CC BY
46
имодей->бны об-
адсорб-кскими гспособ-е содер-10,: пред-ии (пек-шейной боковых ая цепь )СТЬЮ и
Таблица
ный
/дм3
и- об-а- щих
КОЛ-) ЛОЙДОВ
,0 720,0 ,4 70,0 ,0 612,0 .0 640,0 ,0 700,0 ,0 600,0 ,6 520,0 ,0 610,0 ,0 680,0 ,0 490,0 ,0 540,0 .0 140,0 .0 480,0 0 490,8 ,0 580,0 О 560,0 0 600,0 0 570,0 0 520,0 О 500,0
X вино-лияния Зчевид-ЮТ Про-сахари-
іанские ующую только актора. :войств :ые сое-гоидная
система виноматериалов претерпевает при их обработке и хранении. При оклейке вина не только удаляются природные коллоиды, но временно вводятся дополнительные, такие как рыбии клеи, желатин, танин и др.
В лабораторных условиях проводили оклейку шампанских виноматериалов одинаковыми дозами желатина и бентонита (30 мг/дм3 и 3,0 г/дм3), а также обработку холодом при температуре -2,5 ... 3,5°С в течение 4 сут. Следует отметить, что розливостойкость обработанных виноматериалов при этом во внимание не принималась. Проводили химический анализ на каждой стадии обработки и определяли пенообразующую способность виноматериалов. Полученные данные приведены в таблице.
Установлено, что оклейка виноматериалов снижает их пенообразующую способность, при этом существенные изменения в количественном и качественном составе претерпевают и ПАВ.
Особенно сильно уменьшается концентрация белка, общее содержание коллоидов. Следует отметить, что в отдельных вариантах (виноматериа-лы Алиготе, Шардоне КГУП Абрау-Дюрсо; Пино-Блан АПК Геленджик) оклейка практически не изменила пенообразующую способность виноматериалов.
Мы считаем, что стабилизатором пены в данном случае оказался введенный при оклейке желатин, являющийся природным коллоидом, его доза — 30 мг/дм — для этих виноматериалов была избыточной. Косвенно это подтверждается и содержанием
белкового азота, которое при оклейке изменилось незначительно.
Обработка холодом существенно изменяет со-стояние Коллоидной системы виноматериалов, приводит к уменьшению общего количества коллоидов, белка, полисахаридов, что ’’обезличивает” виноматериалы, выравнивает их химический состав. Пенообразующая способность при этом снижается до 4-5 с, что является очень низким показателем.
Таким образом, пенистые свойства будущего игристого вина зависят от количественного и качественного состава коллоидной системы виноматериалов, идущих на шампанизацию. Учитывая, что изменение коллоидного состава вина при вторичном брожении будет незначительным по сравнению с образованием компонентов коллоидной природы при сбраживании сусла, когда дрожжи потребляют гораздо больше сахара, чем при шампанизации, целесообразно проводить подбор виноматериалов, идущих на приготовление вин, пересыщенных диоксидом углерода, исходя из их пенообразующей способности.
ЛИТЕРАТУРА
М.:
1. Мержаниан А.А. Физико-химия игристых вин:.. Пищевая пром-сть, 1979. — 271 с.
2. Ребиндер П.А. Проблемы эмульсий и пен в пищевой промышленности (коллоиды в пищевой промышленности).
— М.: Пищепромиздат, 1949. — 168 с.
Кафедра технологии виноделия
Поступила 02.02.01 г ' ■
663.257
ПРИМЕНЕНИЕ УГОЛЬНО-МИНЕРАЛЬНЫХ СОРБЕНТОВ ДЛЯ ОБРАБОТКИ ВИН И ВОДНО-СПИРТОВЫХ РАСТВОРОВ
В.Т, ХРИСТЮК, Р.В. ДУНЕЦ
Кубанский, государственный технологический университет
В настоящее время имеется достаточно широкий спектр сорбентов и флокулянтов, фильтрующих материалов для обработки вин и напитков. Однако их применение не обеспечивает во многих случаях полной прозрачности и стабильности продуктов к п овторным помутнениям.
