Електродиализна тартаратна стабилизация
СТАБИЛИЗАЦИЯ НА ВИНЕНИЯ КАМЪК ЧРЕЗ ЕЛЕКТРОДИАЛИЗА
Ferrarini R., Valbusa M., De Conti D.
Pedemonte (VR)
Стабилност на винения камък
Нуждата да се произжедат вина, при които винения камък е стабилен е належащ въпрос както за домашни, така и за тъговски вина.
Стабилизацията на винен камък може да се постигне чрез използване на различни техники. Традиционните методи включват охлаждане и дабавка на метавинена киселина.
При все това, използването на охлаждане за да се постигне голяма кристализация на битартарат не води винаги до стабилност и предизвиква изменения на продукта (утаяване на колоидите частици и оцветителите), което понижава качеството.
Употребата на метавинена киселина, въпреки че процеса е лесен и икономичен, не гарантира постиганe на стабилност на винения камък.
Карбометилцелулоза и манопротеини също са били предлагани като алтернативи. Карбометилцелулозата, добавка използвана в много храни, е колоид с инхибиторна и защитна реакция която, за разлика от метавинената киселина не се разпада с времето и остава стабилна при широк диапазон от температури.
Някои автори са направили оценка на действието на определени манопротеини извлечени чрез хидролиза на клетъчните стени на дрождите. Когато тази подготовка е правилно извършена в дози от 25-50 g/hl се постига инхибиторно дайствие спрямо калиевия битартарат. Живата част от манопротеиновия комплекс, добит чрез ензимни методи, е съставен от силно гликолизирани молекули с молекулна маса от порядъка на 30, 000 и 500, 000 Da; защитата срещу стабилизация на винения камък е проточена във времето. Противно на действието на метовинената киселина, която само забавя растежа на кристалите, манопротеините пречат на формирането на кристални съвкупности, но не пречи на растежа на кристали тартарат дори и такива съвкупности да са налице, дори и случайно да са попаднали. Ефикасността на манопротеините все още се обсъжда; от досегашните резултати може да се заключи, че манопротеините, комбинирани с охлаждане, подобряват стаблизирането на формирането на кристали винен камък, но все пак не е вероятно изцяло да замени метода на охлаждането.
По-съвременни техники за разделянето на нестабилни фракции от битартарата от виното са развити; те се основават, частични или изцяло, на използването на избирателни мембрани и йонен обмен; транспорта на вещества се постига чрез използване на налягане, електрично поле или електронен транспорт.
Техниката на мембранното разделяне позволява идентифицирането и премахването на определени молекули и да се насочва движението на вещества. Този принцип е бил признат за около век, но употребата му в индустрията е много по-нова и в същността си е зависима от приготвянето на подходящи мембранни материали.
Употребата на електродиализа за стабилизиране на вино беше легализирана преди около година в Европа, но е била експериментирана във Франция и резултатите са доста задоволителни.
Електродиализата
Тартарната стабилизация чрез електродиализа е разделителна техника, която използва електрично поле, което оперира вътре в мембранната единица като начин за транспорт. Мембраните, които са използвани, са избираемо пропускливи и нямат точно филтърно действие при вина, но са необходими, за да се разделят йоните във виното и да се изолират електродите, използвани за създаване на електрично поле. Принципа на електродиализата е базиран нa биохимичните свойства, които мембраните притежават селективно да позволяват преминаването на определени катиони (като ++ K+) или аниони (например тартарати) като в същото време предпазва от преминаването на други .
Най-обикновената част от електродиализата е съставена от две части: едната за вино и другата за "brine". Те са разделени чрез анионни и катионни мембрани (Фиг.1). Потенциална разлика приложена в противоположните краища на купчината чрез електроди поражда мигрирането на йоните.
Катионните мембрани позволяват да преминават само катиони и са непропускливи за аниони, докато анионните мембрани предпазват от преминаването на на катиони и са пропускливи само за аниони. Фиг. 1 илюстрира принципа на действие на единица извършваща електродиализа. Основният компонент съдържа две части: 1 и 2, които са разделени от анионни и катионни мембрани. Потенциална разлика, приложена през двата електрода позволява движението на йони.
