Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Аналитический обзор 10
1.1 Основные способы производства плодовых вин 10
1.1.1 Получение плодовых вин сбраживанием соков 11
1.1.2 Получение плодовых вин из сброженно-спиртованных соков 13
1.2 Получение вин сбраживанием сусла в контакте с мезгой 14
1.3 Кислотопонижение в производстве плодовых вин 15
1.4 Изменения химического состава плодового сусла при выработке вин 16
1.4.1 Химический состав облепихи 18
1.4.2 Изменение состава плодового сусла при брожении 24
1.4.3 Ароматобразующие компоненты сусла и их трансформация при технологических обработках 27
1.4.4 Факторы, обуславливающие накопление ароматобразующих компонентов при производстве вин 36
1.5 Осветление плодовых виноматериалов 38
1.6 Изменения, происходящие в винах при хранении 40
1.6.1 Неферментативное покоричневение вин при длительном хранении 40
1.6.2 Факторы обуславливающие возможность длительного хранения вин 42
Глава 2. Материалы и методы эксперимента 45
2.1 Материалы и методы 45
2.1.1 Материалы 45
2.1.2 Вспомогательные вещества 49
2.1.3 Постановка опытов 50
2.1.4 Методы исследования 53
2.1.5 Статистическая обработка экспериментальных данных 62
Глава 3. Результаты эксперимента и их обсуждение 64
3.1 Сравнительное исследование способов получения облепиховых виноматериалов 65
3.1.1 Оценка качественных показателей образцов облепиховых виноматериалов, полученных различными способами 66
3.1.2 Оценка состава ароматических соединений при различных способах организации процесса брожения облепихового сусла 71
3.1.3 Выбор оптимальных условий проведения процесса брожения в контакте с мезгой (по методу погруженной шапки) 75
3.1.4 Оценка состава ароматических соединений при различной температуре ведения процесса брожения 80
3.2 Изучение процесса осветления облепихового виноматериала 82
3.2.1 Изучение процесса осветления облепихового сусла суспензией бентонита под действием ультразвука 84
3.2.2 Изучение процесса осветления облепихового сусла суспензией бентонита, предварительно обработанной ультразвуком 86
3.3 Изучение возможности использования пектолитического ферментного препарата RapidaseCR при производстве облепиховых вин и виноматериалов 92
3.4 Изучение влияния процесса деметаллизации на продолжительность хранения облепиховых вин и виноматериалов 96
3.5 Изучение и подбор сортов облепихи для производства вин 102
3.5.1 Влияние сорта облепихи на процесс осветления бентонитом (с использованием ультразвука) 102
3.5.2 Влияние сорта облепихи и обработки ферментным препаратом RapidaseCR на процесс осветления бентонитом (без использования ультразвука) 104
3.5.3 Изучение содержания ионов железа в облепиховых виноматериалах, приготовленных из различных сортов облепихи 106
3.5.4 Влияние сорта облепихи на качество виноматериалов 107
3.6 Изучение факторов, влияющих на покоричневение облепиховых вин при хранении 121
3.7 Изучение технологических возможностей получения столовых вин из облепихи на основе различных типов подслащивающих веществ 128
3.8 Аппаратурно-технологическая схема производства облепиховых вин брожением в контакте с мезгой 131
Заключение 133
Библиография 135
Приложение А. Технологическая инструкция по производству вин и виноматериалов облепиховых столовых и специальных 151
Приложение Б. Акт о внедрении (использовании) результатов кандидатской диссертационной работы 160
Приложение В. Технические условия «Вина и виноматериалы облепиховые столовые и специальные» 162
- Ароматобразующие компоненты сусла и их трансформация при технологических обработках
- Оценка качественных показателей образцов облепиховых виноматериалов, полученных различными способами
- Изучение влияния процесса деметаллизации на продолжительность хранения облепиховых вин и виноматериалов
- Изучение факторов, влияющих на покоричневение облепиховых вин при хранении
Введение к работе
Актуальность работы. Плодовые вина всегда занимали особое место на потребительском рынке нашей страны, пользуясь неизменной популярностью у населения. При этом определяющая роль при производстве подобной продукции принадлежит местному сырью, которое является районированным и способным давать стабильно высокие урожая. Для Алтайского края таким сырьем является облепиха.
Работа по селекции облепихи в регионе была начата в начале второй половины XX века и в настоящий момент в культуру введено более 40 новых сортов облепихи. Общая доля площади садовых насаждений облепихи на Алтае составляет около 40 %. Плодоношение в среднем наступает с первой декады августа до конца второй декады сентября, что в совокупности создает предпосылки для активного внедрения данной культуры в промышленную переработку.