Для обработки были взяты образцы угольно-минеральных сорбентов УМС, полученные из отходов пищевых производств, дисперсных минералов и цеолитов. В качестве отходов применяли дрожже-
юолица 1
Сухой вино- мате- риал Сорт вино- града Содер- жание спир- та, %об. Тит- руе- мая кис- лот- ность, г/дм3 pH Содер. г/дм3
фено- ль- ных ве- ществ- .крася- щих ве- ществ белка
Белый Алиготе 9,8 6,9 3,35 243 42
Крас- Кабер-
ный не 10.2 7,1 3,4В 1640 421 75
вые, клеевые и сусловые осадки, а также виноградные и томатные выжимки. Сорбенты получали обработкой в течение 5-60 мин при 400-900°С без доступа кислорода воздуха в специальной печи. Образцы УМС обладают высокими сорбционными свойствами по отношению к высокомолекулярным веществам в модельных растворах [1, 2].
В качестве контроля применяли активированный уголь АУ марки БАУ, используемый для очистки водно-спиртовых растворов; термообработанную виноградную выжимку; водные 20%-е суспензии монтмориллонита махарадзевского и палы-
Таблица 2
Объемная Массовая концентрация, мг/дм3 Объемная
ДОЛЛ этилового спирта, %об. альде- гидов кислот сивушных масел доля метило- вого спирта, %об. pH
74,6 225 165 4520 0,11 6,25
40,0 121 88 2424 0,06 6,30
горскита черкасского; клиноптиллолит закарпатский.
Для исследования были взяты сухие необработанные виноматериалы АПФ Фанагория (Краснодарский край) и водно-спиртовые растворы на основе спирта-сырца виноградного, данные по составу которых приведены соответственно в табл. 1 и 2.
Таблица 3
Обоз- начение сорбен- тов Состав Сорбция веществ, % от исходного количества, при стационарной обработке сухого виноматериала
Красный Белый
Ф К Б Ф Б
УМС 1 Помидорная выжимка и палыгорскит (1/1) 19,3 35,0 4,9 29,9 6,0
УМС 2 Помидорная выжимка и палыгорскит (1/1) 16,2 26,9 5.8 28,1 7,6
УМС 3 Отруби и палыгорскит (1/2) 16.7 27,6 7,7 27,9 8,6
УМС 4 Помидорная выжимка и палыгорскит (1/3) 17,5 30,0 8.6 29,0 9,5
УМС 5 Виноградная выжимка и палыгорскит (1/3) 17,7 32,1 8,8 28,8 8,6
УМС 6 Клиноптиллолит и сахароза (1 /1) 18,3 33,2 10,8 29,5 12,7
УМС 15 Клеевые осадки с монтмО риллонитом 18,9 34,0 8,5 29,7 9,5
УМС 16 Дрржжевые осадки с монтмориллонитом 18,0 28,8 9,8 29,4 8,4
УМС 17 Клеевые осадки с монтмориллонитом 15,0 26,0 6,8 26,9 9,0
УМС 18 Дрожжевые осадки с палыгорскитом 19,2 33,6 8,9 30,5 10,0
УМС 19 Клеевые осадки с монтмориллонитом 17,2 29,0 6,6 28,2 8,0
УМС 20 Дрожжевые осадки с палыгорскитом 19,1 26,5 8,0 30,7 9,2
УМС 22 Клеевые осадки с монтмориллонитом- 18,1 25,9 3,2 28,9 7,6
АУ (БАУ) Древесный активированный уголь 19,6 25,8 7,7 31,2 6,5
п Палыгорскит черкасский природный 9,9 8,8 34,2 22,2 40,5
М Монтмориллонит махарадзевский природный 11,1 9,9 32,4 24,1 40,3
к Клиноптиллолит закарпатский 7,9 8,2 3,3 19,9 4,6
в Виноградная выжимка термообработанная 6,5 10,1 7.6 14,6 8,1
Белок, фенольные и красящие вещества в вине определяли фотоколориметрическими методами, активную и титруемую кислотность — по действующим методикам [3]. Водно-спиртовые растворы исследовали по методам ГОСТ 5964-93: содержание этилового спирта — ареометрическим методом; содержание кислот — титрованием ЫаОН; содержание альдегидов, метилового спирта и сивушных масел — фотоколориметрическими методами с использованием ФЭК-56.
