НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ ХАРЧОВИХ ТЕХНОЛОГІЙ

БАБИЧ ІРИНА МИХАЙЛІВНА

УДК 663.256.1

УДОСКОНАЛЕННЯ ТЕХНОЛОГІЇ ОБРОБКИ ВИНОМАТЕРІАЛІВ НА ОСНОВІ РОЗРОБКИ МЕТОДІВ ОЦІНКИ ПРЕПАРАТІВ РІДКИХ ЖЕЛАТИНІВ

Спеціальність 05.18.05 – Технологія цукристих речовин

та продуктів бродіння

АВТОРЕФЕРАТ

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата технічних наук

Київ – 2008

Дисертацією є рукопис.

Робота виконана у Національному університеті харчових технологій Міністерства освіти і науки України та Національному інституті винограду і вина “Магарач” УААН.

Науковий керівник: доктор технічних наук, професор

Гержикова Вікторія Григорівна

Національний інститут винограду і вина Магарач,

зав. відділом хімії і біохімії вина

Офіційні опоненти: доктор технічних наук, професор

Литовченко Олександр Михайлович,

Інститут садівництва Української аграрної академії наук,

зав. відділом переробки плодів та ягід

кандидат технічних наук

Мацко Олександр Петрович

ЗАТ “Київський завод шампанських вин “Столичний”,

директор

Захист відбудеться “ 19 ” березня 2008 року о 10 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 26.058.04 Національного університету харчових технологій за адресою: 01033, м. Київ-33, вул. Володимирська, 68, аудиторія А-311.

З дисертацією можна ознайомитися у бібліотеці Національного університету харчових технологій за адресою: 01033, м. Київ-33,
вул. Володимирська, 68.

Автореферат розісланий “ 18 ” лютого 2008 р.

Вчений секретар спеціалізованої

вченої ради, к.т.н., доцент М.В.Карпутіна

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми. У зв’язку із зростанням вимог до вітчизняних вин і розширення їх експорту проблема підвищення терміну стабільності готової винопродукції є актуальним науково-технічним завданням.

Стабільність вина – це умова, при якій у вині протягом гарантійного терміну не будуть проявлятися небажані зміни фізичних, хімічних або органолептичних властивостей. До небажаних змін, які псують товарний вигляд вина, можна віднести помутніння або зміну прозорості вина.Серед всього різноманіття помутнінь вин найчастіше зустрічаються колоїдні помутніння. Для стабілізації виноматеріалів проти колоїдних помутнінь використовують різноманітні освітлюючі та стабілізуючі матеріали, при цьому важливе значення мають їх якість і властивості. Так, желатин вітчизняного виробництва, який традиційно використовують для обробки вин, має ряд істотних недоліків: неоднорідність молекулярноого складу білкових фракцій, значна тривалість розчинення, наявність запаху тваринного клею, складність процесу обробки виноматеріалів при низькій температурі, різна адсорбційна і флокулююча здатність.

Крім цього вимоги до желатину регламентуються, як до харчового продукту без врахування специфіки його застосування у виноробстві для стабілізації виноматеріалів.

В теперішній час в Україні ринок стабілізуючих матеріалів виноробства, насичений імпортними білковими препаратами тваринного, рослинного і рибного походження, які відрізняються від вітчизняних аналогів зовнішнім виглядом, структурою, складом і властивостями.

У зв'язку з недостатнім задоволенням потреб виноробства в оклеюючих речовинах вітчизняного виробництва, а також відсутністю їх широкого асортименту, найбільш перспективними є препарати високогідролізованих желатинів, які випускають у вигляді готових для використання розчинів. Рідкі желатини мають слабку желюючу здатність, що дозволяє використовувати їх при обробці виноматеріалів при низьких температурах. Як правило, препарати імпортного виробництва не відповідають вимогам нормативних документів України, що вимагає проведення їх адаптації до умов вітчизняного виноробства.

Тому, проведення комплексу досліджень, спрямовано на розробку методів оцінки і режимів використання препаратів рідких желатинів є актуальним.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами.
Робота виконувалася згідно із планами науково-дослідної роботи кафедри біотехнології продуктів бродіння, екстрактів і напоїв НУХТ “Розробка теоретичних основ ресурсозберігаючих та безвідходних технологій харчового та технічного спирту, солоду, пива, вина, безалкогольних напоїв, концентратів та екстрактів лікувально-профілактичної дії” та входить до плану науково-дослідних робіт Національного інституту винограду і вина “Магарач” “Розробити енергозберігаючі технології виробництва вин на основі використання нових технологічних прийомів, матеріалів, препаратів мікроорганізмів та обладнання” (№ 0106U004459).

Автор особисто брала участь в експериментальних дослідженнях, опрацюванні та узагальненні одержаних результатів, проведенні промислових досліджень та розробці нормативно-технічних документів.

Мета і завдання дослідження. Метою роботи є удосконалення технології обробки виноматеріалів на основі розробки методів оцінки рідких желатинів, які використовують у виноробстві для стабілізації столових виноматеріалів проти колоїдних помутнінь.

Для досягнення цієї мети були визначені такі науково-технічні завдання:

·

·

·

·

·

·

·

Об'єкт дослідження – технологія стабілізації виноматеріалів.

Предмет дослідження – препарати рідких желатинів, столові виноматеріали.

Методи дослідження – загальноприйняті та модифіковані методи технохімічного контролю у виноробній галузі харчової промисловості.

Наукова новизна одержаних результатів. Вперше визначено фізико-хімічні і технологічні характеристики препаратів рідких желатинів: ступінь їх гідролізу, молекулярно-масовий розподіл білкових фракцій, вміст сухих речовин і золи, динамічна в’язкість, рН, вміст проліну, таніноосаджувальна здатність, освітлюючий і стабілізуючий ефект.

