влияния на развитие дрожжей и процесс брожения. Механическая обработка вызывает изменение метаболизма дрожжей, что приводит к уменьшению продолжительности лаг-фазы и почкования клеток, изменению скорости роста. Ориентируясь на литературные данные (Бурьян Н.И., Гусева, Е.В.), скорость брожения зависит от проникновения молекул сахаров в дрожжевые клетки, то есть от проницаемости цитоплазматических мембран. Обработка дрожжей вибрационным полем с частотой f=6,6 Гц и амплитудой 5 мм и частотой 16,6 Гц амплитудой 1 мм способствовала оптимальному освобождению поверхности клеток, на которых сорбировались различные вещества сусла в процессе брожения, что приводило к увеличению проницаемости мембраны и ряд веществ среды с большей скоростью поступал внутрь клеток.

Таким образом, вибрационное воздействие на разводку чистой культуры дрожжей при определенных амплитуде и частоте колебаний позволяет регулировать как продолжительность процесса брожения, так и химический состав полученных виноматериалов.

3.2 Исследование влияния вибрационного воздействия на процессы при осветлении виноматериалов. На примере винограда сорта Пино блан исследовано влияние вибрационного воздействия на устойчивость виноматериалов к коллоидным помутнениям (таблица 1).

Таблица 1 – Изменение физико-химических показателей виноматериала Пино блан в результате вибрационного воздействия в процессе осветления

Марка бентонита, доза, г/дм3 Режимы вибрационного воздействия: частота/амплитуда/время Массовая концентрация белковых веществ, мг/дм3 Массовая концентрация аминного азота, мг/дм3 D420 Объем осадка, %
Пино блан
Электра, г/дм3 Необработанный 54,5 124,6 88,6 -
Контрольный 24,2 108,2 96,8 10,8
1,6 Гц/5 мм/30мин 19,6 98,0 95,6 8,8
6,6 Гц/5 мм/30мин 17,7 74,1 99,2 7,2
11,6 Гц/5 мм/30мин 18,8 96,6 97,3 7,1
16,6 Гц/5 мм/30мин 16,2 68,4 99,9 5,7
23,3 Гц/5 мм/30мин 21,0 101,2 96,6 6,4
Хакасия, г/дм3 Контрольный 25,3 110,3 98,2 12,4
1,6 Гц/5 мм/30мин 20,9 126,3 97,2 7,0
6,6 Гц/5 мм/30мин 18,0 102,5 95,7 6,8
11,6 Гц/5 мм/30мин 19,4 94,0 97,3 6,4
16,6 Гц/5 мм/30мин 16,6 82,0 99,3 5,2
23,3 Гц/5 мм/30мин 22,4 105,2 94,3 5,4


Выявлено, что вибрационная обработка оклеенных виноматериалов оказала существенное влияние на повышение качества их осветления виноматериалов, снижение объема клеевых осадков и увеличение сорбции белков. Установлено, что оклейка виноматериалов одновременно с вибрационной обработкой приводила к формированию более плотных осадков по сравнению с контролем, что позволяет говорить о синергетическом эффекте. Наибольшая степень осветления достигается при частоте колебаний 16,6 Гц, при этом в данных образцах наблюдалось так же существенное снижение объема осадка на 30-58 %. Сорбции белка в большей степени способствовала вибрационная обработка при частотах 6,6 Гц и 16,6 Гц. Результаты можно пояснить тем, что при вибрационной обработке оклеенного виноматериала в рабочей камере возникали отдельные турбулентные микроструи, которые быстро и равномерно заполняли частицами твердой фазы весь рабочий объем; при этом происходило соударение частиц сорбируемого вещества с частицами сорбента, что приводило к увеличению количества активных центров на поверхности минералов и создавало оптимальные условия для коагуляции, за счет предотвращения их коагуляции в электролитсодержащей среде виноматериала. Аналогичные результаты получены при исследовании осветления виноматериала из винограда сорта Совиньон. Экспериментальные данные служили предпосылкой для определения возможности предварительной активации бентонитовой суспензии (таблица 2).