При обработке в стационарном режиме падыгор-скит и монтмориллонит задавались в виде суспензии. Для обработки остальными сорбентами была взята фракция с размерами менее 0,25 мм. Дозировка всех сорбентов при обработке виноматериа-лов — 1 г/дм3, водно-спиртовых растворов — 8 г/дм3. Время обработки 24 ч, перемешивание трехкратное в течение первых 30 мин. Результаты сорбции фенольных Ф, красящих К и белковых Б веществ из виноматериалов при стационарной обработке представлены в табл. 3. Удаление этих же веществ из красного и белого виноматериалов при обработке в потоке представлено на рис. 1 (соответственно а и б).
-Фенольные <*У) —о—Красящие (АУ? —о—Белки (АУ) -Фенольные (УМС) - •□--Красящие (УМС) - - о - - белки (УМС)
Рис. 1
Для стационарной обработки водно-спиртовых растворов были отобраны образцы УМС 5, 6, 18, 22 и в качестве контроля — термообработанная виноградная выжимка, активированный уголь, па-лыгорскит. Результаты сорбции альдегидов, кислот и сивушных масел из водно-спиртовых растворов представлены в табл. 4.
При обработке в потоке применяли колонки диаметром 10 и длиной 50 мм; скорость пропускания продуктов изменяли в пределах 0,25—5 м/ч; для наполнения колонок использовали АУ и УМС 18 с размером фракции 0,25-0,50 мм. Измерения производили при установившемся режиме скорости протекания продуктов. Результаты обработки водно-спиртовых растворов в потоке представлены на рис. 2.
в вине годами, .ейству-
)СТВОрЫ
эдержа-м мето-ИаОН; а и си-и мето-
алыгор-суспен-ш была I. Дози-атериа-эв — 8 те трех-/льтаты :овых Б ной об->тих же лов при 1 (соот-
4
-0-
4
:ртовых , 6, 18, ианная
эль, па-кислот :творов
олонки опуска-5 м/ч; и УМС ерения скоро->аботки авлены
О 4- ------------- г-' —.---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------1-1- - -1-—-■-“
О 0,5 1 1,5 2 2.5 Э 3.6 4 4.5 5
V, МЛ*
—0~УУ*Д«ГИДЫ (АУ) —□—Кисло-™ (АУ) —л—Сив^ины* масла (АУ)
-•о--Л1ьд«хды(УМС} -о --Кислоты (УМС) Сивушные масла (УМС)
Рис. 2
При стационарной обработке сухих виноматери-алов УМС удаляют фенольные вещества на 15-19% из красного виноматериала и на 27-31% — из белого (табл. 3). Лучше сорбировал фенольные вещества А У — 20% из красного виноматериала и 32% — из белого. Образец виноградной термообработанной выжимки, клиноптиллолит, суспензии палыгорскита и монтмориллонита удаляют фенольные вещества в пределах 6-11% из красного виноматериала и 15-24% — из белого. Среди УМС лучшими сорбционными свойствами обладают образцы 18, 1, 20, 15; несколько хуже фенольные вещества удаляют образцы УМС 17, 2, 3.
Красящие вещества из красного сухого виноматериала лучше всего удаляли УМС и АУ — 26-35 и 26% соответственно. Среди УМС красящие вещества лучше удаляют образцы 1, 15, 18, 6; несколько хуже — образцы 17, 2, 3, 16. Термообработанная выжимка, клиноптиллолит, суспензии палыгорскита и монтмориллонита удаляют красящие вещества на 8-10%.
Таблица. 4
Обоз- наче- ние сор- бентов Сорбция веществ, % от исходного количества, при стационарной обработке водно-спиртовой смеси
40,0%об. 76,4%об.
Альде- гиды Кис- лоты Сивуш- ные масла Альде- гиды Кис- лоты Сивуш- ные масла
УМС 5 6,9 28,5 18,8 7,9 34,6 20,2
УМС 6 8,7 23,2 18,0 9,1 •з л а. 21,1
УМС 18 7,7 26,8 18,9 8,8 32,8 19,9
УМС22 8,9 30,8 18,7 10,4 35,7 19,6
АУ 11,0 49,9 24,7 13,7 54,8 25,8
П 5,0 18,0 8,0 7,5 20,8 7,2
В 5,2 20,4 14,5 6,7 22,8 15,5
Белковые вещества из виномате риалов лучше
удаляют палыгорскит — на 34 и 40%, монтмориллонит — на 32 и 40% из красного и белого виноматериала соответственно. УМС удаляют белки на 3—11% из красного и на 6-13% из белого виноматериала; сорбционные свойства образцов УМС 6, 4, 5, 18 лучше, чем у образцов УМС 1, 22, 19, 17. Активированный уголь, термообработанная виноградная выжимка и клиноптиллолит удаляли 6-8, 8-9 и 3-5% белковых веществ соответственно.