Ежегодно в Алтайском крае собирается около 3 тыс. тонн облепихи, большая часть которой используется для вьщеления облепихового масла. Промышленной заготовкой и переработкой облепихи занимаются около 15 предприятий, крупнейшими из которых являются ЗАО «Алтайвитамины», ООО «Янтарное», 000 «Алтайский букет» и ЗАО «Эвалар». В настоящее время проходит испытания комбайн для промышленной уборки облепихи.
С учетом больших сырьевых запасов одним из вариантов использования облепихи является получение винодельческой продукции. Однако в настоящее время плодовые вина из ягод облепихи в Алтайском крае не производятся по ряду причин, основные из которых:
- во-первых, высокая стоимость сбора плодов облепихи;
- во-вторых, сложность переработки такого относительно высокомасличного
сырья в винодельческие продукты;
- в-третьих, нестабильность плодовых вин при хранении.
Решение каждой из этих задач, позволит начать экономически оправданное производство вина из облепихи.
В связи с этим, нами выдвинута задача по созданию современной технологии производства плодовых вин из облепихи в условиях Алтайского края. При этом эффективность решения должна характеризоваться следующими основными требованиями:
- получение стабильно высокого качества продукции при производстве
столовых и специальных вин из облепихи;
- оценка эффективности современных достижений мировой винодельческой
науки с целью внесения технологических новшеств в технологию производства
столовых и специальных плодовых вин из облепихи;
- научное обоснование режимов, обеспечивающих высокое качество
получаемой продукции по сравнению с плодовыми винами, выработанными по
классической технологии.
Цель и задачи исследования. Целью работы явилось совершенствование и научное обоснование технологии производства плодовых вин из разных сортов облепихи, произрастающей в Алтайском крае.
Для реализации цели необходимо было решить следующие задачи:
- обосновать способ получения облепиховых виноматериалов, установить
режимы проведения процесса брожения, обеспечивающие более полное раскрытие и извлечение потенциала ароматических веществ, при производстве вин из облепихи;
- определить оптимальные режимы проведения процесса осветления
облепихового виноматериала при совместном использовании бентонита и
ультразвукового излучения;
- изучить возможность использования обработки мезги пектолитическим
ферментным препаратом Rapidase CR применительно к процессу осветления;
исследовать возможность применения неорганического катионита на основе фосфата циркония «Термоксид ЗА» для удаления из облепихового виноматериала ионов Fe3+, с целью повышения стойкости готового продукта к неферментативному покоричневению при хранении;
изучить химический состав различных сортов облепихи и обосновать способ получения и обработки виноматериалов из выбранных сортов облепихи;
изучить факторы, влияющие на цветовую нестабильность облепиховых вин при хранении;
обосновать выбор подслащивающих веществ при производстве облепиховых вин различных типов;
разработать аппаратурно-технологическую схему производства облепиховых вин.
На защиту выносятся следующие научные положения:
-
основные направления и технологические режимы переработки плодов облепихи в зависимости от назначения сорта;
-
возможность получения столовых и специальных плодовых вин из облепихи путем проведения брожения в контакте с мезгой, обеспечивающая высокие органолептические свойства готовых вин;
-
техническое решение интенсификации процесса осветления облепиховых виноматериалов в зависимости от направления использования сорта облепихи;
-
способ придания плодовым винам из сортов облепихи, выращиваемых в промышленном масштабе в Алтайском крае, устойчивости к потемнению при хранении.
Научная новизна работы.
- Установлена зависимость между сроком сбора облепихи и качеством
ароматобразующих соединений, что положительно сказывается на
органолептических свойствах готовых столовых и специальных плодовых вин из
облепихи.
Определены условия брожения облепихового сусла на мезге (температура, продолжительность контакта сусла и мезги во время брожения), обеспечивающие повышение содержания ароматических веществ в виноматериалах и готовом продукте;
Показана эффективность совместной обработки бентонитом и ультразвуком для виноматериалов из масличных сортов облепихи;
Установлено, что обработка мезги пектолитическим препаратом Rapidase CR эффективна при переработке десертных и универсальных сортов облепихи.
- Установлена, эффективность применения неорганического сорбента
«Термоксид ЗА» для повышения стойкости столовых и специальных плодовых вин
из облепихи к неферментативному покоричневению при хранении.
- Показано влияние технологических режимов производства столовых и
специальных плодовых вин из облепихи при использовании различных сахаристых
продуктов на органолептические показатели вин.
