Массоперенос красящих веществ винограда в процессе брожения при наложении ультразвуковых колебаний Текст научной статьи по специальности «Химические технологии»

балансу при условии вымораживания 10% влаги из продукта. На рис. 3 показаны также экспериментальные точки, полученные в результате проведения экспериментов на лабораторном стенде.

Как следует из графиков, при постоянной 4н с уменьшением расхода продукта увеличивается количество вымороженной влаги, причем для каждого режима существует такой расход, при котором количество вымороженной влаги достигает максимального значения - 10% - и при дальнейшем уменьшении расхода остается неизменным.

Влияние Оп и 4н продукта на оптимальную длину камеры смешения, при которой достигается полный тепломассообмен и максимальное количество вымороженной влаги из продукта, показано на рис. 4 (обозначения кривых те же, что на рис. 3).

Анализ полученных зависимостей свидетельствует, что с увеличением начальной температуры продукта и с увеличением его расхода увеличивается оптимальная длина камеры смешения.

При проведении численных исследований погрешность между их результатами и экспериментальными данными не превышала 15%. Следовательно, численный анализ подтверждает адекватность разработанной

о-----------------------------------------------------------------------------------

0,4 0,6 0,8 1 1,2 1,4 Gn, ёаЛ eí

Рис. 4

математической модели тепломассообмена в струйном криоконцентраторе.

ЛИТЕРАТУРА

1. Соколов Е.Я., Зингер Н.М. Струйные аппараты. - М.: Энергия, 1970. - 288 с.

2. Соу С. Гидродинамика многофазных систем. - М.: Мир, 1971. - 526 с.

3. Стернин Л.Е. Основы газодинамики двухфазных тече -ний в соплах. - М.: Машиностроение, 1974. - 212 с.

Кафедра холодильных и компрессорных машин и установок

Поступила 18.12.07 г.

663.222.061

МАССОПЕРЕНОС КРАСЯЩИХ ВЕЩЕСТВ ВИНОГРАДА В ПРОЦЕССЕ БРОЖЕНИЯ ПРИ НАЛОЖЕНИИ УЛЬ ТРАЗВ УКОВЫХ КОЛЕБАНИЙ

Д.Н. САМОИЛЕНКО, Е.П. КОШЕВОЙ

Кубанский государственный технологический университет

Технология приготовления натуральных сухих красных вин при брожении сусла на мезге включает применение различных способов воздействия на мезгу, которые направлены на интенсификацию процесса массопереноса красящих веществ - антоцианов. С этой целью используют такие способы обработки мезги, как дробление, перемешивание, нагревание, ферментация, криомацерация, углекислотная мацерация, сульфитация, воздействие электрического, магнитного и ультразвукового поля [1-4].

С учетом недостатков используемых в производстве способов нами разработана конструкция и получен патент на аппарат для экстрагирования мезги [5]. Были проведены лабораторные эксперименты по изучению воздействия на процесс диффузии антоцианов колебаний ультразвуковой частоты, а также выявления оптимальной частоты для обработки мезги. Для экспериментов была изготовлена и собрана лабораторная у ста-новка (рис. 1), моделирующая промышленный аппарат брожения. Установка выполнена из нержавеющей стали марки 12Х18Н10Т и состоит из цилиндрической

вертикальной емкости 1 высотой Н 470 мм и диаметром Б 200 мм. Емкость 1 установлена на опорах 2. На емкости выполнена рубашка охлаждения 3 с входным 4 и выходным 5 патрубками; на входном патрубке 4 размещен соленоидный клапан 6 подачи холодной воды. На крышке емкости имеется патрубок с гайкой-заглушкой Ду 100 7, соединенной с гидрозатвором 8. Посередине емкости установлены термометр сопротивле-

Рис. 1

ния ТСП-100 9 и кран пробоотборник Ду15 10. Термометр сопротивления 9 и соленоидный клапан Ду15 6 подключены к измерителю-регулятору ОВЕН ТРМ-12 11. На днище емкости 1 установлен плоский магнито-стрикционный преобразователь ультразвуковых колебаний ПМС 12 с интенсивностью создаваемых им упругих колебаний 2,5 Вт/см2, соединенный с генератором низкочастотных сигналов Г3-118 13.

