CC BY
54
могут (ему в ковой одной 1ению зязан-
содер-
ой и
1ЭЛ0Й
а, 6) при яется и под ' простой 1льде-1разо-эжда-тров, ирта, кть), юлях нтен-гвует отан-мате-
1ВН0-
эвого
бъяс-
азву-
:ржа-
пе от ение суль-
ейст-
юсти
объ-
[ине-
азву-
)ЖНО
свя-
гека-
ния глубоких процессов, которые приводят к ухудшению основных физико-химических и вкусовых качеств вина. Высокая скорость и малая энергоемкость десульфитации вин под действием ультразвуковых колебаний дают возможность применения этого метода в винодельческой промышленности.
ЛИТЕРАТУРА
1. Шольц Е.П., Пономарев В.Ф. Технология переработки винограда. — М.: Агропромиздат, 1980. — 447 с.
2. Валуико Г.Г. Виноградные пина. — М.: Пищевая пром-сть, 1978. — 255 с.
3. Бегунова Р.Д. Химия вина. — М.: Пищевая пром-сть, 1972. — 224 с.
4. Троост Г. Технология вина. — М.: Пищепромиздат, 1958. — 538 с.
5. Кишковский З.Н., Скурихин И.М. Химия вина. — М.: Агропромиздат, 1988. — 288 с.
6. Покровская Н.В., Каданер Я.Д. Биологическая и коллоидная стойкость пива. — М.: Пищевая пром-сть, 1978. — 272 с.
7. Самсонова А.Н., Ушева В.Б. Фруктовые и овощные соки. Техника и технология. — М.: Пищевая пром-сть, 1978. — 276 с.
8. Шобингер У. Плодово-ягодные и овощные соки. — М.: Легкая и пищевая пром-сть, 1982. — 472 с.
9. Бергман Л. Ультразвук и его применение в науке и технике. — М.: ИЛ. 1979. — 400 с.
10. Мокрый Е.Н., Старчевский В.Л. Ультразвук в процессах окисления органических соединений. — Львов: Вища школа, 1987. — 120 с.
Кафедра аналитической химии
Поступила 25.05.94
663.257.3
ПРИРОДНЫЕ СОРБЕНТЫ В ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССАХ
А.II, ПОСТНАЯ, В.З. МДИВАНИ
Кубанский государственный технологический университет Акционерная компания "Кубаньвинпром"
Для осветления молодых виноматериалов широкое применение получили минеральные сорбенты, которые обеспечивают не только сорбцию мутящих частиц, но и удаление высокомолекулярных веществ. Эффективность использования разных бентонитов в виноделии зависит от степени их набухания в воде и вине, способа применения (в гранулированном или порошковом виде), степени осветления и фильтруемости напитков [1].
Таблица 1
Сорбент Удель- ная Сорб- цион- Обменный комплекс, мг-экв/г
поверхность, м~/г ный объ- ем, см3/г Ыа+ Са2+ мг’+ I
Аскангель (Грузия) 68 0,16 0,52 0,36 0.09 0,97
Монтмориллонит
проданештский (Молдавия) 55 0,13 0,00 0,81 0,17 ■ 0,98
баймакл-ийский (Молдавия) 160 0,18 0,03 0,18 0,52 0,73
чуфлештский (Молдавия) 184 0.2 0,07 0.48 0,25 0.80
Гидрослюда
леовская (Молдавия) 57 — — — —
черкасская (Украина) 125 0,25 — — — 0,27
Палыгорскит (Украина) 158 0,29 — — — 0,26
Генетическая смесь палыгорскита и монтмориллонита (Украина) 211 0,35 0,02 0,51 0,06 0.59
Изучали возможность использования минеральных слоистых и слоисто-ленточных силикатов местных месторождений в качестве дешевых природных сорбентов, осветляющих виноматериалы. Адсорбционную емкость сорбентов устанавливали по альбумину (табл. 1). Удельную поверхность и предельный сорбционный объем природных сорбентов определяли по адсорбции бензола (молекулярная площадка Ш = 0,4 нм") или гексана (УУ = 0,5 нм").
Макромолекулы белков адсорбируются на внешней поверхности (вторичные поры) исследуемых образцов сорбентов. Адсорбция высокомолекулярных веществ зависит от доступности внутриагре-гатных пор для растворенных молекул [2].
От соотношения количества крупных и мелких пор зависит реальная адсорбционная емкость того или иного дисперсного минерала по отношению к растворенному белку. Пористость природных дисперсных минералов определяется особенностью строения, количественно-минералогическим составом, условиями формирования месторождения, составом обменного комплекса.