Розроблено і обґрунтовано механізм взаємодії препаратів рідких желатинів з конденсованими і гідролізованими танінами, в основі якої лежать особливості будови і складу даних речовин, встановлено оптимальне співвідношення реагуючих компонентів.

Обґрунтовано систему показників препаратів рідких желатинів для стабілізації виноматеріалів проти колоїдних помутніть.

Практичне значення одержаних результатів. Розроблені технологічні вимоги до препаратів рідких желатинів і методи їх оцінки, які включають визначення органолептичних показників, вмісту сухих речовин і золи, динамічної в’язкості, рН, вмісту проліну, таніноосаджувальної здатності, які представлені в методичних вказівках “Методы оценки препаратов жидких желатинов, применяемых в виноделии” (РД 00334830.50-2006), що затверджені УААН.

Запропонована схема оцінки препаратів рідких желатинів для стабілізації виноматеріалів проти колоїдних помутнінь.

Розроблена “Технологическая инструкция по обработке виноматериалов препаратами жидкого желатина” (ТИУ 00334830-079.2007).

Розроблені технологічні режими і параметри технології обробки виноматеріалів препаратами рідких желатинів і проведено їх виробниче випробування в ДП “Таврида”. Загальний об’єм впровадження склав 42,5 тис. дал столових виноматеріалів.

Розрахований економічний ефект від впровадження становить 233,8 гривень на 1000 дал виноматеріалів.

Особистий внесок здобувача полягає у плануванні і проведенні експериментальних досліджень, опрацюванні одержаних результатів, формулюванні висновків, розробленні нормативної документації, підготовці до публікації результатів проведених теоретичних і практичних досліджень.

Аналіз та узагальнення результатів досліджень проведено спільно
з науковим керівником д.т.н., проф. Гержиковою В.Г.

Дослідження складу і фізико-хімічних властивостей препаратів рідких желатинів та аналіз одержаних результатів проведено спільно з к.т.н., провідним науковим співробітником відділу хімії і біохімії вина НІВіВ “Магарач” Чурсіною О.О.

Апробація результатів дисертації. Основні положення і результати досліджень були представлені на засіданнях наукового семінару кафедри біотехнології продуктів бродіння, екстрактів і напоїв НУХТ (2003-2006 р.р., наукових конференціях молодих учених, аспірантів і студентів НУХТ
(2002-2005 р.р., 2007 р.), 1-й Міжнародній науково-практичній конференції “Екотрофологія. Сучасні проблеми” (м. Біла Церква, 2005р.).

Публікації. За результатами дисертаційної роботи опубліковано
14 наукових праць, у тому числі 7 статей у фахових виданнях, перелік яких затверджено ВАК України, 7 – тез доповідей на наукових конференціях.

Структура та обсяг дисертації. Дисертаційна робота складається
з вступу, 3 розділів, висновків, списку використаних джерел літератури
(185 найменування) та 9 додатків. Робота викладена на 106 сторінках основного тексту, містить 30 рисунків та 20 таблиць.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

У вступі обґрунтовано актуальність теми дисертаційної роботи, визначено мету та завдання досліджень, відображено наукову новизну
і практичне значення одержаних результатів.

У першому розділі проведено огляд літератури за темою дисертації. На підставі результатів наукових розробок вітчизняних і зарубіжних вчених (Г.Г. Валуйко, В.О. Загоруйко, В.Г. Гержикова, О.М. Датунашвілі, М.М. Запрометов, В.І. Зінченко, Г.М. Арпентін, М.М. Павленко, G. Kaufmann, E. Haslam, M. Dizy, Armitage, K.C. Gerland, A. Lea, V. Schneider, T. Somers та ін.) проведено аналіз складу і властивостей желатинів вітчизняного виробництва, систематизовано дані про механізм взаємодії препаратів желатину з компонентами колоїдної системи виноматеріалів, які беруть участь
у формуванні колоїдних помутнінь. Відмічено, що відсутність критеріїв оцінки препаратів рідких желатинів ускладнює їх використання у виноробній промисловості.

На основі аналізу літературних джерел доведено необхідність проведення теоретичних та експериментальних досліджень по розробці методів оцінки
і режимів використання препаратів рідких желатинів у виноробстві.

У другому розділі “Об’єкти і методи досліджень” наведено характеристику освітлюючих матеріалів і використаних методів досліджень.

Матеріалами досліджень були різні зразки препаратів желатину, які призначені для використання у виноробстві, виробництва фірм “Martin Vialаtte Oenologie” (Франція), “Erbsloh Geisenheim” (Німеччина), “Esseco” (Італія), Лисичанського желатинового заводу (Україна).

Технологічну оцінку препаратів желатину проводили на зразках білих столових виноматеріалах з винограду сортів Аліготе, Ркацителі, Рислінг Рейнський, Шардоне, Фетяска і червоних столових виноматеріалах, із сортів винограду Каберне-Совіньон, Сапераві, Мерло на підприємствах галузі: ЗАТ “Одесавинпром”, СВК “Лиманський” (Миколаївська обл., Україна), ДП “Тавріда”, ПДГ “Магарач” (АР Крим). Обсяг вибірки склав понад 500 зразків білих і червоних столових виноматеріалів.

Для дослідження процесу взаємодії препаратів желатину з танінами готували модельні водно-спиртові розчини з концентрацією спирту 10 % об.
і рН 3, із застосуванням препаратів гідролізоваго і конденсованого танінів.

