Научная статья на тему 'Новая технология десульфитации жидких пищевых продуктов'

Новая технология десульфитации жидких пищевых продуктов Текст научной статьи по специальности «Промышленные биотехнологии»

CC BY
230
401
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Аннотация научной статьи по промышленным биотехнологиям, автор научной работы — Исламов М. Н., Абдуллатипов И. Г., Абдуллатипова Д. М., Кишковский З. Н.

Изучена возможность применения для десульфитации жидких пищевых продуктов одного из самых перспективных мембранных методов разделения электродиализа. Сущность метода состоит в направленном переносе ионов через мембрану под действием постоянного электрического тока. Физико-химический состав (объемная доля этилового спирта, содержание сахара, массовая концентрация титруемых и летучих кислот, диоксида серы) в растворах и напитках определяли по действующим гостированным методикам, применяемым в отрасли. Установлено, что электродиализ оказывает существенное влияние не только на содержание сернистой кислоты в модельной системе, но и на концентрации диссоциируемых титруемых и летучих кислот. В то же время на концентрации спирта и сахара в растворе электродиализ не влияет.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по промышленным биотехнологиям , автор научной работы — Исламов М. Н., Абдуллатипов И. Г., Абдуллатипова Д. М., Кишковский З. Н.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Текст научной работы на тему «Новая технология десульфитации жидких пищевых продуктов»

НОВАЯ ТЕХНОЛОГИЯ ДЕСУЛЬФИТАЦИИ ЖИДКИХ ПИЩЕВЫХ

ПРОДУКТОВ

Исламов М.Н., Абдуллатипов И.Г., Абдуллатипова Д.М., Кишковский З.Н.

Дагестанский государственный технический университет, г. Махачкала

*

Московский государственный университет пищевых производств, г. Москва

В технологии производства жидких пищевых продуктов широкое применение находит процесс сульфитации - введение определенного количества диоксида серы с целью угнетения в них жизнедеятельности микроорганизмов, подавления действия окислительных ферментов и предотвращения тем самым продуктов от микробиологической порчи и окисления.

В продуктах SO2 находится в следующем виде [1]:

SÜ2 + H2O ^ H2SO3 ^ HSO3 ^ SO32'

Сернистая кислота H2SO3 в продукте содержится в свободной и связанной формах. Антимикробным действием обладает только свободная H2SO3 , называемая активной. Диффундируя в клетки микроорганизмов, сернистая кислота блокирует ферменты, нарушает обмен веществ, и в результате микробиальные клетки прекращают свою жизнедеятельность, т.е. отмирают. Таким образом сернистая кислота подавляет жизнедеятельность дрожжей, бактерий и плесеней. Ионы сернистой кислоты, окисляясь кислородом воздуха до SO4 -, снижают ОВ-потенциал.

Благодаря указанным свойствам в виноделии диоксид серы применяют на всех этапах технологического процесса: при отстое сусла, при термической обработке мезги, при переливках и т.д. Дозы SO2 зависят от качества винограда, назначения сусла, его химического и микробиологического состава, режима проведения операций. В винах, поступающих в реализацию, общее содержание SO2 должно быть не более 200 мг/дм3,

3 3

в т.ч. свободной - не более 20 мг/дм , в винах с остаточным сахаром - 300 и 30 мг/дм соответственно [2].

В некоторых случаях для интенсификации экстракционных процессов используют повышенные дозы SO2 - от 500 до 1000 мг/дм3, а при консервировании виноградного сусла - 500-800 мг/дм . При высоких дозах сернистого ангидрида в сусле при брожении накапливается H2S и в вине появляются неприятный запах и специфический сероводородный привкус. Кроме того, повышенное количество SO2 может оказать нежелательное физиологическое действие на организм человека. С такими же проблемами сталкиваются и в консервном производстве при приготовлении плодово-ягодных соков.