Бентониты — смесь палыгорскита и монтмориллонита. Палыгорскит и гидрослюда Черкасского месторождения обладают высокой дисперсностью. Эти мелкие частицы в текстуре сорбентов контактируют друг с другом, образуя поры радиусом 3-7 нм, что делает их малодоступными для макромолекул альбумина, но более подходящими для низкомолекулярных веществ типа гликопротеидов сусла и виноматериала. В результате адсорбционная емкость эгих сорбентов по альбумину немного превышает кальциевый монтмориллонит, хотя удельные поверхности, определенные по адсорбции бензола и гексана, существенно различаются.
Удельная поверхность гидрослюды Леовского месторождения невелика, но адсорбционная емкость по белку превышает все исследуемые сорбенты. Натриевая форма монтмориллонита в пять раз превосходит по сорбционной емкости белка кальциевую форму. Натриймонтмориллонит обладает способностью набухать и частично диспергироваться в воде вплоть до элементарных пакетов. Каль-циймонтмориллони г не обладает этим свойством,
его межпакетные промежутки остаются недоступными для макромолекул, а адсорбция их возможна только нч внешней поверхности.
Адсорбционная емкость аскангеля, в обменных позициях которого находится катион натрия, по сравнению с Са-монтмориллонитом высока. Чуф-лештский и баймаклийский бентониты являются щелочно-земельными, поэтому адсорбция белков у них происходит на внешней поверхности. Эти бентониты обладают высокой дисперсностью, что определяет их развитую внешнюю поверхность. Адсорбционная емкость чуфлештского бентонита близка к аскангелю, что обусловлено достаточным количеством пор. доступных для макромолекул альбумина. Пористость чуфлештского бентонита определяется наличием в нем разнообразных сме-шанослойный монтмориллонито-гидрослюдистых минералов. Чуфлештский бентонит представляет собой смесь монтмориллонита и гидрослюды, причем содержание последней колеблется от 25 до 40%. Баймаклийский бентонит содержит не более 5-10% примеси гидрослюды, являясь практически чистым природным щелочно-земельным адсорбентом, его поры малодоступны для макромолекул альбумина, аналогично Са-форме монтмориллонита [3].
Таким образом, исследования адсорбционной емкости сорбентов, используемых для осветления виноматериалов, позволяют рекомендовать наиболее перспективные природные глинистые минералы — аскангель, чуфлештский монтмориллонит и леовскую гидрослюдистую глину.
Использование гидрослюдистой глины для осветления виноматериалов показало эффективность удаления коллоидных веществ и одновременно выявило обогащение обрабатываемого продукта ионами кальция. Эго связано, по-видимому, с повышенным содержанием кальцита в исходном природном образце глины (табл. 2).
Таблица 2
Компоненты
Минеральный состав %, активированных
гидрослюдистых глии, соляной кислотой. %
0 0,25 0,5 1,5 3,0 5,0
5Ю2 55,60 58,22 62,08 63,22 63,46 67,90
СаО 5,00 2,58 0.48 0.47 0,59 0,44
М^о 2,53 2,24 2,14 1,97 2,05 1,58
Г'е2°3 5,34 ■ 6,02 6,20 6,10 5,62 4,41
ЛЦ°з 13,86 15,46 14,74 14,83 14,93 14,06
тю2 0,64 0,61 0,76 0,71 0,72 0,60
Ыа^О 0,85 . 0,75 0.74 0,87 0,77 1,01
К,0 3,04 .3.33 3,34 3,23 3,35 2,99
Потери при прокаливании 10,80 12.00 9,00 8.10 7,60 7,60
Сумма 97,66 101.21 99,48 99,50 99.09 100,59
Для устранения кальцита гидрослюдистую глину обрабатывали различными концентрациями соляной кислоты в весовом соотношении 1:20. Содержание окиси кальция, входящего в состав кальцита, в гидрослюдистой глине значительно уменьшилось.
Отсутствие кальцита в образцах гидрослюды подтверждается рентгенографическим анализом (табл. 3). В природном образце гидрослюдистой глины кальцит диагностируется по основному рефлексу и. 0,302. В образцах глины, обработанных растворами соляной кислоты более 0,5%, эти рефлексы отсутствуют. В исходной и обработанной 0,25%-м раствором соляной кислоты глине наблюдаются эндотермические эффекты при 720 и 860°С, относящиеся соответственно к тонкодисперсному и зернистому кальциту [41.
