CC BY
103
УДК 663.32
КОНЦЕНТРИРОВАНИЕ СОКА И ВИНОМАТЕРИАЛОВ ВЫМОРАЖИВАНИЕМ Г.С. Гусакова, С.Н. Евстафьев
ФБГОУ ВПО Иркутский государственный технический университет, 664074, Иркутск, ул. Лермонтова, 83, esn@istu.edu.
Определены органолептические и физико-химические показатели сока и виноматериала, приготовленного на его основе. Приведены сведения об изменении в результате процесса вымораживания их химического состава, в том числе состава ароматобразующих соединений. Показано, что в результате низкотемпературной обработки содержание групповых компонентов сока и виноматериала при вымораживании изменяется незначительно за исключением сложных эфиров. Предложена схема приготовления из сока уссурийской груши вина с восстановленным сортовым ароматом, за счет его концентрирования вымораживанием. Такой подход позволяет максимально сохранять биологически активные вещества в готовом вине, обеспечивая высокое качество и стабильность продукта. Ил. 1. Табл. 2. Библиограф. 6 назв.
Ключевые слова: плоды груши уссурийской, сок, виноматериал, концентрирование вымораживанием.
CONCENTRATION OF JUICE AND WINEMAKING MATERIAL BY FREEZING G.S. Gusakova, S.N. Evstafev
Irkutsk State Technical University,
83, Lermontov St., Irkutsk, 664074 Russia, esn@istu.edu.
Organoleptic and physicochemical indexes of juice and winemaking material, prepared on its basis have been studied. Also the information about a change in their chemical composition as a result of freezing are given including the odorforming compounds composition. It is shown that low-temperature treatment of juice and wine-making material slightly modifies the group components content except the esters. The technology of wine preparation from the Ussuri pear juice with the restored quality aroma is proposed. The approach used makes it possible to preserve biologically active materials in the finished wine, ensuring high quality and stability of product.
1 figure. 2 tables. 6 sources.
Keywords: Ussuri pear fruits; juice; winemaking material; concentration by freezing. ВВЕДЕНИЕ
Концентрирование вымораживанием жидких пищевых продуктов позволяет получать высококачественный концентрат ароматических и вкусовых компонентов. В производстве соков, низкие температуры не вызывают существенных изменений его состава и в то же время эффективно тормозят биохимические реакции и жизнедеятельность микрофлоры, приводящие к ухудшению качества [1]. В виноделии концентрирование вымораживанием применяют для приготовления марочных вин. Такая технология позволяет повысить содержание алкоголя в вине с улучшением его органо-лептических показателей [2].
Согласно дегустационной оценке, соки и ви-номатериалы, полученные из уссурийской груши, характеризуются слабо выраженным ароматом. В связи с чем, была предпринята попытка исправления этого недостатка путем их низкотемпературной обработки. В процессе вымораживания на начальном этапе происходит образование кристаллов воды, так как спирт и многие компоненты при этих температурах не замерзают. После отделения образовавшихся кристаллов может быть получен концентрат экстрактивных веществ, при
одновременном снижении объема. Регулируя содержание сухих и ароматических веществ методом вымораживания можно получить концентрат высокого качества для плодово-ягодных вин [2].
Целью работы являлось изучение влияния вымораживания на качественный и количественный состав ароматобразующих веществ сока и виноматериалов, полученных из уссурийской груши.
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
Работа выполнена с образцами плодов уссурийской груши урожая 2010 г., собранными в первой половине сентября.
Грушевый сок получали с помощью лабораторного пак-пресса по схеме: хранение плодов для послеуборочного дозревания при температуре 20 °С в течение 5 сут, с последующим дроблением до размера частиц 5-8 мм, введение в мезгу ДКВ (100 мг/дм3), обработку мезги комплексом ферментных препаратов «Фруктоцим П6-Л» (0,005 см3/кг) и «Целлолюкс А» (3 г/кг) при температуре 40оС, через 2 ч отжим сока и отстаивание в течение 4 ч при температуре 10 °С.