Схема експерименту передбачала: визначення фізико-хімічних показників препаратів таніну відповідно до чинної нормативної документації (ГОСТ 11293-89 “Желатин. Технические условия”) і розроблених методів; визначення ефективності взаємодії желатинів з танінами по вмісту пірогалових гідроксильних груп (на модельних розчинах); визначення молекулярно-масового розподілу білкових фракцій препаратів желатину; встановлення впливу різних факторів на взаємодію білок-танін (заліза, рН, динамічної в'язкості); визначення таніноосаджувальної здатності желатинів; обробка виноматеріалів з метою стабілізації проти колоїдних помутнінь
з використанням желатинів різного виробництва; закладання оброблених виноматеріалів на контрольне зберігання з метою визначення термінів стабільності досліджуваних зразків.

Вміст реакційноздатних гідроксильних груп визначали методами Курсанова-Запрометова і потенціометричного титрування.

Молекулярну масу білків у білково-танатних комплексах визначали
з використанням тонкошарового електрофорезу в поліакриламідному гелі (Зінькевич Е.Л., 1992).

Динамічну в’язкість визначали за допомогою віскозиметру. Для визначення показника активності водневих іонів (рН) використовували потенціометричний метод за ГОСТ 8.135-74 рН-метрія. Вміст проліну визначали колориметричним методом.

Визначення схильності виноматеріалів і вин до колоїдних помутнінь здійснювали за допомогою танінового (Павленко М.М., 1981) і експресного тестів (Гержикова В.Г., 2002).

При проведенні досліджень використовували також атестовані методи аналізу хімічного складу і властивостей виноматеріалів і вин (Методы технохимического контроля в виноделии, Гержикова В.Г., 2002).

Дослідження проводили із застосуванням методів багатофакторного планування експерименту (Мальцев П.М., Ємельянова Н.О., 1982). Вірогідність отриманих результатів забезпечувалася проведенням дослідів у трьох – п'яти повтореннях.

Для обробки експериментальних даних використовували методи математичної статистики, кореляційного і регресійного аналізів (Лакін Г.Ф., 1990). Отримані експериментальні значення обробляли за допомогою комп’ютерної техніки
із застосуванням пакетів прикладних програм MS Office Excel, Statistica і COPLOT.

У третьому розділі “Результати досліджень та їх обговорення” наведено результати досліджень основних фізико-хімічних показників різних препаратів желатинів на відповідність нормативним вимогам ГОСТ 11293. За рядом показників, зокрема динамічною в'язкістю, показнику активності водневих іонів, вологістю, тривалістю розчинення, вмістом золи встановлено їх невідповідність (табл. 1).

Так, рідкі желатини відрізняються низькими значеннями показника динамічної в'язкості, який становить у перерахунку на безводний желатин 1,9…2,9 мПа*с. Не відповідає нормативним вимогам також показник активності водневих іонів, який становить для препаратів рідкого желатину 4,3…5,7 од. рН.

У сухих препаратах імпортного виробництва, показник динамічної в'язкості змінюється в діапазоні 5,5…6,1 мПа*с, вони характеризуються низькими значеннями тривалості розчинення, яка становить не більше 15 хв. В аналогічних вітчизняних препаратах показник динамічної в'язкості становить не менше 14,4 мПа*с.

Відмінності були виявлені і у зовнішньому вигляді, оскільки вітчизняні препарати випускають тільки в сухій формі у вигляді гранул, крупинок і порошків, а препарати рідких желатинів – у вигляді розчинів, готових до застосування.

Всі імпортні препарати желатину характеризуються високим ступенем чистоти і мають ряд переваг при практичному використанні.

Таблиця 1

Порівняльна характеристика препаратів желатину

Показники | Норма за ГОСТ 11293 | Досліджувані препарати желатину

імпортного

виробництва | вітчизняного виробництва

рідкі | сухі | сухі

Зовнішній вигляд, колір, запах, смак | гранули, крупинки, порошок від світло- жовтого до жовтого кольору, без стороннього запаху і смаку | розчин від безбарвного до жовтого кольору, без стороннього запаху і смаку | гранули, крупинки, порошок від світло- жовтого до жовтого кольору, без стороннього запаху і смаку | гранули, крупинки, порошок від світло- жовтого до жовтого кольору, без стороннього запаху і смаку

Динамічна в'язкість водного розчину желатину концентрацією 100 г/дм3, мПа*с | 14,4…21,5 | 1,9…2,9 | 5,5…6,1 | 15,4…26,6

Показник активності водневих іонів розчину желатину концентрацією 10 г/дм3, од. рН | 5…7 | 4,3…5,7 | 4,6…5,5 | 6,2…6,8

Вологість, % | ?16– | 8,5…11,4 | 11…14,3

Тривалість розчинення, хв | ?25– | 5…15 | 15…25

Вміст золи (у перерахунку на безводний желатин), % | ? 2 | 0,18…0,43 | 0,78…1,39 | 0,7…1,1

Таким чином, проведені дослідження свідчать, що препарати желатинів імпортного виробництва відрізняються не тільки зовнішнім виглядом, але й фізико-хімічними показниками, які залежать від вихідної сировини і способу виробництва.

Вплив пірогалових гідроксильних груп на взаємодію таніну і желатину. На підставі досліджень встановлено, що стабілізуюча дія танінів, яка базується на взаємодії з білками вина, обумовлена їх природою і концентрацією реакційноздатних гідроксильних груп. Освітлююча і стабілізуюча дія желатину заснована на його здатності вступати в реакцію з фенольними речовинами, пектинами, іонами металів і іншими компонентами виноматеріалів. Для колоїдної стабілізації вина, яка обумовлена білками та їх комплексами з полісахаридами, фенольними речовинами, а також комплексами фенольних речовин, важливим є ефективність взаємодії желатину з танінами вина.

Ферментативний гідроліз желатину при виробництві рідких препаратів обумовлює зміну його властивостей: одночасно із зниженням молекулярної маси білкових фракцій відбувається зміщення ізоелектричної точки і зміна величини заряду молекули желатину.

При взаємодії рідких желатинів з танінами виявлено, що вони активно реагують з гідролізуємими танінами. В даному випадку відмічено найбільше зниження пірогалових гідроксильних груп, яке склало 0,64…0,8 у перерахуванні на одиницю білку.

