Введение к работе
Актуальность темы. Одной из важнейших проблем винодельческих предприятий производящих игристые вина в условиях рыночной экономики, является конкурентоспособность, стабильность, высокое качество выпускаемой винодельческой продукции и снижение ее себестоимости на основе интенсификации производственных процессов и снижения энергозатрат.
Для решения этой проблемы большое значение имеет эффективное использование существующих технологий производства игристых вин на базе глубокого и всестороннего изучения процесса вторичного брожения, совершенствование традиционных и разработка новых прогрессивных технологий и технических решений.
Большой вклад в разработку основ процесса вторичного брожения (шампанизации) внесли работы А.И. Опарина, Г.Г. Агабальянца, А.А. Мержаниана, Н.Г. Саришвили, СП. Авакянца, Б.Б. Рейтблат, М.А.Гагарина, Е.С. Дрбоглава, Г.Б. Пищикова, и др., а также коллектива ученых Отраслевой научно-исследовательской лаборатории технологии игристых вин ГНУ ВНИПБиВП. Разработка принципиально нового способа непрерывной шампанизации вина, с использованием иммобилизованных на сорбенте дрожжей, многочисленные и всесторонние исследования в этой области, способствовали совершенствованию процесса вторичного брожения.
Поиск оптимальных режимов вторичного брожения и выдержки игристого вина является одним из узловых вопросов производства, так как именно на этих стадиях наблюдается основное формирование качества игристого вина. В связи с этим, повышение качества готовой продукции на основе интенсификации метаболической активности дрожжей в процессе вторичного брожения и выдержки является актуальной задачей современного производства игристых вин.
Технологический процесс производства игристых вин является энергоемким, что приводит к большим энергозатратам. Поэтому разработка новых технологий и технических решений, позволяющих интенсифицировать процесс вторичного брожения и одновременно снизить энергозатраты, приобретает важное значение.
Таким образом, разработка эффективной технологии производства игристых вин на основе интенсификации процесса вторичного брожения, является актуальной.
Цель и задачи исследования
Целью диссертационной работы является разработка технологии игристых вин на основе интенсификации процесса вторичного брожения.
Для достижения поставленной цели были определены следующие задачи исследований:
разработать способы регулирования физиологической активности дрожжей в процессе вторичного брожения;
выявить зависимость кинетики вторичного брожения, распределение дрожжевых клеток и их физиологическую активность от гидродинамических характеристик процесса;
изучить влияние биохимических и физико-химических процессов на качество игристых вин с учетом предложенных способов регулирования физиологической активности дрожжей;
оптимизировать температурные режимы при производстве игристых вин с целью снижения энергозатрат;
разработать технологию игристых вин на основе интенсификации процесса вторичного брожения;
разработать нормативную документацию на новые виды игристых вин;
рассчитать экономическую эффективность разработанной технологии.
Научная новизна
Научно обоснован и экспериментально подтвержден комплекс технологических приемов (иммобилизация дрожжей на подвижной насадке, использование петли-компенсатора, регулирование температурных режимов вторичного брожения и обработки игристых вин холодом), позволяющих интенсифицировать процесс вторичного брожения и повысить качество игристых вин.
Установлена зависимость активности дрожжей от способа иммобилизации и их адаптации к условиям вторичного брожения, приводящая к его интенсификации.
Выявлена зависимость физиологического состояния дрожжей от гидродинамических характеристик процесса вторичного брожения, обосновывающая необходимость разделения процессов брожения, автолиза и выдержки в промышленных установках непрерывного брожения, аналогично этапам бутылочного способа производства игристых вин.
Разработана математическая модель термообработки игристого вина холодом, позволяющая выбрать оптимальную температуру хладоносителя и определить распределение температуры игристого вина в резервуаре.
Практическая значимость работы
Разработана и научно обоснована технология производства игристых вин на основе интенсификации процесса вторичного брожения, позволяющая улучшить органолептические показатели и типичные свойства игристых вин.
Установлены и рекомендованы производству оптимальные технологические приемы интенсификации вторичного брожения, предложены условия активизации физиологической активности дрожжей на основе их адаптации в петле-компенсаторе и иммобилизации на подвижной насадке.
Даны рекомендации по оптимизации распределения насадки в бродильном аппарате (А.с. № 2000324).
Предложены конструктивные особенности бродильного аппарата. С целью лучшего распределения потока бродильной смеси и дрожжевой массы, нижнее днище аппарата выполнено в виде конуса, а для равномерного распределения поток виноматериала по периметру аппарата, на высоте 1м от днища установлена перфорированная решетка.
На основе экспериментальных исследований и расчетов (с использованием математической модели термообработки игристого вина холодом и разработанной программы) обосновано повышение температуры хладоносителя в «рубашке» резервуара с минус 10 С до минус 8 С, что позволило снизить энергозатраты на 20% при обработке игристого вина холодом.
Применен впервые мультиканальный лабораторный стенд для мониторинга процесса вторичного брожения, обеспечивающий энергосберегающее управление технологическим процессом производства игристых вин на основе использования современных средств автоматизации технологических процессов (частотно-регулируемый электропривод для управления трехфазными асинхронными электродвигателями с использованием преобразователей Altivar - снижение энергозатрат до 30%).
Разработаны и утверждены технологические инструкции по производству российского шампанского «Красная площадь» (ТИ 9172-061-02068812-10 и ТИ 9172-062-02068812-10).
Разработанная технология игристых вин на основе интенсификации процесса вторичного брожения внедрена на ООО «Ростовский комбинат шампанских вин».
Экономический эффект от внедрения разработанной технологии игристых вин на основе интенсификации процесса вторичного брожения составил 191054,9 руб. в год (на одну установку).
Апробация работы
Основные положения диссертации обсуждались и получили одобрение: на научно-практической конференции «Актуальные проблемы современной науки», Ростов-на-Дону, МГУТУ, 2009; на Международном научно-образовательном форуме «Формирование отраслевой инновационной среды на основе развития профессиональных сообществ и саморегулируемых организацией АПК, пищевой промышленности и индустрии питания», Москва, МГУТУ, 2009; на Международном научно-образовательном Форуме «Основы государственной политики в области создания продуктов здорового питания: технологические аспекты», Москва, МГУТУ, 2010; на Международной научно-практической конференции «Передовые информационные технологии, средства и системы автоматизации и их внедрение на российских предприятиях», Москва, Институт проблем управления им. В.А. Трапезникова РАН, 2011.
Публикации
По материалам диссертационной работы опубликовано 9 печатных работ, в том числе 5 работ опубликованы в журналах рекомендованных ВАК РФ, получены авторское свидетельство и 3 патента РФ.
Структура и объем диссертации
Диссертация состоит из введения, обзора литературы, экспериментальной части, включающей описание материалов и методов исследований, изложения результатов и их обсуждения, технологической части, выводов, списка литературы и приложений. Основное содержание диссертации изложено на 150 страницах машинописного текста, включая 32 рисунка и 22 таблицы. Список литературы включает 123 источника, из них 24 иностранных.
