Способ извлечения винно-кислых соединений из виноградной выжимки

Водопроводную воду подвергают активации в анодной камере проточного электрохимического реактора с нерастворимыми электродами до достижения рН 2,8-3,2 и редокс-потенциала 600-800 мВ относительно хлорсеребряного электрода. Виноградную выжимку экстрагируют в непрерывном потоке, используя в качестве экстрагента активированную воду, при соотношении твердой и жидкой фаз 1:(1-2) и при температуре 20-25°С. После экстрагирования выжимки отделяют диффузионный сок в количестве, равном количеству добавленного к выжимке экстрагента. Диффузионный сок подают в камеры концентрирования электродиализного аппарата и концентрируют циркуляцией в камерах насыщения электродиализного аппарата с ионселективными мембранами при плотности тока 60-80 А/м² и удельной производительности аппарата 180-250 л/м²·час до получения насыщенного раствора виннокислых соединений калия и кальция. В камеры обессоливания этого же аппарата направляют не стойкое к кристаллическим помутнениям вино, где его стабилизируют против кристаллических помутнений. Концентрат охлаждают при температуре ниже 10°С и рН 2,8-3,2, осаждая виннокислые соединения. Это позволяет повысить выход виннокислых соединений, стабильность вина, сократить продолжительность процесса и снизить энергозатраты. 1 ил., 1 табл.

 

Изобретение относится к способам утилизации отходов виноделия и может быть использовано в винодельческой промышленности.

Известен способ извлечения биологически активных веществ из растительного сырья экстракцией и отделением экстракта, при котором в качестве экстрагента используется водный раствор неорганических солей, предварительно обработанный в анодной камере диафрагменного электролизера до достижения рН 2,1-6,0 и окислительно-восстановительного потенциала 700-1200 мВ [1].

Недостатками известного решения является то, что применение электрохимически активированного раствора неорганических солей (хлоридов, сульфатов и тиосульфатов) отрицательно влияет на качество и выход виннокислых соединений из виноградных выжимок и диффузионного сока. Кроме того, использование подобного раствора в качестве промежуточного раствора в камерах концентрирования электродиализного аппарата может вызвать их переход в продуктовые камеры с обрабатываемым вином, что нежелательно с гигиенической и токсикологической точки зрения.

Известен способ выделения виннокислых соединений из виноградной выжимки путем экстракции горячей водой с температурой 70-80°С, предварительно подкисленной до рН 3,5-4 [2].

Выжимку с исходным содержанием сахаров 7,9%, винной кислоты 0,79% и влажностью 51,8% подают в предварительно заполненный горячей водой экстрактор. Одновременно производится подкисление экстрагирующей жидкости концентрированной серной кислотой из расчета 0,5-0,8 кг на 1 кг винной кислоты, содержащейся в выжимках. Время экстракции составляет 45 минут.

Полученный диффузионный сок содержит 0,73% винной кислоты и ее соединений.

Наиболее близким аналогом предлагаемого способа является способ эктрагирования сахара и виннокислых соединений из сладкой виноградной выжимки, предусматривающий многократную экстракцию выжимки подкисленной предварительно нагретой водой с получением диффузионного сока, нейтрализацию его, выделение виннокислой извести с последующим сбраживанием сока, причем на выжимку перед экстракцией и диффузионный сок перед его нейтрализацией воздействуют электрическим полем напряженностью 30 В/см, при рН среды, равной соответственно 1-2 и 2,5-3,0, а диффузионный сок после воздействия на него электрическим током выдерживают 10-30 мин и фильтруют [3].

Недостатками указанных способов экстрагирования является длительность процесса, необходимость затрат энергии на предварительный нагрев воды и воздействие электрическим полем на выжимку и диффузионный сок перед экстракцией, а также использование химических реагентов (серной кислоты) для регулирования кислотности экстрагента.

