CC BY
102
УДК 663.257
О.1. МАМАЙ, М.1. ВАЛЬКО, Т.О. КУЗЬМША, К.А. КОВАЛЕВСЬКИЙ, О Д. ШАН1Н
Херсонський нацюнальний технiчний ушверситет
СПОС1Б ВИДАЛЕННЯ ЗАЛ1ЗА З ВИН I КОНЬЯК1В
Розроблено новий високоефективний препарат для зниження вмгсту залгза у виноматергалах i коньяках. Проведет до^дження dii препарату на виноматерiали рiзних munie i ординарн коньяки. Приведет результати обробки вuномаmерiалiв р1зних muniв i ординарних коньяюв до^джуваним препаратом. Встановлено, що застосування препарату для обробки вuномаmерiалiв i коньяюв дозволяе знизити конценmрацiю зал1за до рiвня, що вимагаеться по технологи i забезпечити стабшьнкть вuномаmерiалiв i коньяюв проти залгзних помутнть.
Ключовi слова: залгзо, вuномаmерiалu, коньяки, новий препарат, демеmалiзацiя.
О.И. МАМАЙ, Н.И. ВАЛЬКО, Т.О. КУЗЬМ1НА, К.А. КОВАЛЕВСКИЙ, А.Д. ШАНИН
Херсонский национальный технический университет
СПОСОБ УДАЛЕНИЯ ЖЕЛЕЗА ИЗ ВИН И КОНЬЯКОВ
Разработан новый высокоэффективный препарат для снижения содержания железа в виноматериалах и коньяках. Проведены исследования действия препарата на виноматериалы разных типов и ординарные коньяки. Приведены результаты обработки виноматериалов разных типов и ординарных коньяков исследуемым препаратом. Установлено, что применение препарата для обработки виноматериалов и коньяков позволяет снизить концентрацию железа к уровню, который требуется по технологии и обеспечить стабильность виноматериалов и коньяков против железных помутнений.
Ключевые слова: железо, виноматериалы, коньяки, новый препарат, деметализация.
O.I. MAMAI, M.I. VALKO, T.O. KUZMINA, K.A. KOVALEVSKY, A.D. SHANIN
Kherson National Technical University
METHOD FOR REMOVING IRON FROM WINES AND COGNACS
A new highly effective preparation for reducing the iron content in the wine materials and the brandy. The investigations of the preparation in the wine materials of various types and the brandy. We present the results of processing of wine materials for various types and the brandy of study the preparation. It was found that the use of the preparation for the treatment of wine and brandy can reduce the iron concentration to a level that is required by the technology and ensure the stability of wine and brandy against haze iron.
Keywords: iron, wine materials, cognac, a new preparation, demetallization.
Постановка проблеми
Причиною появи металевих каав у виноматер1алах е надм1рна концентращя метатв: затза, мщ, алюмшш, олова, шкелю та ш. Однак поява цих каав зумовлена не лише вказаними металами, але й наявнютю у виш фенольних сполук, б1лкових речовин, оргашчних кислот, фосфапв, вмютом арчисто! кислоти, р1внем окислювального потенщалу, величини рН та шшими факторами.
Надм1рне збагачення вин i коньяюв металами мае технолопчне походження. В сучасних умовах виноробства Укра!ни уникнути дотику сусла, виноматерiалiв i коньяюв з металами практично неможливо. Уже при зборi (ручному, рщше машинному), транспортуванш виноград збагачуеться залiзом, мщдю, цинком, рiдше оловом. Крiм того, для приймання, переробки винограду й вироблення виноматерiалiв на винзаводах використовуються металевi бункери, технологiчне обладнання, резервуари (у т.ч. алюмшев^ з ненадшним захисним покриттям.