- Установлена зависимость между изменением ароматобразующих компонентов
при производстве столовых и специальных плодовых вин в зависимости от сорта
облепихи и технологических режимов проводимых обработок.
-Разработана современная технология производства столовых и специальных вин из облепихи, позволяющая получать высококачественные вина.
Практическая значимость. Работа развивает исследования, проводимые в нашей стране с целью создания новых технологий производства столовых и специальных плодовых вин и совершенствования существующих.
Разработан способ производства облепихового вина, позволяющий обеспечить его высокое качество получаемого продукта.
Определены регламентируемые параметры и нормы производства столового и специального вина и виноматериала обработанного из облепихи, положенные в основу Технологической инструкции ТИ 9173-105-05783969-2013.
Проведена промышленная апробация и внедрение в производство разработанной продукции на базе предприятия ЗАО «Алтайвитамины» (г. Бийск Алтайского края).
Теоретические и практические материалы диссертационной работы используются в учебном процессе для студентов направлений подготовки 260100 «Продукты питания из растительного сырья» и 240700 «Биотехнология».
Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы представлены на 2-й Всероссийской научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Технологии и оборудование химической, биотехнологической и пищевой промышленности», 14-15 мая 2009 г, Бийск, БТИ (филиал) АлтГТУ им. И.И. Ползунова; X Международной конференции молодых ученых "Пищевые технологии и биотехнологии", 12-15 мая 2009 года, Казань, КГТУ; Всероссийской научно-практической конференции «Инновационные технологии: производство, экономика, образование», 24 сентября 2009 г, БТИ (филиал) АлтГТУ им. И.И. Ползунова; 3-й Всероссийской научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых с Международным участием «Технологии и оборудование химической, биотехнологической и пищевой промышленности», 28-30 апреля 2010 г, Бийск, БТИ (филиал) АлтГТУ им. И.И. Ползунова;
Публикации. По материалам диссертационной работы опубликовано 12 печатных работ, в том числе 6 - в журналах, входящих в перечень ВАК Минобрнауки РФ, получено положительное решение о выдаче патента «Способ производства облепихового вина» (Заявка № 2012150912).
Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, обзора литературы, экспериментальной части, выводов, списка литературы, включающего 138 источника (из которых 40 на иностранном языке), и 3 приложений. Работа изложена на 134 страницах машинописного текста, включая 24 таблицы и 31 рисунок.
Ароматобразующие компоненты сусла и их трансформация при технологических обработках
В соответствии с современными представлениями о аромате вина различают: первичный аромат, связанный с ароматом сырья; вторичный, образующийся в ходе брожения сусла и третичный, появляющийся в ходе созревания, выдержки и технологической обработки вина [73, 74].
Так, например, для виноградных вин первичный аромат связан в основном с присутствием монотерпенов (см. рисунок 1.4). Известно несколько десятков этих соединений в различных сортах винограда и вина, главным из которых являются линалоол, гераниол, нерол, цитронеллол, а-терпинеол -эти соединения, а также их окиси, фурановые и пирановые производные являются ответственными за аромат мускатов, где их общее количество колеблется от 5 до 30 мг/л. В неароматичных сортах винограда содержание терпе-ноидов составляет лишь около 1 мг/л.
Вина, приготовленные на мезге, содержат линалоол, гераниол, фарнезол - высшие спирты, ответственные за их тонкий аромат.
При правильном уходе за созревающими винами происходит снижение содержания монотерпенов и их трансформация.
Для виноградных вин специфичным является накопление некоторых фе-нолкарбоновых кислот (ванилиновой, сиреневой, кофейной) в винах в зависимости от их региональной принадлежности.
При этом некоторыми исследованиями показано, что фенолкарбоновые кислоты способны придавать сухим винам резкий, неприятный аромат [73].
При газохроматографическом исследовании в виноградных винах идентифицированы такие компоненты - Р-фенилэтанол, пентанол, этиллактат, изоамилвалериат, этилкаприлат. Эти вещества придают вину особый «винный» аромат и вкус [79]. Содержание спиртов при изменении температуры брожения неодинаково. Так, при сбраживании сусла при 10 С в вине найдено максимальное количество пропанола и минимальное - изобутанола. При повышении температуры до 16 С концентрация пропанола уменьшается, а изобутанола наоборот увеличивается. Изоамиловый спирт достигает максимальной концентрации при 16-20 С.
Кроме того, установлено, что образование высших спиртов является функцией биомассы дрожжей, однако для пропилового спирта эта зависимость обратная.