Таблица 2 – Изменение физико-химических показателей виноматериалов из сорта винограда Пино блан в процессе осветления в результате вибрационного воздействия на бентонитонитовую суспензию

Доза бентонита Хакасия, г/дм3 D420 Объем осадка, % Массовая концентрация белковых веществ, мг/дм3
опыт контроль опыт контроль опыт контроль

f=16,6 Гц, A=5 мм,t= 30 минут

Исходн. 88,6 - 54,5

0,5 96,0 93,0 3,6 3,5 25,7 27,1

1,5 97,6 95,1 4,7 7,5 27,3 29,1

2,0 98,0 93,7 7,7 8,4 24,9 27,1

3,0 99,5 95,7 10,8 12,1 21,7 23,5

4,0 99,3 97,7 13,6 13,9 25,1 26,3

Результаты исследований, приведенные в таблице 2, показали, что обработка столовых виноматериалов 10-% водной суспензией бентонита, приготовленной предлагаемым способом, обеспечила более качественное осветление и стабилизирующее действие по сравнению с традиционным способом ее приготовления. Для достижения оптимального эффекта осветления виноматериала количество внесенной суспензии ниже контрольного в 1,3 –2,6 раза, при этом уменьшился объем осадка в 1,2 – 2,9 раза, увеличилась сорбция белка.

3. 3 Исследование влияния вибрационной обработки виноградной мезги на изменение физико-химических показателей красных виноматериалов. Установлено влияние вибрационного воздействия на мезгу красного сорта винограда. С этой целью исследовали влияние вибрационного воздействия на мезгу при различных режимах (частота f, Гц; амплитуда А, мм; продолжительность t, мин.) на качественные характеристики полученного сусла, кинетику брожения сусла после обработки мезги, изменение и состав дубильных и красящих веществ в результате созревания полученных виноматериалов, антиоксидантную активность, состав летучих компонентов, органических и аминокислот виноматериалов. Накопление дубильных и красящих веществ в процессе вибрационного воздействия на мезгу при различных частоте и амплитуде колебаний представлено в таблице 3.

Анализ продолжительности вибрационной обработки указывает, что оптимальное экстрагирование фенольных и красящих веществ достигалось при 60-минутной обработке, дальнейшее увеличение продолжительности не целесообразно. Повышение амплитуды колебаний приводило к интенсификации процесса экстрагирования. Во всех исследованиях установлено, что наивысшая концентрация целевых компонентов достигалась при частоте 23,3 Гц – содержание фенольных веществ в 1,6-1,8 раз выше контрольного, и в большинстве случаев – при частоте 6,6 Гц. На извлечение красящих веществ наиболее положительное влияние оказала обработка при 23,3 Гц – их концентрация в 1,2-1,3 раза выше контрольного.

Таблица 3 – Накопление дубильных и красящих веществ (мг/дм3) в зависимости от режимов вибрационной обработки мезги виноградного сорта Мерло (f,A)

Режимы вибрационного воздействия Массовая концентрация, мг/дм3, при продолжительности воздействия, мин.
дубильные вещества красящие вещества
15 30 60 120 15 30 60 120
Контроль 810 1395 2100 2091 64,3 194,43 493,28 506,8
А= 1 мм f=1,6Гц 1470 1646 2650 2657 128,92 295,61 594,4 601,3
f=6,6Гц 1395 1814 2800 2817 124,69 292,52 591,2 598,3
f=11,6Гц 1395 1716 2710 2724 118,35 275,28 574,3 583,5
f=16,6Гц 1635 1856 2860 2863 144,76 304,25 602,88 606,1
f=23,3Гц 1605 2334 3370 3382 148,9 301,69 604,9 608,2
А= 3 мм f=1,6Гц 1230 1744 2770 2794 113,1 267,18 569,1 572,5
f=6,6Гц 1035 2052 3070 3080 128,9 285,21 588,1 594,3
f=11,6Гц 1390 2214 3205 3212 145,83 295,32 590,2 601
f=16,6Гц 1485 2012 3010 3012 138,43 304,2 600,7 612,8
f=23,3Гц 1980 2638 3640 3656 170,13 306,12 608,17 616,3
А= 5 мм f=1,6Гц 2430 2321 3310 3315 168,1 312,42 613,45 615,9
f=6,6Гц 1755 2713 3700 3727 164,84 326,75 622,96 631,1
f=11,6Гц 1965 2325 3355 3364 174,35 313,12 610,28 618,4
f=16,6Гц 1815 2528 3520 3531 165,9 319,34 612,39 623,1
f=23,3Гц 1740 2765 3775 3789 151,12 337,5 636,7 645,9

