СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ ПРОИЗВОДСТВА ВИННЫХ НАПИТКОВ И ЛИКЕРНЫХ

На правах рукописи
БАБЕНКОВА Мария Алексеевна
СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ
ПРОИЗВОДСТВА ВИННЫХ НАПИТКОВ И ЛИКЕРНЫХ
ВИН ТИПА КАГОР ИЗ ПЕРСПЕКТИВНЫХ СОРТОВ
ВИНОГРАДА КРАСНОДАРСКОГО КРАЯ
05.18.01 – Технология обработки, хранения и переработки
злаковых, бобовых культур, крупяных продуктов,
плодовоовощной продукции и виноградарства
АВТОРЕФЕРАТ
диссертации на соискание ученой степени
кандидата технических наук
Краснодар – 2013
Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном образовательном
учреждении высшего профессионального образования «Кубанский
государственный технологический университет» (ФГБОУ ВПО КубГТУ)
Научный руководитель:
доктор технических наук, доцент
Официальные оппоненты:
Христюк Владимир Тимофеевич
доктор технических наук, профессор
Агеева Наталья Михайловна,
заведующая лабораторией стабилизации,
химии и микробиологии
ГНУ «Северо-Кавказский зональный научноисследовательский институт садоводства и
виноградарства» Россельхозакадемии
кандидат технических наук, доцент
Ведущая организация:
Неровных Лилия Петровна,
доцент кафедры технологии, машин и
оборудования пищевых производств
ФГБОУ ВПО «Майкопский государственный
технологический университет»
ГНУ Краснодарский
научно-исследовательский институт
хранения и переработки сельскохозяйственной
продукции Россельхозакадемии
Защита диссертации состоится 19 декабря 2013 г. в 13.00 на заседании
диссертационного совета Д 212.100.05 в ФГБОУ ВПО «Кубанский
государственный технологический университет» по адресу: 350072,
г. Краснодар, ул. Московская, 2, ауд. Г-248.
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГБОУ ВПО
«Кубанский государственный технологический университет».
Автореферат разослан 19 ноября 2013 г.
Ученый секретарь
диссертационного совета,
канд. техн. наук, доцент
В.В. Гончар
3
1 ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
1.1 Актуальность. Ликерные вина типа Кагор пользуются высоким
спросом в нашей стране и в государствах ближнего зарубежья, во многом благодаря их использованию в религиозных обрядах православных верующих. Эти
вина также вызывают интерес среди потребителей – любителей сладких алкогольных напитков.
Сегодня для ликерного вина типа Кагор в нашей стране наступил переходный период. Согласно изменениям, внесенным в закон «О государственном
регулировании производства и оборота этилового спирта, алкогольной и спиртосодержащей продукции и об ограничении потребления алкогольной продукции», с 18.07.2011 г. запрещается использовать спирт этиловый ректификованный для производства виноградных вин. Таким образом, теперь вина типа Кагор, полученные путем спиртования спиртом этиловым ректификованным, переходят в разряд винных напитков. Применение спиртов виноградного происхождения, требуемых по ГОСТ, в технологии ликерных вин типа Кагор является новым для отечественного производства. Поэтому влияние природы спиртующего компонента на физико-химические свойства вин и напитков типа Кагор практически не изучено. В связи с этим, российский рынок заполнен продукцией под названием «Кагор» разнородного состава и качества.
Производитель сталкивается с затруднениями уже на первых стадиях
производства вин и напитков типа Кагор. Сырьевая база для производства вин
и напитков этой категории давно не обновлялась. Наряду с традиционно используемыми сортами винограда Каберне-Совиньон, Саперави, Мальбек и др.
появился ряд перспективных сортов винограда, районированных в Краснодарском крае: Красностоп АЗОС, Каберне АЗОС, Кубанец и др. не уступают традиционным сортам по способности к сахаронакоплению и технологическому
запасу фенольных веществ. Эти сорта содержат больше витаминов, обладают
высокой урожайностью, зимостойкостью, устойчивостью к вредителям и болезням. Исследования по их применению в технологии ликерных вин и напитков типа Кагор ранее не проводились.
4
Немаловажным является и то, что для получения интенсивно окрашенного виноматериала для Кагора зачастую приходится применять многочасовую
тепловую обработку виноградной мезги, требующую больших затрат тепловой
энергии. Сегодня существуют электрофизические способы интенсификации
процессов извлечения экстрактивных, в том числе фенольных веществ. Среди
них – вибрационная обработка виноградной мезги. Однако ее влияние на физико-химические свойства исследовано пока только в технологиях столовых вин.
Не изучено влияние вибрационной обработки мезги на содержание биологически активных и ароматических веществ в ликерных винах.
Поэтому, усовершенствование технологии производства винных напитков
и ликерных вин типа Кагор из перспективных сортов винограда Краснодарского края является актуальным.
Актуальность работы подтверждена получением грантов Минобрнауки РФ
на 2013 г. (проект № 4.1897.2011) и Фонда содействия развитию малых форм
предприятий в научно-технической сфере программы «У.М.Н.И.К.» (проекты
№ 10232р/16852 от 28.04.2012 г. и № 12146 р/20787 от 29.07.2013 г.).
