Совершенствование технологии специального вина портвейн из перспективных сортов винограда

На правах рукописи

 

 

 

Алексеева Регина Васильевна

 

 

 

Совершенствование технологии специального вина портвейн из перспективных сортов винограда

 

 

                   05.18.01 – Технология обработки, хранения и переработки злаковых, бобовых культур, крупяных продуктов, плодоовощной продукции и виноградарства

 

 

 

 

 

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание  ученой степени 

кандидата технических  наук

 

 

 

 

 

Краснодар – 2009 

Работа выполнена в  ГОУ ВПО «Кубанский государственный 

технологический университет»

 

 

 

Научный руководитель:        Кандидат технических наук, доцент

     Христюк Владимир Тимофеевич

Официальные оппоненты:                 Доктор технических наук, профессор          

      Агеева Наталья Михайловна

     Кандидат технических  наук

 Аванесьянц Рафик Вартанович

Ведущая организация:                        ФГОУ ВПО «Ставропольский аграрный университет» 

                                                                   Минобразования РФ

 

 Защита диссертации  состоится 24 декабря 2009 года в  16.00 на заседании диссертационного совета Д 212.100.05 в Кубанском государственном технологическом университете по адресу 350072, г. Краснодар, ул. Московская 2, КубГТУ, корпус «А», конференц-зал.

 

 

С диссертацией можно  ознакомиться в библиотеке Кубанского   государственного технологического университета.

 

 

Автореферат разослан  24 ноября 2009 г.

 

 

 

Ученый секретарь 

диссертационного совета,

канд. техн. наук                                                                         В.В. Гончар

 

1 ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

1.1 Актуальность  работы. В настоящее время основное направление развития винодельческой промышленности связано с увеличением выпуска белых и красных столовых вин и шампанских виноматериалов, для производства которых обычно используют классические сорта винограда. Между тем, 20-25 % возделываемых площадей занято перспективными сортами винограда, обладающими относительной устойчивостью к болезням и низким температурам зимнего периода, применение которых в производстве столовых вин ограничено. Согласно ГОСТ Р 52404-2005 для производства специальных вин могут быть использованы как классические, так и новые сорта винограда, районированные в данном регионе. Однако целесообразность внедрения перспективных сортов в производство специальных вин не доказана ввиду отсутствия научно обоснованных технологий. Развитием технологии специальных вин, ее научным обоснованием и совершенствованием занимались А.С. Голицин, Н.А. Мехузла, Э.М. Соболев, М.А. Герасимов, А.А. Преображенский. Однако реализуемые на отечественном  рынке винопродукции портвейны характеризуются невысоким качеством – малой экстрактивностью, недостаточно выразительной окраской и полнотой вкуса. В связи с этим актуальной задачей является совершенствование технологии производства портвейнов с включением в сортимент сырья перспективных сортов винограда, обеспечивающих улучшение органолептических достоинств портвейнов. Для интенсификации процессов экстракции ценных компонентов, в том числе фенольных соединений,   применяют различные физико-химические воздействия,  в  частности, электромагнитные волны различной частоты. Однако их использование в технологии  портвейна известно лишь для интенсификации протекания процесса порвейнизации. В связи с этим совершенствование технологии специального вина портвейн, позволяющее использовать достоинства белых и красных  перспективных сортов винограда, а также интенсификация процессов экстракции необходимых компонентов при брожении мезги представляется целесообразной и актуальной задачей отрасли.

____________________________

 

1.2 Цель исследований – совершенствование технологии специального вина портвейн из перспективных сортов винограда.