Исследована динамика брожения полученного сусла в зависимости от режимов вибрационной обработки мезги. Результаты показали, что, несмотря на высокую экстрактивность опытных образцов, процесс их брожения в сравнении с контролем сократился на 1-2 суток. Наиболее быстрое и полное выбраживание сахаров происходило в результате обработки при амплитуде 1 мм с частотой 6,6 и 23,3 Гц. При повышении амплитуды колебаний (3 и 5 мм) при частоте 23,3 Гц на первоначальном этапе брожения наблюдалось замедление процесса брожения.

Фенольные, в том числе красящие вещества играют важную роль в формировании органолептических характеристик красного вина, поэтому представляет интерес их изменение в процессе созревания вин. На рисунке 5 (а) и 5 (б) представлена динамика изменения содержания фенольных и красящих веществ (мг/дм3) в процессе 90-суточного созревания виноматериалов в зависимости от режимов вибрационной обработки мезги.

(а) (б)

Рисунок 5 – 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 (f,A)

Из рисунка 5 (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 %. 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 (рисунок 5 (б)) 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 10,8 %. 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%.

На рисунке 6 представлен групповой состав фенольных веществ опытных образцов в зависимости от частоты и амплитуды вибрационных колебаний.

Рисунок 6 – Изменение состава различных форм фенольных соединений красных виноматериалов (мг/дм3) в зависимости от частоты и амплитуды вибрационного воздействия на мезгу винограда сорта Мерло в результате 90-суточного созревания

Установлено увеличение мономерных флавоноидов – лабильной фракции фенольных веществ – на 28,3-34,8 % при следующих режимах вибрационной обработки: 16,6 Гц, 5 мм; 11,6 Гц, 3 мм; 1,6 Гц, 3 мм; 1,6-11,6 Гц при 1 мм. Наибольшее влияние на извлечение и сохранность нетаниновых фенольных соединений оказала вибрационная обработка при режимах: 16,6 Гц, 5 мм; 11,6 Гц при 1и 3 мм; 1,6 при 1 и 3мм, которые позволили сохранить их содержание на 18-29% больше контроля. Количество нефлафоноидных фенольных соединений в экспериментальных образцах увеличилось, и наиболее существенные показатели отмечены в результате обработки при амплитуде колебаний 5 мм на всех частотах, и при частоте 23,3 Гц при 1 и 3 мм - 26-30 %. 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.

Исследовано влияние вибрационного воздействия на мезгу на антиокислительные свойства виноматериалов. Полученные результаты приведены в таблице 4.

Таблица 4 –Антиоксидантной активности виноматериалов в зависимости от режимов вибрационной обработки (f,A) мезги винограда сорта Мерло

Исследования показали, что вибрационное воздействие на мезгу существенно влияет на содержание фенольных соединений как в процессе обработки мезги, так и в ходе созревания виноматериалов. Это позволяет регулировать экстрактивность, окраску, полноту вкуса и органолептические показатели вин, только три из исследуемых образцов получили оценку равную или ниже контрольного (таблица 5).