Аналiз останшх дослщжень i публiкацiй
Щд час збертання молодих виноматерiалiв без доступу повгтря зал1зо у винi перебувае у виглядi двовалентних iонiв Fе2+ i у формi розчинних металоорганiчних комплекав [1]. Двовалентне та комплексно зв'язане залiзо не викликае помутнiння вина. При проведенш переливання та шших технологiчних обробок виноматерiалiв пiд дiею розчиненого кисню двовалентне зал1зо окислюеться до тривалентного:
4Бе2+ + О2 + 4Н+ = 4Ре3+ + 2Н2О.
Щд час взаемоди Бе3+ з фенольними речовинами (конденсованими таншами, лейкоантощанами, антощанами) утворюються важкорозчинн комплекси. Бш вина набувають срого ввдтшку, з'являються др1бн1 аморфн чорн або темно-коричнев1 частки. Червот вина темшють, випадае чорний або синш осад. Антощани утворюють з Бе3+ комплекс фюлетово-синього кольору. Це сформована вада: чорний або синш кас.
При взаемоди Бе3+ з фосфатами у вин утворюеться бша суспенз1я, пот1м через шлька дшв на дно випадае осад у вигляд1 аморфного порошку срого кольору: бший кас.
Запоб1гти появ1 у винах чорного 1 бшого каав можна такими технолопчними прийомами:
- звести до мшмуму збагачення сусла (соку) 1 вина зал1зом на р1зних етапах технолопчного процесу;
- оск1льки наш1 вина майже завжди мютять надм1р зал1за, то вино перед уама операщями, пов'язаними з його аеращею, рекомендуеться сульфиувати до 20 мг/дм3 вшьно! арчисто! кислоти, а ще краще з добавкою аскорбшово! кислоти (до 100 мг/дм3) [2].
I у нашш крш'т, 1 за кордоном, щоб запобити утворенню металевих помутншь, додають у виноградн вина лимонну кислоту (до 2 г/дм3), яка зв'язуе зал1зо в розчинний досить мщний лимоннокислий комплекс. За ввдсутносп в1льно! срчисто! кислоти щ комплекси легко руйнуються бактер1ями. Роль комплексоутворювача може виконувати 1 винна кислота, легко вилсняючи зал1зо з його фенольних сполук.
У флокуляци осад1в при бшому кас активну роль вщграють б1лки вина. Тому вина, оброблен бентонитом, позбавлен бшшв, менш схильн до появи бшого касу, незважаючи навиъ на високий вмют зал1за.
Запоб1гти зал1зному касу та усунути його можна видаленням надм1рного вмюту зал1за обробкою виноматер1ал1в. Зпдно з чинною нормативною документащею встановлена гранично допустима масова концентращя зал1за в оброблених виноматер1алах: для приготування ординарних вин — не бшьше 15 мг/дм3, для марочних вин — до 10 мг/дм3.
Дозволен до використання у виноробств1 1 рекомендован чинною нормативною документащею препарати для обробки виноматер1ал1в з метою усунення металевих помутншь умовно можна роздшити на три групи:
- видалення метал1в у вигляд1 важкорозчинних комплекав — жовта кров'яна сшь (ЖКС) 1 тринатр1ева сшь нприлотриметилфосфоново! кислоти (НТФ);
- сполучення метал1в у мщн1 розчинн комплекси - лимонна кислота 1 двонатр1ева сшь етиленд1амштетраоцтово1 кислоти (трилон Б);
- видалення метал1в шляхом юнообмшу.
Ниш з уах вщомих прийом1в деметал1заци вин, як1 грунтуються на використанш речовин, що утворюють з металами важкорозчинн сполуки, найб1льшу ефектившсть та ушверсальшсть мае ЖКС. До недолЫв даного способу слщ ввднести ту обставину, що за найменшого порушення технолопчного процесу 1 саштарних норм юнуе загроза появи надлишку жовто! кров'яно! сол1 у виш По-друге, наить у старанно обробленому виш м1стяться незначн залишков1 шлькосп щанистих сполук. По-трете, деметал1защя вин, яш м1стять бшьше, нж 40 мг/дм3 катюшв важких метал1в, не може бути досягнутою за один прийом. I останне, проводити обробку вин ЖКС у потощ не можливо.
