Размещено на http://www.allbest.ru/

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА К ДИПЛОМНОЙ РАБОТЕ

Изучение влияния способа сбраживания сусла из красной смородины на качество готового виноматериала

Содержание

• Введение
• 1. Аналитический обзор
• 1.1 Красная смородина как сырье для плодового виноделия
• 1.1.1 Ботанические особенности
• 1.1.2 Химический состав и свойства
• 1.2 Приготовление столовых сухих виноматериалов из смородины
• 1.2.1 Особенности приготовления столовых сухих вин
• 1.2.2 Получение сусла
• 1.2.3 Брожение сусла
• 1.2.4 Выдержка виноматериалов
• 1.2.5 Осветление и стабилизация виноматериалов
• 1.2.6 Розлив и выдержка вина в бутылках
• 1.2.7 Характеристика готовых столовых виноматериалов
• 2. Материалы и методы анализов
• 2.1 Объекты исследования
• 2.2 Возбудители спиртового брожения
• 2.3 Вода
• 2.4 Свойства исходных материалов
• 2.5 Методы анализов
• 2.5.1 Определение кислотности сока методом потенциометрического титрования
• 2.5.2 Определение активной кислотности при помощи рН-метра
• 2.5.3 Определение массовой концентрации сахаров методом Бертрана (перманганатометрическим методом)
• 2.6 Метод определения массовой концентрации общего, приведенного и остаточного экстракта (по ГОСТ Р 51620-2000)
• 2.6.2 Определение массовой концентрации летучих кислот методом дробной перегонки (по ГОСТ 13193 - 73)
• 2.6.3 Определение объемной доли этилового спирта методом перегонки
• 2.6.4 Определение мутности турбидиметрическим методом
• 2.6.5 Определение содержания полифенолов методом Фолина-Чокальтеу
• 2.6.6 Определение массовой концентрации антоцианов
• 2.6.7 Определение массовой концентрации лейкоантоцианов
• 2.6.8 Обработка виноматериала бентонитом
• 2.7 Органолептический анализ вин
• 2.7.1 Бальная система оценки качества вина
• 2.8 Получение столового сухого виноматериала из красной смородины
• 2.8.1 Приемка и инспекция красной смородины
• 2.8.2 Дробление красной смородины
• 2.8.3 Определение физико-химических показателей сусла
• 2.8.4 Получение сусла для приготовления столового сухого виноматериала по белому способу
• 2.8.5 Получение сусла для приготовления столовых сухих виноматериалов по розовому и красному способам
• 2.8.6 Сбраживание сусла из красной смородины
• 2.8.7 Прессование сброженной мезги
• 2.8.8 Дображивание и снятие вина с осадков
• 2.8.9 Осветление виноматериалов
• 2.8.10 Хранение сухого столового виноматериала
• 2.8.11 Определение массовой концентрации приведенного экстракта
• 2.8.12 Определение титруемой, активной и летучей кислотности
• 2.8.13 Определение полифенолов методом Фолина-Чокальтеу
• 2.9 Возможные мероприятия по улучшению качества готовых вин из красной смородины
• 3. Безопасность жизнедеятельности
• 3.1 Общие требования безопасности при работе в лаборатории
• 3.1.1 Характеристика выполняемой работы
• 3.1.2 Характеристика используемых реактивов и компонентов с точки зрения токсичности и пожароопасности
• 3.1.3 Возможные аварийные ситуации, мероприятия по их предотвращению
• 3.2 Инструкция по охране труда для студента-исследователя
• 3.2.1 Общие положения
• 3.2.2 Требования безопасности пред началом работы
• 3.2.3 Требования безопасности во время работы
• 3.2.4 Требования безопасности в аварийных ситуациях
• 3.2.5 Требование безопасности по окончании работы
• 4. Стандартизация и метрология
• Заключение
• Список использованных источников
• Приложение А
• Приложение Б
• Приложение В
• Введение
• В настоящее время актуальным является использование дешевого и доступного сырья с целью уменьшения себестоимости готовой продукции. Для Алтайского края широко распространенным сырьем является красная смородина.
• Основным недостатком вин, получаемых из смородины, является недостаточная гармоничность вкуса, вследствие сильного разбавления сусла водой, что приводит к недостаточно развитому вкусу. Поскольку сухим столовым винам свойственны невысокая спиртуозность, средняя экстрактивность и свежесть, то гармоничная полнота вкуса вина может быть обеспечена повышением компонентов экстракта.
• Экстрактивность вин обусловлена содержанием в вине углеводов, многоатомных спиртов, органических кислот, фенольных соединений, азотистых и минеральных веществ. Наличие этих веществ сильно зависит от вида и качества сырья, типа получаемого вина и применяемой технологии.
• Одно из направлений повышения содержания экстрактивных веществ - получение вин и виноматериалов по технологии красных вин, предусматривающие брожение сусла вместе с мезгой.
• Поэтому актуальным является изучение влияния способа сбраживания смородинового сусла на качество готового виноматериала.
• Для осуществления данной цели были поставлены следующие задачи:
• 1) Получение столовых сухих виноматериалов из красной смородины различными способами брожения;
• 2) Исследование изменения состава бродящего сусла в зависимости от способа получения виноматериала;
• 3) Сравнение полученных образцов виноматериалов по основным физико-химическим показателям;
• 4) Исследование органолептических показателей полученных виноматериалов.

1. Аналитический обзор

1.1 Красная смородина как сырье для плодового виноделия

1.1.1 Ботанические особенности

Небольшой кустарник семейства крыжовниковых (Grossulariaseae) высотой до 1…1,5 м с сердцевидными пальчато-лопастными листьями, мелкими бледно-зелеными цветками и красными кислыми ягодами, собранными в поникшие кисти. Корневая система красной смородины располагается достаточно глубоко, вследствие чего растения редко страдают от недостатка влаги. Имеется много сортов красной смородины. Название произошло от латинизации арабского «ribes», что обозначает название палестинского ревеня (Rheum ribes Z.), который имеет кислый вкус. (Рисунок 1.1).

Рисунок 1.1 - Красная смородина

Когда арабы в 711 г. завоевали Испанию и не нашли там известного им «ribes», который они широко использовали на родине, название было перенесено на смородину, также имеющую кислый вкус.