Катионите отиват към отрицателно заредения електрод (катода) и анионите отиват към положително заредения катод (анода).
Кaтионите във фракцията на виното (1) преминават през катионната мембрана и се преместват в "brine" фракцията (2), където, блокирани от следващата анионна мембрана, се концентрират още повече. По същият начин анионите мигрират през анионната мембрана и се концентрират в "brine" фракцията. Избирателните мембрани за обмяна на йони са съставени от филмирани синтезирани материaли с дебелина от порядъка на 100 или 200 микрона. Йонните функционални групи с ковалентни връзки са въведени в полимерния матрикс, дотолкова доколкото става дума за катионни мембрани. Те са съставени от отрицателно заредени функционални групи (SO3- или карбоксилни групи COO-). В случая с анионните мембрани, положително заредени йони могат да съдържат групи от четвъртични амонии. Катионнте и анионните мембрани трябва да имат определени характеристики, за да се използват в електродиализата. За да се запази качеството на вината, избраната двойка мембрани не трябва да се отразява на нейонните компоненти във виното и трябва да има възможно най-малък ефект върху тяхното физико-химично равновесие. По-точно, максимален спад на етаноловата част до 1% vol%(v/v); спад в pH до по-малко от 0.25 единици и спад в летливата киселинност до по-малко от 0.09 g/l (изразени като единици сярна киселина). За да се приложи на едно вино метода на електродиализата е необходимо да се измери нивото на нестабилност. За да се постигне това се взима проба вино, която има нужда от обработка, и се измерва за стабилност. Теста се основава на анализа на проводимостта на пробата за определен период от време, оставена при температуа от по-малко от 0 °C и поръсени с кристали калиева киселина тартарат при постоянно разклащане. По време на формирането на кристалите измерването на спада в проводимостта с времето се записва и изразява в проценти; това е стойността на скоростта на дейонизация, която ще се приложи на виното по време на електродиализата.
Въздействие на електродиализата върху състава на вината
Представяме някои експерименти, които демонстрират един пример на обработка на вината чрез електродиализа. Таблица 1 показва данните от електродиализата, извършена върху вино IGT "Merlot delle Venezie". Виното е подложено на дейонизация 12% (тестът изисква 15%), съответстваща на намаляване от 16% на винената киселина и 20% калий. Измерването на тартаратната стабилизация показва, че продуктът достига успешно тартаратна стабилност след електродиализа.
Тези показания произлизат от данните за температурата на насищане (TS = 13.8°C) и температурата на критично насищане (TCC = +1.8°C): поради действието на електродиализата и двете намаляват с 4.9°C, сравнени с виното преди обработката. Тези резултати, комбинирани с изотермата при 25°C (Ajj,s=150), която показва умерена способност на калиевия битартарат да се разтваря чрез обработеното вино, показват, че е достигната достатъчна тартаратна стабилност. Интересно е да се отбележи, че степента на намаляване на калия, в съотношение с тази на винената киселина, е различна, съпоставяйки със стабилизаията чрез охлаждане.
Фактически в последния случай, тъй като има кристализация на калиевия битартарат, има отстраняване от средата на една част от калия спрямо всеки две части винена киселина, което съответства на степен K/HTH (p/p) 0.267. Опитите показват, че тази степен е 1.107, използвайки електродиализата, водеща до по-ниска киселинност на виното, в сравнение с метода на охлаждане и само с леко намляване на pH. При обработеното вино има намаляване на показанията и на един друг катион - калция. Калцият, ако присъства в по-голямо количество, е отговорен за утаяването, което е неизбежно при традиционните техники. Прилагайки този метод, се получи намаляване на калция 25%, достатъчно да придаде на разглежданото вино известна стабилност, доколкото този елемент е засегнат. Други катиони са подложени на известна редукция, но това не предизвиква особен интерес, свързан с вкусовите качества и с техническите аспекти. Намаляването на пепелта е от много малко значение. По същия начин екстрактите претърпяват леко редуциране и в по-малка степен, отколкото при традиционния процес, който поради охлаждането повишава не само кристализация на битартарата, но и пресичането и утаяването на фенолови субстанции и колоиди изобщо. В потвърждение на това, трябва да се отбележи, че измерванията на феноловите субстанции във виното, претърпяло електродиализа, са идентични с тези на продукта преди да бъде обработен, като по този начин показват, че тази техника на разделяне е крайно избирателна и отстранява от средата само йоните, които са отговорни за нестабилността, без да я лишава от колоидите, които са полезни за стабилизационния ефект и/или за положителното действие върху вкусовите характеристики на продукта. Най-накрая, вкусовият анализ не изтъкна никаква съществена разлика между необработеното вино и обработената с електродиализа проба. Таблици 2-3 показват данните, отнасящи се за две висококачествени червени вина, които са претърпели известна обработка (реколта 1995). В този случай степените, с които калият и винената киселина K/HTH са взети от средата, са 0.447 (p/p) и 0.963 съответно за Мерло (таблица 2) и червено "delle Venezie" (tabl. 3).