1.2 Цель и задачи исследований. Целью исследований являлось совершенствование технологии производства винных напитков и ликерных вин типа
Кагор из перспективных сортов винограда, выращиваемых в Краснодарском
крае. В соответствии с поставленной целью решались следующие задачи:
− обосновать целесообразность использования перспективных сортов винограда в технологии приготовления винных напитков и ликерных вин типа Кагор;
− исследовать влияние различных способов обработки мезги винограда на
изменение физико-химического состава винных напитков и вин типа Кагор;
− исследовать влияние вибрационного воздействия (ВВ) и сорта винограда на изменение состава фенольных веществ, витаминов и витаминоподобных
соединений в винных напитках и ликерных винах типа Кагор;
−
определить влияние режимов вибрационной обработки виноградной
мезги в атмосфере диоксида углерода на содержание биологически активных
веществ в винных напитках и ликерных винах типа Кагор;
5
− исследовать изменение содержания легколетучих компонентов в винных
напитках и ликерных винах типа Кагор в зависимости от способа обработки
виноградной мезги;
−
исследовать влияние способа спиртования и природы спиртующего
компонента на физико-химические и органолептические свойства винных
напитков и ликерных вин типа Кагор;
− усовершенствовать технологию производства винных напитков и ликерных вин типа Кагор из перспективных сортов винограда, возделываемых в
Краснодарском крае;
−
разработать технологические инструкции по производству винного
напитка и ликерного вина типа Кагор;
− провести промышленные испытания, оценить ожидаемый экономический эффект от внедрения усовершенствованной технологии.
1.4 Научная новизна. Теоретически и экспериментально обосновано применение вибрационного воздействия на виноградную мезгу для повышения содержания фенольных веществ в винных напитках и ликерных винах типа Кагор
и улучшения их ароматического состава. Экспериментально обоснованы оптимальные параметры и режимы вибрационного воздействия на виноградную
мезгу красных сортов винограда в атмосфере диоксида углерода с целью максимального извлечения полифенолов. Получены новые сведения о влиянии
способов спиртования и природы спиртующего компонента на состав биологически активных веществ и органолептические свойства винных напитков и ликерных вин типа Кагор
Новизна технологических и технических решений подтверждена патентом
РФ на полезную модель №129504 от 29.03.2013 г.
1.5 Практическая значимость. На основе выполненных исследований
усовершенствована технология производства винных напитков и ликерных вин
типа Кагор из перспективных сортов винограда, выращиваемых в Краснодарском крае. Разработаны технологические инструкции по производству винного
напитка и ликерного вина типа Кагор. Предложенная технология позволяет получать высоко экстрактивные, насыщенно окрашенные винные напитки и вина
6
типа Кагор, обогащенные биологически активными веществами с типичными
шоколадными тонами во вкусе и аромате.
Усовершенствованная технология апробирована на заводе ЗАО АПК «Геленджик». Расчетный ожидаемый экономический эффект от внедрения предложенной технологии составил: для винных напитков – 3392,06 руб., для ликерных вин – 6279,53 руб. на 1000 дал готовой продукции.
1.6 Апробация. Основные положения диссертации были доложены, обсуждены и одобрены на 61-ой Международной студенческой научнопрактической конференции Астраханского государственного технического
университета (г. Астрахань, 2011 г.); Всероссийской научно-практической конференции «Актуальные проблемы развития науки, образования и культуры»
(г. Сибай, 2012 г.); V Международной научно-практической конференции «Инновационные направления в пищевых технологиях» (г. Пятигорск, 2012 г.);
VI Международной молодежной научной конференции «Научный потенциал
XXI века» (г. Ставрополь, 2012 г.); XI Международной научно-практической
конференции «Инновационные технологии в пищевой промышленности»
(г. Минск, 2012 г.); I Международной научно-практической конференции «Инновационные технологии в пищевой и перерабатывающей промышленности»
(г. Краснодар, 2012 г.); XVI молодежной Международной научно-практической
конференции «Интеллектуальный потенциал XXI века: ступени познания»
(г. Новосибирск, 2013 г.); Международной заочной научно-практической конференции «Инновационные технологии – инновационной экономике» (г. Краснодар, 2013 г.).
1.7 Публикации. По материалам диссертации опубликовано 17 научных
работ, в том числе 4 статьи в журналах, рекомендованных ВАК Минобранауки
РФ, 2 – в отраслевых и научных журналах, 10 публикаций – в материалах научных конференций; получен патент РФ на полезную модель №129504 от
29.03.2013 г., подано 2 заявки на предполагаемые изобретения № 2012128246,
приоритет от 03.07.2012 г. и 2013114299, приоритет от 29.03.2013 г.
1.8 Структура и объём работы. Диссертационная работа состоит из введения, обзора отечественной и зарубежной научно-технической литературы и
7
патентной информации, методической части, экспериментальной части, выводов, списка использованной литературы и приложения. Материалы диссертации изложены на 147 страницах компьютерного текста, содержат 25 таблиц и
29 рисунков. Список используемой литературы включает 145 источников, в том
числе 18 – зарубежных авторов.
2 ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ
2.1 Объекты исследований. В качестве объектов исследований были выбраны сорта винограда: Достойный, Каберне АЗОС, Красностоп АЗОС, Лазурный, Кубанец. В качестве контроля – Каберне-Совиньон и Гранатовый. Для исследований использовали сусло, виноматериалы, винные напитки и ликерные
вина типа Кагор, приготовленные из этих сортов винограда.
В качестве спиртующих компонентов при получении винных напитков типа Кагор использовали спирт этиловый ректификат, ликерных вин – винный
спирт.
Для проведения подбраживания использовали активные сухие дрожжи
фирмы «Франс Престиж» штамм S. cerevisiae, предназначенные для «красного
виноделия» и способствующие повышенному накоплению глицерина и активному экстрагированию полифенолов.
2.2 Методы исследований. Основные физико-химические показатели винограда, сусла, винных напитков и ликерных вин типа Кагор определяли согласно методам описанным в действующих ГОСТ и ГОСТ Р: ГОСТ Р 516532000 «Алкогольная продукция и сырье для ее производства. Метод определения
объемной доли этилового спирта»; ГОСТ 13192-73 «Вина, виноматериалы и
коньяки. Метод определения сахаров»; ГОСТ Р 51621-2000 «Алкогольная продукция и сырье для ее производства. Методы определения массовой концентрации титруемых кислот»; ГОСТ Р 51654-2000 «Алкогольная продукция и сырье для ее производства. Метод определения массовой концентрации летучих
кислот».