Лабораторная установка воспроизводит технологический процесс брожения красного винограда на мезге и работает следующим образом. В емкость 1 через патрубок 7 загружается свежая виноградная мезга, на измерителе-регуляторе 11 выставляется уставка температуры, которую необходимо поддерживать в процессе брожения; в данном случае, для красного винограда 28-32°С. На табло измерителя-регулятора при этом отображается фактическая температура в емкости с помощью термометра сопротивления 9. Если температура в емкости 1 повышается, то измеритель-регулятор 11 подает сигнал на соленоидный клапан 6 и открывается подача холодной воды в рубашку охлаждения 3. При понижении фактической температуры ниже уставки измеритель-регулятор 11 отключает сигнал и соленоидный клапан 6 перекрывает подачу холодной воды. При брожении выделяющаяся углекислота выходит через гидрозатвор 8. В течение процесса брожения мезга подвергается воздействию ультразвуковых колебаний заданной частоты. Электрические колебания генерируются с помощью генератора низкочастотных сигналов 13 и преобразуются магнитострикционным преобразователем 12 в ультразвуковые колебания. Отбор проб для анализа производится через кран-пробоотборник 10.

При проведении лабораторно-исследовательских работ по обработке мезги сравнивали содержание в сусле антоцианов при воздействии ультразвуковых колебаний и при классическом способе - орошении шапки мезги суслом. Исследования проводили на наиболее распространенном красном сорте винограда Каберне Совиньон. Количественное содержание антоцианов в образцах и предельная концентрация определялись соответственно колориметрическим методом и методом адсорбции на тальке [1]. Полученные результаты при орошении и наложении частот ультразвука 5, 22 и 40 кГц представлены в таблице.

Результаты свидетельствуют, что при воздействии ультразвуковых колебаний на мезгу наибольшее из-

Таблица

Сутки брожения мезги Содержание антоцианов, мг/л, при обработке

орошением УЗ колебаниями, кГ ц

5 22 40

После дробления 20,3 20,3 20,3 20,3

1 304,4 321,2 340,5 332,3

2 405,9 410,1 482,2 480,6

3 431,3 436 514,3 500,1

4 545,4 560,8 632,7 618,8

5 570,8 584,9 635,1 620

6 571,5 585 635,6 622

влечение антоцианов получено при частоте обработки 22 кГц. С помощью построения зависимости количества красящих веществ от обратной функции времени были определены равновесные концентрации извлекаемых красящих веществ Ср. На рис. 2 приведена зависимость Ср от частоты колебаний (кривая 1) и определена оптимальная частота обработки, которая находится в диапазоне примерно 25 кГц.

Уравнение кинетики процесса диффузии будет иметь вид [6]

C - C

О р

Co - C т

1

-E

2

1+ ß m2 + ß(1"ß)

(1)

После преобразования уравнения (1) для регулярной стадии можно записать

1

1+ ß

C - C

o р

C - C

О т

= Ае

2 Dt

-m

R2

(2)

где С о Ср, Ст - соответственно предельная, равновесная и начальная концентрации красящих веществ, мг/л; р - отношение объема жид -кой фазы, заключенной в порах частиц, ко всему объему жидкой фазы; р =

C -C . _р__Cl

Co -Ср

m

корень характеристического уравнения,

І

^ + ^1 ; Bi - критерий Био, для Bi ® m = V 3(1 + ß ) ; t - безраз-

3 Bi

ОХ 2

мерное время; т =—; О - коэффициент диффузии, м /с; X - время, с;

Я2

Я - половина толщины пластины, м, принимаем половину толщины кожицы ягоды винограда Я = 0,0016 м.

По результатам эксперимента была произведена обработка данных и определены равновесные концентрации, рассчитаны параметры уравнения Р и ц. Для определения коэффициентов диффузии О получена за -

1 С - с

висимость функции 1п (Е), где Е =--------------0----—, от

1" Р Со - Ст

времени X, из которой определены угловые коэффициенты и из уравнения (2) рассчитаны коэффициенты диффузии О. Зависимость коэффициента диффузии О от частоты колебаний приведена на рис. 2 (кривая 2).

\ а^ё г-, ! 2/«

xáñoí ôà, eAö

Рис. 2

e

m

ВЫВОДЫ

1. При наложении ультразвуковых колебаний наблюдается интенсификация процесса диффузии красящих веществ: увеличение коэффициента диффузии О и концентрации красящих веществ.

2. Определена оптимальная частота обработки виноградной мезги, которая составляет примерно 25 кГц.

ЛИТЕРАТУРА

1. Валуйко Г.Г. Технология виноградных вин. - Симферо -поль: Таврида, 2001. - 624 с.