Останшм часом для деметал1зацп вин використовують НТФ, яка за один прийом видаляе до 200 мг/дм3 зал1за у будь-якш форм1 [3]. Обробляють виноматер1али НТФ за температури не нижче 10 °С. Використання НТФ не виключае появи "переобклеювання" 1 муп тсля ф1льтрацп та дисятиденного вщпочинку. Нередко на практищ вина, оброблеш НТФ, ф1льтрують дв1ч1. На яшсть обробки ютотно впливае рН середовища.
На сьогодшшнш день бшьше уваги заслуговуе використання юнообм1ну. Загальними недолжами вах юнообмшнишв е неповне виведення метал1в, складшсть регенерацп, необхвдшсть спещальних установок, поминий вплив на склад 1 яшсть вин [2].
Умови сучасного виробництва потребують розробки нових ефективних препарапв для деметал1зацп вин, яш не впливають на сан1тарно-г1г1ен1чний стан та органолептичн1 показники вина.
Формулювання мети дослiдження
На кафедр1 харчових технологш Херсонського нащонального техшчного ушверситету розроблено новий високоефективний препарат для зниження вм1сту зал1за у виноматер1алах. Цей препарат - комплексон, що м1стить фосфор, рекомендуеться використовувати для стабшзацп виноматер1ал1в 1 коньяшв проти металокасових помутншь.
В зв'язку з вищевикладеним, дощльно було дослвдити вплив запропонованого препарату на кшетику сорбцИ 1он1в Бе3+ 1 яшсш показники обробленого виноматер1алу 1 коньяку для виявлення оптимальних умов деметал1зацп вин.
Викладення основного матерiалу дослщження
Експериментальш дослiдження дИ нового препарату на виноматерiали проводились в лабораторних умовах кафедри харчових технологiй Херсонського нацюнального технiчного унiверситету.
Технологiчний режим включав наступш операци: введення робочого розчину нового препарату у виноматерiал ^ ретельне перемiшування ^ освгглення виноматерiалу в статичних умовах при 20, 40°С - фiльтрацiя.
Для визначення вмiсту залiза використовували фотоколориметричний метод, оснований на утвореннi забарвлених комплекав залiза з жовтою кров'яною сшлю за методикою, прийнятою у виноробствi [5]. Вмiст спирту визначали по ДСТУ 4112.3—2002. Масову концентрацш сахарiв визначали по методу Бертрана i методу прямого титрування. Масову концентрацiю фенольних речовин визначали перманганатометричним методом, масову концентрацш титруемих кислот методом прямого титрування, масову концентрацш бiлкiв фотоколориметричним методом [5].
Дш нового препарату вивчали на сухих i мiцних виноматерiалах.
Ефективнiсть зв'язування (сорбцiйнiсть) металiв (С,%) визначали по рiзницi мiж шльшстю металу у виноматерiалi пiсля обробки новим препаратом i в вихвдному виноматерiалi.
В таблицi 1 приведет результата обробки виноматерiалiв новим препаратом. Як видно, при дозах препарату вщ 50 до 300 мг/дм3 вдаеться знизити вмют залiза до концентрацп 5 мг/дм3 i нижче, i забезпечити стабiльнiсть до залiзного касу. Сорбцiйна емнiсть (к1льк1сть мiлiграмiв залiза, що сорбуеться 100 мг препарату) знижуеться зi збiльшенням дози i залежить вiд типу виноматерiалу. В мiцних винах новий препарат б№ш активний, що очевидно, пояснюеться кращим диспергуванням в бiльш спиртовому середовищ^
Щдвищення температури з 20 до 40 °С пiд час освилення виноматерiалiв при дозi препарату 100 мг/дм3 дозволяе тдвищити сорбцшну емнiсть на 2,3 мг залiза.