Массовую концентрацию суммы фенольных веществ, а также концентрацию
красящих веществ определяли колориметрическим методом, фракционный состав
фенольных веществ – по методикам НИВиВ «Магарач».
8
Массовые концентрации аминокислот и фенолкарбоновых кислот определяли
методом капиллярного электрофореза на приборе «Капель 103 Р».
Определение легколетучих компонентов проводили методом газожидкостной
хроматографии на приборе «Кристалл-200М».
Статистическую обработку результатов исследований проводили с использованием современной компьютерной программы Stat Soft Statistica 6.0.
Структурная схема исследований представлена на рисунке 1.
ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
Аналитический обзор отечественной и зарубежной научно-технической литературы и патентной информации.
Глубина поиска 20 лет.
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
Обоснование использования перспективных сортов
винограда для
производства винных напитков и
ликерных вин типа
Кагор
Изучение влияния
вибрационной обработки виноградной
мезги на изменение
физико-химического
состава винных
напитков и ликерных
вин типа Кагор
Исследование влияния вибрационного воздействия на мезгу винограда в атмосфере диоксида углерода, направленных на повышение содержания биологически активных
веществ в винных напитках и
ликерных винах типа Кагор
Исследование влияние
способа спиртования и
природы спиртующего
компонента на физикохимические и органолептические свойства
винных напитков и ликерных вин типа Кагор
Совершенствование технологии производства винных напитков и ликерных вин типа Кагор из перспективных
сортов винограда, выращиваемых в Краснодарском крае
Разработка технологических инструкций по производству винного напитка и ликерного вина типа Кагор
ПРОИЗВОДСТВЕННАЯ ЧАСТЬ
Проведение промышленных испытаний усовершенствованной технологии винных напитков и вин типа Кагор
Расчет ожидаемого экономического эффекта от внедрения усовершенствованной технологии производства
винных напитков и ликерных вин типа Кагор
Рисунок 1 – Структурная схема исследований
Вибрационную обработку виноградной мезги проводили с помощью специальной установки, разработанной Р.Н. Ткаченко. Для проведения экстрагирования в среде диоксида углерода ее конструкция была усовершенствована.
Схема усовершенствованной установки приведена на рисунке 2.
9
Корпус 1 представляет собой цилиндр с плоским днищем 2 и крышкой 3,
двигатель 4, установленный на раме 5, сообщает
движение кривошипно-
шатунному механизму 6, который приводит в движение перфорированную тарелку 7. На дне установки расположен барботер 8, посредством которого распыляется диоксид углерода из баллона 9 с помощью понижающего давление
редуктора 10.
1 – корпус;
2 – днище;
3 – крышка;
4 – двигатель;
5 – рама;
6 – кривошипный-шатунный механизм;
7 – перфорированная тарелка;
8 – барботер;
9 – баллон с углекислым газом;
10 – понижающий редуктор.
Рисунок 2 – Схема усовершенствованной установки для вибрационной обработки виноградной мезги в атмосфере диоксида углерода
3 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
3.1 Влияние перспективных сортов винограда и вибрационной обработки мезги на физико-химические свойства винных напитков ликерных
вин и типа Кагор. Качество винных напитков и вин типа Кагор во многом зависит от сорта винограда и способов его переработки. К сортам винограда для
производства этой винодельческой продукции предъявляют следующие основные требования: способность к сахаронакоплению и высокий технологический
запас фенольных соединений. Способ переработки винограда при получении
винных напитков и ликерных вин типа Кагор должен обеспечивать максимальный переход экстрактивных веществ из мезги в сусло.
3.1.1 Обоснование использования перспективных сортов и способов
производства винных напитков и ликерных вин типа Кагор. Для изучения
влияния перспективных сортов винограда на качество винных напитков и ликерных вин типа Кагор были выбраны сорта из коллекции «Анапской зональ-
10
ной опытной станции» ГНУ СКЗНИИСиВ: Достойный, Каберне АЗОС, Красностоп АЗОС, Лазурный, Кубанец. В качестве контроля использовали сорта винограда Каберне-Совиньон и Гранатовый. В таблице 1 представлено сравнение
основных характеристик сусла перспективных сортов винограда с Каберне-Совиньон и
Гранатовым.
Таблица 1 – Физико-химические показатели сусла, полученного из перспективных сортов винограда
Массовая концентрация,
сахаров, титруемых
суммы фенольных
красящих
Сорт винограда
3
3
3
г/дм
кислот, г/дм
веществ, мг/дм
веществ,
мг/дм3
Каберне220
6,5
3300
660
Совиньон
Гранатовый
250
7,8
4460
840
Достойный
250
5,0
3000
540
Каберне АЗОС
220
6,3
3600
690
Кубанец
220
5,9
3500
630
Красностоп
290
3,5
5600
930
АЗОС
Лазурный
260
3,8
3250
585
Из проведенных исследований видно, что качественные характеристики
сусла сортов винограда позволяют использовать их для приготовления винных
напитков и вин типа Кагор.
Нами проведены испытания традиционных и современных способов обработки виноградной мезги в технологии винных напитков и вин типа Кагор. Для
приготовления экспериментальных образцов виноград сорта Каберне-Совиньон
дробили с отделением гребней, а мезгу подвергали следующим обработкам:
Образец № 1 – тепловая обработка мезги (Т=70 0С; t=60 мин.), отделение
сусла, подбраживание сусла (с=160 г/дм3), спиртование (а=16 % об.), (контроль);
Образец № 2 – тепловая обработка мезги (Т=700С; t=60 мин.), подбраживание на мезге (с=160 г/дм3), отделение бродящего сусла, спиртование
(а=16 % об.);
Образец № 3 – вибрационное воздействие (ВВ) на мезгу (f=23 Гц, А=5 мм,
t=60 мин), подбраживание на мезге (с=160 г/дм3), отделение бродящего сусла,
спиртование (а=16 % об.);
11
Образец № 4 – воздействие электромагнитным полем крайне низких частот
(ЭМП КНЧ) на мезгу (f=18 Гц, В=1,2 мТл, t= 60 мин), подбраживание на мезге
(с=160 г/дм3), спиртование бродящего сусла (а=16% об.).