Режим обработки Органолептическая характеристика Дегустационная оценка
1 6,6 Гц, 5 мм Вино красного цвета, аромат раскрывающийся гармоничный с тонким сортовым оттенком, вкус мягкий бархатистый с приятной терпкостью 7,8
3 23,3 Гц, 5 мм Вино интенсивно красного цвета, аромат чистый сортовой, вкус насыщенный гармоничный 7,8
4 6,6 Гц, 3 мм Вино темно-красного цвета, аромат легкий чистый, по вкусу тельное гармоничное 7,6
5 11,6 Гц, 3 мм Вино красного цвета, аромат чистый винный, вкус винный тонкий сбалансированный 7,7
6 16,6 Гц, 1 мм Вино красного цвета, аромат простой, вкус водянистый негармоничный 7,3
7 23,3 Гц, 1 мм Вино красного цвета, аромат винный, вкус полный с приятной свежей кислотностью 7,6
8 Контроль Вино красного цвета, аромат и вкус винный чистый без посторонних тонов 7,4

Таблица 5 – Органолептическая оценка виноматериала, полученного из мезги винограда сорта Мерло, подверженной вибрационному воздействию при различных режимах

Органолептический анализ опытных виноматериалов указывает на их высокое качество и целесообразность применения вибрационного воздействия в технологии производства красных виноматериалов.

3.4 Исследование химического состава белых виноматериалов в зависимости от параметров вибрационного воздействия на виноградную мезгу. Среди сортов винограда, обладающих мускатным ароматом, большой интерес представляет сорт Виорика. При производстве вин из данного сорта важной задачей является максимальное извлечение эфирных масел и сохранение сортового аромата на протяжении всего технологического процесса. В связи с этим проводили исследование влияния вибрационной обработки мезги винограда сорта Виорика на химических состав полученных виноматериалов (таблица 6).

Таблица 6 ­­– Изменение химического состава виноматериала, полученного из винограда сорта Виорика в зависимости от режимов вибрационной обработки мезги (f,A)

Массовая концентрация Условия процесса
Без настоя Настой 36 часов f=11,6Гц, A=1мм, t=60 мин. f=16,6Гц, A=1мм, t=60мин. f=23,3Гц, A=1мм, t=60мин. f=11,6Гц, A=3мм, t=0мин. f=16,6Гц, A=3мм, t=60мин. f=23,3Гц, A=3мм, t=60мин. f=6,6Гц, A=5мм, t=60мин. f=11,6Гц, A=5мм, t=60мин. f=16,6Гц, A=5мм, t=60мин. f=23,3Гц, A=5мм, t=60мин. f=23,3Гц, A=5мм, t=30мин. f=23,3Гц, A=5мм, t=15мин.
Фенольные вещества, г/дм 0,205 0,28 0,264 0,269 0,283 0,27 0,276 0,29 0,276 0,288 0,294 0,308 0,299 0,246
Экстракт приведенный, г/дм 19,2 21,5 20,7 21 21,9 21 21,4 22,2 21,6 22,1 22,4 23,1 22,8 21,5
Сумма аминокислот, мг/дм 431,0 667,8 604,0 1035,4 553,9 814,9 460,0 719,7 413,0 748,6 831,8 596,1 429,0 533,8
Сумма органических кислот, г/дм 290,1 345,0 302,0 342,4 149,0 249,9 543,6 357,6 396,0 321,5 520,0 523,0 634,1 209,2
Полисахариды, мг/дм 309 405 302 264 286 291 274 260 255 272 261 245 277 299

Полученные данные (таблица 6) свидетельствуют о значительном влиянии вибрационной обработки мезги на содержание указанных компонентов вина.

Установлено, что наибольшая экстракция фенольных веществ достигалась при частоте 23,3 Гц, их содержание превышало контроль на 3-28 мг/дм3. При этом увеличивалось содержание приведенного экстрак- та – 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 виноматериалов с повышенной стойкостью к коллоидным помутнениям.

Наибольшее содержание аминокислот выявлено в результате обработки мезги при f=16,6 Гц и амплитуде 1 и 5мм, и f=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 СО2.