С увеличением концентрации соляной кислоты, используемой для обработки гидрослюдистой глины, характерные для кальцита .ждогермические
Таблица 3
Меж- Иитен- Эндотермические эффекты Экзоэффекты Общая
Сорбент плос- кост- ность 2 4 потеря массы,
н ыс* расстоянии отра- жения У Р Т Р Т Р Т Р Т Р %
Гидрослюдистая глина природная 0,302 10 140 4,0 560 3.2 740 2.2 800 1,4 900 10,8
обработанная раствором ИС1, %: 0,25 0,302 10 130 7,0 560 3.6 740 1,2 850 0.2 910 12,0
0.5 — — 110 6,0 550 3,4 — — 870 0.2 910 — 9.6
1.5 — — 140 4,8 525 3,2 — -- 860 0.1 .895 — 8,1
3 — — 120 4.0 560 3,4 — — 870 0,2 900 — 7.6
5 — — 140 4,0 560 3,4 880 0,2 920 — 7,6
Т - температура, Р - масса образна.
эффект ся с да( анализ Изуч модиф] в сравь на. Фа сорбен риал-вином; брана после ( ности пользо ность ( белков В х< ровань рослю/
+0,01С + 0,01' Тест ковые ются у
у? = (
ОГООЭх 0,0218 Осв ное ас
у, =
0,0085 + 0,00 Тее ковые
ОПИСЫ1
П =<
0,0146 + 0,01 Козі найме; но оп? номат< Ура натура для
У і =
0,1961 0,0008 0,0120 для ных М
У2 =
0,2340
0,0014
0,0210
для
п =
0,3594 0,0011 0,0416 для ных ас
П = 0,0822 0,00™
1-6,1995
\6яица 2
i глин, ой, %
5.0 67,90 0,44 1.58 4,41 14,06 0,60
1.01 2,99 7,60
100,59
то гли-1МИ со-
>0. Со-
в каль-умень-
1СЛЮДЫ
1ЛИЗОМ
цистой 1Му ре-■анных »ти ре--анной иаблю-860°С, >сному
слоты, 1Й гли-ческие
блица 3
Общая
потеря
массы,
%
10,8
12,0
9.6 8,1
7.6
7.6
эффекты при 720 и 860°С исчезают, что согласуется сданными химического и рентгенографического анализов.
Изучение процесса осветления виноматериалов модифицированной гидрослюдой МГС проводили в сравнении с аскангелем по плану Бокса—Бенки-на. Факторами служили: *, — доза минерального сорбента, г/дм3, *2 — время контакта виномате-риал—сорбент, ч и *, — pH обрабатываемого виноматериала. В качестве функции отклика выбрана мутность (осветляемость; виноматериалов I после обработки У, см"1. Для контроля эффектив-
ности обработки виноматериалов сорбентами использовали тест на белковую стабильность, мутность определяли после тестирования образцов на белковые помутнения — У2, см [5).
В ходе эксперимента получены модели в кодированном виде. Осветление виноматериалов гидрослюдой описывается уравнением:
У. = 0,059 - 0,0215-Г: - 0,0258*, - 0,0228*, +0,0106*,*о + 0,0179*.*, + 0,0075*.,*, + 0,0114*,* + 0,0103*/+ 0,003*,2. ‘ (1)
Тестированные образцы виноматериалов на белковые помутнения после обработки МГС описываются уравнением
У2 = 0,045 - 0,0196а-, - 0,0341*2 - 0,0205*, + 0,009* ,л:3 + 0,008*,*^ + 0,013*о*, + 0,0155*," + 0,0218*г-+ 0,00525*;-. *' (2)
Осветление этих же виноматериалов, проведенное аскангелем, описывается уравнением У, = 0,069 - 0,0164*. - 0,0189*,, - 0,0276*, + 0,0085*.*., + 0,00325*,*,+ 0.0106*о*, + 0,00431*.2 + 0,00894*22 + 0,0104*з‘. ' (3)
Тестированные образцы виноматериалов на белковые помутнения после обработки аскангелем описываются уравнением
= 0,0625 - 0,0184*. - 0,0291*о - 0,0159*, + 0,0146 *,*о + 0,00338*,*, + 0,0163*о*, + 0,006э*,2 + 0,0151*г - 0,000125*3-. ‘ (4)
Коэффициенты регрессии определены методом наименьших квадратов. Модели удовлетворительно описывают изучаемый процесс осветления виноматериалов при помощи МГС и аскангеля.