Образец № 5 – подбраживание на мезге (с=160 г/дм3), спиртование на мезге (а=16 % об.), длительное настаивание, отбор виноматериала, где Т – температура, С0; t – время, мин; с − сахаристость, г/дм 3 ; а − крепость, %об; f − частота, Гц; А − амплитуда, мм; В − напряженность, мТл.
Результаты исследований приведены в таблице 2.
Из этой таблицы, видно, что максимальное количество фенольных, в том
числе красящих веществ зафиксировано в образце, мезгу которого подвергали
ВВ – 6250 мг/дм3 и 581 мг/дм3, что выше контроля в 1,5 раза и 1,9 раза соответственно. Использование подбраживания на мезге, дает более высокие результаты, чем подбраживание сусла из мезги, прошедшей предварительную обработку.
Таблица 2 – Изменения физико-химического состава винных напитков и вин
типа Кагор, полученных из сорта Каберне-Совиньон, в зависимости от способа их получения
Показатели
Способ получения
№1
№2
№3
№4
№5
Объемная доля этилового спирта,
16,2
16,2
16,1
16,0
16,2
%об.
Массовая концентрация:
- сахаров, г/дм3
161,6
162,8 160,2 160,8 162,5
3
- титруемых кислот, г/дм
5,1
4,7
4,9
5,5
6
3
- летучих кислот, г/дм
0,2
0,4
0,4
0,3
0,4
3
- суммы фенольных веществ, мг/дм
4050
5650
6250
3900 2900
3
- красящих веществ, мг/дм
298
432
581
326
338
3.1.2 Влияние вибрационного воздействия на состав фенольных веществ винных напитков и ликерных вин типа Кагор, приготовленных из
перспективных сортов винограда. Для изучения изменения состава фенольных веществ вин и напитков типа Кагор в зависимости от сорта винограда и
способа обработки мезги, провели следующий эксперимент. Образцы получали
следующим образом: дробление с гребнеотделением, тепловая обработка мезги
(Т=700С) в течение 60 мин, подбраживание на мезге, спиртование подброженного сусла. Эта группа образцов являлась контрольной. Экспериментальную
12
группу образцов получали также, с тем отличием, что мезгу обрабатывали вибрационным воздействием (f=23 Гц, А=5 мм, t=60 мин). У всех винных напитков
и вин массовая концентрация сахаров составляла с=160 г/дм3, объемная доля
этилового спирта а=16%об.
Изменение суммы фенольных веществ в зависимости от сорта винограда и
мг/дм3
способа обработки виноградной мезги представлено на рисунке 3.
5000
4000
3000
2000
1000
0
Тепловая обработка
Вибрационное воздействие
Рисунок 3 – Содержание суммы фенольных веществ в винных напитках и винах типа Кагор в зависимости от сорта винограда и способа обработки мезги
Из рисунка 3 видно, вибрационная обработка мезги винограда перспективных сортов позволяет улучшить извлечение фенольных веществ. Аналогичная
тенденция сохраняется и в изменении количества красящих веществ. Причиной
интенсификации экстрагирования полифенолов во время виброобработки является усиление тепло- и массообменных процессов, происходящее за счет наращивания скорости частиц относительно друг друга и относительно своего центра массы.
3.1.3 Влияние вибрационной обработки виноградной мезги и сорта винограда на состав витаминов и витаминоподобных веществ в винных
напитках и ликерных винах типа Кагор. Впервые исследовано влияние вибрационного воздействия (ВВ) на суммарный состав биологически активных
веществ (БАВ). Эксперимент проводили с использованием перспективных сортов винограда. Результаты исследования представлены на рисунке 4.
Суммарное содержание
БАВ, мг/дм3
13
70
60
50
40
30
20
10
0
Тепловая обработка
Вибрационное воздействие
Рисунок 4 – Зависимость суммарного содержания БАВ винных напитков и вин
типа Кагор от сорта винограда и способа обработки мезги
Из проведенных исследований можно заключить, что перспективные сорта
винограда в основном не уступают, а в большинстве случаев превосходят Каберне-Совиньон по содержанию БАВ. ВВ на мезгу винограда приводит к снижению витаминов и витаминоподобных веществ в винных напитках типа Кагор. Это объясняется, на наш взгляд, окислением БАВ кислородом воздуха во
время процесса экстрагирования.
3.2 Влияние вибрационной обработки мезги в атмосфере диоксида углерода на физико-химические свойства винных напитков и ликерных вин
типа Кагор. Для получения экстрактивных ликерных вин и напитков, обогащенных биологически ценными веществами, необходимо максимально извлечь
и сохранить на протяжении всего технологического процесса и гарантийного
срока хранения продукции вещества, отвечающие за полноту вкуса, а также витамины и витаминоподобные соединения. На наш взгляд, чтобы избежать оксидации биологически активных веществ целесообразно проводить экстрагирование в среде инертного газа. Поэтому представляет научный и практический
интерес изучение влияния расхода инертного газа и продолжительности вибрационного воздействия (ВВ) на мезгу на физико-химический состав вин и
напитков типа Кагор.
14
3.2.1 Изменение содержания фенольных веществ в винных напитках и
ликерных винах типа Кагор в зависимости от режимов вибрационной обработки виноградной мезги в атмосфере диоксида углерода. Эксперимент
проводили на образцах, полученных из сорта винограда Красностоп АЗОС.