Плод состоит из семени (косточки), покрытой сочной мякотью. Форма плодов округлая, продолговатая, овальная, окраска желтая, оранжевая и красная с разными оттенками, масса - от 0,2 до 0,8 г.

Смородина плодоносит ежегодно. Она устойчива против морозов, засухи, вредителей и болезней.

Существенная роль в питании красной смородины принадлежит клубневидным образованиям, деющимся на корнях. Они фиксируют атмосферный азот, что способствует хорошему росту и развитию растений на бедных азотом песчаных почвах.

Красная смородина размножается семенами, а также вегетативным способом: корневыми отпрысками, горизонтальными и вертикальными отводками, одревесневшими и зелеными черенками, окулировкой.

При семенном размножении получают более разнообразные формы по морфологическим, биологическим и хозяйственным признакам. Облепиху применяют при использовании посадочного материала для лесозащитных полос, укрепления оврагов, песков и других агролесомелиоративных целей. Красная смородина происходит из Западной Европы, где она издавна культивировалась как лекарственное растение и лишь потом получила признание как ягодное растение.

1.1.2 Химический состав и свойства

Плоды содержат сахар (до 8 %), органические кислоты (галловую), пектиновые и полифенольные вещества, минеральные соли, витамин С, гликозиды, обладающие вяжущим действием, антоцианины, обладающие антиоксидантными свойствами.

Таблица 1.1 - Химический состав ягод красной смородины

Компоненты	Количество на 100 г
Калорийность	33,1 ккал
Вода	85,0 г
Белки	0,6 г
Жиры	0,2 г
Углеводы	7,7 г
Ненасыщеные жирные кислоты	0,1 г
Моно- и дисахариды	7,7 г
Пищевые волокна	3,4 г
Органические кислоты	2,5 г
Зола	0,6 г
Витамин A	0,2 мг
Витамин B1	0,010 мг
Витамин B2	0,03 мг
Витамин B3	0,6 мг
Витамин B6	0,1 мг
Витамин B9	3,0 мкг
Витамин C	25,0 мг
Витамин E	0,2 мг
Витамин H	2,5 мкг
Витамин PP	0,2 мг
Железо	0,9 мг
Калий	275,0 мг
Кальций	36,0 мг
Магний	17,0 мг
Натрий	21,0 мг
Фосфор	33,0 мг

Благодаря повышенному содержанию органических кислот сок ягод хорошо утоляет жажду, повышает аппетит и является тонизирующим средством после тяжелых заболеваний для восстановления сил.

Плоды смородины красной употребляют в народной медицине как потогонное, жаропонижающее, а также при аллергии. Сок применяют для стимуляции выведения солей из организма и как мягкое желчегонное, противовоспалительное и кровоостанавливающее средство. Ягоды хорошо утоляют жажду, из них можно готовить морсы и кисель. При переработке получают оригинальные высококачественные соки и вина, сладкие настойки [1].

1.2 Приготовление столовых сухих виноматериалов из смородины

1.2.1 Особенности приготовления столовых сухих вин

Столовые вина это напитки с небольшим содержанием спирта естественного наброда, являются биологически нестойкими в хранении. Прочным, не способным к повторному забраживанию, является вино, содержащее 80 консервирующих единиц. За одну консервирующую единицу принимается содержание 1 г сахара в 100 мл вина, 1 % об. спирта приравнивается к 4,5 консервирующей единицы. Поэтому для стабилизации столовые вина пастеризуют или добавляют к нему антисептики (сорбиновую кислоту, сернистый ангидрид).

Столовые вина изготавливают из свежих соков или сухих (не содержащих сахара) виноматериалов, приготовленных из свежих соков с добавлением сахара для полусухих и сладких вин.

Сухие виноматериалы готовят из свежих плодов и ягод технической зрелости. При выработке виноматериалов из отдельных культур имеются свои особенности.

Требуемую титруемую кислотность получают за счет купажирования высококислотных соков с низкокислотными. В отдельных случаях (при отсутствии низкокислотных соков) соки с высокой кислотностью разбавляют водой, хотя это несколько снижает качество вина.

В осветленный сок добавляют сахар с расчетом получить виноматериал требуемой крепости (обычно 10...12 % об. спирта): при постановке сусла на брожение - 2/3 требуемого количества, в период брожения - остальной сахар.

Сусло сбраживают в закрытых емкостях с бродильным шпунтом в течение 30...45 дней до остаточного количества сахара не более 0,3 %. Бродильный шпунт (или гидравлический клапан) препятствует проникновению в емкость воздуха и микроорганизмов, не мешая выходу углекислого газа.

Если брожение прекратилось раньше времени и в сусле имеется сахара больше нормы, то для омолаживания дрожжей вносят азотистое питание или проводят открытую переливку. После брожения виноматериалы осветляют, снимают с осадка, обрабатывают для придания им розливостоикости и используют для приготовления вин или хранят в закрытых полностью заполненных емкостях при температуре 4...6 °С. В период хранения проводят химический анализ и микроскопирование. В процессе выдержки выпадает осадок, поэтому виноматериалы сливают с осадка и фильтруют.

1.2.2 Получение сусла

В свежем соке содержание сахара в среднем составляло 8 %, титруемая кислотность - 15 г/л, остаточный экстракт - 31 г/л. Сок обладал высоким содержанием пектиновых веществ.

Свежесобранные зрелые ягоды смородины должны быть очищены от веток, листьев и другой посторонней примеси, помыты от грязи в проточной водопроводной воде и высушены. Это делается для того, чтобы исключить попадание на переработку гнилых, плесневелых, запаренных, подмороженных, пораженных вредителями и болезнями ягод, поскольку наличие может привести к получению некачественного сока.

Чистые и высушенные ягоды подвергают механическому измельчению.

Данный этап необходим, поскольку сок в плодах и ягодах находится внутри клеток, и для того чтобы получить наибольшее количество его, необходимо клетки разорвать путем дробления, замораживания (в отдельных случаях) или подогрева.

Дробление наиболее приемлемый способ измельчения сырья.

