Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА I. Литературный обзор 9
1.1. Характеристика видов помутнения вин 9
1.2. Вещества, применяемые для осветления и стабилизации вин 27
1.3. Осветления и стабилизации прозрачности вин 36
Глава II. Экспериментальная часть 52
2.1. Исходные материалы и подготовка пробы 52
2.2. Качественные методы идентификации помутнений 52
2.3. Определение фенольных веществ 55
2.4. Определение содержания белка модифицированным методом Лоури .. 57
2.5. Гель-хроматографический метод определения общих коллоидов 59
2.6. Карбазольный метод определения кислых полисахаридов 60
2.7. Железо 62
2.8. Синтез сетчатых сополимеров 64
Глава III. Результаты и их обсуждение 66
3.1. Анализ общего содержания коллоидов в вине и их составных частей 66
3.2. Состав и некоторые физико-химические свойства бентонитов Таджикистана 85
3.3. Предотвращение коллоидных помутнений вин бентонитами и сетчатыми полимерами 103
3.4. Некоторые технологические аспекты применения бентонитов и полимерных материалов для осветления и стабилизации вин 110
Выводы 118
Литература 120
Приложение 136
- Вещества, применяемые для осветления и стабилизации вин
- Определение содержания белка модифицированным методом Лоури
- Состав и некоторые физико-химические свойства бентонитов Таджикистана
- Некоторые технологические аспекты применения бентонитов и полимерных материалов для осветления и стабилизации вин
Введение к работе
Актуальность проблемы. Основным вопросом винодельческой промышленности является повышение стабильности вин и улучшение их качества. В винах, часто возникают помутнения, вызываемые присутствием высокомолекулярных веществ — белков, полисахаридов, полифенолов, а также неорганических солей, включающих в свой состав ионы тяжелых металлов, которые совместно или в отдельности при определенных условиях образуют нерастворимые суспензии или осадки. Помутнение вин до истечения гарантийного срока их хранения приносит большие убытки винодельческим предприятиям, так как продукция при этом теряет товарный вид и не может быть реализована. Поэтому изучение химической природы различных видов помутнений и использование полученных результатов для разработки методов стабилизации прозрачности вин остается одной из наиболее актуальных проблем в виноделии.
Винодельческая промышленность Таджикистана на протяжении многих лет для осветления выпускаемых местных вин пользуется привозным грузинским асканитом - химически активированным бентонитом Асканского месторождения. Несмотря на огромные залежи бентонитовых глин в Таджикистане ежегодно для удовлетворения нужд промышленности Республика закупает сотни тонн бентонитового сырья. В новых условиях эффективности и рентабельности любого производства становится популярным всемерное вовлечение в народнохозяйственное производство местных источников сырья. В этом отношении выявление и всестороннее изучения бентонитов Таджикистана может привести к полноценной замене привозного грузинского асканита.
Одним из путей достижения стойкости вин к коллоидным помутнениям, широко применяемым в последние годы, является использование синтетических полимерных материалов. В частности, полиамидов и поливиниллактамов, в качестве адсорбентов для удаления компонентов вин
6 вызывающих помутнение. В этой связи, синтез и применение в виноделии новых сополимеров на основе N-винилпирролидона и мономеров этинилпиперидола может в определенной степени решить проблему повышения эффективности использования применяемых в виноделии средств стабилизации.
Несмотря на важность поставленной проблемы и большое число работ, посвященных ее решению, на сегодняшний день, практически отсутствуют научно обоснованные разработки и рациональные технологии производства вин с использованием местных сырьевых ресурсов, что предопределяет постановку настоящего исследования.
Цель и задачи исследования. Основная цель диссертационной работы -изучение процессов вызывающих помутнение вин производимых в Таджикистане и разработка путей стабилизации прозрачности с использованием местных сырьевых ресурсов. В связи с поставленной целью задачами настоящего исследования были:
Установление химической природы отдельных компонентов коллоидных и кристаллических помутнений вин, вырабатываемых в Республике Таджикистан.
Изучение химического состава местных бентонитовых глин и расчет структурных параметров монтмориллонитовых составляющих, а также исследование сорбционных и технологических свойств минерального сырья.
Синтез гомо- и сополимеров N-винилпирролидона, винил- и изопропенилэтинилтриметилпиперидола, изучение их применимости для стабилизации прозрачности вин, а также разработка технологической схемы осветления вин с использованием бентонитов и полимерных материалов.