Винные напитки получали по следующей технологической схеме: дробление с
отделением гребней, обработка мезги ВВ (при частоте 23 Гц и амплитуде 5 мм)
в атмосфере углекислого газа при давлении 1 Бар, расходе газа от 4 до 32 дм3/ч
на 10 дм3 вместимости аппарата в течение 5-60 минут, побдраживание до содержания сахаров 160 г/дм3, спиртование спиртом этиловым ректификованным
до 16 %об.
После проведения обработки определили массовые концентрации суммы
фенольных веществ (ФВ), в том числе красящих веществ (КВ). Результаты математической обработки эксперимента представлены на рисунке 5.
а)
б)
Рисунок 5 – Изменение массовой концентрации (С, мг/дм3) ФВ (а), в том числе
КВ (б) в винных напитках и винах типа Кагор в зависимости от
режимов вибрационной обработки мезги в атмосфере диоксида углерода.
Из рисунка 5 видно, что к увеличению извлечения ФК и КВ приводит
виброобработка мезги при расходе диоксида углерода от 4 до 28 дм3/ч в течение времени от 30 до 60 минут. Максимальное накопление суммы ФВ имеют
образцы, мезга которых подвергалась виброобработке в атмосфере углекислого
газа при расходе 16 дм3/ч в течение 30 и 60 минут – 6550 и 6400 мг/дм3 соответственно. При тепловой обработке мезги (контроль№1) этот показатель в 2 раза,
а при ВВ без подачи диоксида углерода (контроль №2) – в 1,2 раза меньше.
15
Максимальные концентрации КВ наблюдали при тех же режимах. В этих образцах их содержание в среднем превысило контроль № 1 на 33%, и контроль
№ 2 – на 5 %.
Интенсификация процесса экстрагирования полифенолов объясняется, на
наш взгляд, синергетическим эффектом действия вибрации на виноградную
мезгу и углекислотной мацерации, происходящей за счет поступления в среду
диоксида углерода.
3.2.2 Исследование состава витаминов и витаминоподоных веществ,
содержащихся в винных напитках и ликерных винах типа Кагор при различных режимах вибрационного воздействия на виноградную мезгу в атмосфере диоксида углерода. Известно, что большинство витаминов и витаминоподобных веществ вин подвержены окислению, поэтому нами было решено
проводить экстрагирование в атмосфере диоксида углерода.
Результаты по подбору режимов обработки ВВ в среде диоксида углерода
с целью увеличения суммарного количества биологически активных веществ
(БАВ) представлены на рисунке 6.
Рисунок 6 – Зависимость содержания суммы БАВ (С, мг/дм3) в винных напитках и винах типа Кагор от режимов обработки ВВ в атмосфере диоксида углерода
Наибольшее извлечение и сохранение фенолкарбоновых кислот обнаружено при получасовой вибрационной обработке в атмосфере диоксида углерода
при его расходе 16 дм3/ч и 28 дм3/ч. Суммарное содержание фенолкарбоновых
кислот в этих образцах составило 79,4 и 84,5 мг/дм3 соответственно, что в среднем больше чем при тепловой обработке мезги в 2 раза, и 1,7 раза – чем при ВВ
без углекислого газа. Качественный состав БАВ в винных напитках типа Кагор
16
изменялся по-разному. Наибольшие увеличения их содержания наблюдались
для следующих кислот: протокатеховой (в 6,5 раз), галловой (в 5 раз), аскорбиновой (в 2 раза), оротовой (в 1,6 раза), кофейной (в 1,5 раза).
3.2.3 Изменение аминокислотного состава винных напитков и ликерных вин типа Кагор в результате вибрационной обработки виноградной
мезги в атмосфере диоксида углерода. Аминокислоты вина отвечают за его органолептические характеристики. Незаменимые аминокислоты вина являются биологически активными веществами. Нами произведены исследования по выявлению состава этих соединений в исследуемых нами винах и напитках типа Кагор
(рисунок 7)
мг/дм3
2500
2000
1500
1000
500
∑заменимых аминокислот
ВВ+СО2: Н=28
дм3/ч; 60 мин
ВВ+СО2: Н=28
дм3/ч; 30 мин
ВВ+СО2: Н=28
дм3/ч; 15 мин
ВВ+СО2: Н=16
дм3/ч; 60 мин
ВВ+СО2: Н=16
дм3/ч; 30 мин
ВВ+СО2: Н=16
дм3/ч; 15 мин
ВВ+СО2: Н=4
дм3/ч;60 мин
ВВ+СО2: Н=4
дм3/ч; 30 мин
ВВ+СО2: Н=4
дм3/ч; 15 мин
Вибрационное
воздействие
Тепловая обработка
0
∑незаминимых аминокислот
Рисунок 7 – Содержание аминокислот в винных напитках и винах типа Кагор в
зависимости от способа обработки виноградной мезги
Из рисунка 7 видно, что наибольшее содержание аминокислот отмечено в
образце при ВВ в течение 15 минут с расходом углекислого газа 28 дм 3/ч. Значение этого показателя составило 2161 мг/дм3, что в 1,7 раза больше, чем при
тепловой обработке мезги. Меньшее содержание концентрации суммы аминокислот, было получено при вибрационной обработке мезги в течение часа при
подаче углекислого газа 4 дм3/ч – 1124 мг/дм3 – на 13% меньше, чем при тепловой обработке.
17
3.2.4 Изменение содержания легколетучих компонентов в винных
напитках и ликерных винах типа Кагор, полученных из винограда сорта
Красностоп АЗОС, при различных режимах вибрационного воздействия на
виноградную мезгу в атмосфере диоксида углерода. Представляет научный и
практический интерес изучение зависимости содержания ароматических компонентов винных напитков и вин типа Кагор от способа и режимов обработки
мезги. Результаты исследований представлены на рисунке 8.