От степени измельчения во многом зависят такие показатели, как выход сока и содержание в нем взвесей. При слишком мелком дроблении на сокоотделение поступает пюреобразная масса, обладающая плохими дренажными свойствами. Выход сока снижается, а содержание в нем взвесей возрастает до 100 г/л и более, Это явление особенно сказывается при переработке переспелых и лежалых плодов. Мезга с крупными частицами обладает хорошими дренажными свойствами, однако в этом случае выход сока падает из-за недостаточного разрушения клеток плодовой ткани. Таким образом, степень измельчения плодов зависит от состояния плодовой ткани. Частицы плодов с плотной тканью в стадии технической зрелости должны иметь размеры от 2 до 5 мм (не менее 70 % частиц), в остальных случаях рекомендуется увеличить размеры частиц до 6...10 мм.

Ягодная мезга собирается в стеклянную или эмалированную посуду. Затем ягодная мезга подвергается отжиму или прессованию. Можно использовать ручной винтовой пресс [2].

Ягоды смородины имеют состав, не соответствующий получению желаемого вина, так как в них содержится больше кислоты и меньше сахара, чем необходимо для получения хорошего виноматериала. Поэтому вино из чистого сока смородины получается слишком кислым и низкоспиртуозным.

Исправление кислотности сока можно выполнять двумя способами, каждый из которых имеет свои достоинства и недостатки.

Первый способ как раз и заключается в том, что сок разбавляют водой. Вода должна быть совершенно чистой, без запаха, мягкой. Жесткая вода снижает кислотность сока ниже желаемого значения.

Недостаток этого способа заключается в том, что сок сильно разжижается и вино получается жидким, неэкстрактивным. Однако этот способ применяют чаще других, так как он не сложен и выполняется быстро. В разбавленные водой соки необходимо вносить азотистое питание для развития дрожжей.

Второй способ снижения кислотности самый эффективный, но не всегда возможный. Этот способ состоит в том, что сок с большим содержанием кислоты смешивают с другим соком, гармонирующим по вкусу и аромату, но с меньшей кислотностью.

Сусло, приготовленное по этому способу, обеспечивает получение более экстрактивного, ароматного и вкусного вина, чем из разбавленного водой сусла.

Смородиновый сок перед брожением подсахаривают, чтобы исходная сахаристость была достаточной для накопления в сброженном виноматериале требуемого количества спирта. Сок подсахаривают сахарным сиропом или сахаром-песком [3].

1.2.3 Брожение сусла

Рекомендуемые расы дрожжей для сбраживания красной смородины. Сбраживание смородинового сока проводится на чистых культурах дрожжей Saccharomyces vini и Saccharomyces oviformis, приспособленных к обитанию в средах со значительной кислотностью и спиртуозностью. Оптимальная температура для жизнедеятельности винных дрожжей 22…28 °С. Если забраживание началось при благоприятной температуре (22…23 °С), то понижение ее в дальнейшем не оказывает отрицательного действия на процесс брожения.

Использование дрожжей чистой культуры позволяет обеспечить полноту выбраживания, повысить коэффициент выхода спирта, обеспечить чистоту брожения и высокое качество виноматериалов.

Брожение можно проводить как периодическим, так и непрерывным способом. В первом случае дрожжевая разводка задается в количестве 3 % объема сбраживаемого сока. При низкой температуре окружающей среды (12…14 °С), количество вносимой дрожжевой разводки увеличивают до 5 %.

Оптимальная температура брожения 20 °С.

1.2.3.1 Брожение сусла по белому и розовому способам

На винодельческих предприятиях применяют периодический и полунепрерывный методы брожения сусла.

А) Брожение сусла периодическим методом осуществляется в бочках и крупных емкостях. Для сбраживания сусла их заполняют осветленным суслом на 2/3 или 3/4 вместимости, вносят разводку ЧКД и закрывают шпунтовые отверстия бродильными шпунтами. Бродильные шпунты обеспечивают свободный выход СО₂ и препятствуют поступлению кислорода воздуха в бочку.

В период дображивания для предупреждения развития на поверхности сусла пленчатых дрожжей и бактерий уксусного скисания бочки доливают наиболее полно выбродившим суслом 2…3 раза в неделю.

По окончании брожения бродильные шпунты снимают, бочки доливают под шпунт. Обычно для дображивания сусло из бочек перекачивают в крупные емкости.

Брожение в бочках проходит при оптимальной температуре, и качество приготовляемых виноматериалов получается высоким. Виноматериалы характеризуются ярко выраженным ароматом, высоким содержанием ароматических продуктов брожения (сложных эфиров, высших одноатомных и ароматических спиртов) и повышенным экстрактом. К недостаткам брожения сусла в бочках относятся высокие трудоемкость и стоимость.

При брожении сусла в крупных емкостях поднимается температура сусла. Для ее снижения применяют доливной способ брожения или искусственное охлаждение. Доливной способ брожения сусла в стальных эмалированных резервуарах вместимостью 1500 дал разработан В. М. Лоза (1961 г.). Сусло заливается в емкости отдельными порциями: первая порция - 50 %, вторая - 25, третья - 15, четвертая - 10 %. После подачи сусла первой порции вносят разводку ЧКД в количестве 1…2 % полезной вместимости резервуара. Контроль ведут по количеству накопившегося спирта.

При накоплении спирта 8 % и больше в бродильный резервуар заливают следующую порцию сусла. При добавлении свежего более холодного сусла снижается температура бродящего, брожение идет более умеренно и при более низкой температуре.

Доливной способ брожения сусла проходит при температуре до 27…28 °С и заканчивается за 8…12 суток.

Для брожения сусла с искусственным охлаждением применяют вертикальные металлические бродильные резервуары вместимостью до 2000 дал, которые снабжены рубашками для регулирования температуры.

Резервуары заполняют осветленным суслом на 85 % вместимости и вносят разводку ЧКД в количестве 1…2 %. В период бурного брожения при повышении температуры сусла сверх установленной через рубашки бродильных резервуаров пропускают холодную воду или рассол. По окончании главного брожения сусло перекачивают в другие емкости для дображивания.

Контроль и управление за ходом брожения осуществляются автоматически. По окончании бурного брожения емкости доливают свежим суслом или сброженным, а полученные виноматериалы оставляют в этих же емкостях для формирования. Способ брожения в сверхкрупных резервуарах применяют на больших специализированных винодельческих предприятиях для приготовления белых столовых вин, шампанских и коньячных виноматериалов.