Аналiзуючи отриманi данi, можна передбачити, що новий препарат видаляе в основному катюнну форму залiза. Шдвищення температури з часом частково руйнуе нестiйкi форми комплексiв залiза з видшенням його в катiоннiй форм^ що сприяе зв'язуванню його комплексоутворювачем.
В сташ, що наступае шсля 5 дiб контакту, залишкова концентращя залiза не перевищуе 3-4 мг/дм3. Тому доцшьно проводити обробку виноматерiалiв при 40 °С.
Таблиця 1
Вплив нового препарату ^ на вмiст з&тза у виноматерiалах_
Вино- Доза Час кон- Залiзо, мг/дм3 при Сорбцшна емшсть, мг Fe Схильнють до касу
матерiал препарату такту, даб температурi на 100 мг препарату при при
20°С 40°С 20°С 40°С 20°С 40°С
Столовий - - 24,0 24,0 - - + +
червоний 50 5 21,8 20,5 4,4 7,0 + +
100 13,3 11,4 10,7 12,6 + -
200 9,1 6,2 7,5 8,9 - -
300 6,1 4,1 6,0 6,6 - -
Портвейн - _ 26,2 26,2 - - + +
50 4 20,9 19,2 10,6 14,0 + +
100 14,2 11,6 12,0 14,6 + -
200 6,9 5,1 9,7 10,6 - -
300 3,9 3,4 7,4 7,6 - -
Приведенi даш в табл. 1 сввдчать про те, що в столових винах 100 мг препарату при 40°С видаляють в середньому 11 мг залiза, а мiнiмальнi i максимальш кiлькостi залiза, що видаляються щею дозою препарату, коливаються вiд 9,4 до 12,6 г в залежносп ввд складу виноматерiалу, що оброблюеться. Широкий iнтервал коливань вказуе на значну залежнiсть ефективностi дози ввд фiзико-хiмiчного складу вина i необхвдшсть И визначення в кожному конкретному випадку.
Дослвджуваний препарат утворював в оброблених виноматерiалах помутнiння, як1 в б№шосп випадк1в легко видалити ф№труванням. Склад iнших компонентiв виноматерiалiв при обробщ новим препаратом не змшюеться.
Дш нового препарату також вивчали на коньяках 3-х, 4-х i 5-ти рiчноl витримки. Ефективнiсть зв'язування (сорбцшшсть) металiв (С,%) визначали по рiзницi мiж к1льк1стю металу у коньяку тсля обробки новим препаратом i до обробки.
В табл. 2 приведенш результати обробки коньяшв новим препаратом. Як видно, при дозах препарату ввд 50 до 300 мг/дм3 вдаеться знизити вмют залiза до концентрацп 1 мг/дм3 i нижче i забезпечити стабшьшсть до залiзного касу. Сорбцiйна емнють знижуеться зi збiльшенням дози.
Пвдвищення температури з 20 до 400С тд час освилення коньяков при доз1 препарату 100мг/дм3 дозволяе пвдвищити сорбцшну емшсть на 2-3 мг зал1за.
Таблиця 2
_Вплив нового препарату на вмкт зал1за у коньяках_
Коньяк, Доза Час контакту, Зал1зо, мг/дм при Сорбцшна Схильтсть до
витриманий препарату д!б температур! емшсть, касу при
мг зал1за на 100мг температур!