2. Кишковский З.Н., Мержаниан А.А. Технология вина. - М.: Легкая и пищевая пром-сть, 1984. - 548 с.

3. Соболев Э.М. Технология натуральных и специальных вин. - Майкоп: ГУРИПП Адыгея, 2004. - 467 с.

4. Кардашев Г .А. Физические методы интенсификации процессов химической технологии. - М.: Химия, 1990. - 328 с.

5. Пат. 59054 МПК 0120 3/00. Устройство для экстрагирования мезги / Е.П. Кошевой, Д.Н. Самойленко // БИПМ. - 2006. -№ 34.

6. Аксельруд Г.А. Массообмен в системе твердое тело-жидкость. - Львов: ЛГУ, 1970. - 187 с.

Кафедра машин и аппаратов пищевых производств

Поступила 12.02.07 г.

ПАТЕНТЫ

Патент № 2296796. Способ производства вина типа малага / Б.В. Бурцев, Э.М. Соболев. Заявка № 2005132435 от 20.10.05; Опубл 10.04.2007.

Изобретение может быть использовано в винодельческой промышленности. Виноград дробят, проводят гребнеотделение, сульфитируют мезгу, отделяют и осветляют сусло, разделяют его на два потока. Направ -ленное на первый поток сусло уваривают на открытом огне до 1/3 или 1/6 первоначального объема с предварительной задачей в него осадочных дрожжей или дрожжевых автолизатов в количестве 2-3% от взятого объема сусла. Сбраживание второго потока сусла проводят в присутствии дрожжей до 2-3% остаточного сахара с получением основного виноматериала. Последний купажируют с уваренным суслом путем задачи уваренного сусла в сусло, находящееся в состоянии брожения, до достижения сахаристости виноматериала 120-260 г/дм3. Купажный виноматериал спиртуют молодыми коньячными спиртами, полученными ускоренными способами высокотемпературной экстракции дубовой щепы или стружки, до достижения спир-туозности 15-20% об. Выдерживают полученный купаж в таре с погруженной дубовой клепкой при температуре 65-70°С в течение 30-35 дней, при этом за 5-7 дней до окончания срока выдержки в виноматериал вводят спиртованное до 20-30% вакуум-сусло в количестве 2-3% от объема купажа.

Для получения вина типа малага темно-янтарного цвета с красным отливом сусло первого потока уваривают до 1/6 первоначального объема. Для получения вина типа малага золотистого цвета с красноватым оттенком сусло первого потока уваривают до 1/3 первоначального объема до получения арропе, который добавляют в количестве 20-30% в состав купажа. Для получения вина типа малага темно-коричневой цветовой гаммы часть сусла первого потока уваривают до 1/6 первоначального объема до получения колера, другую

часть сусла первого потока уваривают до 1/3 первоначального объема до получения арропе, колер и арропе используют в составе купажа в различных соотношениях в зависимости от требуемых цветовых характеристик приготовляемого вина. Изобретение обеспечивает получение вина с хорошо сбалансированным составом, улучшение органолептических показателей, типичности во вкусе и стойкости аромата, а также упрощение схемы производства, сокращение количества технологических операций и срока выдержки готового вина.

Патент № 2302127. Фосфолипидная биологически активная добавка к пище, обладающая антитоксическими свойствами / А.А. Петрик, Е.А. Бутина, Е.П. Корнена и др. Заявка № 2005134914 от

11.11.05; Опубл. 10.07.2007.

Изобретение относится к пищевой промышленно -сти и может быть использовано для получения высококачественной биологически активной добавки (БАД), применяемой для непосредственного употребления в пищу в качестве профилактики или для создания функциональных пищевых продуктов. Фосфолипидная БАД, обладающая антитоксическими свойствами, представляет собой масложировой фосфолипидный продукт. Ее готовят путем экстракции этиловым спиртом фосфолипидных концентратов при их соотношении со спиртом (1 : 3)-(1 : 7) и температуре 40-60° С с образованием спирторастворимой и спиртонерастворимой фракций фосфолипидов. Последнюю отделяют от спирторастворимой фракции, сушат под вакуумом с получением целевого продукта. Придание фосфоли-пидной БАД антитоксических свойств достигается за счет присутствия в ней пищевых физиологически функциональных ингредиентов - фосфатидилинозито-лов, фосфатидилсеринов, фосфатидилэтаноламинов, фосфатидных кислот, токоферолов и каротиноидов.