Б) Брожение сусла полунепрерывным методом осуществляется на бродильных установках БА-1 (Рисунок 1.2), предложенная А. М. Жуковым и П. Д. Баженовым (1965 г.). Установка состоит из шести вертикальных бродильных резервуаров вместимостью по 2000 дал и пяти верхних напорных бачков вместимостью по 190 дал.

Принцип работы установки отъемно-доливной. Непрерывные циклы перемещения бродящего сусла из резервуара в резервуар, состоящие из двух периодов: отъема и долива, осуществляются под давлением СО₂ брожения.

Бродильные резервуары и трубы подъема снабжены рубашками, что позволяет регулировать температуру бродящего сусла. Производительность установки при сахаристости сусла 17 г/100 см³ и остаточном сахаре в виноматериалах 2,5 г/100 см³ 7000 дал/сут. Коэффициент заполнения бродильных резервуаров 0,85. Дображивают сусло периодическим методом.

Рисунок 1.2 - Бродильная установка БА-1

Установки БА-1 работают в заданном режиме и предназначены для приготовления марочных и ординарных белых столовых вин, шампанских и коньячных виноматериалов. Для приготовления сухих виноматериалов дображивание проводят периодическим методом.

1.2.3.2 Брожение сусла по красному способу

Брожение на мезге проводят в производстве красных вин, а также некоторых белых крепленых вин, отличающихся большой экстрактивностью. При брожении на мезге преследуется цель не только сбраживания сахара, но и экстрагирования фенольных, азотистых и других веществ из кожицы и семян.

Для обеспечения достаточного экстрагирования фенольных, ароматических и других веществ из кожицы и отчасти семян брожение на мезге проводят при температуре 28…30 °С, так как низкая температура не обеспечивает получения достаточно окрашенных и экстрактивных виноматериалов. Цвет вина при прочих равных условиях тем интенсивнее, чем выше температура брожения. Однако чрезмерно высокая температура недопустима: при температуре 36 °С активность дрожжей резко снижается, вина получаются сильно окрашенными, но с мало выраженным сортовым ароматом и вкусом. При температуре 39…40 °С дрожжи отмирают, спиртовое брожение прекращается, ускоряется развитие болезнетворных микроорганизмов: маннитных, молочнокислых и других бактерий.

Важным условием для полноты экстрагирования необходимых веществ в процессе брожения на мезге является хороший контакт кожицы и семян с бродящим суслом. Это условие обеспечивается различными технологическими приемами, зависящими от способов ведения процесса брожения.

В настоящее время применяют следующие основные способы брожения на мезге: брожение в открытых чанах с плавающей или погруженной шапкой и брожение в закрытых чанах с плавающей или погруженной шапкой.

А) При брожении в открытых резервуарах с плавающей шапкой (Рисунок 1.3, а) ее перемешивают не менее 3…4 раз в сутки и всплывшие на поверхность частицы погружают в бродящее сусло. Погружение и перемешивание шапки необходимо для лучшего экстрагирования красящих и дубильных веществ, выравнивания температуры всей бродящей массы и исключения развития в шапке уксуснокислых бактерий. В небольших чанах шапку перемешивают ручными мешалками, в крупных резервуарах - механическими или перекачиванием бродящего сусла насосом из нижней части резервуара в верхнюю - на шапку. Хорошие результаты дает перемешивание шапки диоксидом углерода, образующимся при брожении.

При этом непосредственно под шапкой температура выше на 4…5 °С, а концентрация сахара меньше на 3…5 %, чем на дне резервуара.

Недостатком открытого брожения с плавающей шапкой является большая трудоемкость многократно проводимых погружений шапки, а также невозможность использования открытых резервуаров после брожения для хранения вина. Однако брожение с плавающей шапкой обеспечивает высокое качество столовых красных вин: они получаются с хорошо развитым букетом и гармоничным вкусом. Поэтому способ брожения с плавающей шапкой применяют в производстве некоторых марочных красных столовых вин высокого качества.

При брожении в открытых резервуарах с погруженной шапкой (Рисунок 1.3, б) твердые частицы мезги не всплывают на поверхность, а удерживаются в сусле решетчатой или перфорированной перегородкой, располагаемой на 1/4 от верха резервуара. В этом случае шапка образуется под перегородкой и ее покрывает бродящее сусло, которое поднимается вверх за счет давления выделяющегося СО₂.

Основное преимущество брожения с погруженной шапкой - уменьшение опасности уксусного скисания и снижение затрат труда и энергии на ее погружение и перемешивание. К недостаткам этого способа относятся меньшее, чем при брожении с плавающей шапкой, извлечение красящих веществ и сильное уплотнение твердых частиц мезги под перегородкой, в связи с чем возникает необходимость в перекачивании сусла насосом 1…2 раза в сутки для лучшего экстрагирования.

а б

Рисунок 1.3 - Схема брожения мезги с плавающей и погруженной «шапкой» в чанах

1 - открытого с плавающей шапкой; 2 - открытого с погруженной шапкой; 3 - закрытого с плавающей шапкой; 4 - закрытого с погруженной шапкой

Б) Брожение и закрытых резервуарах, как и в открытых, может проводиться с плавающей или погруженной шапкой. Плавающая шапка в закрытом резервуаре находится все время в атмосфере диоксида углерода, в связи, с чем отпадает необходимость в ее многократном погружении и перемешивании. Для брожения с погруженной шапкой применяют такие же решетчатые или перфорированные перегородки, как в открытых резервуарах. Загрузку закрытых резервуаров мезгой проводят через люки при разобранной перегородке, затем перегородку устанавливают в рабочее положение, закрывают люк и устанавливают бродильный затвор. В таком положении закрытый резервуар оставляют до окончания брожения.

Закрытые бродильные резервуары имеют крышки, снабженные бродильными затворами, которые устроены так, что образующийся при брожении диоксид углерода имеет свободный выход из резервуара, а проникновение воздуха в него исключается. Таким образом, особенностью брожения в закрытых резервуарах является отсутствие доступа кислорода воздуха к бродящей среде, благодаря чему предотвращается ее окисление.