Высокое содержание суммы органических кислот установлено в образце, полученном из мезги прошедшей вибрационную обработку при f=23,3 Гц, А=3 мм, их концентрация превысила контроль на 6,3 %. Идентичное контролю содержание органических кислот установлено в результате обработки мезги при f=6,6 Гц, А=5 мм. Сумма органических кислот виноматериалов, полученных в результате применения остальных 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 7 представлено изменение содержания летучих компонентов в виноматериалах из сорта Виорика в зависимости от режимов вибрационной обработки мезги (f,A,t).

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 f=11,6 Гц, A=3 мм ­– в 5,1 раза.

Необходимо отметить, что 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 7 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.

 ­– Изменение содержания летучих компонентов в виноматериалах из-9

Рисунок 7 ­­– Изменение содержания летучих компонентов в виноматериалах из винограда сорта Виорика в зависимости от режимов вибрационной обработки мезги (f,A,t)

В ходе исследований установлено (рисунок 8), что наиболее разнообразный состав ароматических веществ достигался в результате обработки мезги из винограда сорта Виорика при f=23,3Гц, A=3мм, 60мин.

Необходимо отметить, что наиболее интенсивная обработка – f=23,3Гц, A=5мм, 60 мин. – приводила к снижению содержания ароматических компонентов.

 Влияние параметров вибрационной обработки мезги (f,A,t) на-10

Рисунок 8 – Влияние параметров вибрационной обработки мезги (f,A,t) на состав ароматических веществ в виноматериале, полученном из винограда сорта Виорика

Органолептическая оценка опытных образцов представлена в таблице 7.

Наименование образца Органолептическая характеристика Дегустационная оценка
1 Контроль (настой 36 часов) Вино соломенного цвета, тонкий сложный аромат, развитый нежный гармоничный вкус 7,4
2 f=23,3Гц, A=5мм, t=60мин. Вино соломенного цвета, аромат раскрывающийся гармоничный с тонким мускатным оттенком, вкус мягкий бархатистый с приятной свежестью 7,6
3 f=16,6Гц, A=5мм, t= 60мин. Вино светло-золотистого цвета, аромат типа чайной розы с примесью свежести и цитронных тонов, вкус сбалансированный тонкий слаженный 7,8
4 f=23,3Гц, A=3мм, t= 60мин Вино светло-золотистого цвета, аромат сложный развитый с ярко выраженным мускатным оттенком, вкус гармоничный полный слаженный 7,8
5 f =11,6Гц, A=3мм, t=60мин. Вино светло-золотистого цвета, в аромате тонкий сортовой (мускатный) оттенок, вкус слаженный нежный полный бархатистый 7,6

Таблица 7 ­– Органолептическая оценка виноматериалов, полученных в результате вибрационной обработки мезги винограда сорта Виорика

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 веществ, что создает благоприятные условия формирования и сохранения сложного сортового аромата вина в процессе его созревания.

Разработана технологическая схема производства красных и белых виноматериалов (рисунок 9) с применением вибрационного воздействия на следующих этапах: обработка мезги красных и белых сортов винограда в установке для вибрационного воздействия (6) с целью обогащения сусла экстрактивными и ароматическими компонентами; для активации дрожжей предусмотрено вибрационной воздействие на суспензию в установке (6), активация сорбентов осуществляется в установке (6) перед оклейкой виноматериала в эгализаторе (13).

Рисунок 9 – Технологическая схема производства столовых красных и белых виноматериалов с использованием вибрационного воздействия на винодельческое сырье и вспомогательные материалы

Предлагаемая технология апробирована на ООО «АПК «Мильстрим Черноморские вина». Применение вибрационного воздействия на этапе осветления и стабилизации виноматериалов к помутнениям в условиях промышленного производства позволило получить экономический эффект в размере 1827 руб. на 1000 дал продукции.