Порівнюючи ефективність взаємодії різних форм желатину необхідно відзначити, що рідкі желатини при взаємодії з гідролізуємими танінами обумовлюють максимальне зниження пірогалових гідроксильних груп (рис. 1).

Рис.1 Зв'язування гідроксильних груп танінів різних типів при взаємодії з різними желатинами (танін/желатин 15:1)

Таким чином, можна відзначити, що желатин з високим ступенем гідролізу активно вступає у взаємодію з танінами будь-якого типу, в першу чергу з гідролізуємими, будучи також кращим засобом для видалення конденсованих танінів (в тому числі і енотанінів).

Математична обробка експериментальних даних показала, що кількість зв'язаних пірогалових гідроксильних груп у розчині танін-желатин корелює з вихідним їх вмістом у препараті таніну (r = 0,75).

Отже, ефективність взаємодії танінів і желатинів значною мірою визначається типом таніну та вмістом пірогалових гідроксильних груп. Найбільш високий афінітет до гідролізуємого таніну встановлено для рідких желатинів, які характеризуються низькими значеннями показника динамічної в'язкості.

Встановлення молекулярного складу білкових фракцій препаратів рідкого желатину. Для обґрунтування практичного застосування препаратів рідкого желатину у виноробстві важливо визначити молекулярно-масовий розподіл їх білкових фракцій, що і стало завданням наступного етапу досліджень.

Результати электрофоретичного аналізу показали, що в гідролізованих желатинах переважають низькомолекулярні фракції білків з молекулярною масою від 10 до 21 Да (рис. 2). Натомість, у складі сухих препаратів желатину найбільшу частку займають високомолекулярні білки, поряд з ними присутні фракції низько- і середньомолекулярних білків.

Молекулярна

маса, Да

67000

43000

25700

13000

Маркери 1 2 3 4

Рис. 2 Електрофореграма білкових фракцій рідких препаратів желатину

1, 2, 3, 4 – препарати рідких желатинів

Таким чином, проведені електрофоретичні дослідження показали істотні розбіжності молекулярного складу білкових фракцій препаратів, які використовують для оклеювання виноматеріалів. Препарати рідких желатинів відрізняються вмістом винятково низькомолекулярних білків з молекулярною масою, яка не перевищує 21000 Да.

Дослідження таніноосажувальної здатності, як важливого технологічного фактору оцінки желатину. Важливою характеристикою для оцінки технологічних властивостей желатинів є їх здатність осаджувати танін. Із збільшенням ступеня гідролізу желатину зростає кількість таніну, що осаджується і забезпечує пом'якшення та гармонізацію смаку виноматеріалів.

Найбільш високі значення таніноосажувального показника відзначені в рідких желатинів – 5 г таніну на г желатину (рис. 3.).

Рис. 3 Таніноосажувальна здатність препаратів

1, 2 – сухі желатини (вітчизняні); 3…7 – сухі желатини (імпортні);

8…11 – рідкі желатини (імпортні).

Сухі желатини імпортного виробництва характеризуються високим значенням показника таніноосажувальної здатності, який становить 4…5 г/г. Найнижчі значення спостерігаються у вітчизняних препаратів желатину (зразки 1 і 2). Для них показник таніноосажувальної здатності не перевищує 2 г/г.

Таким чином, необхідно відзначити, що ступінь гідролізу препарату желатину, який застосовується, істотно впливає на ефективність взаємодії білкових і фенольних речовин.

Визначення амінокислотного складу препаратів желатину. Кількісний вміст окремих амінокислот може визначати не тільки структуру молекули желатину, але і міцність взаємодії з танінами вина.

Значну частку в препаратах желатину тваринного походження займає пролін, який завдяки рядовому розташуванню СООН– і NН– груп визначає складчату вторинну структуру білкових молекул препаратів желатину, а також згідно думки ряду вчених, збільшує афінітет до проціанідінів вина.

У рідких препаратах желатину пролін був виявлений без проведення гідролізу, однак його вміст був дуже низьким – 0,033…0,114 %

Після проведення гідролізу концентрація амінокислоти збільшилася в кілька десятків разів, однак рівень вмісту проліну в гідролізованих желатинах трохи нижчий, ніж у желатинах, які представлені у сухій формі, і склав 6,8…12,2 %
(рис. 4).

Рис. 4 Вміст проліну в препаратах желатину після гідролізу

Препарати желатину: 1,2,3,4 – рідкі (імпортні); 5…8 – сухі (імпортні);

9…10 – сухі (вітчизняні)

Знайдено кореляційну залежність вмісту проліну від динамічної в'язкості розчинів желатину, коефіцієнт кореляції склав 0,95.

Розробка класифікації препаратів рідких желатинів. Основними показниками, які характеризують властивості препаратів рідких желатинів
є – в'язкість, рН, молекулярна маса білкових фракцій препаратів, їх таніноосаджувальна здатність, зв'язування пірогалових гідроксильних груп фенольних речовин і вміст проліну.

Проведення дисперсійного аналізу показників якості желатинів дозволило отримати регресивну залежність між цими показниками. Рівняння (при довірчому рівні 0,95) має вигляд:

Y= 0,07 + 0,19X1 – 0,03X2 – 0,02X3 +0,03 X4 – 0,01X5 ,

де Y – кількість зв'язаних пірогалових гідроксильних груп, г/г желатину;

X1 – показник активних водневих іонів, од. рН;

X2 – показник динамічної в'язкості препаратів желатину, мПа*с;

X3 – вміст проліну, %;

X4 – показник таніноосаджувальної здатності препарату желатину, г/г желатину;

X5 – середня молекулярна маса переважаючих білкових фракцій препарату, кДа.

