Способ определения устойчивости белого и розового виноматериала к кристаллическим помутнениям Российский патент 2023 года по МПК G01N33/14 

Изобретение относится к пищевой промышленности и может быть использовано в виноделии для контроля качества белых и розовых виноматериалов.

Одной из основных причин нарушения стабильности виноградных вин является образование кристаллических помутнений, большая часть которых представляет собой соли калия и винной кислоты [Гниломедова Н.В. Аникина Н.С., Червяк С.Н. Дестабилизация вин. Кристаллообразование калиевых солей // «Магарач». Виноградарство и виноделие, 2019, 3(109). С. 261-266].

Имеющиеся на данный момент способы контроля и прогнозирования стабильности вин к кристаллическим помутнениям подразделяются на:

- расчетные - основанные на математических моделях поведения вина, в зависимости от его состава;

- провокационные - основанные на создании условий, ускоряющих процессы образования кристаллических помутнений;

- инструментальные - основанные на измерении отдельных параметров вина, характеризующих его склонность к кристаллическим помутнениям.

Известен способ определения устойчивости виноматериалов к кристаллическим помутнениям по абсолютной концентрации катионов калия [Агеева Н.М. Стабилизация виноградных вин: теоретические аспекты и практические рекомендации. Краснодар: СКЗНИИСиВ Россельхозакадемии, 2007, 251 с.], при котором проводят определение массовой концентрации катионов калия в виноматериале и осуществляют оценку этого показателя, образец считается стабильным, если содержание катионов калия не превышает 400 и 600 мг/дм³ для столовых и ликерных вин соответственно.

Известен способ определения устойчивости виноматериалов к кристаллическим помутнениям по абсолютной концентрации катионов калия [Валуйко Г.Г., Зинченко В.И., Мехузла Н.А. Стабилизация виноградных вин/ Под ред. Валуйко Г.Г. Симферополь: Таврида, 2002. 207 с], при котором проводят определение массовой концентрации катионов калия в виноматериале и осуществляют оценку этого показателя, образец считается стабильным, если содержание катионов калия не превышает 450 мг/дм³.

Недостатками данных способов являются:

- отсутствие количественной характеристики осаждаемого калия;

- отсутствие учета всех параметров, оказывающих влияние на процессы кристаллообразования.

Известен способ определения устойчивости вина к кристаллическим помутнениям (Патент РФ №2304768, G01N 33/14, опубл. 20.08.2007, бюл. №23), предусматривающий отбор пробы, введение в нее электролита, установление наличия коллоидных частиц и суждение об устойчивости к помутнениям, при этом в пробе до введения электролита измеряют начальную концентрацию коллоидных частиц N₀ и через 10-12 мин после введения электролита - их конечную концентрацию N_к, после чего определяют коэффициент относительного снижения концентрации коллоидных частиц после введения электролита Y={(N₀-N_к)/N₀}⋅100%, прогноз устойчивости вина к кристаллическим помутнениям проводят по превышению величины коэффициента, равной 15%.

Недостатком данного способа является необходимость выполнения специфичных анализов на оборудовании нехарактерном для винодельческого производства.

Известен способ прогнозирования устойчивости виноматериалов к кристаллическим помутнениям [Berg H.W., Keefer R.M. Analytical determination of tartrate stability in wine. Am. J. Enol. Vitic, 1959 (10) 3: 105-109], при котором в исследуемом виноматериале определяют объемную долю этилового спирта, рН, массовую концентрацию катионов калия и винной кислоты, форм анионов винной кислоты в зависимости от рН и проводят сравнение с формулой, разработанной с помощью модельных растворов на основе воды:

где: СП(КНТаr) - концентрация продукта в форме битартрата калия, моль/дм³; С(K+) - концентрация ионов калия, моль/дм³; С(ВК) - концентрация винной кислоты, моль/дм³; w (НТаr-) - доля битартрат-иона, рассчитанная по табличным данным, %. Полученные данные сравнивают с ранее накопленными многолетними исследованиями соответствующего типа вина и делают заключение о его потенциальной нестабильности.

Недостатками данного способа являются:

- необходимость в значительной базе данных, уникальной для каждого терруара, сорта и способа производства;

- разработка способа базировалась на модельных растворах на основе воды, которые не учитывают поликомпонентный состав вина;

- отсутствие учета влияния массовой концентрации фенольных веществ и сахаров, которые могут значительно ускорять или замедлять процессы кристаллообразования и седиментации;

- способ не имеет количественной характеристики осаждаемого калия.

Известен способ определения устойчивости виноматериалов к кристаллическим помутнениям [Павленко Н.М., Огородник С.Т., Рудышина Н.М. Методы контроля обработки холодом. Современные методы регулирования технологических процессов виноделия // Сб. науч. тр. ВНИИВиПП "Магарач". Т. XXIII. Ялта, 1986. С. 94-105.], при котором в исследуемом виноматериале определяют объемную долю этилового спирта, рН, массовую концентрацию катионов калия и винной кислоты и рассчитывают по разработанным номограммам и таблицам произведения растворимости битартрата калия для соответствующей температуры хранения вина. Теоретическую концентрацию калия (С_К, г/дм³) вычисляют по формуле:

где: ПР - произведение растворимости битартрата калия; С_ВК - массовая концентрация винной кислоты, г/дм³; k - поправочный коэффициент. Величину С_К сравнивают с реальным содержанием калия. Виноматериал считается стабильным к кристаллообразованию, если фактическая концентрация калия не превышает расчетную.

Недостатками данного способа являются:

- отсутствие учета влияния массовой концентрации фенольных веществ и сахаров, которые могут значительно ускорять или замедлять процессы кристаллообразования и седиментации;

- не учитывается разница в условиях хранения виноматериалов до розлива и вина в бутылках при определении растворимости битартрата калия;

- длительность получения результата в виду необходимости в работе с большим массивом таблиц и номограмм;

- отсутствие количественной характеристики осаждаемого калия.

Техническим результатом изобретения является ускорение и упрощение определения устойчивости вина к образованию кристаллических помутнений, повышение достоверности качественного и количественного определения образования кристаллических осадков, на основе которого прогнозируют необходимость проведения дополнительных обработок виноматериала для обеспечения стабильности вина к кристаллическим помутнениям после розлива.

Процесс образования кристаллических помутнений представляет собой простой процесс образования солей малорастворимых слабых электролитов, однако протекание процесса может быть ускорено или замедлено физико-химическими параметрами раствора. Поскольку вино представляет собой крайне сложную поликомпонентную систему, прогнозирование протекания в ней процесса кристаллообразования затруднительно. Для достоверного прогнозирования образования осадков и оптимизации методов борьбы с ними при разработке способа проанализированы основные физико-химические параметры виноматериалов (общеизвестными методами), оказывающие влияние на стабильность вин к кристаллическим помутнениям. Причем данные показатели обычно контролируются при производстве вина. В результате исследований и статистической обработки массива данных из них выявлены статистически значимые показатели: массовая концентрация катионов калия, анионов винной кислоты, отношения массовых концентраций катионов калия и анионов винной кислоты, объемная доля этилового спирта, рН, массовые концентрации фенольных соединений, сахаров. С помощью корреляционно-регрессионного анализа данных, используя на первом этапе модуль кусочно-линейной регрессии с точками разрыва установили функции распределения показателей. Последующее построение математической модели было произведено посредством регрессии, заданной пользователем, в результате применения которой программой Statistica 6 была получена формула с параметрами, описывающими процесс кристалообразования с вычислением доли осаждаемых катионов калия, т.е. потенциально возможных кристаллических осадков в ходе нарушения условий хранения и транспортировки вина.

Таким образом, технический результат предлагаемого изобретения достигается посредством определения массовых концентраций катионов калия, анионов винной кислоты, отношения массовых концентраций катионов калия и анионов винной кислоты (V₁), объемную долю этилового спирта (V₂), рН (V₃), массовые концентрации фенольных соединений (V₄), сахаров (V₅), осуществляют расчет по формуле прогнозируемого процента осаждаемых катионов калия:

с последующим пересчетом полученного процента в массовую концентрацию осаждаемых катионов калия в мг/дм³ от начальной массовой концентрации катионов калия. При количестве осаждаемых катионов калия менее 100 мг/дм³ образец стабилен, от 100 до 300 мг/дм³ - необходима обработка виноматериалов средней интенсивности, выше 300 мг/дм³ - интенсивная обработка.

Ускорение и упрощение определения устойчивости вина к образованию кристаллических помутнений происходит, так как показатели, определяемые для расчета являются основными и определяются на всех предприятиях в рамках технологического контроля, что позволяет не проводить излишних анализов и не использовать специфическое оборудование.

Апробация разработанного способа прогнозирования образования кристаллического помутнения в виноматериале выявила, что он достоверен для белых и розовых виноматериалов погрешность прогноза не превышает 15%. В красных виноматериалах более сложный состав фенольных соединений, оказывающих также влияние на образование осадков, поэтому данный способ имеет погрешность прогноза более 15% и является менее значимым.

Примеры конкретного выполнения.

Пример 1. В образце сухого белого виноматериала Шардоне определили физико-химические показатели (Таблица): массовую концентрацию катионов калия, анионов винной кислоты, отношение массовой концентрации катионов калия и анионов винной кислоты (V₁), объемную долю этилового спирта (V₂), рН (V₃), массовую концентрацию фенольных соединений (V₄), сахаров (V5), и рассчитали по формуле прогнозируемый процент осаждаемых катионов калия:

Процент осаждаемых катионов калия составил 32,77% от начальной массовой концентрации. Таким образом, при начальной массовой концентрации катионов калия (до обработки) 1330 мг/дм³, прогнозируемая массовая концентрация катионов калия составит 436 мг/дм³, которые провзаимодействуют с анионами винной кислоты с образованием осадков. Образец не стабилен, необходима интенсивная обработка с целью стабилизации к кристаллическим помутнениям. Благодаря полученному прогнозу, в зависимости от имеющегося оборудования подбираются более длительные режимы обработки.