ВВ+СО2: Н=28 дм3/ч; 60 мин
ВВ+СО2: Н=28 дм3/ч; 30 мин
ВВ+СО2: Н=28 дм3/ч; 15 мин
ВВ+СО2: Н=16 дм3/ч; 60 мин
ВВ+СО2: Н=16 дм3/ч; 30 мин
ВВ+СО2: Н=16 дм3/ч; 15 мин
ВВ+СО2: Н=4 дм3/ч;60 мин
ВВ+СО2: Н=4 дм3/ч; 30 мин
ВВ+СО2: Н=4 дм3/ч; 15 мин
Вибрационное воздействие
Тепловая обработка
0
50
∑сложных эфиров
100 150 200 250 300 350 400 450 500
∑высших спиртов
∑альдегидов
Рисунок 8 – Зависимость содержания ароматических веществ (мг/дм3) в винных
напитках и винах типа Кагор от способа и режимов обработки виноградной мезги
Варьирование подачи углекислоты при вибрационной обработке мезги
позволяет регулировать содержание ароматических соединений вина, и как результат – улучшать его аромат.
3.3 Влияние способа спиртования и природы спиртующего компонента на физико-химические свойства винных напитков и ликерных вин типа
Кагор. Спиртование – неотъемлемая операция в технологии приготовления ликерных вин и некоторых винных напитков. Существуют различные способы
внесения спирта при изготовлении ликерных вин и винных напитков. Нами
проведено изучение влияния способа спиртования и природы спиртующего
компонента на физико-химический состав вин и винных напитков типа Кагор.
18
3.3.1 Влияние способа спиртования и спиртующего компонента на
степень экстракции фенольных, в том числе красящих веществ в технологии винных напитков и ликерных вин типа Кагор. При производстве ликерных вин и напитков типа Кагор в зависимости от способа внесения спирта
изменяется количество фенольных веществ (ФВ), в том числе красящих веществ (КВ).
Для получения винного напитка типа Кагор использовали спирт этиловый
ректификованный, а для ликерного вина – винный спирт. Результаты исследований представлены на рисунках 9а и 9б.
4200
ФВ
КВ
4000
3000
2000
817
798
1000
850
Спиртование
бродящего
сусла (контроль)
Дробное
спиртование
мезги
Спиртование
бродящей мезги
0
а)
6000
5000
4000
3000
2000
1000
0
4400
4700
4350
ФВ
КВ
792
783
846
Спиртование
бродящего сусла
(контроль)
Дробное
спиртование
мезги
4850
4300
Спиртование
бродящей мезги
5000
мг/дм3
мг/дм3
6000
б)
Рисунок 9 – Зависимость суммы ФВ и КВ в винных напитках (а) и винах (б) типа Кагор от способа спиртования
Из рисунка 9а видно, что наибольшей суммой ФВ обладает образец, полученный путем дробного внесения спирта – 4850 мг/дм3, что на 15,5 % выше
контроля. При этом содержание красящих веществ в опытных образцах незначительно отличалось от контроля. Согласно рисунку 9б видно, что у ликерных
вин разница в сумме ФВ и КВ по сравнению с контролем незначительна. При
дробном спиртовании мезги количество фенольных и красящих веществ на 8-11
% выше контроля.
Из приведенных данных следует, что наибольшему увеличению фенольных, в том числе красящих веществ на стадии спиртования, способствует дробный способ внесения спиртующего компонента. Оказывает влияние и природа
спиртующего компонента.
19
3.3.2 Влияние способов спиртования и природы спиртующего компонента на витаминный состав винных напитков и ликерных вин тип Кагор.
При различных способах спиртования и спиртующем компоненте наблюдалось
различное содержание биологически активных веществ (БАВ) в готовых винах
и напитках (таблица 3).
Таблица 3 – Изменение содержания фенолкарбоновых кислот в винных напитках и ликерных винах типа Кагор в зависимости от способа спиртования и природы спиртующего компонента
Концентрация фенолкарбоновых кислот, мг/дм3
Способы спиртования
Спиртование бродящей мезги
Спиртование бродящего сусла
Дробное спиртование
Аскорбиновая
Винный
напиток
20
Ликер.
вино
10
Винный
напиток
10
Ликер.
вино
7
Винный
напиток
13
Ликер.
вино
6
Хлорогеновая
3
3
6
следы
2
4
Никотиновая
3
2
3
3
2
следы
Оротовая
24
29
14
29
5
15
Кофейная
5
6
5
7
8
6
Галловая
следы
5
9
7
5
следы
Протокатеховая
3
6
5
7
1
5
Суммарное содержание БАВ
58
61
52
60
36
37
Из таблицы 3 видно, что суммарное количество фенолкарбоновых кислот в
винном напитке при спиртовании на мезге больше чем в контроле на 11%. А
при дробном спиртовании этот показатель на 32 % меньше контроля. В ликерных винах типа Кагор, полученных при спиртовании на мезге и при спиртовании бродящего сусла количество витаминов примерно одинаково. При дробном
способе спиртования, содержание этих веществ уменьшилось на 38 %.
Таким образом, можно заключить, что с целью извлечения наибольшего
количества фенолкабоновых кислот наиболее подходящим способом является
спиртование бродящей мезги. Концентрация этих веществ незначительно зависит от природы спиртующего компонента.
3.3.3 Влияние способов спиртования и выбора спиртующего компонента на ароматические свойства винных напитков и ликерных вин типа
Кагор. Нами были получены данные, что способ спиртования, а также природа
20
спиртующего компонента влияет на ароматический состав вин и напитков типа
Кагор. Это демонстрирует рисунок 10 а и б.