В связи с этим на практике часто возникает необходимость проведения десульфитации жидких пищевых продуктов. Для снижения концентрации сернистой кислоты в высокосульфитированных напитках до установленных кондиций в настоящее время применяют химический, термический и биологический способы десульфитации. Все указанные способы имеют определенные недостатки, связанные с необходимостью введения в пищевой продукт посторонних химических реагентов, нагревания до высоких температур с проветриванием, их малой производительностью и технологичностью.

Нами была изучена возможность применения для десульфитации жидких пищевых продуктов одного из самых перспективных мембранных методов разделения - электродиализа. Сущность метода, как известно, состоит в направленном переносе ионов через мембрану под действием постоянного электрического тока [3].

Экспериментальные исследования проводили на лабораторном многокамерном электродиализном аппарате камерного типа, описанном ранее [4]. Обработке подвергали растворы сернистой кислоты, модельные системы, содержащие сернистую кислоту, а также сульфитированное виноградное сусло. Электродиализ растворов и продукта осуществляли при значениях плотности тока ниже предельных - до 60-80 А/м2. В качестве регулирующего фактора использовали удельную производительность

3 2

электродиализного аппарата Q (дм /м •ч) и количество электричества, прошедшее через обрабатываемый продукт к (А/ч-дм3) .

Физико-химический состав (объемная доля этилового спирта, содержание сахара, массовая концентрация титруемых и летучих кислот, диоксида серы) в растворах и напитках определяли по действующим гостированным методикам, применяемым в отрасли.

На первом этапе исследований электродиализу подвергали водный раствор сернистой кислоты с исходной концентрацией 210 мг/дм3. Обработку осуществляли в аппарате с ионселективными мембранами МК40 и МА-40 при постоянной плотности тока 60 А/м2.

Как видно из полученных данных (рис. 1), с помощью электродиализа удается практически полностью удалить из раствора ионы сернистой кислоты.

к*10-3, А*ч/л

Рис.1 Деионизация водного раствора H2SOз с помощью электродиализа

Результаты исследований подтвердили предположение, что бисульфитные ИБО3 сульфитные БО3 анионы, образующиеся при диссоциации сернистой кислоты, легко переходят через анионселективные мембраны при электродиализной обработке.

На следующем этапе с целью определения влияния основных компонентов вина на эффективность удаления сернистой кислоты при электродиализе в аппарат подавали модельную систему, представляющую собой водный раствор следующих компонентов: этилового спирта - 9,0 % об., сахара - 5 г/100 см3, титруемых кислот (винной кислоты) -

3 3 3

8,4 г/дм , летучих кислот (уксусной кислоты) - 1,8 г/дм и БО2 общ. - 384 мг/дм . Обработку проводили также при плотности тока 60 А/м2.

Установлено, что электродиализ оказывает существенное влияние не только на содержание сернистой кислоты в модельной системе, но и на концентрации диссоциируемых титруемых и летучих кислот. В то же время на концентрации спирта и сахара в растворе электродиализ, как и следовало ожидать, не влияет.

Изменение содержания сернистой кислоты при электродиализе модельной системы (рис. 2) происходит в несколько меньшей степени (в %), по сравнению с электродиализной обработкой однокомпонентного водного раствора H2SO3. Это связано, очевидно, с тем, что определенная часть сернистой кислоты находится в модельной системе в недиссоциированном состоянии или в связанной с другими компонентами форме.

к*10-3, А*ч/л

Рис 2. Изменение содержания Н$0з в модельной системе при электродиализе. При тех же условиях обработки удалось удалить 64 % сернистой кислоты и довести его содержание с 384 до 176 мг/дм3, т.е. до значения ниже предельно допустимой для виноградных вин.

Содержание титруемых кислот в модельной системе уменьшилось с 8,4 до 6,1

3 3

г/дм или на 27 % (рис. 3), а летучих кислот - с 1,8 до 1,1 г/дм или на 39 % (рис.4).