ВЫВОДЫ

  1. Научно обоснована и разработана технология производства столовых красных и белых виноматериалов с использованием вибрационного воздействия на различных этапах технологического процесса производства виноматериалов.
  2. Установлено, что вибрационное воздействие на чистую культуру дрожжей при амплитуде А=5 мм, продолжительности t=15 минут и частоте f=6,6 Гц оказывает стимулирующее влияние на развитие дрожжевых клеток; при частоте f=16,6 Гц (А=5 мм, t=15 мин.) – ингибирующее, что позволяет регулировать продолжительность процесса брожения и химический состав полученных виноматериалов.
  3. Доказано, что вибрационное воздействие на минеральные сорбенты и неосветленные виноматериалы при f=16,6 Гц, А=5 мм, t=30 минут способствует снижению объемов клеевых осадков (до 2,9 раз), и, следовательно, уменьшению потерь осветленного виноматериала.
  4. Установлено, что вибрационная обработка мезги способствует накоплению и сохранности фенольных, в том числе красящих веществ. С помощью вибрационного воздействия на мезгу возможно регулирование группового состава фенольных веществ. Наименьшее снижение содержания полимерных флавоноидов в виноматериалах в процессе созревания обнаружено в результате обработки мезги при f=1,6-23,3 Гц, А=5 мм t=60 минут.
  5. Установлено, что вибрационное воздействие на мезгу в зависимости от его режимов способствует извлечению и сохранности ароматических компонентов, формирующих сортовой аромат виноматериалов. В результате вибрационного воздействия при f= 23,3 Гц, А=3 и 5 мм, t=60 минут; при f= 16,6 Гц, А=5 мм, t=60 минут виноматериалы обогащаются терпеновыми и другими ароматобразующими веществами, что способствует повышению органолептических показателей получаемых виноматериалов.
  6. Доказано увеличение антиоксидантной активности красных и белых виноматериалов под влиянием вибрационной обработки виноградной мезги при f=1,6-23,3 Гц, А=5 мм, f=23,3 Гц, А=1 и 3 мм t=60 минут.
  7. Разработана технология производства виноматериалов с применением вибрационного воздействия на различных этапах технологического процесса, обеспечивающая регулирование количественного и качественного состава фенольных соединений, ароматического комплекса, стойкость готовой продукции к помутнениям.
  8. Расчетный экономический эффект от внедрения разработанной технологии составил 1827 руб. на 1000 дал продукции.

Список публикаций по теме диссертации

1. Ткаченко Р.Н. Влияние вибрации на кинематическую вязкость клеевых осадков белых и красных виноматериалов / Р.Н. Ткаченко, В.Т. Христюк, Л.Н. Узун // Пищевые биотехнологии: проблемы и перспективы в XXI веке: Сб. матер. III межд. симп.–Владивосток: Изд-во ТГЭУ. 2008.– С. 151–154.

2. Ткаченко Р.Н. Влияние виброобработки на экстракцию фенольных веществ из дубовой клепки / Р.Н. Ткаченко, Л.Н. Узун // Регион. науч.-практич. конф. студентов и молодых ученых вузов Южного Федерального Округа: Сб. матер. науч.-практич. конф. студ. и молод. уч. вузов ЮФО.– Краснодар, 2009.– С.146–147.

3. Ткаченко Р.Н. Вибрационные способы воздействия на сырье и полуфабрикаты в пищевой промышленности / Р.Н. Ткаченко, В.Т. Христюк, Л.Н. Узун // Ред. журн. Известия вузов. Пищевая технология.– 2008 – № 75 – В 2008-13 с.

4. Ткаченко Р.Н. Физические методы осветления виноматериалов и сусел / Р.Н. Ткаченко, Л.Н. Узун // Ред. журн. Известия вузов. Пищевая технология.– 2009 – № 280 – В 2009-11 с.

5. Ткаченко Р.Н. О возможности вибрационной активации бентонитовой суспензии / Р.Н. Ткаченко, В.Т. Христюк, Ю.Н. Канапацкая // 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.