350
300
250
200
150
100
50
0
Спиртование Дробное Спиртование
бродящей спиртованиебродящего
мезги
мезги
сусла
(контроль)
∑альдегидов фуранового ряда
∑ сложных эфиров
∑высших спиртов
450
400
350
300
250
200
150
100
50
0
Спиртование Дробное Спиртование
бродящей спиртованиебродящего
мезги
мезги
сусла
(контроль)
∑альдегидов фуранового ряда
∑ сложных эфиров
∑высших спиртов
а)
б)
Рисунок 10 – Зависимость суммы ароматических компонентов в винных
напитках (а) и ликерных винах (б) типа Кагор от способа
спиртования и природы спиртующего компонента
Из рисунка 10 а видно, что в образце, полученном путем спиртования бродящего сусла, суммарное содержание альдегидов фуранового ряда составило –
169 мг/дм3, что почти в 3 раза больше, чем при дробном спиртовании мезги, и в
1,7 раз больше, чем при спиртовании бродящей мезги.
Концентрация сложных эфиров при дробном внесении спирта была максимальной – 144,8 мг/дм3, что в 5,7 раз больше, чем при разовом спиртовании
бродящего сусла. При спиртовании бродящей мезги этот показатель выше контроля почти в 2 раза. Разница в содержании высших спиртов, у образцов была
незначительной (рисунок 10 а).
Из этого рисунка 10 б видно, что сумма альдегидов фуранового ряда во
всех образцах была почти одинаковой. При спиртовании бродящей мезги сумма
сложных эфиров была выше на 34%, чем в контроле. В контрольном образце
содержание спиртов в среднем на 27% меньше.
Дробный способ спиртования, а также спиртование бродящей мезги позволяет улучшить ароматику винных напитков и ликерных вин типа Кагор.
3.4 Совершенствование технологии производства винных напитков и
ликерных вин типа Кагор из перспективных сортов винограда Краснодарского края. На основании проведенных исследований предложена усовершенствованная технологическая схема производства винных напитков и ликерных
вин типа Кагор (рисунок 11).
21
22
Указанная схема предусматривает: вибрационную обработку мезги в атмосфере диоксида углерода для увеличения содержания биологически активных
веществ (БАВ) в винных напитках и винах типа Кагор; подбраживание на мезге
для извлечения большего количества экстрактивных веществ; дробное внесение
спиртующего компонента на стадии спиртования для ликерных вин, позволяющее
дополнительно экстрагировать фенольные вещества, а также улучшить ароматику, и спиртование бродящей мезги для винных напитков для сохранения БАВ.
Усовершенствованная технология производства винных напитков и ликерных вин типа Кагор апробирована на ЗАО АПК «Геленджик». Разработаны
технологические инструкции по производству винного напитка и ликерного
вина типа Кагор.
За счет замены тепловой электроэнергии электрической во время обработки виноградной мезги расчетный ожидаемый экономический эффект составляет: для винных напитков – 3392,06 руб., для ликерных вин – 6279,53 руб. на
1000 дал готовой продукции.
ВЫВОДЫ
1. Обоснована целесообразность использования перспективных сортов винограда Красностоп АЗОС, Каберне АЗОС и Кубанец в технологии производства
винных напитков и ликерных вин типа Кагор, позволяющих получать продукцию с высоким содержанием фенольных веществ витаминов и витаминоподобных соединений.
2. Доказано, что из исследуемых способов обработки виноградной мезги
вибрационное воздействие в большей степени способствует увеличению содержания фенольных соединений в винных напитках и ликерных винах типа Кагор.
3. Доказана эффективность применения вибрационной обработки мезги в
атмосфере диоксида углерода для увеличения комплекса биологически активных веществ в винных напитках и винах типа Кагор, за счет их дополнительного извлечения из виноградной мезги и предотвращения оксидации кислородом
воздуха. Оптимальными режимами повышения концентраций: фенольных веществ являются расход диоксида углерода 16 дм3/ч в течение 30 и 60 минут
виброобработки; витаминов и витаминоподобных веществ – расход диоксида
углерода 16 и 28 дм3/ч, продолжительность обработки 30 минут; аминокислот –
расход диоксида углерода 28 дм3/ч при ВВ в течение 15 минут.
23
4. Выявлено, что вибрационная обработка мезги в атмосфере диоксида углерода приводит к лучшему извлечению сложных эфиров из твердых частей
виноградной ягоды. Их максимальное извлечение достигается при 30 и 60 минутах вибрационной обработки виноградной мезги, с расходом диоксида углерода 4 дм3/ч. Путем изменения времени вибрационной обработки виноградной
мезги и расхода диоксида углерода, также можно регулировать количество
высших спиртов и альдегидов в винных напитках и винах типа Кагор.
5. Установлено, что дробное спиртование и спиртование бродящей мезги
позволяют улучшать физико-химические свойства винных напитков и ликерных вин типа Кагор. В тоже время для предотвращения окисления БАВ лучше
применять спиртование бродящей мезги. Выявлено, что использование винного
спирта в технологии вин типа Кагор, приводит к повышенному содержанию
высших спиртов. Поэтому для улучшения органолептических свойств, вина рекомендуется подвергать последующей выдержке.
6. Усовершенствованна технология производства винных напитков и ликерных вин типа Кагор апробирована на ЗАО АПК «Геленджик». Расчетный
ожидаемый экономический эффект от ее внедрения составил: для винных
напитков – 3392,06 руб., для ликерных вин – 6279,53 руб. на 1000 дал готовой
продукции.
Список публикаций по теме диссертации
1.
2.
3.
4.
5.
Бабенкова М.А., Христюк В.Т., Гончарова Г.А. Влияние вибрационной и термической
обработки мезги на содержание фенольных и красящих веществ красных специальных
виноматериалов: Сб. матер. 61-й Межд. студенческой науч. практич. конф. Астраханского государственного технического университета. – Астрахань. – 2011. – С. 453.