Преимущества брожения в закрытых резервуарах состоят в меньшей трудоемкости обслуживания процесса, более равномерном распределении температуры во всем объеме бродящей массы, лучших санитарно-гигиенических условиях производства [4].

1.2.4 Выдержка виноматериалов

Выдержка виноматериалов и вин - ответственный технологический процесс, в результате которого формируются вкус и букет, характерные для вина данного типа, выпадают в осадок нестойкие соединения и значительное количество микроорганизмов, вино осветляется и становится стабильным к помутнениям.

При выдержке в вине проходят различные физические и биохимические процессы, характер и интенсивность которых изменяются на отдельных стадиях выдержки. На ход этих процессов воздействуют технологическими обработками.

А) Основными физическими процессами являются осаждение взвешенных частиц, образующихся при переходе ряда веществ в нерастворимое состояние, и испарение летучих компонентов вина.

Процесс осаждения, основанный на гравитационном разделении жидкой и твердой фаз, протекает при выдержке непрерывно. В большинстве случаев осаждению предшествуют или сопутствуют физико-химические процессы, в результате которых часть компонентов вина переходит в нерастворимое состояние и образует взвеси. Когда частицы взвесей достигают определенной величины, они постепенно оседают и вино осветляется. При длительной выдержке вина может быть достигнуто его хорошее естественное осветление в результате гравитационного разделения.

Вино представляет собой полидисперсную гетерогенную систему с различной степенью дисперсности содержащихся в ней частиц. Крупные частицы оседают быстро, скорость же оседания мелких частиц той же плотности очень мала. Поэтому достаточно полное естественное осветление может быть достигнуто только после выдержки в течение нескольких лет с проведением переливок, т. е. повторных отделений вина от выпадающих осадков. Скорость осаждения частиц в вине во много раз увеличивается при оклейке, обработке сорбентами и флокулянтами.

Испарение летучих компонентов вина в процессе выдержки зависит от газо- и паропроницаемости материала технологических емкостей и их герметизации. Наименьшее испарение происходит из металлических емкостей и наибольшее - из деревянных.

При выдержке вин в деревянных емкостях идет обмен газов и паров между вином и ним воздухом через поры дубовой клепки и протекают различные физические процессы: диффузионно-осмотические, капиллярные и др. В результате этих процессов уменьшается количество виноматериала, понижается содержание в нем летучих компонентов и повышается концентрация экстрактивных веществ [5].

Б) Биохимическим процессам принадлежит определяющая роль в формировании качества и типичных свойств вина при выдержке. Направление, ход и глубину прохождения биохимических процессов регулируют с таким расчетом, чтобы обеспечить максимальное развитие тех качеств, которые присущи вину данного типа. Наибольшее значение имеют окислительно-восстановительные процессы, в результате которых развиваются букет и вкус вин.

Процессы абсорбции и хемосорбции кислорода в вине обычно протекают одновременно. От соотношения их скоростей зависит концентрация растворенного кислорода в каждый данный момент времени.

Скорость хемосорбции в продуктах виноделия, находящихся в замкнутой системе, -герметически изолированной от окружающей среды, описывается кинетическим уравнением необратимых реакций первого порядка в статических условиях. Константа скорости этого процесса имеет достаточно устойчивые значения в пределах каждого типа вина.

Скорость связывания кислорода существенно зависит от состава вина и внешних физических факторов. Скорость хемосорбции зависит от концентрации кислорода.

Из физических факторов наиболее существенное значение имеет температура: с ее повышением скорость хемосорбции кислорода продуктами виноделия сильно возрастает. В зависимости от типа получаемого вина, который определяется в основном степенью окисленности его компонентов, выдержку виноматериалов ведут в разных условиях кислородного режима и температуры, а во время выдержки применяют различные технологические обработки. Наибольшие принципиальные отличия в режимах выдержки и технологических обработках существуют между столовыми малоокисленными винами и сильноокисленными крепкими винами [6].

При выдержке столовых вин, для которых недопустимо наличие окисленных тонов во вкусе и букете, доступ кислорода воздуха к виноматериалу исключают или максимально ограничивают.

Если условия выполняются, то вино поглощает не более 3…5 мг/л кислорода, при этом формируется вкус и букет характерный для столовых вин.

Если требуется ускорить созревание столовых виноматериалов, допускается при их выдержке кратковременная обработка теплом при температуре от 35 °С до 40 °С, обязательно в строго анаэробных условиях.

В процессе выдержки красных виноматериалов принимают меры для предупреждения потери вином окраски, потому что в результате окислительных реакций может произойти частичное осаждение красящих веществ.

При выдержке виноматериалов для крепких вин создают благоприятные условия для протекания окислительных процессов. Выдержку этих виноматериалов ведут при более высокой температуре в аэробных условиях с дозированием в определенных количествах кислорода. применяют продолжительную термическую обработку при температурах до 60…65 °С и т. п. При таких условиях окислительные процессы проходят наиболее интенсивно и глубоко [7].

1.2.5 Осветление и стабилизация виноматериалов

Одним из основных требований, предъявляемых к готовым винам, является обеспечение их стабильной прозрачности в течение длительного времени. Для придания винам стабильности их подвергают при выдержке фильтрации, обработке минеральными и органическими осветлителями, воздействию тепла и холода. Такая обработка ставит целью ускорить выделение из молодых вин избытка нестойких коллоидов, фенольных, азотистых соединений, полисахаридов, металлов и других веществ, способных выделиться в осадок.

Для осветления вин и предупреждения возможных помутнений из них удаляют взвешенные частицы различной степени дисперсности, нестойкие соединения, микроорганизмы.

А) Фильтрация - отделение твердой фазы от жидкой путем удерживания твердых частиц пористыми перегородками, пропускающими жидкость, - широко применяется в винодельческой промышленности. Фильтрации подвергают виноматериалы на различных технологических стадиях, готовые вина, предназначенные к розливу в бутылки, виноградный сок, сахарные сиропы и ликеры, дрожжевые осадки и др.

Способ осветления вин, основанный на фильтрации, прост, высокопроизводителен и универсален. При правильном подборе фильтрующих материалов и фильтров с учетом особенностей вина, количества и свойств осадков, а также необходимой полноты осветления достигается хороший технологический эффект.