Технический результат при использовании изобретения заключается в снижении энергозатрат, сокращении продолжительности процесса обработки и увеличении выхода виннокислых соединений из виноградных выжимок

Поставленная цель достигается тем, что в способе извлечения виннокислых соединений из виноградной выжимки, предусматривающем использование в качестве экстрагента водопроводной воды, активированной в анодной камере проточного электрохимического реактора с нерастворимыми электродами до достижения рН 2,8-3,2 и редокс-потенциала 600-800 мВ относительно хлорсеребряного электрода, экстракцию выжимки в непрерывном потоке, при соотношении твердой и жидкой фаз 1:(1-2) и температуре 20-25°С, отделение диффузионного сока в количестве, равном количеству добавляемого для экстракции экстрагента, концентрирование диффузионного сока и осаждение виннокислых соединений путем охлаждения концентрата до температуры ниже 10°С, концентрирование диффузионного сока проводят циркуляцией его в камерах насыщения электродиализного аппарата с ионселективными мембранами при плотности тока 60-80 А/м² и удельной производительности аппарата 180-250 л/м²·час, при этом в камеры обессоливания этого же электродиализного аппарата подается вино, не стойкое против кристаллических помутнений.

Способ осуществляется следующим образом (чертеж). Проводят электрохимическую активацию воды в анодной камере проточного электрохимического реактора 3 с нерастворимыми электродами до достижения рН 2,8-3,2 и редокс-потенциала 600-800 мВ относительно хлорсеребряного электрода сравнения. Виноградную выжимку с содержанием виннокислых соединений 0,75-0,85% и влажностью 50-55% из накопительного бункера 1 подают в экстрактор непрерывного действия 2, в котором выжимки экстрагируются электрохимически активированной водой. Экстракцию ведут при соотношении твердой и жидкой фаз 1:(1-2) при температуре 20-25°С.

После экстрагирования выжимку с помощью транспортера 4 направляют на пресс 5 и фильтрующую центрифугу 6 для отделения диффузионного сока в количестве, равном количеству добавленного к выжимке экстрагента. Диффузионный сок, содержащий 380-440 мг/л виннокислых соединений, подают в камеры концентрирования электродиализного аппарата 7. В камеры обессоливания этого же аппарата направляют не стойкое к кристаллическим помутнениям вино, содержащее в избытке виннокислые соединения.

В процессе электродиализа при плотности тока 60-80 А/м² и удельной производительности аппарата 180-250 л/м²·час происходит снижение содержания в вине виннокислых соединений калия и кальция до 500-550 мг/л, что гарантирует их стабильность от кристаллических помутнений.

Диффузионный сок циркулируют в камерах концентрирования электродиализного аппарата до получения насыщенного раствора виннокислых соединений калия и кальция (концентрацией 1000-2000 мг/л), который затем направляют через охладитель 8 в отстойный резервуар 9, в котором при температуре до 10°С и рН 2,8-3,2 происходит быстрое осаждение тартратов в количестве не менее 85-88% от их содержания в выжимке.

Анолит, используемый в качестве экстрагента, благодаря тому, что он имеет активную кислотность 2,8-3,2 и насыщен продуктами анодных электрохимических реакций, обладает большей экстрагирующей способностью при температуре 20-25°С и вымывает из виноградной выжимки практически все водорастворимые вещества - виннокислые соединения, углеводы, этиловый спирт, если утилизируется сброженная выжимка и т.д. Кроме того, диффузионный сок, содержащий указанный анолит при рН 2,8-3,2, препятствует осадкообразованию на мембранах электродиализного аппарата, продлевая тем самым сроки эксплуатации мембран.

Пример. Проводят электрохимическую активацию водопроводной воды, в результате которой получают анолит со следующими параметрами: рН 3,1; ОВП=+650 мВ; температура 22°С. ЭХА-воду в количестве 1,5 л добавляют к 1 кг виноградной выжимки с содержанием сахаров 8,3%, виннокислых соединений 0,82% и влажностью 51%. Экстракцию осуществляют трехкратно до достижения содержания виннокислых соединений в диффузионном соке 400 мг/л. С помощью центрифуги отделяют диффузионный сок в количестве 1,5 л. Осветленный диффузионный сок направляют в камеры концентрирования электродиализного аппарата с ионселективными мембранами МК-40 и МА-40. В камеры обессоливания этого же аппарата подают склонное к кристаллическим помутнениям белое столовое вино с содержанием калия 985 мг/л и титруемой кислотностью 8,6 г/л (в пересчете на винную кислоту). Электродиализную обработку осуществляют при плотности тока 60 А/м² и удельной производительности аппарата 230 л/м²·час. Обработанное вино с содержанием калия 534 мг/л и титруемой кислотностью 6,4 г/л собирают в приемной емкости, а диффузионный сок циркулируют через камеры концентрирования до получения насыщенного раствора виннокислых соединений калия и кальция. Концентрат затем охлаждают до +8°С. При этом происходит осаждение виннокислых соединений в количестве 725 мг или 88,5% от их исходного содержания в выжимках.