По результатам исследований обработки вино-материалов в потоке (рис. 1) можно сделать вывод, что при скорости протекания виноматериалов ниже 0,5 м/ч ухудшается сорбция высокомолекулярных веществ. Оптимальная скорость обработки для АУ и УМС 18 от 0,5 до 2,5 м/ч. С увеличением скорости протекания виноматериала сорбционные свойства УМС ухудшаются быстрее, чем у АУ, что, скорее всего, связано с их меньшей сорбционной емкостью.
При стационарной обработке водно-спиртовых смесей (табл. 4) альдегиды, кислоты и сивушные масла лучше сорбировал АУ. Из комплексных сорбентов образец УМС 22 обладал лучшей удаляющей способностью, чем УМС 6. Термообработанная виноградная выжимка удаляла указанные вещества лучше, чем палыгорскит, но хуже, чем УМС.
При обработке водно-спиртовых растворов в потоке (рис. 2) оптимальная скорость составляла от
0.5 до 4 м/ч. АУ на всем диапазоне обработки удалял альдегиды, кислоты, сивушные масла лучше, чем УМС.
выводы
1. УМС сорбируют фенольные вещества почти так же, как АУ марки БАУ, а красящие даже лучше. По нашему мнению, это вызвано тем, что при термообработке комплексных сорбентов развивается система пор (за счет углеродной части), расположенная по поверхности глинистого минерала. В результате этого углеродная часть сорбента используется максимально. Высокая сорбционная способность по достаточно крупным молекулам красящих веществ, на наш взгляд, вызвана преобладанием мезопор в комплексных сорбентах.
2. Лучшей сорбционной способностью по красящим и фенольным веществам обладают образцы на основе: дрожжевых осадков с палыгорскитом (УМС 18), клеевых осадков с монтмориллонитом (УМС 15), помидорной выжимки и палыгорскита {УМС 1). Образцы получали при 500~6(Ю°С, в течение 15-30 мин. Обработка в таком режиме, по-видимому, способствует лучшему развитию пористой структуры сорбентов.
3. Оптимальная скорость обработки виноматериалов для удаления высокомолекулярных соединений — в интервале от 0,5 до 2,5 м/ч. При скорости обработки сухих виноматериалов ниже 0,5 м/ч, сорбция веществ уменьшается. Вероятно, при малых скоростях обтекание частиц жидкостью происходит в ламинарном режиме, что ухудшает ее проникновение В ПирЫ СОрОсН!а.. Кроме этого, размер и пропорции колонки также накладывают свои ограничения.
4. При обработке водно-спиртовых растворов УМС менее эффективны, чем АУ. УМС 22, полученный при температуре 700°С в течение 5 мин, обладает более высокими сорбционными свойствами, чем другие УМС. Следовательно, для обработки водно-спиртовых растворов более эффективны комплексные сорбенты, полученные при более высокой температуре обработки.
ЛИТЕРАТУРА
1. Христюк В.Т., Тарасевич Ю.И., Дунец Р.В. Получение
угольно-минеральных сорбентов из отходов пищевой промышленности // Изв. вузов. Пищевая технология. —
2001. — № 2-3. — С. 44-47.
2. Христюк В.Т., Каиров И.К., Дунец Р.В. Влияние pH среды на удаление ВМС виноматериалов углеродсодержащими сорбентами / / Прогрессивные пищевые технологии
— третьему тысячелетию: Тез. докл. междунар. науч. конф'. (19-22 сентября)/КубГТУ. — Краснодар, 2000. —
С. 342-344.
3. Сборник технологических инструкций, правил и нормативных материалов по винодельческой промышленности, б-е изд. перераб. и доп. / Под ред. Г.Г. Валуйко. — М.: Агропромиздат, 1985.