При фильтрации виноматериалов, дрожжевых осадков и сока происходит закупоривание пор, отложение осадка на фильтре. При этом возрастает сопротивление фильтрующей перегородки и увеличивающегося слоя осадка прохождению жидкости. Структура образующегося осадка и его сопротивление потоку жидкости зависят от свойств суспензии и условий фильтрации.

Качественный эффект фильтрации вин и соков зависит от правильного выбора фильтрующего материала с учетом количества и свойств осадка, содержащегося в продукте. Фильтрующие материалы, применяемые в виноделии, должны удовлетворять следующим требованиям: не растворяться в вине и быть к нему химически нейтральными, обладать высокой сорбирующей способностью к частицам мути и микроорганизмам, сохранять рыхлую микропористую структуру при повышении давления и иметь достаточную механическую прочность.

В качестве фильтрующих материалов применяют хлопчатобумажные (бельтинг) и искусственные (капрон) ткани, целлюлозу, диатомит и специальные марки фильтр-картона.

Б) В винодельческой промышленности широко применяют обработку виноматериалов различными неорганическими веществами. С целью осветления и стабилизации вин их обрабатывают дисперсными материалами в основном бентонитом.

Для удаления из вина катионов железа и других тяжелых металлов проводят обработку тринатриевой солью нитрилофосфоновой кислоты.

Бентониты представляют собой алюможелезомагниевые силикаты, обладающие пористостью, обусловленной как особенностями их кристаллического строения, так и зазорами между контактирующими частицами. На их поверхности находятся гидроксильные группы кислотного и основного характера и обменные катионы. Дисперсные материалы состоят из тетраэдрических и октаэдрических сеток, которые сочленяются в элементарные пакеты у различных минералов по-разному. Эти пакеты обычно объединены в частицы малой величины, которые способны давать суспензии и образовывать в воде пространственные коагуляционные структуры. Вследствие таких особенностей строения дисперсные материалы даже одного структурного типа (например, монтмориллонита или гидрослюды) обладают различными адсорбционными и адгезионными свойствами, дисперсностью и агрегативной устойчивостью.

При обработке виноматериалов дисперсными материалами наблюдается в основном коагуляционный (флокуляционный) механизм осветления, не сопровождающийся химическим взаимодействием между осветлителем и компонентами вина. Взаимодействие частиц, загрязняющих вино, с частицами минерального осветлителя происходит главным образом за счет адгезионного прилипания. При этом частицы осветляющего минерала образуют с частицами примесей вина крупные флоккулы, представляющие собой послойные образования, в которой второй и последующие слои возникают за счет сил когезии между одноименно заряженными частицами.

Качество осветления вина и стабильность его после обработки дисперсными минералами зависят от следующих условий: величины и знака заряда поверхности минерала-осветлителя, которые определяют его адгезионную способность; дисперсности минерала; агрегативной устойчивости его частичек в вине с учетом величины рН; соотношения средних диаметров частичек осветлителя и частичек или макромолекулярных комплексов мутящих веществ, а также факторов, влияющих на чистоту их соударения. Чем выше (в определенных пределах) эти факторы, тем эффективнее протекает процесс осветления. Поэтому при выборе минерального осветлителя руководствуются совокупностью показателей, от которых зависит специфика его действия в конкретных условиях. Многие дисперсные минералы агрегативно неустойчивы в вине, что значительно снижает их эффективную удельную поверхность, а следовательно, и осветляющую способность.

В) Для осветления и стабилизации вин, склонных к помутнениям различной природы, их обрабатывают ферментными препаратами, белковыми веществами, флокулянтами и др. В ряде случаев наилучший технологический эффект обеспечивается при обработке органическим веществами в сочетании с минеральными.

Оклейка вин белковыми материалами - технологический прием, обеспечивающий осветление вина, повышение его стабильности и ускорение созревания. Оклейка состоит в том, что виноматериал вводят в строго определенном количестве заранее приготовленный раствор оклеивающего вещества. Для оклеивания вин применяют различные белковые материалы: желатин, рыбий клей, яичный белок, казеин и др. Оптимальную дозировку этих материалов в каждом отдельном случае определяют пробной обработкой.

При внесении в вино раствора клея смесь тщательно перемешивают и затем оставляют в покое (выдерживают на клею) на 14…15 суток. В вине, обработанном белковыми оклеивающими веществами, образуются и выпадают обильные хлопьевидные осадки с сильно развитой поверхностью, которые сорбируют и увлекают с собой взвеси вина и клетки микроорганизмов. В результате такой обработки вино осветляется, освобождается в значительной мере от дикой микрофлоры, в нем активируются окислительно-восстановительные реакции.

Механизм процессов, протекающих в вине при оклейке белковыми материалами, представляется следующим образом. Белковые оклеивающие вещества в кислой среде с рН, характерным для вина, обладают свойствами поливалентных оснований. Вследствие ионизации основных азотсодержащих групп молекул белка, частицы белков в вине заряжены положительно. При введении белков в вино они вступают во взаимодействие с полифенолами (танидами), в результате чего образуются танаты - плохо растворимые в вине соединения солеобразного характера различной степени замещения. Они содержат исходные неизменные группы белка и новые группы, возникшие в результате взаимодействия белков с фенольными веществами.

Большое значение в процессе оклейки вина имеют уменьшение агрегативной устойчивости танатов, выделение их из вина в виде твердой фазы, образование золя и, наконец, коагуляция и выпадение в осадок. Агрегативная устойчивость частиц танатов зависит от их зарядности и величины молекулярной массы. Наиболее быстрая и полная коагуляция происходит в условиях нахождения частиц в изоэлектрическом состоянии и при достаточно высокой их молекулярной массе.

Танаты выпадают в осадок быстрее при наличии в вине поливалентных катионов: трехвалентного железа, алюминия, кальция, которые укрупняют частицы танатов за счет образования межмолекулярных мостиков в молекулах полифенолов, поэтому процессы агрегации частиц танатов и выпадения их в осадок ускоряются. Особенно существенно влияют на оклейку вина белковыми материалами катионы железа. Укрупняя частицы танатов, они способствуют более быстрому их осаждению и осветлению вина. Ускорение выпадения в осадок танатов в присутствии трехвалентного железа наблюдается независимо от знака заряда их частиц. В механизме коагуляции танатов главная роль принадлежит не знаку заряда катиона железа и макроаниона дубильно-кислого железа, а способности железа как поливалентного катиона укрупнять частицы танатов за счет образования межмолекулярных мостиков в молекулах танидов и продуктах их взаимодействия с белковыми веществами.