препарату
200С 400С 200С 400С 200С 400С
3 роки - - 12,9 12,9 - - + +
50 5 10,8 9,2 4,2 7,4 + +
100 5 6,4 4,1 6,5 8,8 + -
200 5 3,4 2,2 4,8 5,4 - -
300 5 1,6 0,9 3,8 4,0 - -
4 роки - - 10,2 10,2 - - + +
50 5 8,4 7,1 3,6 6,2 + +
100 5 5,3 3,8 4,9 6,4 + -
200 5 2,1 1,7 4,0 4,3 - -
300 5 1,2 0,8 3,0 3,1 - -
5 рошв - - 11,7 11,7 - - + +
50 4,5 9,4 8,1 4,6 7,2 + +
100 4,5 5,8 3,7 5,9 8,0 + -
200 4,5 2,9 2,1 4,4 4,8 - -
300 4,5 1,1 0,6 3,5 3,7 - -
Приведен дан в табл.2 сввдчать про те, що 100мг препарату при 400С видаляють в середньому 7,7 мг зал1за, а ттмальт 1 максимальн шлькосп зал1за, що видаляються щею дозою препарату коливаються ввд 6,4 до 8,8мг в залежносп ввд складу коньяку, що обробляеться. 1нтервал коливань вказуе на залежшсть ефективносп дози ввд ф1зико-х1м1чного складу коньяку 1 необхвдшсть його визначення в кожному конкретному випадку.
Дослвджуваний препарат утворював в оброблених коньяках помутншня, як1 в бвдьшосп випадк1в легко видалити ф1льтруванням.
З лггературних даних ввдомо, що юни зал1за зв'язуються юногенними групами фосфорнокислих катюшв координацшним зв'язком. Ввдомо також, що коли швидшсть сорбци визначаеться дифузшними процесами, то процеси сорбци визначаються малим часом досягнення р1вноваги. У випадку, коли швидк1сть сорбци визначаеться х1м1чною реакщею утворення комплекав з активними групами сорбенпв, час досягнення р1вноваги р1зко зростае. 1они зал1за володшть значною координац1йною спроможн1стю по ввдношенню до фосфатних груп. Таким чином можна зробити припущення, що катюни зал1за зв'язуються координац1йним зв'язком з фосфатними групами нового препарату, при цьому зал1зо вилучаеться майже повшстю, хоча 1 пов1льно. Сл1д звернути увагу, що це припущення справедливе у випадках в1дсутност1 в розчиш 1нших речовин, здатних утворювати комплекси 1з зал1зом.
Результати, отриман1 при дослвдженш ефективност1 дИ нового препарату на коньяки, приведено в табл. 3.
З даних табл. 3 видно, що при обробщ коньяшв запропонованим препаратом ввдбуваеться зниження вм1сту зал1за до р1вня, що вимагаеться за технолог1ею, зникае схильн1сть коньяшв до зал1зного касу, покращуються органолептичш показники по кольору, букету, смаку. На шш1 показники обробка новим препаратом не впливае.
Таблиця 3
Х1м1чм 1 органолептичн1 показники коньяку до 1 шсля обробки новим препаратом при 40°С
Показник Коньяк , 3 роки витримки Коньяк, 5 рошв витримки
вихвдний оброблений вихвдний оброблений
1 2 3 4 5
Об'емна доля етилового
спирту, %об. 40 40 42 42
Масова концентращя зал1за, мг/дм3 12,9 0,9 11,7 0,6
Цукр1в, г/100 см3 15 15 15 15
Титрованих кислот, г/дм3 6,9 6,8 6,6 6,4
Продовження таблиц 3
1 2 3 4 5
Масова концентращя метанолу, г/дм3 0,3 0,3 0,4 0,4
Летких кислот, мг/100см3
1,0 1,0 1,0 1,0
Органолептична характеристика
Зовтшнш вигляд Мутний, Прозорий, Мутний, Прозорий,
коричневий золотисто- коричневий золотисто-
коричневий коричневий
Букет Добре розвинений, але грубуватий Характерний для коньяку даного типу, без Добре розвинений, але грубуватий Характерний для коньяку даного типу, без
стороннього запаху стороннього запаху
Смак Негармонiйний, Характерний для Негармоншний, Характерний для
з металевим коньяку даного з металевим коньяку даного
присмаком типу, без присмаком типу, без
стороннього стороннього
присмаку присмаку
Схильшсть до + - + -
залiзного касу
Таблиця 4
Фiзико-хiмiчш i органолептичнi показники виноматерiалiв до i пiсля обробки новим препаратом __при 40оС__
Показник Виноматерiал столовий червоний Портвейн бвдий
вихвдний Оброблений препаратом вихвдний Оброблений препаратом
Фiзико-хiмiчнi показники
Об'емна доля етилового 12,9 12,9 18,4 18,4
спирту, %об.