Характеристика продуктов процесса вымораживания
Таблица 1
Показатель
Исходный продукт
Концентрат
Лед
Сок
Плотность, г/дм
Титруемая кислотность, г/дм3
Массовая концентрация Сахаров, г/дм3
1,056 15,4 100
1,095 32,0 325
1,037 12,0 40
Виноматериал
Плотность, г/дм Титруемая кислотность, г/дм3 Содержание этанола, %об Метанол, г/дм3
Уксусная кислота, г/дм3_
0,995 8,0 12,0 0,01 0,14
0,990 16,0 32,0 0,03 0,38
0,992 5,0 5,8
Для приготовления виноматериала сок разводили водой из расчета получения титруемой кислотности 8 г/дм , добавляли свекловичный сахар до получения собственного наброда спирта 12% об. Брожение проводили на чистой культуре сухих винных дрожжей Saccharomyces bayanus французского производства стационарным способом в стеклянных баллонах при температуре 1518 оС. Сухие дрожжи предварительно разбражи-вали и вносили 2-3% по объему. В ходе брожения контролировали температуру, плотность и выделение СО2.
Вымораживание сока и виноматериала проводили при температуре минус 18 оС. Продолжительность охлаждения составляла 2-4 часа и определялась сокращением объема жидкой фракции в 5 раз. После кристаллизации основной массы продукта, концентрированный раствор (концентрат) и лед разделяли фильтрацией через капроновую ткань. Для выделения ароматобразующих веществ из концентратов сока и виноматериала использовали исчерпывающую экстракцию диэти-ловым эфиром.
Определение органолептических показателей сока и виноматериала проводили по методикам, приведенным в [3], физико-химических в [4], количественное определение содержания уксусной кислоты, этанола и метанола в виноматериалах по методике [5].
Состав эфирных экстрактов сока и виномате-риалов анализировали методом ГХ-МС на газовом хроматографе 7820 А с селективным масс-спектрометрическим детектором НР 5975 фирмы «Agilent Technologies». Энергия ионизации -70 эВ. Температура сепаратора - 280 оС, ионного источника - 230 оС. Кварцевая колонка 30000*0,25 мм со стационарной фазой (95% диметил-5% дифенилполисилоксан). Условия анализа эфирных экстрактов: 3 минуты изотермы при 60 оС с последующим подъемом температуры до 250 оС со скоростью 6 оС в минуту с выдержкой в течение 20 мин при 250 оС.
ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ
Сок, полученный из плодов груши уссурийской, представляет собой прозрачную жидкость светло-соломенного цвета с зеленоватым оттен-
ком. Он имеет характерный плодовый аромат, умеренно кислый и терпкий вкус.
Основу экстрактивных веществ составляют сахара и кислоты. Сахара, представлены моносахаридами и растворимыми полисахаридами. Основная доля моносахаридов приходится на сбраживаемые сахара - глюкозу (50,8%) и фруктозу (15,8%). В незначительном количестве присутствуют арабиноза, ксилоза и галактоза. Полисахариды представлены крахмалом, целлюлозой, ге-мицеллюлозой и пектином. Содержание пектина (0,6 г/100 см3), по отношению к содержанию его в плодах груши [6] ниже почти в 3 раза. Это имеет важное технологическое значение, поскольку влияет на процесс осветления сока.
Кислоты в основном представлены яблочной кислотой (14,00 г/дм3). Лимонная и янтарная кислоты найдены в незначительном количестве.
При вымораживании сока получен концентрат, имеющий большую плотность (табл. 1) и ярко выраженный сортовой аромат. В результате вымораживания концентрация сахаров в соке повышается более чем в три раза, что положительно влияет на его вкусовые особенности и повышает перспективы использования концентрата сока для брожения. Наряду с увеличением концентрации сахаров при вымораживании происходит рост концентрации титруемых кислот, как в соке, так и в виноматериале (табл.1.).
