Электронная библиотека диссертаций и авторефератов России
dslib.net
Библиотека диссертаций
Навигация
Каталог диссертаций России
Англоязычные диссертации
Диссертации бесплатно
Предстоящие защиты
Рецензии на автореферат
Отчисления авторам
Мой кабинет
Заказы: забрать, оплатить
Мой личный счет
Мой профиль
Мой авторский профиль
Подписки на рассылки



расширенный поиск

Теоретическое обоснование и разработка инновационных технологий производства вин и напитков с использованием физико-химических технологических приемов Христюк, Владимир Тимофеевич

Теоретическое обоснование и разработка инновационных технологий производства вин и напитков с использованием физико-химических технологических приемов
<
Теоретическое обоснование и разработка инновационных технологий производства вин и напитков с использованием физико-химических технологических приемов Теоретическое обоснование и разработка инновационных технологий производства вин и напитков с использованием физико-химических технологических приемов Теоретическое обоснование и разработка инновационных технологий производства вин и напитков с использованием физико-химических технологических приемов Теоретическое обоснование и разработка инновационных технологий производства вин и напитков с использованием физико-химических технологических приемов Теоретическое обоснование и разработка инновационных технологий производства вин и напитков с использованием физико-химических технологических приемов Теоретическое обоснование и разработка инновационных технологий производства вин и напитков с использованием физико-химических технологических приемов Теоретическое обоснование и разработка инновационных технологий производства вин и напитков с использованием физико-химических технологических приемов Теоретическое обоснование и разработка инновационных технологий производства вин и напитков с использованием физико-химических технологических приемов Теоретическое обоснование и разработка инновационных технологий производства вин и напитков с использованием физико-химических технологических приемов Теоретическое обоснование и разработка инновационных технологий производства вин и напитков с использованием физико-химических технологических приемов Теоретическое обоснование и разработка инновационных технологий производства вин и напитков с использованием физико-химических технологических приемов Теоретическое обоснование и разработка инновационных технологий производства вин и напитков с использованием физико-химических технологических приемов
>

Диссертация - 480 руб., доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Автореферат - бесплатно, доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Христюк, Владимир Тимофеевич. Теоретическое обоснование и разработка инновационных технологий производства вин и напитков с использованием физико-химических технологических приемов : диссертация ... доктора технических наук : 05.18.01 / Христюк Владимир Тимофеевич; [Место защиты: ФГОУВПО "Кубанский государственный технологический университет"].- Краснодар, 2013.- 47 с.: ил.

Содержание к диссертации

Введение

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

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

4 Заключение 45

5 Список основных научных работ, опубликованных по теме диссертации

Введение к работе

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 стране пока, за редким исключением, не может конкурировать на международном рынке, что чрезвычайно важно в условиях вступления России во Всемирную торговую организацию. Важнейшей причиной такого положения является нерациональное соотношение между ценой и качеством вырабатываемых в стране вин и напитков, то есть их низкая конкурентоспособность.

Поэтому повышение качества выпускаемой винодельческой продукции и снижение ее себестоимости являются основополагающими факторами дальнейшего развития промышленного виноделия. Эта проблема, на наш взгляд, должна решаться в первую очередь за счет производства продуктов без консервантов, наполнителей, химических, нежелательных ароматических веществ и других добавок. В качестве эффективных путей решения данной проблемы можно было бы предложить обработку сырья электромагнитным и вибрационным воздействием, сорбентами и диоксидом углерода.

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 А.С., Гончаревич И.Ф., Ежов В.Н., Загоруйко В.А., Зинченко В.И., Кишковский З.Н., Лимонов Г.Е., Лоза В.М., Мержаниан А.А., Мехузла Н.А., Муратиди А.Г., Новиков В.В., Павленко Н.М., Панасюк А.Л., Пейно Э., Риберо-Гайон Ж., Таран В.Г., Тарасевич Ю.И., Шандерль Г., Шенк Х., Яцун С.Ф., L. Usseolio – Tomasset., Lebovka N.I. и др.

Однако до настоящего времени не до конца изучены особенности влияния на ход технологических процессов и механизмы воздействия на растительное сырье электромагнитного поля крайне низких частот (ЭМП КНЧ), вибрационной обработки (ВО), минеральных сорбентов, СО2-обработки сырья и полупродуктов переработки винограда.

Данная работа выполнена в рамках научной школы кафедры технологии виноделия и пивоварения КубГТУ, возглавляемой автором, который предлагает эффективные пути решения данной проблемы с использованием физических, физико-химических и химических способов воздействия на сырье, полупродукты переработки винограда, виноматериалы, вспомогательные материалы и готовую продукцию, таких как ЭМП КНЧ, ВО, СО2-обработка, природные дисперсные минералы и биосорбенты, используемые в других отраслях промышленности.