Кафедра технологии виноделия
Поступила 29.10.2000 г
; 8.515:541.183
АДСОРБЦИЯ БЕЛКОВ И ЖИРОВ ИЗ СТОЧНЫХ ВОД ПИЩЕВЫХ ПРЕДПРИЯТИЙ НА ПРИРОДНЫХ СОРБЕНТАХ
H.П. ШАПКИН, Н.Н. ЖАМСКАЯ, А.С. СКОБУН,
И.В. ШЕВЕЛЕВА, А.Г. БОРОВИК, В.А, ШАПКИНА
Дальневосточный государственный университет Дальневосточный государственный технический рыбохозяйственный университет Дальневосточная морская академия .
Институт химии ДВО РАН
В последнее время возрос интерес к сорбции белков и липидов на природных и искусственных цеолитах [1, 2]. Выросло применение природных цеолитов при очистке сточных вод пищевых предприятий [3, 4]. Однако использование цеолитсодержащих пород для этих целей во многом сдерживается значительно меньшей, по сравнению с глинистыми минералами, сорбционной емкостью. Выполненные ранее исследования по сорбции белков цеолитами имеют противоречивый характер [1-3]. Это связано, на наш взгляд, с уделением недостаточного внимания изучению влияния вторичной пористой структуры цеолитсодержащих пород на сорбцию белка.
В качестве объектов исследования выбраны синтетические цеолиты, микрокристаллические образцы синтетических цеолитов и природные цеолиты Чугуевского месторождения. Минеральный состав природного цеолита: 5Ю2 — 69,01; А1,03 — 12,64; СаО — 2,16; Ыа20 — 1.10; К20 — 3,17; Ре203 —
I,29; Мц0 — 0,47, МпО — 0,01; ТЮ2 — 0,07; Н20 — 9,62; содержание клиноптилолита — 46,5%.
Исследована адсорбция белка и жира из модельных растворов и сточных вод рыбоперерабатывающего комбината. Зависимость сорбции белкового сывороточного альбумина БСА от pH раствора на синтетических цеолитах без связующего (I) СаА (а), 1ЧтаХ (б) и со связующим (II) СаА (б), 1\'аХ (г) представлена на рис.. 1.
Полученные графики показывают, что исследуемые образцы микрокристаллических цеолитов имеют резко экстремальную зависимость сорбции от pH раствора (изменение величины сорбции от максимума до минимума происходит в интервале от 2 до 3,5 pH). Причем максимум сорбции по сравнению с традиционными сорбентам?! (такими как силикагель, макропористые стекла) смещен в кислую область по сравнению с pH БСА. Наиболее вероятным объяснением этим данным может служить то, что среди распространенных сорбентов цеолиты имеют структуры с наибольшей кристалличностью поверхности [4]. Это позволяет осуществляться перезарядке поверхности в узком интервале pH и, как следствие, сильно изменять сорбцию заряженных белковых глобул. Следует отме-
тить, что конкретная кристаллическая структура цеолитов (СаА и ЫаХ), а также природа обменного иона (Са и Ыа) не имеют существенного значения для сорбции белка. Рассматривая сорбцию белка на тех же гранулированных цеолитах со связующим (рис. 1, II), можно видеть, что имеются
pH
Рис. 1
pH
существенные различия в характере сорбции. Так, если на гранулированном цеолите СаА сорбционное поведение БСА близко к микрокристаллическому цеолиту, то для гранулированного ЫаХ наблюдается значительная сорбция в щелочной области. Здесь следует отметить, что связующее в образце СаА представляет собой чистый каолин, в то время как в образце ЫаХ связующее содержит значительную примесь железа и других переходных элементов.
‘ • ___ Таблица 1
Условия! десорбции Десорбция БСА с поверхности цеолитов, %
СаА Чугуевский цеолит
Кислотная (pH 2,4) 31,4 17.6 4,79
Щелочная (pH 9,0) 73,2 73,2 67,0
Раствор ДДС (pH 7,0) 72,7 67,7 100,0 '
Была изучена обратимость сорбции (десорбция) белка с поверхности цеолитов при различных условиях (табл. 1). Согласно полученным данным, при кислотной обработке поверхности десорбция уменьшается с увеличением содержания примесей в цеолите, которые удерживают часть белка. В присутствии щелочи десорбция практически В[е
меняе прису во), в На и ско тенде а,
— с скоро 3-
с;
нами' чиста дить в раб Да: режи казыЕ врем* мин) начиї (рис.
а, мг/г 40-35-30-25-20-15-10-5-
Фс тельс адсор на вк резул ку не
Пр
струи его в:
