Научные основы производства продуктов питания

Содержание:

 

1. Введение…………………………………………………………………2
2. Из истории развития виноградарства и виноделия…………………..3
3. Технология спиртового брожения……………………………………..5
4. Биохимические процессы при выдержке виноматериалов………….7
5. Характеристика химического состава вина…………………………..8
6. Технологическая схема приготовления продуктов…………………..11
7. Основные процессы, протекающие при производстве вин…………14
8. Список литературы……………………………………………………..17

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

Павленко П.А. так писал о вине: «Из безалкогольного сусла возникает красноречивый и богатый напиток, веселящий сердце, врачующий недомогания и оставляющий о себе долгое воспоминание прелестной неповторимости, подобно цветущему растению».

Первое в России определение вина находится в книге «Известие учительное...», напечатанное по приказу Петра 1 в 1664 году с таким текстом: «..вино от плода лозного, си есть из дроздов винныя лозы источеное. Подобает сему вину свойственный имети вкус и обоняние, и к питию приемное, и чистое бути, не смешанное с каковым иным питием, кроме еже из гроздия. Вином - же не суть и быти не могут всяко и от различных овощей и ягод источены, си есть яблочный, грушевый, вишневый, терновый, малиновый и иныя, вин подобия».

В.И. Даль в «Толковом словаре» 1861-1867 г.г. дает вину такое определение: «Вино виноградное... белое и красное - сок, выжатый из плода винограда, приведенный в винное брожение, отстоянный и нередко еще приправленный разными снадобьями».

Существующие многообразные спиртовые напитки различаются по способу приготовления, исходному сырью, химическому составу, физическим и вкусовым свойствам.

Так, имеются крепкие спиртные напитки — водка, коньяк, различные ликероводочные изделия, которые в свою очередь отличаются по составу и вкусовым свойствам. Из них наиболее простым напитком является водка — водно-спиртовый раствор. Коньяк же получается из виноградных вин путем отгонки спиртов с последующей их выдержкой в дубовых бочках в течение 5 и более лет.

К малоалкогольным спиртным напиткам относится пиво, букет и вкус которого очень однообразны и просты. Значительно отличаются от водки, коньяков, ликеров и настоек по своему составу и свойствам плодово-ягодные вина. В букете и вкусе их имеются приятные тона различных фруктов, плодов, ощущаются также продукты брожения.

Но виноградные вина как по способу приготовления, так и по составу и своим свойствам наиболее резко отличаются от всех спиртных напитков.

По своей природе виноградное вино представляет собой продукт сложных физико-химических и биохимических превращений ягод винограда.

 

 

 

 

 

 

 

 

Из истории развития виноградарства и виноделия

 

На основании археологических данных установлено, что виноград появился в отдаленные геологические эпохи.

Ряд ученых (де Кондоль, Н.И. Вавилов, А.М. Негруль) считают вполне доказанным, что родиной культурного винограда являются республики Закавказья и Средней Азии, а также прилегающие районы Востока (Иран, Афганистан, Восточный Китай и Малая Азия). Сохранившиеся отпечатки винограда на горных породах, изображения на древних сооружениях, античные памятники письменности, живописи, скульптуры свидетельствуют о том, что районы, находящиеся в бассейне Каспийского, Черного и Средиземного морей, являются древнейшими очагами культуры винограда. Примерно 5-7 тыс. лет назад виноград культивировался в Закавказье, Средней Азии, а также в Сирии, Месопотамии и Египте.

Около 3 тыс. лет назад виноградарство процветало в Греции и распространилось по побережью Средиземного моря на запад, в Италию и несколько позднее во Францию. Значительно позднее (в ХV-ХIХ вв.) культура винограда широко распространилась во всех странах мира.

Знакомство человека с виноградом, где бы оно не произошло, привело его к виноделию. Достаточно было оставить в сосуде отжатый сок на несколько дней, чтобы получить вначале сладкое бродящее сусло, а затем вино.

В Греции виноградарство и виноделие были известны с незапамятных времен. Гомер избрал изображение винограда как наилучшую и наиболее благородную эмблему для щита своего героя Одиссея. В «Илиаде» и «Одиссее» есть многочисленные упоминания о приготовлении и употреблении вина. Славой пользовались вина из Наксоса, Самоса, Хиоса и кипрские вина. Эти густые и алкогольные напитки ценились очень дорого и подавались лишь к столу аристократов и то в ограниченном количестве.

Римское виноделие имеет также очень древнее происхождение. По мере того как римляне в своих завоеваниях встречались с более цивилизованными народами, их виноделие совершенствовалось. Особую известность приобрели вина из Кампаньи, а из них фалернские.

Римские ученые Плиний, Коллумела, Варрон и другие оставили в своих трудах много ценных указаний относительно культуры винограда. В них нашли отражение важнейшие вопросы виноградарства: выбор почв и сортов винограда, уход за лозой и эксплуатация виноградников. Много интересных сведений в их работах по виноделию: оклейке, фильтрации, купажу, окуриванию сернистым газом, гипсованию, обработке сусел охлаждением и вин нагреванием и т.д. Римское виноделие, достигшее своего рассвета под греческим влиянием, сделалось затем само предметом изучения и подражания для других народов. Римское влияние стало сказываться на развитие виноделия в других частях обширной Римской империи, в том числе и в Галлии (Франции), где уже за 600 лет до н.э. финикияне имели свою колонию Массилию (Марсель), занимающуюся виноделием.

После Древней Греции и Рима виноделие получило наибольшее развитие во Франции, и в средние века определились почти все ее выдающиеся районы виноделия: Бургундия, Шампань; Бордо, Лангедок и др. Многовековая история Франции полна событиями то бурного развития виноделия, то упадками, что являлось причинами войн, смены правителей.

Большой ущерб виноградарству и виноделию всех стран Европы причинили завезенные из Северной Америки болезни и вредители винограда. Это грибная болезнь оидиум, антракноз и мильдью, а затем и филоксера.

Большой опыт Франции по восстановлению виноградников после опустошений, которые наносили последовательно оидиум, филоксера и мильдью, послужил примером для всех винодельческих стран мира и научил бороться с этими бичами виноградной культуры, а многовековый опыт Франции в области виноделия имел большое влияние на виноделие других народов.

В Украине культура винограда существует с давних пор. По историческим данным в южной части Украины по берегам Черного и Азовского морей и по нижнему течению Днепра, Буга, Днестра еще в IV веке до н.э. занимались виноградарством и виноделием. Отсюда в V и IV вв. до н.э. виноградарство и виноделие распространилось по всей территории нынешней Молдовы. Бессарабские вина славились издавна и вывозились далеко за пределы страны — в Польшу, Венгрию. В Крыму виноделие было значительно развито уже в конце VI в до н.э.

В развитии виноградарства и виноделия России сыграла роль научно-исследовательская станция Никитского ботанического сада.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Технология спиртового брожения

 

Спиртовое брожение — основной технологический процесс виноделия. Вещества, образующиеся в результате спиртового брожения сообщают продукту характерные особенности, свойственные сложению вкуса и букета вина. Поэтому спиртовое брожение — обязательный процесс в производстве всех вин, в том числе и тех которые содержат наибольшее количество сахара.

В производстве крепленых вин сахар сбраживают частично, в производстве сухих вин — полностью. Основными правилами производства виноградных вин в нашей стране установлены обязательные минимальные нормы спирта, получаемого в результате естественного брожения: для крепких вин не менее 3% об., для десертных- не менее 1,2%.

Помимо спиртового брожения, вызываемого винными дрожжами, в виноградных винах может проходить также яблочно-молочное брожение, вызываемое молочнокислыми бактериями, не образующих  летучих кислот. В результате яблочно-молочного брожения яблочная кислота превращается в молочную. Кислотность вина понижается. Вкус его становится более гармоничным, улучшается букет. Этот процесс желателен в молодых винах, имеющих чрезмерно высокую кислотность вследствие избыточного содержания в них яблочной кислоты.

Спиртовое брожение — сложный биохимический процесс разложения глюкозы и фруктозы, который проходит при каталитическом действии ферментов дрожжевых клеток. Этот процесс сопровождается выделением теплоты и характеризуется следующим количественным соотношением основных продуктов:

Молекулы сахара, содержащиеся в бродящей среде, диффундируют за счет осмотического давления через оболочки дрожжевых клеток, затем внутри клеток эндоферменты расщепляют сахара и образующиеся продукты брожения осмогируют из клетки в среду.

Проницаемость цитоплазменных мембран дрожжевых клеток сильно возрастает с повышением температуры, при этом увеличивается энергия и скорость брожения. В пределах 10-27'С скорость брожения виноградного сусла прямо пропорциональна температуре.