Ці показники можуть бути використані також для характеристики ступеня гідролізу препарату желатину.

Методом дискримінантного аналізу на основі визначення фізико-хімічних і технологічних характеристик препаратів желатину була розроблена їх класифікація. За її результатами були виділені 3 групи препаратів желатину. Препарати у кожній групі є близькими по зазначеним властивостям, які обумовлені ступенем гідролізу желатину.

Класифікаційні значення (при рівні значимості F-критерію р < 0,20) для кожної із груп (YI ,YII ,YIII) представлені в наступних формулах:

YI = - 222,35 Х1- 16,2 Х2 + 15,2 Х3 + 310,65 Х4 + 15,2 Х5 + 542,5 Х6 – 599,68;

YII = - 261,11 Х1 – 20,56 Х2 + 11,59 Х3 + 390,8 Х4 + 22,37 Х5 + 521,5 Х6 – 1001,51;

YIII = - 4.978 Х1 – 0,922 Х2 – 6,196 Х3 + 71,095 Х4 + 6,84 Х5 – 91,44 Х6 – 264,097,

де X1 – показник активних водневих іонів, од. рН;

X2 – показник динамічної в'язкості препаратів желатину, мПа*с;

X3 – масова частка проліну, %;

X4 – показник таніноосаджувальної здатності препарату желатину, г/г желатину;

X5 – молекулярна маса переважаючих білкових фракцій препарату, кДа;

Х6 – кількість зв'язаних пірогалових гідроксильних груп, г/г желатину.

Запропонована класифікація дозволить обгрунтовано підбирати желатин при обробці виноматеріалів.

Вплив технологічних факторів на процес обробки виноматеріалів препаратами рідких желатинів. Танін має здатність вступати у взаємодію з металами, утворюючи при цьому суміш танатів різних ступенів заміщення. Це знижує реакційну здатність танінів по відношенню до білків желатинів. Як показали дослідження, збільшення вмісту заліза до 10 мг/дм3 знижує кількість взаємодіючих пірогалових гідроксильних груп на 65 %, а при концентрації заліза 20 мг/дм3 – на 85 % (рис. 5).

Рис. 5 Вплив заліза на взаємодію таніну з желатином

Таким чином, для підвищення ефективності обробки виноматеріалів у зразках з високою концентрацією заліза необхідно перед оклеюванням проводити обов'язкову деметалізацію.

Дослідження впливу обробки желатинами спільно з матеріалами стабілізуючої дії на стійкість столових виноматеріалів до колоїдних помутнінь. Важливим технологічним моментом при проведенні оклеювання виноматеріалів є повне видалення внесених білків. Вважають, що вино переоклеєне, якщо в ньому після обробки утримується деяка фракція внесених білків, яка не флокулювала.

Для дослідження впливу фізико-хімічних характеристик желатинів на їх взаємодію з іншими допоміжними матеріалами проводили обробку виноматеріалів препаратами рідкого желатину разом з бентонітом. Дози допоміжних матеріалів для обробки виноматеріалів встановлювали за результатами пробних обробок. Результати оклеювання виноматеріалів желатином і бентонітом наведені в табл. 2.

Таблиця 2

Результати пробного оклеювання столових виноматеріалів желатином разом з бентонітом

Препарат желатину | Доза | Вихідна мутність, ф.о.* | Покази тесту, ф.о.

желатин, мг/дм3 | бентоніт, г/дм3 | тані-новий | експрес-ний | ЗКП**

Білий столовий виноматеріал

Без обробки–– | 4,3 | 6,0 | 5,1–

Гелісол | 5 | 1 | 0 | 1,6 | 2,8–

Аквакол | 5 | 1 | 0,1 | 0,9 | 0,2–

Альбумінокол | 5 | 1 | 0,1 | 1,1 | 1,2–

Рідкий желатин | 5 | 1 | 0 | 0,8 | 1,2–

Екстра | 10 | 2 | 0,2 | 1,1 | 0,1–

П-11 | 10 | 2 | 0 | 0,6 | 0,7–

Червоний столовий виноматеріал

Без обробки–– | 5,5 | 80,4

Гелісол | 10 | 1 | 0,5–– | 2,9

20 | 1 | 0,2–– | 0,5

Аквакол | 10 | 1 | 0,2–– | 8,2

20 | 1 | 0–– | 6,6

25 | 1 | 0–– | 1,44

Альбумінокол | 10 | 1 | 0,5–– | 10,8

20 | 1 | 0,5–– | 3,4

Рідкий желатин | 10 | 1 | 0,2–– | 3,9

20 | 1 | 0,2–– | 1,7

Екстра | 50 | 1 | 0,2–– | 51,0

75 | 2 | 0,2–– | 2,4

П-11 | 50 | 1 | 1,7–– | 47,0

75 | 2 | 1,7–– | 3,8

*формазінові одиниці;

**зворотні колоїдні помутніння

Встановлено, що оптимальні дози препаратів рідкого желатину у 2…3 рази нижчі, ніж у препаратів сухих желатинів. При використанні препаратів рідкого желатину відповідно знижується і доза мінерального сорбенту, що обумовлює значну економію допоміжних матеріалів.

Дослідження впливу температури на обробку виноматеріалів препаратами рідких желатинів. Однією з найефективніших схем обробки виноматеріалів проти зворотніх колоїдних помутнінь є поєднання оклеювання з обробкою холодом.Враховуючи низьку температуру желювання гідролізованих препаратів желатину, проводили дослідження з вивчення впливу температури на ефективність обробки ними виноматеріалів.

Як показали дослідження, використання вітчизняних теплорозчинних препаратів желатину при низькій температурі (близько 0 оС) ускладнене – желатин желюється і оклеювання не відбувається.