В процессе оклейки вина происходит в основном необратимая коагуляция танатов и белков в результате изменения двойного электрического слоя на поверхности частиц, а также за счет образования химической связи между частицами в осадке. Наряду с коагуляцией имеет место флокуляция, возникающая вследствие слабой молекулярной связи частиц с окружающей средой.

Образующиеся хлопьевидные осадки сорбируют и удаляют из вина взвешенные частицы. Сорбция в данном случае имеет сложный и разносторонний характер. Наряду с процессом адсорбции она включает адгезию и флокуляцию, протекающую по механизму гетерокоагуляции и гетероадагуляции.

Физико-химические свойства осадков танатов и их осветляющее и стабилизирующее действие в вине зависят в значительной мере от применяемого оклеивающего материала. Каждый белковый оклеивающий материал имеет свои технологические особенности, и для приготовления рабочих растворов отдельных материалов требуются соответствующие условия. Так, скорость осаждения танатов резко уменьшается, а процесс осветления вина удлиняется в случае приготовления растворов желатина и рыбьего клея при температуре выше 25 °С. Это происходит вследствие термической деструкции и понижения степени ассоциации частиц в растворах белковых веществ при повышении их температуры.

Длительное хранение растворов желатина и рыбьего клея при нормальной технологической температуре (18…20 °С) также вызывает понижение скорости выпадения танатов, что связано с явлением деструкции белковых молекул под действием винной кислоты в процессе длительной выдержки клеевых растворов в виннокислотной среде. Чем выше кислотность вина, тем большее количество белковых веществ остается в растворе [8].

1.2.6 Розлив и выдержка вина в бутылках

Розлив вина - завершающий и один из наиболее ответственных процессов винодельческого производства. Несоблюдение при розливе технологических требований может привести к заметному ухудшению качества вина, уменьшить его стойкость к помутнениям и в значительной мере свести на нет результаты, достигнутые при выдержке и обработке виноматериалов.

Розлив вина в бутылки предусматривает выполнение ряда обязательных технологических условий и последовательного проведения основных работ.

К розливу в бутылки допускаются только те вина, которые соответствуют установленным требованиям по качеству и кондициям. Перед подачей вина на розлив делают его химический анализ по показателям, предусмотренным для вин данного типа. Во всех случаях обязательно определяют содержание следующих компонентов: этилового спирта, сахара, титруемых кислот, летучих кислот (в пересчете на уксусную кислоту), сернистой кислоты (общей и свободной).

Помимо химического состава контролируют цвет и прозрачность вина. По цвету вино должно полностью соответствовать требованиям, предъявляемым к данному его типу и марке. Розливу подлежит вино, имеющее полную прозрачность с блеском.

Обязательной является также органолептическая оценка вина, которую проводит дегустационная комиссия завода. Для вин установлены минимальные баллы дегустационной оценки, ниже которых вина считаются некачественными и не допускаются к розливу и выпуску.

Важнейшим требованием, предъявляемым к вину, разливаемому в бутылки, является его розливостойкость. Вино должно быть стойким к действию воздуха, изменениям температуры, обладать достаточной стабильностью к помутнениям физико-химической и биологической природы. Для установления розливостойкости вина проводят испытания на склонность к помутнениям белкового, полифенольного, кристаллического и полисахаридного характера, к металлическим и оксидазному кассам в соответствии с методикой. Проверка на розливостойкость каждой партии вина перед розливом обязательна во всех случаях.

Вина, подлежащие розливу, подвергают также микробиологическому контролю. Для этого 10 мл вина, взятые из средней пробы каждой емкости, центрифугируют 5…10 мин при частоте вращения ротора 3 тыс. об/мин и осадок микроскопируют. Вино допускается к розливу, если в поле зрения микроскопа обнаруживается не более 2 клеток микроорганизмов.

При выполнении этих условий вино допускается к розливу и выпуску.

Укупорка бутылок производится после заполнения их вином. Укупорка должна обеспечивать надежную герметизацию, исключающую не только вытекание вина из бутылки, но и проникновение в нее воздуха. Для укупорки бутылок применяют пробки из различных полимеров, кронен-пробки, корковые и другие пробки.

После розлива вина могут подвергаться бутылочной выдержке. Выдержку вин в бутылках проводят со следующими целями: проверки стабильности готовых вин к помутнениям; улучшения качества вин и формирования в них характерных вкуса и букета, свойственных винам бутылочной выдержки; создания коллекции образцов вин [9].

1.2.7 Характеристика готовых столовых виноматериалов

Столовые вина и столовые виноматериалы в зависимости от массовой концентрации сахаров могут быть сухими (не более 4,0 г/дм³), полусухими (4,0…18,0 г/дм³), полусладкими (18…45 г/дм³) и сладкими (не менее 45 г/дм³).

В зависимости от цвета столовые вина и виноматериалы могут быть белыми, розовыми и красными.

Столовые вина должны быть прозрачными, без осадка и посторонних включений.

Требования, которым должны соответствовать столовые вина и виноматериалы приведены в таблице 1.2.

Таблица 1.2 - Физико-химические показатели готовых столовых вин и столовых виноматериалов

Показатель	Тип виноматериалов
	белые	розовые	красные
Объемная доля этилового спирта, % об.	8,5-15,0	8,5-15,0	8,5-15,0
Массовая концентрация титруемых кислот в пересчете на яблочную не менее, г/дм3	4,0	4,0	4,0
Массовая концентрация приведенного экстракта не менее, г/дм3	16,0	17,0	18,0
Массовая концентрация летучих кислот в пересчете на уксусную не более, г/дм3	1,10	1,10	1,20

2. Материалы и методы анализов

2.1 Объекты исследования

Объектом исследования являлись плоды красной смородины урожая 2012г.

В таблице 2.1 представлены технологические показатели используемого плодово-ягодного сырья.