Установлено, что состав альдегидов винограда резко отличается от состава альдегидов вина. В вине содержатся пропионовый, изомасляный, энан-товый и каприловый альдегиды, однако не обнаруживаются присутствующие в винограде гексаналь и ацетоксибутаналь [79].
Кроме того, например, содержание уксусного альдегида в вине значительно снижается при увеличении температуры брожения до 20 С, при повышении же температуры брожения до 30 С его количество снова повышается.
С динамикой изменения компонентов энантового эфира согласуется поведение свободных кислот, из которых эти эфиры образовались, - капроновой, каприловой, каприновой. Наибольшая их концентрация отмечается при сбраживании при температуре 16-20 С.
Поскольку указанные кислоты и их эфиры являются продуктами жизнедеятельности дрожжей, то их максимальное накопление при указанном диапазоне температур, по-видимому, объясняется оптимальными условиями для размножения дрожжевых клеток.
Концентрация изовалерьяновой и н-масляной кислот меняется незначительно: содержание н-масляной кислоты падает с повышением температуры; изовалериановой - незначительно уменьшается в диапазоне сбраживания сусла при температуре 10-20 С[13].
Образование этиллактата при спиртовом брожении незначительно, и как правило, не превышает 2-3 мг/л. Наиболее интенсивное его образование происходит в процессе яблочно-молочного брожения. При дальнейшем хранении виноматериала происходит увеличение содержания этиллактата, например, в белых столовых винах высокого качества его содержание может составлять 100-150 мг/л.
Весьма специфичным является образование изоамилацетата, который, обладая сильным ароматом грушевой эссенции, существенно влияет на органо-лептическую оценку вин. Его количество не всегда коррелирует с содержанием изоамилового спирта и уксусной кислоты, а зависит в большей степени от условий брожения. При приготовлении вин на мезге, в значительной мере увеличивается концентрация таких эфиров, как изоамилацетат, этиллактат, этил-миристинат, этилпальмитат, гексиллаурат, гексилмиристат - этиловых эфиров жирных кислот, играющих важную роль в создании букета вина [8].
Особый интерес с точки зрения формирования аромата готового вина, представляет образование сложных эфиров при термической обработке. Причем синтез этих эфиров обусловлен накоплением в вине в результате термического разложения промежуточных продуктов карбониламинной реакции: молочной, фуранкарбоновой и левулиновой кислот [71, 74].
Из соединений виноградных вин содержащих эфирную группировку в цикле, обнаружены: у-бутиролактон, цис- и транс-Р-метил-у-окталактоны, которые накапливаются в вине в результате внутренней циклизации соответственно у-оксимасляной и З-метил-4-гидроксикаприловой кислот. Кроме того, в винах подвергнутых тепловой обработке, обнаружены ряд лактонов с разветвленной боковой цепью, однако идентифицировать их не удалось. Предполагается что они накапливаются в результате циклизации у-оксикислот, а также конденсации кетокислот вина.
Установлено, что значительную роль в усилении сортового аромата вин играют его составляющие, образующиеся в результате воздействия гликози-даз на предшественников ароматических соединений — р-фенилэтанол, гек-силацетат, изоамилацетат, этилформиат и др. [17]. Правильная организация процесса созревания позволяет снизить содержание уксуснокислых эфиров алифатических спиртов и увеличить содержание этиловых эфиров моно- и дикарбоновых кислот в связи с равновесным характером реакции этерификации.
К образованию гетероциклических соединений приводят термообработка на различных стадиях приготовления вина, длительная выдержка вин, а также специфические реакции, характерные для производства различных типов специальных вин [18]. При этом глубина этих процессов зависит от состава Сахаров, их концентрации, интенсивности и продолжительности теплового воздействия, рН среды.
Основное количество гетероциклических соединений (фурфурол, ме-тилфурфурол, оксиметилфурфурол) образуется в вине в результате двух реакций - меланоидиновой (сахароаминной) реакции и реакции термолиза углеводов (карамелизации). В большинстве случаев эти реакции в вине протекают одновременно, образуя сложный комплекс взаимосвязанных превращений, определяющих вкус, цвет и аромат специальных вин.
Одним из путей подобных взаимосвязей заключается в том, что мела-ноидиновая реакция в результате распада аминокислот по Штреккеру обогащает реакционную среду аммиаком, который связывается с ненасыщенными глюказонами - продуктами глубокого распада углеводов - с образованием азотистых гетероциклов. В результатеэтих реакций в среде возникают производные пиррола, которые окисляясь кислородом воздуха, дают темноокра-шенные продукты, способные в значительной степени изменять окраску вин, придавая им коричневые, окисленные тона.