Обробка виноматеріалів препаратами рідких желатинів показала, що при внесенні желатину в дозі від 5 до 100 мг/дм3 у зазначеному інтервалі низьких температур не відбувається желювання препарату, обробка проходить швидко та ефективно. При цьому доза препарату рідкого желатину знижується у порівнянні з дозою, яка визначена пробними оклеюваннями при температурі 18…20 оС. Це також обумовлює зменшення дози мінерального сорбенту (табл. 3).

Таблиця 3

Вплив температури і дози препаратів на стабільність червоного столового виноматеріалу

Препарати желатину | Темпе-ратура обробки, 0С | Доза | Мутність

виномате-ріалу, ф.о. | Тест на ЗКП, ф.о. | Стабіль-ність, місяців

желатин,

мг/дм3 | бентоніт, г/дм3

Без обробки––– | 7,5 | 70,4–

“Гелісол” | 18 | 10 | 1 | 0,2 | 4,0 | 3,0

0…4 | 5 | 1 | 0,1 | 3,8 | 3,1

-4 | 5 | 1 | 0 | 2,5 | 3,2

“Аквакол” | 18 | 10 | 1 | 0 | 1,5 | 3,1

0…4 | 5 | 1 | 0 | 2,0 | 3,1

-4 | 5 | 1 | 0 | 1,67 | 3,3

“Альбумінокол” |

18 | 40 | 2 | 0 | 3,8 | 3,0

0…4 | 20 | 1 | 0 | 2,1 | 3,2

-4 | 20 | 1 | 0 | 1,7 | 3,4

“Рідкий желатин” | 18 | 20 | 2 | 0,1 | 0,7 | 3,2

0…4 | 5 | 1 | 0,2 | 1,9 | 3,0

-4 | 5 | 1 | 0,1 | 1,4 | 3,0

“Екстра” | 18 | 75 | 1 | 1,2 | 1,5 | 3,0

0…4 | 50 | 1 | 0,9 | 3,9 | 3,0

-4–––– | 3,2

Желатин (вітчизняний) | 18 | 50 | 2 | 0 | 3,1 | 3,0

Технологічна оцінка препаратів рідких желатинів. Дослідженням встановлено, що при використанні препаратів рідких желатинів видаляються в основному окислені полімеризовані форми фенольних речовин. Зміна інших компонентів фенольного складу варіює в діапазоні, який характерний для використання вітчизняних препаратів. Зниження концентрації фенольних речовин у червоних столових виноматеріалах при обробці препаратами рідких желатинів разом з бентонітом у середньому склало 16…42 %, полімерних форм фенольних речовин – 15…57 %, процианідінів – 2…15 %, ванілінреагуючих речовин – 14…41 % і барвних – 24…43 %. Таким чином, препарати рідких желатинів доцільно використовувати для обробки виноматеріалів із запасом фенольних речовин не нижче 1 г/дм3.

Із досліджень видно, що всі запропоновані препарати рідких желатинів мають високу таніноосаджувальну здатність, яка обумовлює зниження концентрації полімерних флавоноїдів і підвищення стійкості вина до зворотніх колоїдних і поліфенольних помутнінь.

Розробка вимог до препаратів рідкого желатину. На підставі проведених досліджень сформульовані вимоги до препаратів рідких желатинів, які увійшли до Методичних вказівок “Методы оценки препаратов жидких желатинов, применяемых в виноделии” (РД 00334830.50-2006) і затверджені УААН.

За органолептичними і фізико-хімічними показниками препарати рідких желатинів повинні відповідати вимогам, які зазначені в табл. 4.

Таблиця 4

Вимоги до препаратів рідких желатинів

№ з/п | Назва показника | Значення показника

1 | Зовнішній вигляд | Розчин

2 | Колір | Від безбарвного до жовтого

3 | Запах | Без стороннього

4 | Смак | Прісний, без смаку

5 | Вміст сухих речовин, %, не менше, | 10

6 | Вміст золи, % (у перерахунку на безводний желатин), не більше | 2,0

7 | Динамічна в'язкість водного розчину желатину концентрацією 100 г/дм3, мПас (у перерахунку на безводний желатин), не менше | 1,6

8 | Показник активності водневих іонів (рН) водного розчину желатину концентрацією 10 г/дм3, од. | 4…6

9 | Вміст проліну (після проведення гідролізу) у сухому препараті, % | 6…14

10 | Таніноосаджувальна здатність (по галотаніну), г/г желатину | 1…6

Розроблено і апробовано в умовах виноробного заводу ДП “Тавріда” режими і параметри способу обробки виноматеріалів препаратами рідких желатинів виробничі партії білих столових виноматеріалів із винограду сортів Совіньон, Аліготе, Семільон і червоних столових виноматеріалів із винограду сортів Каберне-Совіньон і Сапераві.

Обробка виноматеріалів препаратами рідких желатинів може бути проведена на існуючих лініях виробництва з урахуванням удосконалення технологічних параметрів (рис.6)

Рис.6. Апаратурно-технологічна схема обробки виноматеріалів препаратами рідких желатинів: 1 – відцентровий насос; 2 – резервуар для необробленого виноматеріалу; 3 – теплообмінник пластинчастий; 4 – дозатор препарату рідкого желатину; 5 – резервуар для обробки виноматеріалу;
6 – резервуар для приготування робочого розчину бентоніту; 7 – фільтр;
8 – резервуар обробленого виноматеріалу.

В результаті виробничих випробувань встановлено, що при використанні препаратів рідких желатинів знижується їх доза у порівнянні з вітчизняними препаратами. Зниження температури обробки приводить до зменшення дози препарату. Загальний об'єм впровадження склав 41,5 тис. дал виноматеріалів.

ВИСНОВКИ

1. В результаті проведених теоретичних досліджень встановлена відсутність критеріїв оцінки препаратів рідкого желатину, що ускладнює їх використання у виноробній галузі для обробки виноматеріалів проти колоїдних помутнінь.