Работа проводилась в соответствии с планом НИР Института химии им. В.И. Никитина АН Республики Таджикистан «Разработка и опытно-промышленное испытание полимерных систем на основе производных этинилпиперидола и пектиновых веществ». (Номер госрегистрации 000000356 от 15.03.96г.).
Научная новизна работы. Впервые для вин местного производства выявлены основные причины возникновения коллоидных помутнений, заключающиеся в избыточном содержании в них фенольных веществ, ассоциированых с белками и пектиновыми полисахаридами. Показано, что эти ассоциаты наряду со значительной концентрацией ионов железа (III) способствуют снижению стабильности вин при хранении.
По данным минералогического и химического анализов впервые проведен расчет составных частей 15-и бентонитових месторождений Таджикистана, выведены химические формулы монтмориллонитов, оценены молекулярные массы их элементарной ячейки, установлен качественный и количественный состав сопутствующих солей и обменных катионов. Установлено, что в образцах бентонитов тетраэдрическая координация элементарной ячейки монтмориллонита целиком осуществляется атомами кремния, в то время как, в заполнение октаэдрической координации наряду с ионами алюминия участвуют ионы Fe+, Fe+, Mg2+, Mn2+, Ti4+, что обуславливает неуравновешенность зарядов всей элементарной ячейки отрицательными зарядами, компенсируемых натрий или кальциевыми обменными катионами.
Изучена применимость бентонитов в виноделии и показано, что эффективность в существенной степени зависит от их плотности и степени набухания, содержания щелочных и щелочноземельных элементов, которые в свою очередь определяются составом фаз и содержанием монтмориллонита. Бентониты, с наиболее эффективными адсорбирующими свойствами, выявлены в месторождении Султонабад, Топкок и Шаршар.
Впервые, для предотвращения помутнения вин и стабилизации их прозрачности, синтезированы и использованы сополимеры N- винилпирролидона с мономерами винил- и изопропенилэтинилтриметилпиперидола. Продемонстрирована их высокая адсорбирующая и комплексообразующая активность по отношению к фенольным и пектиновым веществам, белкам и в особенности к ионам
8 железа (III), что позволяет рекомендовать их в качестве универсального средства борьбы с помутнением вин.
Практическая значимость работы. Разработанные в ходе исследования аналитические и физико-химические способы определения компонентов коллоидных помутнений вин могут быть использованы при составлении нормативных документов в качестве методики контроля состава исходных, промежуточных и конечных продуктов виноделия. Сведения, полученные при изучении состава бентонитовых глин и структуры монтмориллонитов, могут быть использованы для разработки способов активирования их для применения в различных отраслях пищевой промышленности. Использование сетчатых сополимеров N-винилпирролидона и этинилпиперидола и демонстрация возможности получения высокоэффективных адсорбирующих средств на их основе, расширяет круг синтетических полимеров для создания новых оклеивающих веществ в виноделии. Разработанные технологические схемы осветления и стабилизации вин, с использованием местных бентонитов и полимерных материалов может быть рекомендованы для широкого внедрения на винодельческих предприятиях Республики.
Вещества, применяемые для осветления и стабилизации вин
Другим важным источником коллоидных помутнений являются белковые вещества, которые, наряду с полифенолами, могут вызывать белковые помутнения, возникающие в напитках в условиях аэрации и, главным образом, при нагревании вина выше комнатной температуры [2].
Изоэлектрические точки протеинов вина лежат между значениями рН 3,3-3,7. К ним близко примыкают величины рН вина 2,8—3,8. При повышении температуры усиливаются процессы диссоциации и распада, содержащихся в напитке кислот, вследствие чего значение рН среды сдвигается в сторону изоэлектрической точки белков [3,20]. При совпадении обоих значений наступает выравнивание зарядов коллоидных частиц белка, снижается их устойчивость и увеличивается способность к осаждению. Последняя определяется, главным образом, природой белковых компонентов [24-26].
Результаты ряда исследований показали, что в состав белковых помутнений вина входят альбумины, глобулины, полисахариды, а также металлы и полифенолы [4,27]. Предполагаемые при этом реакции протекают следующим образом: присутствующие в напитке конденсированные танины притягивают белковые вещества и образуют танно-белковые комплексы. Ионы тяжелых металлов присоединяются к полифенольным компонентам хелатной связью, создавая труднорастворимые металло-танно-белковые комплексы. После осаждения последних ионы металлов частично отщепляются, и процесс повторяется. Таким образом, небольшие количества металлов, действуя каталитически, могут вызвать осаждение значительных количеств танно-белковых соединений. Особенно активно процесс образования комплексов протекает при повышенной температуре, которая признана главным фактором, вызывающим белковые помутнения [2,18]. Роль повышенной температуры, как фактора, обусловливающего белковые помутнения, не сводится, однако, лишь к сдвигу значения рН в сторону изоэлектрической точки или к активизации процессов хелатообразования, способствующего осаждению белков. Важным следствием действия повышенной температуры является денатурация белковых компонентов, сопровождаемая изменением конформации молекул, обладающих вторичной и третичной структурой, и раскрытием новых реакционноспособных участков для взаимодействия с упомянутыми ранее хелатными соединениями полифенолов с металлами. Таким образом, в результате нагревания происходит не непосредственная коагуляция белков, а превращение их в форму, растворимую при высокой температуре и коагулирующую затем при достаточно низкой температуре вследствие взаимодействия с другими компонентами напитка. Поэтому вино, нагретое до 75 С, сохраняет прозрачность, но мутнеет при охлаждении и хранении при температуре, близкой к 30 С. Под действием тепла осаждаются, однако, не все протеины вина. В напитке, ставшем стабильным после удаления коагулировавшего белка, остаются еще протеины, которые не дают помутнений. Предположение о различной чувствительности отдельных белковых компонентов к нагреванию было подтверждено электрофоретическими исследованиями, которые выявили наличие в протеинах вина двух фракций, отличающихся по степени термолабильности. Однако, белки разных видов вин могут быть разделены на четыре, а иногда и пять фракций, из которых одна является более восприимчивой к тепловой денатурации [1,4]. Предполагается, что количество фракций обусловлено сортовыми особенностями виноградного сырья. В их составе обнаружены одни и те же аминокислоты. Различие заключается лишь в количественном соотношении последних. Это обстоятельство и является, по мнению упомянутых авторов, причиной неодинакового поведения отдельных фракций при нагревании. Таким образом, приведенные сведения о причинах возникновения в напитках коллоидных помутнений показывают, что основными источниками как обратимого, так и необратимого помутнений при охлаждении и нагреве и окислительного по бурения являются определенные формы полифенолов, которые при соответствующих условиях способны либо сами, либо в соединении с. белковыми веществами вызывать указанные явления. Последние приводят не только к потере прозрачности, но и к нежелательным изменениям цвета, вкуса и аромата напитка [1,4,17,18,28-29].
Полисахариды. В группу полисахаридов виноградного сока и вина входят растительные камеди, слизи (арабаны, галактаны), пектины (полиурониды), и возможно, гемицеллюлозы. Около 30—35% полисахаридов поступает в сок из кожицы и семян [30]. В некоторых винах, особенно при поражении винограда грибом Botrytis cinerea, обнаруживается слизистый полисахарид декстран (имеется в виду полимер глюкозы, в котором не меньше 60% глюкозидных связей находится в положении 1,6) [2]. Пектиновые вещества (ПВ) - это группа кислых полисахаридов, от греческого слова "пектос", означающего, что при соответствующих условиях эти соединения образуют более или менее прочные желе. ПВ встречаются в тканях наземных растений [31] и некоторых водорослей [32], где они присутствуют в виде нерастворимого протопектина[33], который под влиянием гидролитического действия кислот [34] или фермента протопектиназы [35] разлагается на пектин и целлюлозу. Главным компонентом ПВ является полигалактуроновая кислота (уронидная составляющая), состоящая, в основном, из a -D-галактуроновой кислоты в пиранозной форме, соединенных связями 1-4. Часть карбоксильных групп полигалактуроновой кислоты обычно метоксилирована, часть замещена катионами металлов [36], некоторые гидроксильные группы могут быть ацетилированы [37,38]. За счет свободных карбоксильных групп макромолекула пектинов в винах имеют высокий отрицательный заряд и способны соединяться с ионами металлов, в первую очередь с ионами кальция, или вступать в интерполимерные взаимодействия с белками, способствующие образованию дисперсной фазы или осадка.
Представление о моносахаридном составе и структуре пектиновых веществ можно получить, в частности, по данным работы Пеллерина и др. [39]. Этими авторами из красного вина путем осаждения 20% - ным этанолом полученен полисахарид, из которого последующей экстракцией выделен рамногалактуронан II (РГ-П). Далее путём анионообменной хроматографии выделены 4 фракции РГ-П, очищены с помощью аффинной хроматографии с конканавалином А и хроматографией по размерам частиц. Состав гликозидных остатков четырёх фракций РГ-П оказался похожим, все они состояли из моносахаридов - апиоза, 2-О-метил-Ь-фруктоза, 2-0-метил-0-ксилоза, Kdo, Dha и ацеритовая кислота, которые относятся к РГ-П. Глюкозидные связи нейтральных и кислых Сахаров, включая ацеритовую кислоту, были определены одновременно хромато-масс анализом метиллированных ацетатов альдитола, полученных из метиллированных и востановленных продуктов гидролиза РГ-П. Две фракции РГ-П содержали бор, вероятнее всего в виде боратного комплекса (диэфира), который поперечно связывает две молекулы РГ-П с образованием димера. Димер содержал 3 - и 2,3,3-связанных апиозных остатков, в то время как мономер РГ-П содержал только З -связанных апиозных остатка, который свидетельствует, что борат образован, по крайней мере, из одноапизонового остатка РГ-П. Хотя, все РГ-П вина имеют одинаковую структуру всё же они отличаются по длине цепи и степени этерификации, а также присутствием или отсутствием боратного-диэфира. Эти исследования показали, что в полисахаридах РГ-П вина структуры основного элемента клеточной стенки сохраняются.
Определение содержания белка модифицированным методом Лоури
Данный метод сочетает в себе биуретовую реакцию (т.е. реакцию на пептидные связи) и реакцию Фолина (на тирозин и триптофан) [2,26]. Недостатком метода является возможность завышения результатов вследствие осаждения трихлоруксусной кислотой (ТХУ) не только белков, но и части фенольных веществ (особенно в случае опалесцирующих и красных вин). Ниже описана методика, предусматривающая предварительное удаление фенольных веществ из пробы обработкой полиамидом. Из пробы вина удаляют фенольные вещества сорбцией на полиамиде и осаждают белки действием трихлоруксусной кислоты. В осадке определяют содержание белка по интенсивности синей окраски. Реактивы. 80%-ная трихлоруксусная кислота; 1 н. раствор гидроксида натрия (NaOH); реактив Фолина (приготовление см. в разделе 2.3); реактив А (в литровую мерную колбу вносят растворы ИагСОз : 100 г в 800 мл дистиллированной воды: калийтартрата: 2 г в 50 мл воды; CUSO4.5H2O : 500 мг в 100 мл; перемешивают и доводят до метки дистиллированной водой; реактив А в полиэтиленовой посуде может храниться в течение 6-8 мес); реактив Б (разведенный реактив Фолина: к 0,5 мл реактива Фолина добавляют 4 мл воды); растворы альбумина для построения калибровочной кривой; порошок полиамида.
Построение калибровочной кривой. Калибровочную кривую строят, используя раствор кристаллического яичного альбумина: 12,5 мг белка растворяют в воде в мерной колбе на 25 мл и доводят до метки (1 мл такого раствора содержит 0,5 мг белка). Из исходного раствора отбирают 1,25; 2,5; 3,75; ...; 25 мл в мерную колбу на 25 мл, объем дистиллированной водой доводят до метки. В пробирку, содержащую 0,8 мл исходного раствора добавляют 4 мл реактива А, перемешивают и оставляют при комнатной температуре на 10 мин, затем быстро вносят 0,4 мл реактива Б и смесь помещают в водяную баню при температуре 55С на 5 мин, после этого быстро охлаждают и измеряют интенсивность окраски на спектрофотометре СПИКОРД при длине волны 750 нм в кювете шириной 10 мм. В контроле вместо белкового раствора исполь т Полученные данные используют для построения графика зависимости оптической плотности от концентрации белка (Рис. 5). Градуровочная прямая описывается корреляционным уравнением у = 0,0028х, при коэффициенте корреляции R2 = 0,979. Подготовка пробы. Проводится в случае анализа красных или сильно опалесцирующих вин. В колонку (на 5-10 мл) вкладывают кружок фильтровальной бумаги, после чего их заполняют 500 мг порошка полиамида, через который пропускают 5 мл вина (можно использовать небольшой вакуум), а затем 5 мл воды для промывки полиамида. Объединенный элюат переносят в центрифужные пробирки, добавляя 1 мл 80%-ного раствора ТХУ. Техника определения. К 5 мл вина добавляют 0.5 мл 80%-ной ТХУ, оставляют на холоде (2С) не менее чем на 2 ч и затем центрифугируют в течение 1 ч при частоте вращения 5000 -7000 об/мин. Центрифугат декантируют, а осадок растворяют в 1 мл 1 н. раствора NaOH, затем добавляют равный объем дистиллированной воды. Отбирают 1 мл полученного белкового раствор и анализируют так, как описано выше (построение калибровочной кривой). Если величина экстинкции исследуемого образца не совпадает с калибровочной кривой, то оставшийся в центрифужной пробирке 1 мл белкового раствора разбавляется соответствующим образом 0.5 н. раствором NaOH. При малой экстинкции, равной 0.02, белок содержится в концентрации менее 2 мг/л. Расчет. Содержание белка в пробе вычисляется по формуле: c=auL где: С - количество белка, мг/л; а - количество белка, найденное по калибровочной кривой, мг/л; vi - объем щелочного раствора, мл; V2- объем сусла или вина, взятого на анализ, мл. Если в образцах оптическая плотность ОП 0.35, на анализ взято 5 мл вина и объем щелочного раствора (vl=2 мл) то формула упростится: К коллоидным веществам сусла и вина относятся высокомолекулярные соединения: белки, полисахариды, полифенолы. Эта группа соединений играет большую роль в технологии виноделия, начиная с переработки сырья. Эти же соединения ответственны в основном за возникновение коллоидных помутнений в результате физико-химических изменений высокомолекулярных веществ. Метод основан на разделении компонентов ви-номатериала в соответствии с размерами и формой их молекул [2]. Для оценки молекулярных масс компонентов вина фракционирование проводилось на хроматографической колонке (100x1,1 см), заполненной сефадексом G-50 на коллекторе фракций "IS СО" (США). Предварительно колонку градуировали, используя маркеры: альбумин ММ 69000, окситоцин ММ 1000, аденозинтрифосфорной кислоты динатриевую соль ММ 551, глутадион ММ 307, триптофан ММ 204, мочевину ММ 60. Подготовка сефадекса G-50: сухой сефадекс замачивают в избытке воды и оставляют на 24 ч. Время от времени гель измучивают и воду с не-осевшими частицами сефадекса осторожно декантируют. После набухания и отмачивания мельчайшей фракции гель переносят в колонку. Предварительно колонку заполняют водой на 1/4 ее высоты и далее осторожно вводят гель так, чтобы пузырьки воздуха успевали выйти из колонки. В течение 18-20 ч через колонку пропускают дистиллированную воду, после чего колонка готова к работе.
В хроматографическую колонку на слой геля наносили 2 мл вина. После того как вино впиталось, поверхность геля дважды промывали равными объемами элюэнта (натрийацетатный буфер рН 6,7). Лишь после этого колонку заполняли растворителем и элюировали со скоростью 15 мл/час. Сходящий с колонки элюат собирают во фракции по 3-5 мл с помощью автоматического коллектора. Всего собирают около 50 фракций. Измеряют оптическую плотность всех фракций на спектрофотометре "СПЕКОРД" (Германия) при длине волны X = 280 и X = 210 нм.
Состав и некоторые физико-химические свойства бентонитов Таджикистана
После завершения процесса брожения, в молодых винах присутствуют твердые частицы различной дисперсности, дрожжи, бактерии, кристаллы винного камня, а также ассоциаты и отдельные макромолекулы - белки, полисахариды и полифенольные вещества. В зависимости от плотности и размера частиц, они постепенно осаждаются на дне емкости. Однако, при уменьшении размера частиц время их оседания значительно возрастает, прозрачность вина остается ниже требования нормативных документов и при незначительном изменение условий внешней среды может, происходит помутнение вин и виноматериалов. В связи с этим возникает необходимость, наряду с естественным осветлением применять различные способы освобождения вин от нежелательных коллоидов. Несмотря на то, что в настоящее время, разработаны многочисленные методы осветления вин, такие как оклейка, фильтрация, ультрацентрифугирование, они всё же не всегда приводят к желаемым результатам. Это связано с тем, что применяемые на практике способы обработки в основном имеют эмпирический характер и не всегда учитывается химическая природа веществ помутнений. Поэтому возникает необходимость, для каждого конкретного случая, прежде чем выбрать способы обработки вин, необходимо иметь четкое представление, о составных частях коллоидного помутнения проводя соответствующие химические анализы. Исходя из этого, мы, используя различные способы, отделяли твердые дисперсные фазы вина и в них и в осветленной части напитка, определяли содержание потенциальных мутьобразующих компонентов (Рис.8). Для этого грубодисперсные фазы выделяли путем центрифугирования на лабораторной центрифуге, при скорости вращения ротора 5000 - 7000 оборотов в минуту. Осадок в виде суспензии, который тщательно промывали сначала небольшими порциями воды, а затем 96%-ным спиртом. Ход промывки контролировали снятием УФ-спектра промывных вод в области А. = 210 нм до полного исчезновения поглощения в этой области спектра. Промытый осадок высушивали на воздухе или в сушильном шкафу, после чего подвергали химическому анализу (Осадок ЦІ, Рис.8).
Осадок растворим в разбавленной НС1. При обработке ацетоном часть вещества растворяется в органической фазе, а при отгонке растворителя выделяется в виде рыхлого осадка. Не растворимая в ацетоне фракция имеет вид глинообразного осадка бежевого цвета.
Для разделения коллоидов, оставшихся в вине после центрифугирования, проводили гель-фильтрацию с использованием сефадекса G-50. После выпаривания сборной фракции, соответствующая область пика гель-хроматограммы, был получен остаток, который анализировали отдельно на наличие компонентов, способствующих мутьобразованию вина (Осадок ГФ, рис.8).
Вино, после первого фазового разделения оставляли для укрупнения мелкодисперсных фаз в течение различного периода времени. При этом обнаружено, что для выделения наибольшего количества осадка, получаемого центрифугированием необходимая продолжительность выдержки составляет примерно 6 месяцев. Поэтому образцы вина, после первого центрифугирования оставляли в течение указанного периода времени и проводили повторное центрифугирование. При этом также выделялся осадок, но по количеству меньше чем предыдущий, что видно из данных табл. 1, на примере вина "Памир-95" (Осадок Ц2).
Последующее разделение микродисперсных помутнений проводили путем ультрафильтрации вина на лабораторной установке с использованием капроновых мембран (производства фирмы "Хийе Калур", Эстония) с размером пор 200 нм или мембраны УФМ-50н, имеющей размер пор около 50 нм (Осадок УФ, табл.1, Рис. 9). Естественно, что и в этом случае количество осадка после ультрафильтрации меньше, чем в предыдущих двух случаях. осветленных до определенной степени, анализировали на содержание веществ являющихся потенциальными мутьобразующими компонентами [149].
Содержание белков в осадке и вине. Для анализа белков, содержащихся в различных образцах вин, вырабатываемых в Республике Таджикистан, проводили разделение общих коллоидов, путем центрифугирования и последующей ультрафильтрацией на мембране УМФ-50т. Небольшое количество (3-5 мг) высушенного осадка наносили на полоску хромато-графической бумаги, подсушивали и проводили качественную реакцию на содержание белка с помощью раствора амидо-черного по методике, приведенной в экспериментальной части. На месте нанесения осадка обнаруживалось черное пятно, что свидетельствует о наличии белка в составе коллоидов, являющихся причиной мутьобразования в исходном вине.
Для определения общих коллоидов, в том числе белков, находящихся в вине, после различной стадии осветления проводили гель-хромато-графические исследования, с использованием сефадекса G-50. Типичная гель-хроматограмма для сывороточного альбумина приводится на рис.10, из которого видно, что максимум объема выхода белка находится в области 42 мл. На рис.11 и 12 представлены диаграммы гель-хроматографии вина П93 и П95 после первого центрифугирования (рис.8).
Некоторые технологические аспекты применения бентонитов и полимерных материалов для осветления и стабилизации вин
В табл. 5 приводится состав и содержание микроэлементов в соответствующих осадках и осветленном вине. Как и ожидалось в осадке ЦІ в значительном количестве содержатся такие элементы как железо, алюминий и кальций, что связано, по-видимому, с минеральной природой этого касса. В отличие от этого в осадках Ц2 и особенно во фракции УФ содержание металлов значительно меньше, что дает основание предположить об их органической природе. Различные виды помутнения вина с участием ионов железы были рассмотрены в литературном обзоре и в предыдущей части настоящей главы. Высокое содержание ионов кальция в осадке Ц2, кальция и алюминия в осадке ЦІ, по-видимому, может быть связано с наличием в их составе пектиновых веществ, а ионов калия и натрия - винной кислотой. Значительное содержание кальция и калия имеется также в осветленном вине, что указывает на наличие виннокислого кальция и калия -потенциальных мутьобразующих веществ.