Процесс вымораживания виноматериала сопровождается трехкратным повышением содержания этанола, метанола и уксусной кислоты. Доля эфирорастворимых соединений возрастает с 0,56% до 1,2%. Как и при вымораживании сока, часть экстрактивных веществ виноматериала выделяется в составе льда. Дегустация жидкости, полученной после таяния льда, показала, что по органолептическим показателям она напоминает разбавленное вино с негармоничным разлаженным вкусом и ароматом.
Выход эфирорастворимых веществ из концентрата виноматериала составил 0,35 г/дм3, что на 75% выше выхода этих веществ из исходного сока. Методом ГХ-МС установлено, что качественный состав эфирорастворимых соединений сока и виноматериала до и после вымораживания практически не изменяется. Наблюдаются лишь
Таблица 2
Изменение химического состава сока и виноматериала в процессе вымораживания_
Компоненты Содержание компонентов, в % отн.
Сок Виноматериал
Исходный Концентрат Исходный Концентрат
Спирты: 35,97 44,69 57,56 53,95
пентанол-2 0,99 0,9 - -
пропиленгликоль 0,79 4,16 - -
бутандиол-2,3 27,65 31,9 15,54 16,35
гександиол-1,2 1,6 1,97 - -
фенилэтанол 0,0 0,66 27,71 20,73
п-оксифенилэтанол - - 14,31 16,87
неидентифицированные 4,94 5,1 - -
Сложные эфиры: 2,15 3,3 4,82 7,5
этилацетат - - 0,25 0,05
этилбутаноат 0,26 0,63 - -
этилдеканоат - - - 0,84
этиллактат - - 1,47 1,31
этил-3-гидроксибутаноат 0,84 1,17 0,48 0,67
этил-2-гидрокси--3-метилбутаноат - - - 0,05
моноэтилсукцинат - - 1,83 3,55
диэтилмалат - - - 0,33
гексилформиат - - 0,79 0,65
моноацетат этилен-гликоля 1,05 1,5 - -
пентилацетат - - - 0,05
Кислоты: 6,79 6,53 15,7 16,04
изовалерьяновая 0,41 0,56 0,61 0
капроновая - - 0,75 0,62
каприловая - - 0,73 0,5
9-деценовая - - 1,17 0,9
каприновая - - 1,67 0,5
лауриновая - - - 0,05
миристиновая - - - 0,03
пальмитиновая - - - 0,25
янтарная 2,1 1,98 - -
молочная - - - 1,34
4-гидроксибутановая - - 0,34 0,33
яблочная 4,28 3,99 10,43 11,52
Ангидриды: 49,74 45,48 21,92 22,51
малеиновый 46,48 35,62 1,69 4,67
метилмалеиновый 0,99 2,74 1,91 1,17
янтарный 0,76 0,84 16,5 15,78
метилянтарный 0,41 0,75 - -
итаконовый 0,55 0,45 1,82 0,89
цитраконовый 0,55 0,39 - -
Ацетали 5,09 4,38 - -
Кетоны 0,27 0,31 - -
незначительные изменения соотношения компонентов эфирных экстрактов (табл. 2.).
Отличительной особенностью эфирного экстракта сока является высокое содержание кислот и их ангидридов. Последние представлены ангидридами кислот.: малеиновой, метилмалеиновой, янтарной, метилянтарной, итаковой, цитраконо-вой. В наибольшем количестве содержится мале-иновый ангидрид (93,4% отн), содержание других идентифицированных соединений изменяется в пределах 0,8-2,0% отн.