Масова концентрацiя залiза, мг/дм3 54,3 4,2 56,7 4,1
Вмiст сахарiв, г/100см3 0,2 0,2 6,4 6,4
Титрованих кислот, г/дм3 6,7 6,7 5,6 5,6
Вмiст летких кислот, г/дм3 0,9 0,9 0,6 0,6
Фенольних речовин, мг/дм3 2830 2130 928 605
Бвдшв, мг/дм3 5,1 5,2 6,1 6,4
Схильшсть до зал1зного касу + - + -
Схильшсть до фенольних + - + -
помутншь
Органолептичш показники
Зовтшнш вигляд Мутний, осад Прозорий з блиском, Тьмяний, осад Прозорий з
темного забарвлення темного блиском,
кольору ввдповвдае даному типу вина кольору забарвлення ввдповвдае даному типу вина
Аромат Добре Характерний для вина Добре Характерний для
розвинений, але грубуватий даного типу, без стороннього запаху розвинений, але грубуватий вина даного типу, без стороннього запаху
Смак Металевий Характерний для вина Металевий Характерний для
присмак даного типу, без стороннього присмаку присмак вина даного типу, без стороннього присмаку
Вплив обробки новим препаратом на фiзико-хiмiчнi i органолептичш показники наведено в
табл. 4.
Одержат результата сввдчать про те, що запропонована обробка знижуе вмют залiза до рiвня, що вимагаеться за технолопею, зникае схильшсть до фенольних помутнiнь i помутншь, викликаних надлишком залiза, виноматерiал стае прозорим з блиском, зникають сторонш запахи i присмаки, аромат i смак стае характерним для даного типу вина. На iншi показники обробка не впливае.
Висновки
Таким чином встановлено, що новий препарат ефективно дiе при 20, 40°С, але освiтлення при 40°С завершуеться за 4-5 дб, а при 20°С — за 7-8 дiб. На органолептичш показники препарат дiе пльки позитивно. Отже, застосування нового препарату сприяе видаленню з виноматерiалiв i коньякiв рiзних форм залiза i в незначнiй мiрi фенольних речовин i стабшзацп вин проти залiзних помутнiнь.
Висока ефективнiсть препарату, його нетоксичнють, а також можливiсть застосування нового препарату для обробки виноматерiалiв i коньяков у потоцi дозволяють рекомендувати використання нового препарату у виробничих умовах.
Список використаноТ лггератури
1. Г.Г.Валуйко, В.И.Зинченко, Н.А.Мехузла. Стабилизация виноградных вин. Симферополь. „Таврида". _ 2002. _ 207с.
2. В.И.Зинченко, Н.Г.Таран, М.Л.Шарыгин. Стабилизация вин при кристаллических и металлических помутнениях в поточных режимах.//Виноделие и виноградарство. - Москва.- 2004.-№4.-С. 17-20.
3. А. Л. Панасюк, С. Г. Тарасов. Применение препаратов на основе НТФ для деметаллизации вин//Российская Академия сельско-хозяйственных наук. Хранение и переработка сельхозсырья.— 1998.— №2.— с. 12_13.
4. О.1.Мамай, О.Д.Шанш, £.1.Широкий. Новий препарат для деметалiзацil вин.// Таврiйський науковий вюник. - Херсон. -2004.-Вип.32. -С. 107-111.
5. Методы технохимического контроля в виноделии. Под ред. Гержиковой В.Г. Симферополь. „Таврида" .- 2002.-260с.