Для подтверждения достоверности результатов виноматериал помещали в условия провоцирующие выпадения кристаллических осадков, определяли массовую концентрацию катионов калия и рассчитывали фактический процент осаждаемых катионов калия, погрешность прогноза в данном примере составила 14,85% (Таблица).

Пример 2. В образце сладкого белого виноматериала Мускат аналогично примеру 1 определили физико-химические показатели (Таблица), рассчитали по формуле прогнозируемый процент осаждаемых катионов калия, который составил 50,86% от начальной массовой концентрации (750 мг/дм³), следовательно, до 381 мг/дм³ катионов кальция провзаимодействуют с анионами винной кислоты с образованием осадков.

Образец не стабилен, необходима интенсивная обработка с целью стабилизации к кристаллическим помутнениям. Благодаря полученному прогнозу, в зависимости от имеющегося оборудования, подбираются более длительные режимы обработки.

Погрешность прогноза в сравнении с фактическими в данном примере составила 10,35% (Таблица).

Пример 3. В образце сухого розового виноматериала Каберне Совиньон аналогично примеру 1 определили физико-химические показатели (Таблица), рассчитали по формуле прогнозируемый процент осаждаемых катионов калия, который составил 36,25% от начальной массовой концентрации (742 мг/дм³), следовательно, до 269 мг/дм³ катионов кальция провзаимодействуют с анионами винной кислоты с образованием осадков.

Образец не стабилен, необходима средней интенсивности обработка с целью стабилизации к кристаллическим помутнениям. Благодаря полученному прогнозу, в зависимости от имеющегося оборудования, подбираются умеренные режимы обработки.

Погрешность прогноза в сравнении с фактическими в данном примере составила 11,13% (Таблица).

Пример 4. В образце сладкого белого виноматериала Совиньон блан аналогично примеру 1 определили физико-химические показатели (Таблица), рассчитали по формуле прогнозируемый процент осаждаемых катионов калия, который составил 26,97% от начальной массовой концентрации (362 мг/дм³), следовательно, до 98 мг/дм³ катионов кальция провзаимодействуют с анионами винной кислоты с образованием осадков. Образец стабилен, для его обработки достаточно фильтрации перед розливом с добавлением метавинной кислоты.

Погрешность прогноза в сравнении с фактическими в данном примере составила 14,74% (Таблица).

После проведения обработок рекомендуемой интенсивности все виноматериалы были стабильны к кристаллическим помутнениям, при хранении вина в течение месяца после розлива с нарушением условий хранения (в условиях пониженных и повышенных температур) осадков не выявлено, этого достаточно, чтобы подтвердить достоверность способа и достаточность количественного определения образования кристаллических осадков с целью оптимизации методов борьбы с ними и обеспечения стабильности вина к кристаллическим помутнениям после розлива.

Таким образом, данный способ учитывает показатели, гарантированно участвующие в процессе формирования кристаллических помутнений, позволяющие быстро прогнозировать количественную характеристику осаждаемого калия. Полученный результат позволяет определить интенсивность дальнейшей обработки виноматериала, с целью его стабилизации к кристаллическим помутнениям, при этом отсутствует необходимость в проведении сложных анализов, способ унифицирован вне зависимости от региона производства вина, сорта и способа производства.

Изобретение относится к области виноделия. Способ определения устойчивости белого и розового виноматериала к кристаллическим помутнениям заключается в количественном определении массовых концентраций катионов калия, анионов винной кислоты, отношения массовых концентраций катионов калия и анионов винной кислоты (V₁), объемной доли этилового спирта (V₂), рН (V₃), массовых концентраций фенольных соединений (V₄), сахаров (V₅), далее проводят расчет прогнозируемого процента осаждаемых катионов калия по формуле с последующим пересчетом полученного процента в массовую концентрацию осаждаемых катионов калия в мг/дм³ от начальной массовой концентрации катионов калия и выводом: при содержании осаждаемых катионов калия менее 100 мг/дм³ образец стабилен, от 100 до 300 мг/дм³ - необходима обработка виноматериалов средней интенсивности, выше 300 мг/дм³ - интенсивная обработка. Данный способ способствует ускорению и упрощению определения устойчивости вина к образованию кристаллических помутнений, повышению достоверности качественного и количественного определения образования кристаллических осадков. 1 табл., 3 пр.

Способ определения устойчивости белого и розового виноматериала к кристаллическим помутнениям, заключающийся в количественном определении физико-химических параметров виноматериала, отличающийся тем, что определяют массовые концентрации катионов калия, анионов винной кислоты, отношение массовых концентраций катионов калия и анионов винной кислоты (V₁), объемную долю этилового спирта (V₂), рН (V₃), массовые концентрации фенольных соединений (V₄), сахаров (V₅), рассчитывают по формуле прогнозируемый процент осаждаемых катионов калия:

с последующим пересчетом полученного процента в массовую концентрацию осаждаемых катионов калия в мг/дм³ от начальной массовой концентрации катионов калия и выводом: при содержании осаждаемых катионов калия менее 100 мг/дм³ образец стабилен, от 100 до 300 мг/дм³ - необходима обработка виноматериалов средней интенсивности, выше 300 мг/дм³ - интенсивная обработка.