1.3 Основные  задачи исследований:

- обосновать целесообразность  использования перспективных белых  и красных сортов винограда,  выращиваемых в Краснодарском крае, в технологии специальных вин и виноматериалов;

- исследовать влияние  дозировки автолизата дрожжей  в смеси с дубовой щепой, обработанного электромагнитным полем сверх-высоко- и крайне-низкочастотных электромагнитных полей (СВЧ и ЭМП КНЧ полей) на качество получаемого портвейна, из перспективных белых и красных сортов винограда;

- установить влияние  условий брожения и тепловой  обработки на компонентный состав и органолептические свойства вырабатываемых виноматериалов из перспективных белых и красных  сортов винограда;

- разработать технологическую  инструкцию производства специального вина портвейн из перспективных белых и красных сортов винограда, апробировать в производственных условиях, оценить экономическую эффективность внедрения и провести статистическую обработку результатов исследования.

1.4 Научная новизна.

Теоретически и экспериментально обоснована целесообразность и перспективность создания усовершенствованной технологии специального вина портвейн из перспективных сортов винограда.

На основании изучения динамики изменения основных характеристик  вин доказана эффективность введения автолизата дрожжей, обработанного электромагнитным полем СВЧ или ЭМП КНЧ, на стадии осветления виноматериала.

Научно обоснован способ получения экстракта, предусматривающий смешивание дубовой щепы с жидкофазным реагентом (автолизатом дрожжей) с проведением экстрагирования в электромагнитном поле СВЧ.

  На основе исследования биохимических особенностей брожения обоснована целесообразность производства специальных вин высокого качества  путем внесения автолизата дрожжей, обработанного в поле  СВЧ,  или дубовой щепы в смеси с  автолизатом дрожжей, подвергнутых воздействию ЭМП КНЧ.

         Научно обоснована и впервые предложена технология специального вина портвейн из перспективных красных сортов винограда. Новизна технических решений подтверждена тремя патентами РФ на изобретения.

1.5 Практическая  значимость. Выявлены перспективные сорта винограда для технологии специального вина  портвейн. Разработан проект технологической инструкции на производство белого и красного вина портвейн из перспективных сортов винограда. Технология апробирована на ООО «Долина».

1.6 Апробация  работы. Основные положения диссертации доложены, обсуждены и одобрены на международной конференции «Аналитические методы измерения и приборы в пищевой промышленности» (г. Москва, 2006 г.), Всероссийской научно-технической конференции (г. Киров, 2007г.), Всероссийской конференции молодых ученых с международным участием «Пищевые технологии» (г. Казань, 2007г.), международной  научно-практи-ческой конференции «Перспективные нано- и биотехнологии в производстве продуктов функционального назначения» (г. Краснодар, 2007 г.) и  научно-практической конференции (г. Ростов, 2007г.).

1.7 Публикации. По материалам диссертации опубликовано 8 научных статей, в том числе 3 в журналах, рекомендованных ВАК РФ,  в которых отражено основное содержание научно-исследовательской работы. Получено 3 патента РФ на изобретения № 2315089, №2332447и №2337950.

1.8 Структура и объем  диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, обзора литературных источников, экспериментальной части, выводов, списка использованной литературы и приложения. Основная часть работы изложена на 130 страницах компьютерного текста, содержит 30 таблиц и 12 рисунков. Список литературы включает 124 источника, в том числе 37 – зарубежных авторов.

2 ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

2.1 Объекты  исследований. Сусло и специальные виноматериалы, полученные из перспективных красных (Алешковский, Негро, Подлесный, 40 лет Победы, Достойный, Олимпийский, контроль – Каберне) и белых (Бианка, Первенец Магарача, контроль – Клерет) сортов винограда урожаев 2004-2007гг, полученные методом микровиноделия. Спиртование виноматериала до крепости 18% проводили при остаточном содержания сахаров 60-70г/дм³. В качестве вспомогательных материалов использовали автолизаты дрожжей, подвергнутые СВЧ-обработке, воздействию ЭМП КНЧ, дубовую щепу различного уровня подготовки, фермент тренолин руж (Германия).