В связи с этим ароматы высокотемпературного распада углеводов можно условно разделить на приятные (карамельные, бальзамические, горячего хлеба, ореховый, ванильный, ягодный, фруктовый и т.п.) и малоприятные (жженый, горелый) [18, 75].
Важно отметить, что такие соединения как 3,5-диокси-2-метил-4(Н)-пиранон-4-он, 4-окси-2-метокси-5-метил-3(2Н)-фуранон, синтез которых происходит путем дегидратации и циклизацииобразующихся из углеводов промежуточных редуктоноподобных соединений, отличаются своеобразным фруктовым запахом и сравнительно низкой величиной порога по аромату.
Группа гетероциклических азотсодержащих соединений представлена компонентами (см. рисунок 1.6), образующимися при термообработке за счет конденсации продуктов распада углеводов с аминокислотами: метилпиразин, 2,5-диметилпиразин, 2-этил-З-метилпиразин, 2,5-диэтил-З-метилпиразин.
Оценка качественных показателей образцов облепиховых виноматериалов, полученных различными способами
В этом эксперименте исследовались образцы сухих облепиховых виноматериалов, полученные сбраживанием сусла без мезги и в контакте с мезгой (по способу плавающей и погруженной «шапки») при использовании сортосмеси ягод облепихи используемой в ЗАО «Алтайвитамины» для производства облепихового масла. Особенность применения такой сортосмеси состояла в том, что облепиха была собрана в стадии технической зрелости, необходимой для выделения масла. Сбор урожая в ранние сроки является удобным и более производительным.
Образцы сухих виноматериалов по первому способу получали путем сбраживания сусла, отделенного от мезги прессованием без предварительной мацерации. По второму способу (брожением в контакте с мезгой) получали виноматериалы по методам погруженной и плавающей «шапки». Далее в полученных образцах определяли основные показатели химического состава и показатели цветности. Результаты представлены в таблице 3.1.
На рисунке 3.1 представлена динамика изменения общего содержания фенольных веществ во время проведения брожения в зависимости от способа ведения процесса.Как следует из рисунка, при брожении облепихового сусла без контакта с мезгой происходит уменьшение общего содержания фенольных веществ с 845,0 мг/дм3 до 624 мг/дм3, что, по-видимому, связано с адсорбцией полифенолов на поверхности дрожжевых клеток, а также с образованием белково-дубильных комплексов, способствующих ускоренному оседанию дрожжевых клеток на дно емкости, тем самым происходит уменьше ние общего содержания фенольных веществ на протяжении всего процесса сбраживания облепихового сусла.
В то же время, при сбраживании облепихового сусла в контакте с мезгой с применением метода плавающей шапки происходит увеличение общего содержания фенольных веществ с 845,0 мг/дм3 в исходном сусле до 1125,0 мг/дм3 по окончании брожения. При сбраживании облепихового сусла в контакте с мезгой с применением метода погруженной шапки происходит увеличение общего содержания фенольных веществ с 845,0 мг/дм в исходном сусле до 1322,0 мг/дм3 по окончании брожения.
В целом результаты эксперимента показывают, что при получении об-лепиховых виноматериалов в контакте с мезгой потенциал фенольных соединений сырья используется в значительной степени выше.Это в свою очередь приводит к увеличению массовой концентрации остаточного экстракта с 9,72 г/дм3 в образце, полученном сбраживанием без контакта с мезгой, до 12,23 г/дм3 в образце, полученном сбраживанием в контакте с мезгой при использовании метода погруженной шапки.
По результатам дегустационной оценки образец облепихового винома-териала, приготовленного из облепихи без контакта с мезгой, имеет светло-соломенный цвет, прозрачное с легким блеском. Аромат слабовыраженный, не сортовой. Вкус простой, кисловатый, водянистый, слегка вяжущий, послевкусие непродолжительное. Посторонние привкусы отсутствуют. Вино негармоничное. Дегустационная оценка по 100-бальной системе - 59 баллов.
Вино, приготовленное из облепихи с использованием способа брожения с плавающей шапкой, имеет соломенный цвет, с блеском. Кристаллически-прозрачное. Цвет полностью соответствует сырью, из которого приготовлено вино. Аромат неяркий, выражен сортовой аромат. В аромате ощущается запах облепихового масла. Вкус приятный, с легкой кислинкой, свойственен плодам облепихи. Послевкусие непродолжительное, приятное. Дегустационная оценка - 67 баллов.