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

Автор выражает глубокую благодарность и признательность д-ру техн. наук, профессору Касьянову Г.И. за оказанную помощь и поддержку в подготовке настоящей работы.

Данная работа выполнена в рамках Федеральной целевой программы «Здоровье» и в соответствии с Доктриной продовольственной безопасности Российской Федерации, утвержденной Президентом России 30.01.2010 г.

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 на основе использования электромагнитных полей, вибрационного воздействия, природных и модифицированных сорбентов и СО2-обработки.

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

– теоретически обосновать и экспериментально подтвердить технологическую и экологическую целесообразность использования возделываемых в Краснодарском крае перспективных сортов винограда в технологии производства шипучих, столовых и специальных вин;

– теоретически обосновать использование инновационных физико-химических способов обработки сырья и полупродуктов при производстве вин и напитков:

электромагнитного поля крайне низких частот (ЭМП, КНЧ);

вибрационного воздействия (ВВ);

СО2-экстракции;

природных и модифицированных сорбентов;

– разработать инновационные технологии производства вин и напитков с использованием физико-химических технологических приемов;

– разработать инновационные технологии переработки вторичных ресурсов виноделия;

– провести апробацию и осуществить внедрение разработанных инновационных технологий производства столовых, ликерных и газированных 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 инновационных технологий их производства с использованием физико-химических, биологических и технологических приемов, применения вибрационных, электрофизических и сорбционных способов воздействия на сырье, полупродукты и виноматериалы.

В основу предлагаемых инновационных технологий положены впервые теоретически обоснованны взаимосвязи между химическим составом исходного сырья, физико-химическими, биохимическими и биологическими процессами, в происходящими жизненном цикле производства вин и напитков при использовании физико-химических технологических приемов.

1.5 Научная новизна. Теоретически обоснованы и экспериментально подтверждены технологии получения вин и напитков с использованием электромагнитного поля, вибрационного воздействия, природных и модифицированных сорбентов. При этом автором впервые:

- доказана эффективность использования перспективных сортов винограда для получения газированных 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;

- 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);

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

-технологические режимы применения электромагнитных полей крайне низких частот, СВЧ-экстрактов и дрожжевых автолизатов для ускорения созревания столовых и ликерных вин, получаемых из перспективных сортов винограда, а также коньяков и коньячных дистиллятов;

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

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

- 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 сорбентаов 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 проведенных исследований в области регулирования технологических процессов производства вин и напитков разработаны:

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

–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 (А.С. 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, СО2-экстрактов и дрожжевых автолизатов (А.С. 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);

–технологии производства вин и напитков с применением физико-химических методов воздействия, расширяющие области применения ЭМП КНЧ и вибрационного воздействия природных и модифицированных сорбентов и СО2 - экстрактов;

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

1.7 Реализация результатов исследований. Разработана и утверждена техническая документация на новую марку газированного вина «Семигор», удостоенную на республиканской выставке и Международных дегустациях золотой и серебряной медалей (1998 г.).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);

Способы обработки плодов и ягод, винограда, мезги, сусла и виноматериалов апробированы и внедрены в Краснодарском крае: ОАО АК «Витус», ОАО «Винзавод Новороссийский» (г. Новороссийск), ОАО «Приморский»

(г. Анапа), ЗАО «Фанагория», ЗАО «Южная винная компания" (Темрюкский район), ЗАО «Винзавод Тихорецкий» (г. Тихорецк), ДООО «Экстра-ПРИМ» (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),а также при выполнении НИРС. Суммарный экономический эффект от внедрения различных прикладных разработок в 1982-2011 годах составляет от 4 до 20 тыс. руб. (в ценах 2011 года) на 1000 дал. готовой продукции.

1.8 Личный вклад автора состоит в разработке:

- теоретических основ 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;

- 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;

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

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

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

-технологии подготовки и проведения промышленных апробаций, испытаний и внедрения.

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, всеросийских и республиканских научных конференциях и семинарах. Результаты научных разработок, вышеуказанным автором (или с его участием) 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 184 научные работы, в том числе 3 монографии, 59 статей в научных журналах, рекомендованных ВАК Минобрнауки РФ, получено 26 авторских свидетельств и патентов РФ на изобретения и полезные модели.

2.1 Объекты исследований. В качестве объектов исследований использовали виноград классических и перспективных сортов (Алешковский, Бианка, Подлесный, Первенец Магарача, Жемчуг зала, Гечеи замотошь, Виорика, Негро, Подсолнечный, 40 лет Победы, Достойный, Красностоп АЗОС, Кабэрне АЗОС и др.), плодовые и дикорастущие растения, 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.