2.2 Методы исследования. Основные показатели химического состава специальных виноматериалов определяли по методикам, действующих ГОСТ и ГОСТ Р. Определение концентрации аминокислот в специальных винах и виноматериалах, осуществлялось методом капилярного электрофареза (“Капель-103Р”), летучих компонентов методом газожидкостной хроматографии на газовом хроматографе "Кристалл 2000М" с использованием капилярной колонки FFAP.

Статистическую обработку  осуществляли методами вариационной статистики, Exel, Curve Expert.

 

3 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ  ЧАСТЬ

         3.1 Целесообразность использования  перспективных красных и белых сортов винограда в технологии специальных вин и виноматериалов

Как правило, специальное  вино портвейн, приготовленное по традиционной технологии, представляет собой купажное вино, которое получают из 3-5 сортов винограда. Один из сортов может быть основным. При составлении купажа учитывают ряд условий, выработанных винодельческой практикой. Применение в данной технологии перспективных сортов винограда требует учета особенностей их фенольного комплекса, подверженного окислительным процессам, накопления летучих компонентов, запаса свободных аминокислот.

Для исследования процесса портвейнизации виноматериалов, полученных из перспективных сортов винограда предварительно проводили купажирование с использованием сортовых сухих виноматериалов, вакуум-сусла и спирта-ректификата. Тепловую обработку осуществляли в течение 60 суток при температуре 50-60°С с дозированием автолизата дрожжей,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок 1 – Схема исследований

 

 

 

 

 

        Рисунок 1 – Структурная схема исследований

полученного по традиционной технологии.  В виноматериалах, прошедших  тепловую обработку определяли содержание летучих компонентов, фенольных веществ и проводили рабочие дегустации.

Результаты газохроматографических испытаний показали, что повышение температуры проведения процесса портвейнизации исследованных образцов виноматериалов способствует накоплению типичных летучих компонентов.

Данные по суммарному содержанию фенольных веществ (рисунок 2 а, б) показали, что виноматериалы, полученные  из исследуемых сортов обладают достаточным запасом фенольных веществ, однако им присуща нестабильность и склонность к окислению в ходе тепловой обработки. Выявлено значительное уменьшение суммы фенольных веществ в отличие от контроля (сорт Каберне). Внесение автолизата дрожжей в количестве 1 % позволило стабилизировать содержание суммы фенольных веществ (рисунок 2а), однако это не исправило недостатки вкуса и цвета – коричневый неприятный тон и неудовлетворительное послевкусие. Удовлетворительное качество вкуса и цвета получено для виноматериала из сорта Достойный при температуре обработки 50-55°С. Вариации температурных режимов обработки не привели к существенному улучшению качества, а обработка при 60°С привела к деградации и развитию тонов мадеры. 

а) с автолизатом дрожжей	б) без автолизата дрожжей

Рисунок 2 – Содержание суммы фенольных веществ в готовых

                     виноматериалах в зависимости  от условий портвейнизации,

                     мг/дм³; 1 – Алешковский, 2 – Достойный, 3 – 40 лет Победы,

                     4 – Каберне, 5 – Подлесный  

 

Содержание свободных  аминокислот виноматериалов варьировало (мг/дм³): аргинина – 90-310, лизина – 0,5-8, тирозина – до 8, фенилаланина – 7,4-40, гистидина – 27-95, лейцина – 5-20, метионина – 20-40, валина – 3,8-20, пролина – 1500-2110, треонина – 58-560, триптофана – до 18, серина – до 15, альфа-аланина – 57-200, глицина – 10,5-50 и суммы аминокислот – до 3000, что можно считать достаточным для обеспечения реакции меланоидинообразования. Полученная низкая дегустационная характеристика свидетельствовала о том, что технология нуждается в совершенствовании для обеспечения качества. 