Вино, приготовленное из облепихи с использованием способа брожения с погруженной шапкой, имеет насыщенную окраску, характерную для сырья. Цвет янтарно-желтый. Вино прозрачное, с блеском. Букет развитый, приятный, гармоничный, в аромате хорошо выражен сортовой аромат облепихи. Вкус терпко-вяжущий, насыщенный, характерный для используемого сырья. Послевкусие устойчивое, продолжительное, приятное. Вино гармоничное. Дегустационная оценка 72 балла.
Ниже, на рисунке 3.2 приведены органолептические диаграммы полученных образцов облепиховых виноматериалов. Здесь стоит отметить, что в случае организации процесса брожения на мезге наблюдается некоторое увеличение интенсивности сортового аромата, что объясняется более полным использованием ароматических веществ сырья. В целом, можно сделать вывод, что начальное предположение по выбору способа брожения облепихового сусла на мезге является полностью оправданным, поскольку были получены опытные образцы сухих облепиховых виноматериалов с более высокой органолептической ценностью, по сравнению с образцом, полученным сбраживанием без мезги.
Анализируя в совокупности результаты инструментального (таблица 3.1) и органолептического исследований(рисунок 3.2) полученных образцов облепиховых виноматериалов, можно утверждать, что невысокая массовая концентрация остаточного экстракта, а также фенольных веществ для вино-материала, полученного брожением без контакта с мезгой и виноматериала полученного брожением на мезге по методу плавающей шапки свидетельствуют о недостаточно полном извлечении потенциала фенольных и ароматических веществ ягоды облепихи.
Результаты исследования хроматических характеристик полученных образцов облепиховых виноматериалов позволяют сделать вывод о том, что применение метода сбраживания сусла по красному способу по методу погруженной шапки значительно не сказывается на цвете готовых виноматериалов, что является приемлемым для типа получаемых плодовых вин.
На основании вышеизложенного, можно сделать вывод о перспективности использования способа сбраживания облепихового сусла на мезге с применением метода погруженной «шапки», следовательно, необходимо определить оптимальные условия проведения процесса брожения.
Изучение влияния процесса деметаллизации на продолжительность хранения облепиховых вин и виноматериалов
Полученный указанным способом виноматериал имеет цвет от светло-желтого до темно-соломенного. Однако при хранении в негерметичных емкостях несульфитированный сухой виноматериал в течение 2-3 месяцев приобретает интенсивную коричневую окраску. Это одна из важнейших проблем при производстве облепиховых вин.
В ходе проведенных экспериментов было показано, что изменение окраски не связано с протеканием реакции Майяра, поскольку введение в виноматериал раствора инвертного сахара концентрацией до 300 г/дм никак не влияет на окраску при хранении.
Экспериментально было установлено, что удаление из осветленного облепихового сока ионов металлов переменной валентности, в первую очередь железа, путем обработки ионообменным сорбентом «Термоксид ЗА» приводит к существенному увеличению сроков хранения без изменения ор-ганолептических свойств продукта.
Приняв гипотезу о влиянии концентрации ионов железа на изменение цвета облепихового вина как основную, было проведено экспериментальное исследование на сухом осветленном облепиховом виноматериале без корректировки состава и на сухом осветленном облепиховом виноматериале обработанном сорбентом «Термоксид ЗА», остаточное содержание железа в котором составляло 1-2 мг/дм3. В основу эксперимента был положен метод ускоренного старения.
Деметаллизацию образцов облепиховых виноматериалов осуществляли поточным способом, путем пропускания осветленного облепихового винома-териала через слой сорбента «Термоксид ЗА» со скоростью 1-2 дм3/ч. При этом в ходе деметаллизации массовая концентрация железа уменьшилась с 14,25 мг/дм3 до 0,78 мг/дм3.
Подготовленные образцы выдерживали при повышенной температуре 30 С, 40 С и 55 С при взаимодействии с кислородом воздуха. Контролем служили указанные образцы, хранившиеся при 18±2 С. По органолептиче-ским и физико-химическим характеристикам образцы соответствовали ГОСТР 52836-2007 «Вина плодовые столовые и виноматериалы плодовые-столовые. Общие технические условия».
В качестве контролируемого показателя был выбран количественный показатель цветности - интенсивность окраски.
Эксперимент продолжали до момента критического изменения органо-лептических показателей вина, начала появления осадка и существенного по-коричневения продукта.