2. Вперше визначено фізико-хімічні і технологічні властивості препаратів рідкого желатину: степінь гідролізу, молекулярно-масовий розподіл білкових фракцій, вміст сухих речовин і золи, проліну, динамічну в’язкість, рН, таніносаджуючу здатність, освітлюючий і стабілізуючий ефект.

3. В результаті проведених досліджень обгрунтована модель взаємодії препаратів рідкого желатину з конденсованими і гідролізованими танінами, в основі якої покладена особливість структури, розміщення і кількісного вмісту гідроксильних груп таніну. Науково обгрунтований показник таніносаджувальної здатності препарату рідкого желатину.

4. Розроблено методи оцінки препаратів рідких желатинів для обробки виноматеріалів проти колоїдних помутнінь, які включають визначення кольору, запаху, смаку, вмісту сухих речовин, вмісту золи, динамічної в'язкості, показника активності водневих іонів (рН), вмісту проліну і таніноосаджувальної здатності. Ці показники представлені в методичних вказівках “Методы оценки препаратов жидких желатинов, применяемых в виноделии”, що затверджені УААН.

5. Розроблено технологічні режими і встановлено параметри обробки виноматеріалів препаратами рідких желатинів, доведена технологічна ефективність проведення оклеювання виноматеріалів разом з обробкою холодом для стабілізації виноматеріалів для запобігання колоїдних помутнінь. Встановлено, що використання препаратів рідкого желатину дозволяє зменшити дозу желатину в 2…8 раз в порівнянні з контрольним зразком, при цьому стабільність вин становить 7…11 місяців.

6. В результаті наукових досліджень удосконалена апаратурно-технологічна схема обробки виноматеріалів і розроблена Технологическая инструкция по обработке виноматериалов препаратами жидкого желатина” ТИУ 00334830-079-2007 і проведена її виробнича апробація в ДП “Тавріда”. Загальний об'єм впровадження склав 41,5 тис. дал білих і червоних столових виноматеріалів.

7. Економічний ефект від обробки столових виноматеріалів препаратом рідкого желатину становить 233,8 грн. на 1000 дал.

СПИСОК ПРАЦЬ, ОПУБЛІКОВАНИХ ЗА

ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ

1. Загоруйко В.А., Домарецький В.А., Бабич І.М. Конкурентоспроможність виноробства // Харчова і переробна промисловість. – 2004. – № 8. – 7 с.

Особистий внесок здобувача полягає в обробці літературних джерел, одержанні, обробці та публікації експериментальних даних.

2. Препарати желатину у виноробстві / О.О. Чурсіна, В.Г. Гержикова, А.М. Балаєва, І.М. Бабич // Харчова і переробна промисловість. – 2004. – № . – С. 22-23.

Особистий внесок здобувача полягає в проведенні експериментальних досліджень, обробці результатів та підготовці матеріалів до публікації.

3. Пролін у препаратах желатину / О.О. Чурсіна, В.Г. Гержикова, Л.Г. Владімірова, І.М. Бабич // Харчова і переробна промисловість. – 2007. – №1. – С. 27-28.

Особистий внесок полягає в одержанні експерементальних даних
і публікації результатів.

4. Роль пирогалловых гидроксильных групп во взаимодействии танинов
с препаратами желатина / О.А. Чурсина, В.Г. Гержикова, И.М. Бабич, Д.Ю. Погорелов, В.А.Загоруйко // “Магарач”. Виноградарство и виноделие. – 2007. – № 1. – С 27-29.

Особистий внесок полягає у постановці експерименту, обробці та публікації результатів.

5. Стабілізація напоїв / В.А. Домарецький, М.В. Білько, А.М. Куц,
Н.Я. Гречко, І.М. Бабич // Харчова і переробна промисловість. – 2007. – № 5. – С. 26-27.

Особистий внесок полягає в одержанні експерементальних даних
і публікації результатів.

6. Білкові фракції препаратів желатину / О.О. Чурсіна, Е.Л. Зінькевич, В.Г. Гержикова, І.М. Бабич // Харчова і переробна промисловість. – 2007. – № . – С. .

Особистий внесок полягає в проведенні експериментальних досліджень, опрацюванні та узагальненні експерементальних даних і підготовці матеріалів до публікації.

7. Оценка физико-химических показателей препаратов жидких желатинов, используемых в виноделии / О.А. Чурсина, В.Г. Гержикова, В.А. Загоуйко, И.М. Бабич // Виноделие. Cб. науч. тр. НИВиВ “Магарач”. Т.ХХХVІІ. – Ялта. – 2007. – С. 100-103.

Особистий внесок полягає у постановці експерименту, обробці та публікації результатів.

8. Бабич (Кривецька) І.М., Луканін О.С., Шарапова Т.О. Розроблення методу визначення відновлювальної здатності шампанських виноматеріалів // Програма і матеріали Міжнародної наукової конференції молодих вчених, аспірантів і студентів (23-25 квітня 2002 р.). – К.: НУХТ, 2002. – Ч.2. – С.22

Особистий внесок полягає в аналізі літературних джерел, проведенні експериментальних досліджень, підготовці тез доповіді.

9. Бабич (Кривецька) І.М., Гречко Н.Я. Дослідження комплексу біополімерів шампанських виноматеріалів // Програма і матеріали 69-ї наукової конференції молодих вчених, аспірантів і студентів – К.: НУХТ, 2003. – Ч.2. – 16 с.

Особистий внесок полягає в аналізі літературних джерел, проведенні експериментальних досліджень, підготовці тез доповіді.

10. Бабич І.М., Гержикова В.Г., Домарецький В.А. Використання нових оклеювальних метеріалів при обробленні червоних столових вин // Програма
і матеріали 70-ї наукової конференції молодих вчених, аспірантів і студентів
(20-21 квітня 2004 р.). – К.: НУХТ, 2004. – Ч.2. – С.15

Особистий внесок полягає в аналізі літературних джерел, проведенні експериментальних досліджень, підготовці тез доповіді.