Таблица 2.1 - Технологические показатели плодово-ягодного сырья пошедшего на переработку

Показатель	Значение
Количество сырья, кг	7
Сахаристость, г/л	7,4
Кислотность, г/л	12

Из данных таблицы 2.1 можно сделать вывод, что показатели сахаристости и кислотности исходного сырья не являются оптимальными для получения высококачественного плодово-ягодного виноматериала, поскольку сахаристость представленных сортов ниже оптимальной, а кислотность является повышенной. Поэтому сусло перед брожения необходимо кондиционировать по кислотности и сахаристости что позволит получить виноматериал с оптимальными кондициями.

2.2 Возбудители спиртового брожения

Семейство Saccharomycetaceae - типичный представитель рода объединяет пивные, винные и сидровые дрожжи.

Род Saccharomyces представлен немицелиальными одноклеточными организмами шаровидной и эллипсовидной формы. Размер клеток сильно варьируется от 2,5 до 30 мкм в длину и от 2,5 до 10 мкм в диаметре.

Дрожжевые организмы рода Saccharomyces развиваются на сахаросодержащих субстратах и ведут процесс спиртового брожения. Наиболее широко распространены в природе дрожжи Saccharomyces vini, выделенные из самосбродивших плодово-ягодных соков, и, выделенные из заквасок, которые получают со спиртовых и пивоваренных заводов.

При выполнении дипломной работы были использованы активные сухие дрожжи АСД раса SР2 (импорт ООО «Дом Вин»).

2.3 Вода

Вода, применяемая на технологические нужды, оказывает большое влияние на технологические процессы и качество готовой продукции. Она должна удовлетворять требованиям ГОСТ 2874 на питьевую воду, быть безопасна в экологическом отношении, безвредна по химическому составу и органолептическим показателям. смородина вино спиртовой брожение

По микробиологическим показателям питьевая вода должна соответствовать следующим требованиям: число микроорганизмов в 1 см³ воды должно быть не более 100; число бактерий группы кишечная палочка в 1 дм³ воды (коли-индекс) - не более 3.

Вода должна быть прозрачной, бесцветной, приятной на вкус, не иметь посторонних запахов и привкусов [10].

2.4 Свойства исходных материалов

1) Калий марганцевокислый (КMnO₄)

Темно- или красно-фиолетовые кристаллы или мелкий порошок с металлическим блеском. Растворим в воде, образует раствор темно-пурпурного цвета. Относительная плотность 2,703; молярная масса М=158,04; Т_плав - разлагается при температуре более 240 ^оС. Растворим в серной кислоте, спирте, ацетоне, метаноле [16].

2) Натрий гидроокись (NaOH)

Белое, прозрачное, очень гигроскопичное вещество; Т_плав=320 ^оС; Т_кип=1378 ^оС. Относительная плотность 2,13. Растворимость в воде 107 г на 100 г (20 ^оС). Сильное основание, на воздухе постепенно переходит в Na₂CO₃. Молекулярная масса М=58,44 [15].

3) Бентонит

Размолотая глина, алюмосиликатного вулканического происхождения содержит около 69 % SiO₂, 16,5 % А1₂О₃ и различные количества Са, На, К, Мg и Fе. Применяется для ускорения осветления сусла или вина и стабилизации вин против белковых помутнений. По внешнему виду - белый порошок с серым или коричневым оттенком, без постороннего запаха и вкуса [17].

4) Медный купорос (CuSO₄·5H₂O, сульфат меди)

Белые кристаллы, легко присоединяют воду и образуют моно-, три- и пентагидрат. Последний окрашен в голубой цвет (способ обнаружения воды). Молярная масса М=249,68, плотность 3,606 [18].

5) Железоаммонийные квасцы (Fe(NH₄)·(SO₄)₂·12H₂O)

Бесцветные, но часто окрашенные в светло-фиолетовый цвет (за счет примеси соединений марганца) кристаллы. Растворяются в воде с образованием желтого раствора (в результате гидролиза).

7) Тетрагидрат тартрата калия-натрия (KOOC-CH(OH)-CH(OH)-COONa, Сегнетова соль)

Бесцветные кристаллы ромбической формы. Растворяются в холодной и горячей воде, растворяются в спирте. M=282,22, Т_пл=80 ^оС, плотность 1,79 г/см³.

Служит для приготовления реактива Фелинга (фелинговая жидкость) [19].

8) Этиловый спирт (CH₃CH₂OH) - бесцветная жидкость, легко растворяется в воде, эфире, хлороформе, метаноле.М=46,07, Т_пл=(-117,3 ^оС), Т_кип=78,37 ^оС, p=0,7893 г/см³ [29].

9) Кислота соляная (HCl)

Раствор хлористого водорода в воде (27,5…38,0 % по массе). Крепкая соляная кислота «дымит» на воздухе; Т_кип азеотропной смеси (20,22 % HCl по массе) 108,6 ^оС; относительная плотность 1,18 (при концентрации 38,8%).

10) Желатин пищевой

11) Метабисульфит калия [11].

2.5 Методы анализов

2.5.1 Определение кислотности сока методом потенциометрического титрования

Метод основан на титровании определенного объема вина, виноматериалов или соков раствором едкой щелочи до получения нейтральной реакции, устанавливаемой при помощи потенциометра.

Потенциометр настраивают по буферным растворам согласно инструкции к прибору. В стакан отмеряют 10 см³ анализируемого раствора, из которого предварительно удаляют двуокись углерода с помощью кипячения. В стакан добавляют 10 см³ свежекипяченой охлажденной дистиллированной воды и погружают электроды потенциометра и якорь магнитной мешалки (якорь мешалки не должен при вращении касаться электродов) в раствор.

Затем включают магнитную мешалку в сеть и регулируют скорость перемешивания раствора на панели потенциометра, включают клавишу предела измерений «1…19», а затем клавишу «рН» и определяют первоначальное (приблизительное) значение рН по нижней шкале прибора.

Включают клавишу узкого диапазона измерений рН и определяют значение рН раствора. Затем титруют раствором гидроокиси натрия или калия с концентрацией 0,1 моль/л, наблюдая за показаниями потенциометра. Титрование заканчивают при рН 7,0. Записывается объем затраченной щелочи.

...