Наряду с температурой на брожение влияет также состав среды, особенно концентрация спирта и других продуктов, которые снижают скорость процесса.

Диффузия сахара в дрожжевые клетки и спирта из клеток в среду, как веществ хорошо растворимых, практически зависит только от градиента концентраций. В интервале концентраций сахара 0-20 % осмотическое давление изменяется приблизительно пропорционально содержанию сахара в среде. Благодаря сорбции сахара дрожжевой клеткой на ее поверхности поддерживается достаточно высокая концентрация питательных веществ, что обеспечивает хорошие условия для диффузии сахара внутрь клетки при снижении его содержания до 2-3 %. При этом уровень адсорбционного равновесия зависит от температуры: чем выше температура, тем быстрее достигается равновесное состояние.

По мере накопления спирта в среде жизнедеятельность дрожжей угнетается и процесс брожения тормозится. Из всех продуктов брожения спирт является основным, лимитирующим процесс брожжения. При концентрации спирта выше 18 % об. брожение останавливается.

На ход брожения влияет также диоксид углерода, но в меньшей степени, чем спирт. В отличие от спирта СО, плохо растворяется в жидкости. В связи с этим он быстро насыщает среду и затем адсорбируется на поверхности дрожжевой клетки, образуя тесно связанный с нею газовый пузырек. Адсорбированный диоксид углерода препятствует поступлению питательных веществ в клетку и снижает скорость брожения. По достижении газовым пузырьком СО, определенной величины он всплывает вместе с дрожжевой клеткой и, дойдя до поверхности, сливается с газовой средой, а клетка опускается в бродящую жидкость, и процесс повторяется.

Ход процесса спиртового брожения, его кинетика определяются рядом фактором, которые имеют различную природу: физических (температура, давление, динамический режим), химических (состав среды и его изменение в процессе брожения), биологических (раса дрожжей, концентрация и состояние дрожжевых клеток).

Взаимодействие этих факторов весьма сложно и не всегда поддается  точному учету, что затрудняет количественную характеристику процесса брожения.

Биохимическим процессам  принадлежит ведущая роль в формировании качества и типичных свойств вина при выдержке. Направление, ход и глубину прохождения биохимических процессов регулируют с таким расчетом, чтобы обеспечить максимальное развитие тех качеств, которые присущи вину данного типа. Наибольшее значение имеют окислительно-восстановительные процессы, в результате которых развиваются букет и вкус вина.

Винные дрожжи

Виноградное сусло содержит большое количество различных микроорганизмов, которые попадают в него из поврежденных ягод винограда и с поверхности оборудования. Наибольшую часть естественной микрофлоры составляют плесневые грибы, меньшую - дрожжи и наименьшую - бактерии. В сусле развиваются только кислотовыносливые организмы, среди которых наибольшее значение имеют дрожжи.

На виноградных ягодах и в сусле находятся дрожжи различных родов и видов. В начальный период спонтанного забраживания сусла в нем преобладают апикулятусы, в средний период — сахаромицеты, среди которых наибольшее количество составляют Sассh.vini и меньшее — Sacch.oviformis, Sacch.uvarum и др.

 

Биохимические процессы при выдержке виноматериалов

 

Процессы абсорбции и  хемосорбции кислорода в вине обычно протекают одновременно. От соотношения их скоростей зависит от каждого типа вина.

Скорость связывания кислорода  существенно зависит от состава вина и внешних физических факторов. Белые столовые вина потребляют кислород с меньшей скоростью, чем красные, вследствие более низкого содержания фенольных веществ, непосредственно участвующих в процессе окисления.

Скорость хемосорбции  кислорода возрастает с увеличением  концентрации в вине растворенного кислорода. Эта зависимость выражена настолько явно, что, зная содержание растворенного кислорода в данном вине, можно с достаточной точностью для технологических целей определить скорость дальнейшей хемосорбции в нем кислорода.

Из физических факторов наиболее существенное значение имеет температура: с ее повышением скорость хемосорбции кислорода продуктами виноделия сильно возрастает. Для белых столовых вин константа скорости хемосорбции кислорода составляет (10' с."): при температуре 0'С — 0,08; 10'С — 0,37; 20'С — 0,90. В условиях низкой температуры она мала и в процессе обработки вина холодом постепенно уменьшается.

Биохимические процессы, протекающие  в вине, сложны и многообразны. Современные представления о механизме и химизме этих процессов изучаются в курсе «Химия вина».