Уравнения регрессий (1)—(4) при переводе в натуральный масштаб принимают следующий вид: для осветления виноматериалов МГС К, = 0,695451 - 0,184393*, - 0,006509*2 -0,196100*, + 0,000589*,*, + 0,035800*.*, + 0,000833*2*, +0,011400*.- + 0,000032*г +
. 0,012000*,2; ‘ (5)
для белкового теста виноматериалов, обрабоган-! ных МГС
У2 = 0,744971 - 0,129300* - 0,010496*, -0,234067*, + 0,000500*,*, + 0,016000*.*," + 0,001444*;.*, + 0,015500*.2 + 0,000067*/ + 0,021 ООО*;2;' “ (6)
для осветления виноматериалов аскангелем У, = 0,885668 - 0,061463* - 0,006852*, -0,359457*, + 0,000472*,*о + 0,006500*,*! + 0,001178*;*, + 0.004310*2 + 0,000028*/ + 0,041600*;2; * (7)
для белкового теста виноматериалов, обработанных аскангелем
У4 = 0,467751 - 0,078999*. - 0,010866*, -0,082207*, + 0,006500*,2 + 0,000047*о2" + 0,000500*;2. * (8)
Полученные уравнения показывают, что идет процесс осветления виноматериалов обоими сорбентами в равных условиях эксперимента. Интерпретация математических уравнений довольно сложная задача, решение которой предпочитают выполнять при помощи приведения уравнений к канонической форме, определении поверхности отклика и получении сечений поверхности отклика по методу Гауса—Зейделя
Канонические преобразования уравнений (1) и (4) показали, что возникла поверхность отклика "двухполостной гиперболоид”, а уравнений (2) и (3) — "мнимый эллипсоид”.
Рассмотрим сечения этих поверхностей отклика при фиксированном значении pH в двух точках. При величине pH 3,2, наиболее часто встречающейся в виноматериалах всех типов, получен ряд сечений. Наилучший результат осветления киноматериала МГС наблюдается при *. 2 г/дм5 и *„ 42 ч, при этом величина У 0,041 см~ наименьшая. Наиболее благоприятное сочетание факторов в случае обработки виноматериалов аскангелем получилось в факторном пространстве, выходящем за рамки проведения эксперимента. Доза сорбента, необходимая для получения виноматериала с наибольшей степенью осветления аскангелем, по сравнению с МГС увеличивается до *, 3,25 мг/дм', а время осветления, напротив, уменьшается до 34 ч, в этом случае параметр отклика К, равен всего
0.053.см"1, что превышает мутность виноматериала, обработанного МГС, на 23%.
Тестирование на белковые помутнения виноматериалов, обработанных МГС и аскангелем, показывает, что МГС более полно удаляет термолабильные белки, при этом происходит наилучшее осветление виноматериалов, что позволяет снизить потери продукта при фильтрации.
Сравнительное изучение адсорбционных свойств монтмориллонитов и гидрослюд нескольких месторождений показало перспективность использования в виноделии слюды Леовского месторождения. Удельная поверхность гидрослюды невысока, но адсорбционная емкость по белку превышает все исследуемые сорбенты. При увеличении pH виноматериала осветляющие и сорбционные свойства модифицированной гидрослюды не меняются, а аскангеля — падают.
Производственные испытания модифицированной гидрослюды подтвердили возможность использования ее для осветления, снижения концентрации белковых компонентов и предупреждения кристаллических помутнений виноматериалов. Целенаправленная модификация бентонитовых глин дает сорбенты с заведомо задан ними свойствами.
ЛИТЕРАТУРА
1. Христюк И.Т., Агабальмиц Э.Г., Мержаниан А.А. Синергетическое действие смесей природных материалов при обработке ииномагериалоп / / Изв. вузов. Цшцевая технология. — 1981. — К« 1. — С. 102.
2. Физико-химические оснош.1 применения природных сорбентов в технологических процессах, связанных с поглощением белка / В.Л. Юрасоиа, Ю.И. Тарасевич, Л.И. Монахова, А.И. Постная / Адсорбенты и адсорбционные процессы в решении гроблемы охраны природы. — Кишинев: Штиинца, 1986. -- С. 100.
4.
Стабилизация вин модифицированной гидрослюдой / В.А. Юрасова, А.М. Постная, О.А, Болотин и др. / Прогрессивные технологии в производстве продуктов переработки винограда. — Кишинев, 1987. — С. 107.