6. Ткаченко Р.Н. Влияние вибрационного воздействия на осветление виноматериалов промышленности / Р.Н. Ткаченко, В.Т. Христюк, Л.Н. Узун // Техника и технология пищевых производств: Сб. матер. VII межд. науч.-технич. конф.–Могилев, 2009.– С.80.

7. Ткаченко Р.Н. Физико-химические показатели виноматериалов, полученных в результате вибрационной обработки разводки чистой культуры дрожжей / Р.Н. Ткаченко, В.Т. Христюк, Л.Н. Узун // Наука– производство– технологии– экология: Сб. матер. III Всерос. науч.-технич. конф В 3 т.– Киров: Изд-во ГОУВПО «ВятГТУ», 2009.– С.112–114.

8. Ткаченко Р.Н. Влияние вибрационного поля на развитие микроорганизмов / Р.Н. Ткаченко, В.Т. Христюк, Л.Н. Узун // Современные проблемы техники и технологии пищевых производств: Сб. матер. XI межд. науч.-практич. конф.– Барнаул: под ред. М.П. Щетинина; Алт. Гос. техн.ун-т им. И.И. Ползунова, 2008. – С.380–383.

9. Ткаченко Р.Н. Исследование влияния вибрации на процесс осветления виноматериалов / Р.Н. Ткаченко, Ю.Н. Канапацкая // Молодежная наука - пищевой промышленности России. Секция «Технология продуктов из сырья животного и растительного происхождения».– Ставрополь, 2009.–С.20-21.

10. Ткаченко Р.Н. Влияние вибрационной обработки на показатели белых виноматериалов в процессе их оклейки / Р.Н. Ткаченко, В.Т. Христюк, Ю.Н. Канапацкая // Сборник студенческих научных работ, отмеченных наградами на всероссийских, краевых и университетских конкурсах, проведенных в 2008–2009 гг. КубГТУ: Сб. студ. науч. работ, отм. наградами на всерос., кр. и унив-х конкурсах, проведенных в 2008-2009 гг.КубГТУ.Краснодар, 2009.– С.21–23.

11. Ткаченко Р.Н. Влияние вибрационной обработки на показатели красных виноматериалов в процессе их оклейки / Р.Н. Ткаченко, В.Т. Христюк, // Инновационные технологии и оборудование для пищевой промышленности (приоритеты развития): Сб. матер. III межд. технич.-практич. конф.– Воронеж, 2009.– Т. 1. – С. 535–538.

12. Ткаченко Р.Н. Влияние вибрационной обработки разводки ЧКД на кинетику брожения сусла и химический состав виноматериала / Р.Н. Ткаченко, В.Т. Христюк // Известия вузов. Пищевая технология.– 2009.– №5–6.–С. 50–52.

13. Ткаченко Р.Н. Использование вибрационного воздействия в технологии красных вин / Р.Н. Ткаченко, В.Т. Христюк, А.И. Смелягин // Известия вузов. Пищевая технология.– 2010.– №1.–С. 61-64.

14. Патент на полезную модель РФ № 86949. Линия получения экстрактивных виноматериалов / Р.Н.Ткаченко, Л.Н. Узун, В.Т. Христюк // Заявлено 2009121526/22 от 05.06.2009; опубл. 20.09.09 Бюл. № 26.

15. Способ активации чистой культуры винных дрожжей / Р.Н.Ткаченко, В.Т. Христюк, Л.Н. Узун, А.И. Смелягин // Положительное решение о выдаче патента на изобретение по заявке № 2009110334/10 (014024) от 20.03.09.

16. Ткаченко Р.Н. Применение вибрации в производстве красных вин / Р.Н. Ткаченко, В.Т. Христюк // Пищевые технологии и биотехнологии: Сб. матер. XI межд. конф. молод. уч. В 3 т.– Казань, 2010.–Т.1.– С.96.



 



<
 
2013 www.disus.ru - «Бесплатная научная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.