Для получения и 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 Saflage W 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, огланлинского, куршабского, глуховского, ковдорского, дзегвинского, герпежегского, воронежского, оренбургского месторождений, а также желатин и препараты нового поколения фирмы Erbslech: 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 СО2 - обработки сырья, полупродуктов и виноматериалов.

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 СО2 - обработки

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

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

Особенности производства вин и напитков с использованием физико-химических технологических

приемов

Аналитический обзор литературы с глубиной поиска 50 лет

Научно-практическое обоснование применения природных и модифицированных

минеральных

сорбентов

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

Исследование закономерностей

и параметров влияния ЭМП КНЧ

на химический состав и физические свойства винограда, плодово-ягодных культур и солода,

химический состав сусел и виноматериалов, физико-химические процессы их осветления и ускоренного созревания коньяков

Исследование режимов (параметров) ВО на сырье, полупродукты с целью экстрагирования полифенольных и ароматических соединений, осветления и стабилизации к повторным помутнениям виноградных вин

Установление закономерностей влияния особенностей кристаллической структуры и коллоидно-химических свойств дисперсных и каркасных алюмосиликатов на сорбционно-коагуляционные процессы и научно-практическая разработка технологий активации и модификации сорбционных центров природных минеральных сорбентов при обработке напитков

Исследование влияния ЭМП КНЧ и ВО на физико-химические и микробиологические и биохимические процессы, используемые в виноделии и пивоварении.

Исследование механизмов взаимодействия минеральных сорбентов с ВМС вин, процессов осветления и стабилизации к помутнениям и регулирования химического состава и физико-химического состояния жидких водно-спиртовых пищевых сред. Теоретическое обоснование и разработка технологии получения и применения угольно- минеральных сорбентов, полученных из вторичных ресурсов пищевой промышленности

Задачи исследований

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 [3,37,44,46-49,57,59,87,88,92,97, 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 массообмена 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, -NH2, -ОН) за счет сильной их гидрофильности 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 приводит 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 ге-терокоагуляции, 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 высоко дисперсную 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 флокул могут образовываться разноименными частицами примесей за счет сил адгезии.

Реализация результатов исследований

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.

Разработка способов обработки продуктов переработки винограда диоксидом углерода в различных фазовых состояниях. Теоретическое обоснование способов газирования и ССЬ-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 (ГТНЖК) 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 леци тин 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 і -по 0,05 мг/г.

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

Отработку режимов С02-детартрации проводили на установке (рисунок 5), где использовали свежеотжатое виноградное сусло с температурой 32С 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 СОг 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 кри сталлической 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 сорбционно-го взаимодействий с мутящими компонентами системы существенно различается [2,4-9,17,18,34,36,63,64,80,90,98].

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 минерала, 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.

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

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 минерала, 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 по казывает, 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 Na-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 ф 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 си ф стемах, 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 отлича ются друг от друга по своей геометрии и устойчивости. Например, при внесении в вино суспензии махарадзевского монтмориллонита, находящегося преимущественно в Na-форме, электролито 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 электролито 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 действия между двумя соседними структурообразующими элементами, оставшиеся пока свободными частички тех мутящих веществ вина, которые не были скоагулиро-ваны 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 маха-радзевский монтмориллонит, черкасские палыгорскит, гидрослюду и монтмориллонит, а также черкасскую палыгорскит-монтмориллонитовую глину

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

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 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 па-лыгорскит 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 полиминерального 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. Изоэлек-трическая 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 3,0-3,5, т.е. ниже изоэлектрической точки подавляющего большинства белков вина. Для более полного удаления белков целесообразно использовать смесь, содержащую 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 внеш ней поверхности минералов обеспечивается за счет диссоциации силанольных 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-махарадзев-ского монтмориллонита, черкасского палыгорскита путем замещения их природных обменных катионов Na+, Са2+, Mg2+, на многовалентные катионы АГ3, Fe"3, Мп+4. Модификацию проводили растворами соответствующих солей из расчета 10, 20, 50, 70 и 100 % степени замещения их емкости катионного 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 виноматериала, а также модельных растворов пектина, танина, альбулина с глюкозой и без глюкозы с различными режимами перемещивания. На дифрак-тограммах наблюдается изменение первого базального рефлекса с 1,41 до 2,87 нм с учетом безводного состояния этот показатель отмученного монтмориллон гита 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.

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 А.В.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.

Похожие диссертации на Теоретическое обоснование и разработка инновационных технологий производства вин и напитков с использованием физико-химических технологических приемов