Среди выделенных кислот основная доля приходится на яблочную, что характерно для плодово-ягодного сырья. В меньшем количестве присутствуют янтарная кислота с горько-солоноватым вкусом и изовалериановая кислота, вносящая цветочно-плодовый оттенок в аромат сока
В составе спиртов идентифицированы 4 соединения. В наибольшем количестве содержится бу-тандиол-2,3 (78% отн). На долю неидентифициро-ванных спиртов приходится 14%.
Среди эфиров преобладает моноацетат эти-ленгликоля, в меньшем количестве содержатся этиловые эфиры 3-гидроксибутановой и гексано-вой кислот. Из ацеталей присутствует диэтилацетальдегид. Кетоны представлены 2-метилпентаноном.
Среди ароматобразующих соединений вино-материалов выделяются содержанием спирты и кислоты. В составе спиртов преобладают соединения ароматического ряда (фенилэтанол и п-оксифенилэтанол). Состав титруемых кислот ви-номатериала по отношению к соку более представителен. Наряду с уксусной, яблочной и изовале-
рьяновои присутствуют одноосновные кислоты состава С6-С16 с четным числом атомов углерода в молекуле. При этом лауриновая, миристиновая и пальмитиновая кислоты обнаружены в незначительных количествах только в концентрате.
В составе сложных эфиров присутствуют этиловые эфиры жирных кислот с числом атомов С2 и Сю и оксикислот С3-С5. Сложные эфиры высших спиртов представлены гексилформиатом. В преобладающем количестве содержится моноэтил-сукцинат, присутствие которого характерно для виноградных красных вин.
В составе ангидридов в наибольшем количестве содержится янтарный ангидрид. В сравнение с соком доля малеинового ангидрида в образце виноматериала снижается, а янтарного ангидрида возрастает.
В целом относительное содержание групповых компонентов сока и виноматериала при вымораживании изменяется незначительно за исключением сложных эфиров. Их доля в концентрате виноматериала возрастает практически в 1,5 раза.
На основе проведенного эксперимента предложена схема приготовления из сока уссурийской груши вина с восстановленным сортовым ароматом, за счет его концентрирования вымораживанием (рис. 1).
В процессе приготовления вина, перед брожением, осветленный сок подается на вымораживание. Продолжительность охлаждения при температуре минус 18 оС составляет 2-4 ч и определяется сокращением объема жидкой фракции в 5 раз. После кристаллизации основной массы продукта, концентрированный раствор и лед разделяются фильтрацией или центрифугированием. Лед идет на приготовление сусла, сахаристость которого кондиционируется введением свекловичного сахара (предварительно просеянного и пропущенного через магнитный сепаратор) до 200 г/дм3.
Брожение сусла проводят на чистой культуре винных дрожжей. Предварительно дрожжи раз-браживают и задают в количестве 3% от объема сусла. При низкой температуре окружающей среды (12-14 °С) количество вносимой в сусло раз водки дрожжей увеличивают до 5 %.
Сок
V = 1 дм3; L ТК = 15,4 г/дм3; Сахар = 130 г/дм3
Вымораживани е
Лед
V = 0,8 дм3; ТК = 12 г/дм3; Сахар = 40 г/дм3
V = 0,2 дм3; ТК = 29 г/дм3; Сахар = 325 г/дм3
Концентрированный сок
Кондиционирование
Сусло
Сахар, 200 г/дм3
V = 0,64 дм3; ТК = 5 г/дм3; Сах = 2 г/дм3; Спирт = 5,8 %об.
На перегонку
V = 0,16 дм3; ТК =16 г/дм3; Сахар = 5 г/дм3; Спирт = 38,4 %об.
Брожение на ЧКД
i —
Виноматериал
I
V = 0,8 дм3; ТК = 12г/дм3 Сах = 3 г/дм3 Спирт = 14,4 % об.
3
Вымораживание
Концентрированный виноматериал
Н2О,
Концентрированный сок, V = 0,1 дм
ТК = 7,6 г/дм3; Сахар = 46,5 г/дм Спирт = 8,6 % об.