Сравнивая отдельные показатели предлагаемого способа со способами извлечения виннокислых соединений с использованием в качестве экстрагента электрохимически активированного раствора неорганических соединений, например, сульфата аммония (аналог) и воздействием электрическим полем на экстрагент и выжимку (прототип), можно отметить (см. табл.), что технический результат достигнут, т.е. энергозатраты снижены на 27-42%, продолжительность процесса обработки сокращена за счет увеличения удельной производительности электродиализного аппарата на 21-26%, выход виннокислых соединений из виноградных выжимок увеличивается на 25%, отпадает необходимость выдержки диффузионного сока 10-30 мин после обработки электрическим полем.

При этом по предлагаемому способу в одном электродиализном аппарате можно одновременно с извлечение виннокислых соединений из диффузионного сока виноградных выжимок осуществить стабилизацию вин против кристаллических помутнений. Органолептические характеристики вина после обработки по предлагаемому способу улучшаются на 0,6 балла за счет снижения кислотности и улучшения гармоничности вина, в то время как в вине, обработанном с использованием в камерах концентрирования ЭХА-раствора неорганических соединений (аналог), в аромате и вкусе обнаруживались посторонние не характерные для вин тона, например, аммиака и сероводорода.

Таким образом, предлагаемый способ позволяет обеспечить эффективную стабилизацию вина к кристаллическим помутнениям и увеличить выход виннокислых соединений из диффузионного сока при утилизации виноградной выжимки.

Показатели	Аналог	Прототип	Предлагаемый способ
Удельный расход электричества, А·ч/л	55·10-3	85·10-3	40·10-3
Удельная производительность ЭДА, л/м2·ч	165		230
Продолжительность выдержки диффузионного сока после обработки электрическим полем, мин	-	10-30	-
Содержание калия, мг/л:
- в исходном вине	985		985
- в обработанном вине	545		534
Титруемая кислотность (в пересчете на винную кислоту), г/л:
- исходного вина	8,6		8,6
- обработанного вина	7,2		6,4
Выход ВКС из выжимок, %	62	81,9	87
Дегустационная оценка:
- исходного вина	7,3		7,3
- обработанного вина	6,0 (посторонние тона в аромате и вкусе)		7,9

Литература

1. Патент РФ №2073014, МПК С08В 37/06, Способ извлечения пектиновых веществ из растительного сырья, авт. А.А.Кочеткова и др., опубл. 10.02.1997.

2. Разуваев Н.И. Комплексная переработка вторичных продуктов виноделия. М.: Пищевая промышленность, 1975, 168 с.

3. А.с. СССР №948996, М. Кл.³ С12F 1/02, Способ экстрагирования сахара и виннокислых соединений из сладкой выжимки, авт. Д.М.Высочанс кий и др., опубл. 09.08.82.

Способ извлечения винно-кислых соединений из виноградной выжимки, характеризующийся тем, что водопроводную воду подвергают активации в анодной камере проточного электрохимического реактора с нерастворимыми электродами до достижения рН 2,8-3,2 и редокс-потенциала 600-800 мВ относительно хлорсеребряного электрода, выжимку экстрагируют в непрерывном потоке, используя в качестве экстрагента активированную водопроводную воду, при соотношении твердой и жидкой фаз 1:1-2 и температуре 20-25°С, отделяют диффузионный сок в количестве, равном количеству добавляемого для экстракции экстрагента, концентрируют диффузионный сок и осаждают винно-кислые соединения путем охлаждения концентрата до температуры ниже 10°С, концентрирование диффузионного сока проводят циркуляцией его в камерах насыщения электродиализного аппарата с ионселективными мембранами при плотности тока 60-80 А/м² и удельной производительности аппарата 180-250 л/м²ч, при этом в камеры обессоливания этого же электродиализного аппарата подают вино, нестойкое против кристаллических помутнений.