А.с. 1179653 СССР. С 12 II 1/02. Способ обработки виноматериалов и вин / А.II. Постная, В.А. Юрасова, А.Я. Гохберг и др. — Опубл. в Б.И. — 1985. — № 34.
5. Villettaz J.C., Amado R,, Neukom H. Investigation of colloid substances in must and wine // Recent Dev. Food Anal. Proc. I. Eur. Conf. Food Chem. Vionna, 17-20 febr., 1981; Weinheim c.a. — 1982. — P. 476.
Кафедра технологии виноделия
Поступила 07.05.95
663.258.24
ВЛИЯНИЕ ОБРАБОТКИ НОВЫМ БИОСОРБЕНТОМ НА СОСТАВ ФЕНОЛЬНЫХ ВЕЩЕСТВ ВИНОГРАДНЫХ ВИН И СОКОВ
С.С. ЩЕРБАКОВ, B.C. ПОТИЙ, Е.Р. ДАВИДОВ
Московская государственная академия пищевых производств
Научно-исследовательский институт синтезбелка
Склонность белых столовых вин к побурению связана с большим содержанием лейкоантоциани-динов и катехинов, а к помутнению, обусловленному превращениями полифенолов, — с наличием в винах окисленных флавоноидных форм фенольных веществ ФВ [1~6].
Известно, что в процессе приготовления и выдержки вин содержание нефлавоноидных фенолов находится практически на одном уровне и они мало подвергаются превращениям, происходящим с другими фракциями ФВ [1,2, 5].
Таким образом, профилактика окислительного покоричневения может сводиться либо к созданию условий, исключающих действие кислорода, либо к освобождению вина от легко окисляемых фракций ФВ. Кроме того, удаление продуктов конденсации фенольных соединений может существенно улучшить цветовые характеристики вина. К числу препаратов, обладающих избирательным действием по отношению к ФВ, следует отнести поливи-нилпирролидон и поливинилполипирролидон, в основном сорбирующие полимерные формы и некоторую часть низкомолекулярных полифенолов. Недостатком применения синтетических препаратов является возможность попадания их мономеров в обрабатываемый продукт. Поэтому поиск новых сорбентов естественного происхождения с высокой сорбционной емкостью является актуальной задачей.
Нами исследовались характер сорбции фенольных соединений виноградных вин и соков и изменение их цветовых характеристик при обработке новым биосорбентом.
Для количественного определения отдельных фракций ФВ использовали методику [7], основанную на избирательном осаждении полимерных форм сульфатом хины и выделении мономеров флавоноидов с помощью формальдегида. Уровень фенольных соединений определяли согласно [8], цвет белых столовых вин, сусла и соков — по трихроматической системе XYZ методом 10 избранных ординат [9], цветовые характеристики красных виноматериалов и вин — с помощью методов МОВВ [10J.
Предварительно проведены сравнительные исследования эффективности различных модификаций биосорбента: ОК-2 получен в лабораторных условиях по технологии, разработанной в НИИ синтезбелка; ОК-2Э, ОК-2А — ОК-2, обработанный соответственно 96%-м этанолом и в автоклаве; ОК-2 — ОК-2 после двух лет хранения; ОК-УР приготовлен с помощью литических ферментов; OK-F — препарат фирмы Fould Springer (Франция).
Таблица 1
Препарат Показатель цветности Содержание общих фенолов, мг/дм3
яркость чистота доминирующая длина волны, нм
%
1 2 1 ! 2 і 1 2 1 2
Контроль 77,1 75,1 46 49 576 576 172 175
ОК-2 83,7 84,8 37 32 574 574 118 143
ОК-2Э 82,2 83,0 40 41 575 574 128 148
ОК-2А 80,2 80,6 43 42 575 576 156 168
ОК-2” 80,1 82,3 41 38 575 576 158 160
ОК-УР 84,5 84,8 33 35 574 575 122 150
OK-F 79,5 80,0 44 47 576 576 165 170
Таблица 2
Препарат
Показатель цветности
интен-
сивность
Содержание, мг/дм3
общие
фенолы
красящие
вещества
Контроль
ОК-2
ОК-2Э
ОК-2А
ОК-2"
ОК-УР
OK-F .
0,995
0,838
0,820
0,<Ю0
0,87!
0,830
0,892
1,10і
1.096
1.123
1.119
1.119
1.097
1.124
963
731
695
812
960
754
906
52,5
39,8
74.7
78.4
60.4
24.7