Вино с восстановленным ароматом
Рис. Схема приготовления вина с восстановленным ароматом
3
Таблица 3
Физико-химические показатели вина
Наименование показателя Содержание компонентов
фактическое по ГОСТ Р52836
Объемная доля этанола, % Массовая концентрация сахаров в пересчете на инвертный, г/дм3 Массовая концентрация титруемых кислот в пересчете на яблочную, г/дм3 Массовая концентрация летучих кислот в пересчете на уксусную, г/дм3, не более 12,3 3,0 8,0 0,7 8,5-15 для сухого в/м не более 4,0 не менее 4,0 не более 1,2
При брожении сусла измеряют температуру (оптимальная температура брожения - 20-25°С.),определяют плотность и титруемую кислотность бродящей среды, ведут микробиологический контроль. Полученный виноматериал, с остаточным сахаром 3г/дм3, при необходимости направляют на хранение. Хранят без обработки до использования его в купажах. После окончания брожения виноматериалы отстаивают 2-5 суток и снимают с осадка дрожжей. Через 20-30 суток виноматериалы повторно снимают с осадка и отправляют на вымораживание (концентрирование 1:5). Остаток после вымораживания направляют на дистилляцию, а концентрат купажируют для восстановления сортового аромата с концентрированным соком до кондиций указанных в рецептуре. Натуральное грушевое вино с восстановленным ароматом хранят в полных резервуарах при температуре 8-16°С до розлива. Хранение рекомендуется осуществлять в атмосфере инертных газов.
Вино, приготовленное по приведенной схеме, прозрачное, светло-янтарного цвета с хорошо вы-
раженным сортовым ароматом. По физико-химическим показателям соответствует требованиям ГОСТ Р 52836 - 2007 «Вина плодовые столовые и виноматериалы плодовые столовые. Общие технические условия» (табл. 3).
Отличительной особенностью технологии является сохранение и концентрация сухих веществ и ароматобразующих компонентов сока с использованием процесса вымораживания, что позволяет максимально сохранять биологически активные вещества в готовом вине, обеспечивая высокое качество и стабильность продукта.
Таким образом, установлено, что в результате вымораживания сока и виноматериалов массовая концентрация экстрактивных веществ в их составе увеличивается в 1,7-1,8 раза, содержание сахаров в 3 раза, титруемых кислот в 2 раза, объемная доля этанола в виноматериале практически в три раза. При этом, качественный состав арома-тобразующих соединений сока и виноматериалов до и после вымораживания практически не изменяется, а органолептические показатели концентратов, в том числе вкус и аромат, улучшаются.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИМ СПИСОК
1. Способы концентрирования жидких пищевых продуктов / Комяков О.Г., Филлипенко О.А. Урьяш О.Б. и др. // АгроНИИТЭШ 111.-М.-1987. 24с.
2. Изменение химического состава вина при различных технологических обработках / Кишковский З.Н., Сахарова Т.А. и др.// Виноделие и виноградарство СССР. 1979. № 5. С. 15-17.
3. Валуйко Г.Г. Шольц-Куликов Е.П. Теория и практика дегустации вин. - Симферополь: «Таврида», 2001. 248 с.
4. Методы технохимического контроля в виноделии
/ под ред. Гержиновой В.Г. Симферополь: Таврида, 2002. 260 с.
5. Симон А.С, Гусакова ГС, Евстафьев С.Н. Количественная оценка содержания уксусной кислоты, этанола и метанола в виноматериалах // Перспективы развития технологии, экологии и автоматизации химических, пищевых и металлургических производств: материалы докл. науч.-практ. конф. Иркутск, 2009. С. 134-138.
6. Гусакова Г.С., Евстафьев С.Н. Перспективы использования плодов уссурийской груши в виноделии // Химия растительного сырья. 2011. № 3. С. 173-178.
Поступило в редакцию 5 декабря 2012 г