11. Бабич І.М., Гержикова В.Г., Домарецький В.А. Стабілізація, як один
з напрямків розвитку технологій виноробства // Програма і матеріали 71-ї наукової конференції молодих вчених, аспірантів і студентів (18-19 квітня 2005 р.). – К.: НУХТ, 2005. – Ч.2. – С.11

Особистий внесок полягає в аналізі літературних джерел, проведенні експериментальних досліджень, підготовці тез доповіді.

12. Деякі підходи до технології біологічно і екологічно чистого вина / В.А. Домарецький, Н.Я. Гречко, А.М. Куц, М.В. Білько, І М. Бабич // Екотрофологія. Сучасні проблеми: Матеріали І Міжнародної науково-практичної конференції (30 травня – 1 червня 2005 р.). – Біла Церква, 2005. – С. .

Особистий внесок полягає в аналізі літературних джерел, проведенні експериментальних досліджень, підготовці тез доповіді.

13. Нові енергозберігаючі технології у виноробстві / І.М. Бабич, В.А. Домарецький, М.В. Білько, Н.Я. Гречко // Наукові здобутки молоді – вирішенню проблем харчування людства у 21 столітті: Матеріали 72-ї наукової конференції молодих учених, аспірантів і студентів (17-18 квітня 2006 р.). – К.: НУХТ, 2006. – Ч.2. – С. 17-18.

Особистий внесок полягає в аналізі літературних джерел, проведенні експериментальних досліджень, підготовці тез доповіді.

14. Бабич І.М., Гержикова В.Г., Чурсіна О.О. Використання препаратів рідких желатинів у вітчизняному виноробстві // Наукові здобутки молоді – вирішенню проблем харчування людства у 21 столітті: Матеріали 73-ї наукової конференції молодих учених, аспірантів і студентів (23-24 квітня 2007 р.). – К.: НУХТ, 2007. – Ч.2. – С.8

Особистий внесок полягає в аналізі літературних джерел, проведенні експериментальних досліджень, підготовці тез доповіді.

АНОТАЦІЯ

Бабич І.М. Удосконалення технології обробки виноматеріалів на основі розробки методів оцінки препаратів рідких желатинів. – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.18.05 – технологія цукристих речовин та продуктів бродіння. – Національний університет харчових технологій, Київ, 2008.

Захищається 14 наукових праць, які містять результати досліджень щодо удосконалення технології обробки виноматеріалів на основі розробки методів оцінки препаратів рідких желатинів.

Вивчено фізико-хімічні характеристики і технологічну ефективність застосування препаратів рідкого желатину у виноробстві залежно від ступеню їх гідролізу, досліджена модель взаємодії нових оклеюючих речовин з компонентами вина і встановлено оптимальне співвідношення реагуючих компонентів, розроблені вимоги до нових оклеюючих речовин і технологічні прийоми їх використання в виноробстві.

Встановлено основні показники, які характеризують властивості препаратів рідких желатинів – в'язкість, рН, молекулярна маса білкових фракцій препаратів, їх таніноосаджувальна здатність, зв'язування пірогалових гідроксильних груп і масова частка проліну.

Проведено виробничу апробацію препаратів рідких желатинів. Розроблено Методичні вказівки “Методы оценки препаратов жидких желатинов, применяемых в виноделии” і затверджені УААН.

Розроблена “Технологическая инструкция по обработке виноматериалов препаратами жидкого желатина” (ТИУ 00334830-079.2007).

Ключові слова: желатин, танін, колоїдні помутніння, фенольні речовини, столові виноматеріали, стабільність.

АННОТАЦИЯ

Бабич И.М. Усовершенствование технологии обработки виноматериалов на основании разработки методов оценки препаратов жидких желатинов. – Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.18.05 – технология сахаристіх веществ и продуктов брожения. – Национальный университет пищевых технологий, Киев, 2008.

Защищается 14 научных работ, содержащих результаты исследований по усовершенствованию технологии обработки виноматериалов на основании разработки методов оценки препаратов жидких желатинов.

Научно обоснована модель взаимодействия оклеивающих веществ с компонентами виноматериаловов, в основе которой лежат особенности химического строения данных веществ.

Определены основные показатели, которые характеризуют свойства препаратов жидких желатинов – цвет, запах, вкус, массовая доля сухих веществ, массовая доля золы, динамическая вязкость, показатель активности водородных ионов (рН), молекулярная масса белковых фракций препаратов, их таниноосаждающая способность, связывание пирогалловых гидроксильных групп и массовая доля пролина.

Проведенные исследования показали, что эффективность взаимодействия танинов и желатинов в значительной мере определяется типом танина, массовой долей пирогалловых гидроксильных групп в нем и молекулярной массой белковой составляющей желатинов, которая зависит от степени гидролиза желатина и влияет на показатель динамической вязкости раствора желатина. Наиболее высокий аффинитет с гидролизуемым танином установлен для жидких желатинов, характеризующихся низкими значениями показателя вязкости.

Проведенные электрофоретические исследования показали существенные различия молекулярного состава белковых фракций препаратов, используемых для оклейки виноматериалов. Установлено, что в составе воздушно-сухих препаратов желатина преобладают высокомолекулярные белки, наряду с которыми присутствуют фракции низко- и среднемолекулярных белков. Аналогичное распределение белковых фракций по молекулярным массам характерно также для казеина, рыбного клея и яичного альбумина. Препараты жидких желатинов отличаются от всех других белковых препаратов содержанием исключительно низкомолекулярных белков с молекулярной массой, не превышающей 21000 Да.

Установлено, что жидкие препараты желатина