В ходе изучения динамики изменения интенсивности окраски во время хранения установлено, что процесс покоричневения в необработанном вино-материале протекает значительно интенсивнее по сравнению с деметаллизи-рованными образцами. К 20-й неделе хранения образцов в стандартных условиях в вине наблюдались образование осадка и незначительное помутнение. При этом цвет продукта приобрел коричневые тона, а значение интенсивности окраски составило 3,513. К 27-й неделе хранения осадок ресуспендиро-вался, и начал образовывать равномерную взвесь, виноматериал помутнел, и стала очевидной нецелесообразность продолжения эксперимента. Интенсивность окраски к этому времени достигла уровня 7,506. Экспериментальными наблюдениями установлено, что начало видимых изменений виноматериала обработанного сорбентом «Термоксид ЗА» приходится на 36 неделю хранения. Значение интенсивности окраски в этот период составило 1,675. Визуальный осмотр зафиксировал образование небольшого количества взвешенных частиц и изменение окраски на более темную. На появление коричневых оттенков в цвете продукта прямо указывает увеличение значения поглощения при длине волны 420 нм. Оказалось, что от момента начала проведения исследований и к моменту появления начальных признаков порчи величина поглощения увеличилась почти в 9,5 раза, тогда как при последующем хранении до момента окончания эксперимента (70-я неделя) эта величина возросла только в 1,8 раза.
В контрольных образцах, хранившихся при 18±2 С, к 70-й неделе наблюдались значительное помутнение облепихового виноматериала (за счет образования взвеси и выпадения осадка) и существенное ускорение помутнения при нагревании.
Перед проведением измерений величин поглощения при соответствующей длине волны весь исследуемый виноматериал фильтровали.
Полученные опытные данные обрабатывали методом регрессионного анализа с целью получения количественной связи интенсивности окраски виноматериала с температурно-временными факторами.
Для осветленного облепихового виноматериала без обработки ионообменным сорбентом расчетное уравнение имеет вид кинетического уравнения первого порядка
По известным значениям интенсивности окраски виноматериала и температуры его хранения с помощью расчетных зависимостей можно прогнозировать срок хранения.
Согласно полученным данным интенсивность и скорость покоричневе-ния сухого облепихового виноматериала, существенное влияние оказывает присутствие ионов железа, удаление которых позволяет увеличить гарантийный срок хранения для вин приблизительно в 2 раза до момента появления минимальных признаков порчи продукта и в 2,5 раза до полной потери потребительских свойств.
Изучение факторов, влияющих на покоричневение облепиховых вин при хранении
Известно, что вина, изготовленные из облепихи, при хранении быстро приобретают коричневые тона различной интенсивности. Причиной поко-ричневения вин может быть как ферментативное или неферментативное окисление фенольных соединений разных классов, так и реакция Майяра с участием Сахаров и аминокислот. В пользу полифенольного механизма говорит тот факт, что удаление железа приводит к увеличению срока хранения вин из облепихи. Однако исключить вклад сахароаминной реакции в изменение цвета вина также нельзя.
Какой из этих двух факторов вносит больший вклад в покоричневение вин из облепихи можно оценить путем введения в сухие виноматериалы глюкозы и фруктозы - Сахаров вступающих в реакцию Майяра. Понятно, что результат будет носить лишь качественный характер, поскольку продукты реакции Майяра - фурфурол и гидроксиметилфурфурол способны взаимодействовать с полифенолами с образованием ксантилиевых производных. В аналогичную реакцию могут также вступать такие продукты брожения как пировиноградная кислота и ацетальдегид.
Образование фурфурола и оксиметилфурфурола можно контролировать по методу Винклера или модификации этого метода, предложенной химиками фирмы Мерк.
Более точным и простым критерием определения характера потемнения вина в данном случае являются значения цветности, динамику которой определяют при контролируемых параметрах реакции.
На протяжении нескольких лет нами проверялась возможность использования метода хроматического анализа для оценки качества вин и сусел. Было показано, что среди пяти характеристик цветности - доминирующей длины волны X (нм), чистоты цвета Н (%), относительной яркости F (%), интенсивности / и оттенка окраски N, определяемых спектрофотометрическим методом анализа, наиболее достоверные значения и сходимость результатов показывает интенсивность окраски /.
Значения этого показателя явились основой для проведения сравнительного анализа изменения цветовых параметров облепиховых вин в процессе выдержки.
Образцы вин готовили в соответствии со схемой, представленной на рисунке 3.18.