Таким образом, исследование различных компонентов коллоидных систем, с использованием комплекса аналитических и физико-химических методов анализа, свидетельствует о том, что в винах Таджикистана имеются как высокомолекулярные, так и минеральные вещества, являющиеся потенциально опасными с точки зрения мутьобразования готовых изделий. Это в свою очередь ставит задачу разработки эффективных мер защиты и стабилизации вин и виноматериалов от воздействия мутьобразующих компонентов.
В заключение данной главы необходимо отметить, что в исследованных винах, вырабатываемых в Республике Таджикистан, несмотря на незначительное содержание веществ белковой природы, проблема их адсорбции и удаления остается важной составной частью борьбы к достижению стабильности вин. Дело в том, что наличие большого содержания фе-нольных веществ предполагает необходимость оклейки вина белковыми препаратами и в этих операциях всегда имеется опасность переоклейки вин. В этом случае, как правило, применяют нагревание вин до 70—80С, танизацию при охлаждении, использование железистосинеродистого трехвалентного железа и адсорбция минеральными веществами. Однако, во всех операциях кроме последней, осаждение белков происходит лишь частично.
К минеральному сырью относят кизельгур (диатомит), вещество, содержащее кремний, бентонит, каолин (силикаты алюминия), кремневую кислоту, асбест, а также активированный уголь. Диатомит имеет те неудобства, что требуется в очень больших количествах и удерживает большое количество жидкости (приблизительно в два раза больше его массы). Асбест в необходимых дозах дорог. Каолин в дозе от 2 до 5 г/л в зависимости от содержания белков и природы вина стал первым средством обработки для удаления белковых касс. Каолин задерживает вино (примерно 35% от своего объема). Бентонит имеет такую же эффективность при дозах, в 10 раз меньших, и является отличным средством для обработки вин.
Исходя из этого в настоящей работе проводилось целенаправленное исследование по использованию бентонитов для осветления вин, обращая особое внимание на сырьевые ресурсы, расположенные на территории Республики Таджикистан [149-153].
Бентониты, относятся к природным минеральным веществам семейства глин, гидратированных силикатов алюминия, состоящих главным образом из монтмориллонита и, как отмечено в литературном обзоре, в с значительном количестве ргшологается на територии Таджикистана. Только один продуктивный горизонт бентонитовых глин в разрезе Шаршар имеет ориентировочный запас около 8 млн. т. В табл. 6 приводятся сравнительные данные минерального состава бентонитов Таджикистана и грузинского асканита, из которых можно легко убедиться, что шаршарские монтмориллонитовые глины мало чем отличаются от традиционно применяемого в винодельческой промышленности Таджикистана привозного асканита, составной частью которого также являются минералы монтмориллонитовой группы. Сведения, полученные из анализа химического состава глин (табл. 6) указывают на то, что истинные бентониты, слабо - и бескарбонатные преимущественно высококоллоидальные бентонитовые глины характеризуются близким или сходным содержанием основных породообразующих компонентов, которые существенным образом отличаются от карбонатных умеренно коллоидальных глин смешаннослойного минерального типа. Эти различия особенно заметны по содержанию кремнезема и глинозема, окисям щелочных и щелочноземельных элементов, количеству связанной воды и теперь припрокаливании, а также по величине отношения обменных катионов щелочных и щелочноземельных элементов. Расчет состава элементарной ячейки монтомориллонита в бентонитах Таджикистана. В табл. 7. приводятся данные по химическому составу бентонитов, находящихся на территории Таджикистана. На основании этих данных нами выведены химические формулы монтмориллонитов, рассчитаны возможные примеси веществ, а также качественный и количественный состав обменных ионов. Как уже отмечалось в литературном обзоре, монтмориллонит состоит из структурных элементов, построенных из двух наружных кремнекисло-родных тетраэдрических сеток и промежуточной алюмокислородной окта-эдрической сетки [48].
Похожие диссертации на Осветление и стабилизация прозрачности вин Таджикистана местными бентонитами и полимерными материалами