Бабенкова М.А., Христюк В.Т., Ничвидюк О.В. Влияние тепловой обработки, электромагнитного поля и вибрационного воздействия на физико-химический состав красных специальных виноматериалов: Сб. студ. науч. работ, отмеченных наградами на конкурсах. Изд. КубГТУ. – Краснодар. – 2011. – С.41-42.
Христюк В.Т., Якуба Ю.Ф., Бабенкова М.А. Усовершенствованная технологическая
схема производства портвейна из перспективных красных и белых сортов винограда //
Политематический сетевой электронный научный журнал Кубанского государственного
аграрного университета (Научн. журнал КубГАУ) [Электронный ресурс] – Режим доступа: http://ej.kubagro.ru / 2011 / 07 /pdf /28.pdf, 1,312 у.п.л
Бабенкова М.А., Христюк В.Т., Панкин М.И. Об использовании перспективных сортов винограда в технологии вин типа Кагор: Сб. матер Всерос. науч.- практич. конф. «Актуальные проблемы развития науки, образования и культуры». – Сибай. – 2012. – С. 322-325.
Бабенкова М.А., Христюк В.Т., Прасолова Е.П. Зависимость содержания различных
полифенольных соединений в винах типа Кагор от сорта винограда и способа обработки
мезги: Сб. матер. V Межд. науч.-практич. конф. «Инновационные направления в пищевых технологиях». – Пятигорск. – 2012. – С. 368-371.
24
6.
7.
8.
9.
10.
11.
12.
13.
14.
15.
16.
17.
Бабенкова М.А., Христюк В.Т., Сороколатова А.В. Способы повышения содержания
антоцианов при производстве вин типа Кагор: Сб. матер. VI Межд. молодежн. науч.
конф. «Научный потенциал XXI века». – Ставрополь. – 2012. – С. 276-277.
Бабенкова М.А., Христюк В.Т., Соболев Э.М. Особенности химического состава специальных красных виноматериалов, приготовленных из перспективных сортов винограда // «Плодоводство и виноградарство Юга России» (Научн. журнал) [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://journal.kubansad.ru/2012/04/pdf/ 12.pdf.
Бабенкова М.А., Христюк В.Т. Сорт винограда и способ обработки мезги, как факторы, влияющие на химический состав красных специальных вин: Сб. матер. XI Межд.
науч.- практич. конф. «Инновационные технологии в пищевой промышленности». –
Минск. – 2012. – С. 28-30.
Бабенкова М.А., Христюк В.Т., Струкова В.Е. О влияние вибрационного воздействия
на ароматический состав винных напитков: Сб. матер. I межд. науч.-практич. конф. «Инновационные технологии в пищевой и перерабатывающей промышленности». Изд.
КубГТУ. – Краснодар. – 2012. – С. 293-296.
Бабенкова М.А., Христюк В.Т. Влияние вибрационного воздействия в атмосфере
инертных газов на витаминный состав сусла: Сб. матер. I межд. науч.-практич. конф.
«Инновационные технологии в пищевой и перерабатывающей промышленности». Изд.
КубГТУ. – Краснодар. – 2012. – С. 78-81.
Бабенкова М.А., Христюк В.Т., Погосян О.Б. Способы экстракции фенольных, в том
числе красящих веществ, при производстве винных напитков: Межд. заочн. науч.практич. конф. студ. и магистр. «Инновационные технологии - инновационной экономике». – Краснодар. – 2013. – С. 52-56.
Бабенкова М.А., Христюк В.Т., Струкова В.Е. Влияние способов спиртования на содержание фенольных веществ в ликерных винах и винных напитках типа Кагор: Сб. матер. XVI молодеж. Межд. науч.- практич. конф. «Интеллектуальный потенциал XXI века: ступени познания». – Новосибирск. – 2013. – С. 50-55.
Бабенкова М.А., Христюк В.Т., Струкова В.Е. Анализ содержания биологически активных веществ в винных напитках типа кагор, приготовленных из перспективных сортов винограда // Известия вузов. Пищевая технология – Краснодар, 2013. – №4. – С.35-37.
Бабенкова М.А., Христюк В.Т., Маркосов В.А. Применение вибрационной обработки
мезги в атмосфере углекислого газа в технологии производства ликерных вин и винных
напитков типа Кагор // Виноделие и виноградарство. – М., 2013. – №5. – С. 14-15.
Бабенкова М.А., Христюк В.Т. Влияние способов спиртования на ароматический состав ликерных вин и винных напитков типа Кагор // «Наука. Техника. Технологии. (Политехнический вестник)». – Краснодар, 2013. – № 3. – С. 16-91.
Бабенкова М.А., Христюк В.Т., Струкова В.Е. Изменение содержания биологически
активных веществ вин и напитков типа Кагор в зависимости от способа внесения и природы спиртующих компонентов // Политематический сетевой электронный научный
журнал Кубанского государственного аграрного университета (Научный журнал
КубГАУ) [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://ej.kubagro.ru/2013/07/ pdf/36.pdf,
0,750 у.п.л.
Пат. РФ 129504 Линия производства красных ликерных вин и винных напитков / М.А.
Бабенкова, В.Т. Христюк, Р.В. Фок, А.И. Смелягин, А.В. Тимченко. Заявка №
2013114280; Заяв. 29.03.2013; Опубл. 27.06.2013; Бюл. № 18.
Подписано в печать 14.11.2013. Печать трафаретная.
Формат 60x84 1/16. Усл. печ. л. 1,35. Тираж 100 экз. Заказ № 997.
ООО «Издательский Дом-Юг»
350072, г. Краснодар, ул. Московская 2, корп. «В», оф. В-120
тел. 8-918-41-50-571
e-mail: [email protected]
Сайт: http://id-yug.com