Последующие газохроматографические, фотометрические исследова-ния компонентного  состава на примере специального виноматериала из сорта Олимпийский  показали, что определенное количество экстракта (СВЧ), полученного из смеси автолизата дрожжей и 4-6 % дубовой щепы  (мощность СВЧ-поля 240-280 Вт, продолжительностью обработки 8-10 мин)  значительно стимулирует процесс портвейнизации. Внесение экстракта (СВЧ) активирует накопление альдегидов, ацеталей, сложных эфиров, сохраняет запас веществ, принимающих участие в сложении цвета, а также  аромата и вкуса.

Анализ полученных результатов  на примере специального виноматериала из сорта винограда Олимпийский показал, что:

- образцы виноматериала с добавкой 0,4-0,5 % экстракта (СВЧ), полученного из автолизата дрожжей со смесью 4-6 % дубовой щепы (энергия обработки 260-280 Вт продолжительность 8-10 мин) получили максимальные дегустационные оценки, содержали в 1,25 раза больше ацетальдегида, в 1,6-2,0 раза – суммарного содержания эфиров, в 2 раза – суммы аминокислот, и в 1,4-2,0 раза больше ароматического спирта 2-фенилэтанола, в сравнении с контролем (рисунок 3);

         - обеспечена высококачественная рубиновая окраска готового продукта;

- дегустационная оценка была  выше контроля на 0,3-0,45 балла. Более того, виноматериал из сорта винограда Олимпийский, полученный без внесения экстракта (СВЧ) был не пригоден для получения портвейна, ввиду значительной подверженности к развитию окислительных и деструктивных процессов и потери окраски в интервале 10-16 суток с начала проведения тепловой обработки.

Полученные данные объяснены тем, что, проведение СВЧ-экстракции  автолизата дрожжей в присутствии дубовой  щепы позволило активировать накопление в нем свободных аминокислот, которые в дальнейшем участвовали в реакции меланоидинообразования. Поступление танидов, дубильных веществ из дубовой щепы и продуктов автолиза дрожжей создали более благоприятные условия процесса портвейнизации, что улучшило качество готового продукта. В результате в готовом продукте была обеспечена максимальная концентрация фенольных веществ, свободных аминокислот и летучих компонентов, что позволило экспериментальным виноматериалам получить более высокую дегустационную оценку.

Рисунок 3 – Показатели химического  состава (мг/дм³) специального

                          виноматериала из сорта винограда  Олимпийский в зависимости 

                          от условий  и вида добавки;  ФВ-фенольные вещества 

 

Оптимальным было внесение 0,5 % экстракта от объема виномате-риала.

3.2 Исследование влияния автолизата  дрожжей в смеси со щепой,  обработанного полями СВЧ и  КНЧ на качество портвейна  из перспективных сортов винограда. В связи с тем, что промышленностью выпускаются препараты дубовой щепы различного уровня термической обработки, в данном эксперименте было исследовано влияние степени обработки дубовой щепы и получаемого экстракта на качественный и количественный состав летучих компонентов, образующихся в процессе портвейнизации. Исходный виноматериал из сорта Олимпийский содержал (мг/дм³): ацетальдегида – 49; суммы сложных эфиров – 24,0; ацеталей – 0,9; 2-фенилэтанола – 25,0; суммы кислот – 660; сивушного масла – 476. Исходное содержание свободных аминокислот виноматериала из сортов Олимпийский/Достойный составило соответственно (мг/дм³): аргинина – 96,0/142,9, лизина – 0,7/0, тирозина – 2,4/3,6, фенилаланина – 7,4/11,3, гистидина – 41/33,2, лейцина – 10,0/13,6, метионина – 20,0/13,6, валина – 3,8/9,8, пролина – 2110/1265, треонина – 132/150,2, триптофана – 18/0, серина – 4,7/7,0, альфа-аланина – 57,0/76,6, глицина – 10,5/19,1 и суммы аминокислот – 2515/1754. Результаты влияния добавки экстракта на содержание летучих компонентов  специального виноматериала из сорта Олимпийский показаны в таблице 1.