Подготовленные образцы подвергались выдержке в условиях действия повышенных температур (30 С, 40 С и 55 С) без взаимодействии с кислородом воздуха. В качестве контрольных использовались указанные выше образцы, хранившиеся при температуре 18±2 С. По органолептическим, физико-химическим показателям образцы соответствовали ГОСТ 28616-90. Содержание металлов до и после обработки сорбентом определяли методом атомно-абсорбционного анализа. Осветление проводили с использованием суспензии бентонита.
Эксперимент продолжали до момента критического изменения органо-лептических показателей вина, т.е. появления признаков ресуспензирования осадка и существенного покоричневения продукта.
Для целей прогнозирования срока хранения и изучения интенсивности и динамики покоричневения облепиховых вин был применен метод кинетического моделирования.
Результаты обрабатывали с использованием автоматизированной системы MathCad.
Первую серию опытов проводили в 2009-2010 годах на облепиховом виноматериале, полученном из облепихи разных сортов (пересортицы). Целью исследований явилось изучение влияния концентрации ионов железа на качество и срок хранения облепихового вина. Было показано, что удаление железа из виноматериала позволяет повысить розливостоикость осветленных облепиховых вин, существенно, почти в 2,5 раза, повысить их срок хранения, а также улучшить органолептические свойства. Характерными признаками порчи облепиховых вин как в случае образцов деметаллизированных, так и недеметаллизированных было выпадение темноокрашенного осадка и интенсивное покоричневение вин с потерей блеска.
Вторую серию опытов проводили в 2010-2012 годах. Цель этих экспериментов заключалась в исследовании влияния концентрации Сахаров на скорость покоричневения облепиховых вин. Также во внимание принимался и температурный фактор, который играет существенную роль в протекании реакции Майяра. Сырьем для изготовления образцов вин стала облепиха алтайской селекции (сорта Елизавета, Чечек и др.).
Обработку полученных опытных данных проводили методом регрессионного анализа с целью получения количественной связи интенсивности окраски вин с температурно-временными факторами.
В таблице 3.17 представлены параметры кинетических уравнений образцов облепиховых вин с различным содержанием Сахаров.
Используя полученные кинетические модели, рассчитали срок хранения образцов вин. Для облепихового полусладкого вина он составил 52 недели, для сладкого облепихового вина 115 недель, а для ликера -211. Полученные данные для сладкого вина согласуются с результатами, зафиксированными при хранении вин в стандартных условиях. Ликерное вино хранилось около трех лет, при этом признаков порчи или интенсивного покоричневения не зафиксировано. Напротив, напиток имел характерный желтый цвет, был полностью прозрачным и обладал удовлетворительными вкусовыми свойствами.
Для изучения динамики течения процесса покоричневения в облепихо-вом вине, в виноматериал вводили глюкозу и фруктозу в количествах 30 и 50 г/дм3.
Установлено, что при повышении концентрации указанных сладких компонентов увеличивается и срок хранения. Повышение содержания глюкозы с 30 до 50 г/дм3 увеличивает продолжительность хранения со 130,7 недель (33 месяцев) до 143,3 недель (36 месяцев) соответственно.
Лучшие значения показателей качества и срока хранения были получены при использовании в качестве сладкой основы фруктозы. Вина, содержащие этот моносахарид, обладали превосходными органолептическими характеристиками, тонким ароматом, приятным и длительным послевкусием. Введение фруктозы в количестве 30 г/дм3 позволяет хранить вино до 233 недель (58 месяцев). Повышение концентрации фруктозы с 30 до 50 г/дм3 увеличивает срок хранения до 264 недель (66 месяцев).
При исследовании динамики изменения значений показателя интенсивности окраски вин, было установлено, что увеличение концентрации вносимых Сахаров и моносахаридов замедляет процесс покоричневения облепи-ховых вин. Опытным путем показано, что увеличение массовой концентрации Сахаров до 300 г/л в случае ликерных вин и фруктозы до 30-50 г в случае вин диетического назначения позволяет существенно увеличить продолжительность хранения вин. Это позволяет сделать вывод о том, что вклад реакции Майяра в процесс покоричневения облепиховых вин незначителен и не является причиной покоричневения. Следовательно, для раскрытия химизма реакций, происходящих в винах из облепихи и приводящих к их покоричне-вению следует детально изучить первую из возможных причин - окисление фенольных соединений разных классов.
Изучение химического состава и оптической плотности образцов позволило установить зависимость между цветовыми параметрами вин и содержанием в них полифенольных веществ. Результаты сравнительной оценки показателей цветности и полифенольного состава образцов представлены в таблице 3.18.