Математическая обработка установленных зависимостей (рис. 2-4), позволила определить следующие уравнения регрессии, адекватно описывающие процесс удаления ионов сернистой кислоты, а также титруемых и летучих кислот из модельной системы с помощью электродиализа:

[802] = [ЗДисх. - 4 к;

[ТК] = [ТК]исх. - 0,04 к;

[ЛК] = [ЛК]исх. - 1,8 к + 1,17 к2

0

"1-1-г

10 20

30

40 50

60

70

к*10 , А*ч/л

Рис. 3. Влияние электродиализа на содержание титруемых кислот в модельной системе.

1,8->

с 1,7-

.о н 1,6-

о

н 1,5-

о

о 1,4-

к

(И т 1,3-

^

Ой 1,2-

1,1-

0

10

"20"

—I-1-1—

30 40

к*10-3, А*ч/л

"50"

60

—1

70

Рис. 4. Влияние электродиализа на содержание летучих кислот в модельной системе.

Для обоснования возможности использования новой технологии десульфитации в производстве жидких пищевых продуктов было изучено влияние электродиализа на изменение качественных показателей сульфитированного виноградного сока и белого полусладкого вина. Электродиализную обработку осуществляли при плотности тока 60 А/м2 и удельной производительности аппарата 125 - 150 дм3/м2-ч.

Результаты проведенных исследований, представленные в таблице, показывают, что метод электродиализа позволяет эффективно регулировать ионный состав напитков. Содержание спирта и сахара в продуктах осталось неизменным. Заметно

уменьшилось содержание титруемых и летучих кислот - на 20 - 25 %. Концентрация диоксида серы (сернистой кислоты) снизилось почти на 60 %.

Можно отметить также, что при электродиализе из вина и сока удаляются и ионы железа, часть азотистых веществ, что способствует их стабилизации против коллоидных помутнений. Содержание остальных компонентов изменилось незначительно. Дегустационная оценка виноградного сока и полусладкого вина, прошедших электродиализную обработку, выше контрольных образцов на 0,3 - 0,4 балла в основном благодаря улучшению их ароматических и вкусовых свойств.

Разработанная технология десульфитации жидких пищевых продуктов, основанная на использовании метода электродиализа, отличается экологической безопасностью и высокой производительностью. Внедрение новой технологии позволит снизить производственную себестоимость, продлить сроки хранения полуфабрикатов и получить готовую продукцию без посторонних тонов во вкусе и аромате.

Таблица

Изменение качественных характеристик напитков при электродиализной _обработке_

Показатели Виноградный сок Полусладкое вино

до обработки после обработки до обработки после обработки

Спирт, % об. - - 9,2 9,2

Сахар, г/100 см3 16,0 16,0 5,0 5,0

Титруемая кислотность, г/дм3 7,7 6,2 7,4 6,0

Летучие кислоты, г/дм3 1,3 0,9 1,7 1,2

Диоксид серы, мг/дм3

-общий 580 220 275 116

- свободный 62 19 24 15

Фенольные 480 432 388 357

вещества, г/дм3

Общий азот, г/дм3 337 252 258 194

Железо, мг/дм3 6,9 4,1 7,5 4,8

Альдегиды, мг/дм3 50,2 48,2 66,4 62,5

Дегустационная оценка, балл 7,3 7,6 7,7 8,1

Библиографический список:

1. Кишковский З.Н., Скурихин И.М. Химия вина. - М.: Агропромиздат, 1988, 254 с.

2. Справочник по виноделию./Под ред. Г.Г.Валуйко. - Симферополь: Таврия, 2005, 586 с.

3. Пилат Б.В. Электродиализ. - М.: Аввалон, 2004, 456 с.

4. Исламов М.Н. Исследование процесса деметаллизации виноградного вина в электродиализаторах различных конструкций.// Вестник ДГТУ. Технические науки, 2005, № 7, с. 86-90.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.