Данните подсказват дейонизация, дължаща се по-пряко на калий, отколкото на винена киселина при сравняване с кристализационите методи. Данните, отнасящи се за параметрите, характеризиращи склонността на продукта да утаява тартарат, означава, че разглежданите вина са достатъчно стабилни, особено когато са червени. Друга оценка, направена на тези вина не показва никакви съществени изменения в техния състав, свързани с намаляване съдържанието на пепел. Следователно екстрактът претърпява само леко понижаване, по-малко отколкото е установено в процеса на стабилизация чрез охлаждане, където може да се види значително понижаване в колоидите и на извлеците изобщо. Съдържанието на калций намалява с 21 мг/л, което в случая с разглежданото вино е достатъчно, за да гарантира разумна стабилност, където се засяга този метал; метал, който присъства в продукта преди обработката в такива количества, че да създаде проблеми със стабилността (102 mg/l). Алкохолът не претърпява важни изменения и данните показват, че материалите не са пропускливи към този разтворител, както е предвидено от наредбите на Европейския съюз по този въпрос. В допълнение вкусовият анализ не е показал никаква съществена разлика между вината, обработени с електродиализа и необработените вина.
Таблица 4 показва данните, отнасящи се за експериментите на обработка с електродиализа на Каберне Совиньон, едно добре структурирано вино. Степента, в която калият и винената киселина K/HTH са извадени от средата, е 1.3 (p/p); затова и в тези вина може да се наблюдава дейонизация, дължаща се, в сравнена с кристализацията, повече на изваждането на калий, отколкото на винена киселина от средата. Данните, свързани с параметрите, характеризиращи податливостта на продуктите към утаяване на тартарат, означава, че разглежданото вино е достатъчно стабилно. Другите преценки, направени върху продукта, не посочват никакво съществено изменение на неговия състав, включително по отношение на намаляване съдържанието на пепел, следователно екстрактът бележи леко намаляване.
Другите направени оценки, посочени в таблица 4, не показват никакво важно изменение, включително и вкусовият анализ, който показва, че няма значителен ефект върху органолептичния профил на обработеното с електродиализа вино.
Таблица 5 показва данните, свързани с експериментите върху обработване с електродиализа върху не много структурирани червени вина, които предварително са били обработени с тартаратна стабилизация чрез постоянно охлаждане. Изпитанията са били извършени, като същите вина са били подложени на по-нататъшна стабилизация чрез охлаждане, използвайки непрекъсната система, като в същото време друга проба се обработва с електродиализа.
Данните, свързани с параметрите, които характеризират нивото на тартаратната стабилност на вината, показват, че постоянната обработка чрез охлаждане в този случай не постига тартаратна стабилност на виното, дори след като продуктът е бил подложен на две обработки с охлаждане. От друга страна обработката с електродиализа води до сигурна тартаратна стабилност на разглежданото вино. Всъщност виното, обработено с електродиализа, има TCC -1.5°C, а обработеното с охлаждане винио има TCC of+2.5°C; с температури на насищане съответно 13.5 и 17.5°C. Това че двете техники водят до различни резултати на тартаратна стабилност на едно и също вино, е ясно илюстрирано с намаляване на проводимостта, която в случая с електродиализата е 23%, а при виното, стабилизирано с охлаждане, е 5%.
Въпреки високата степен на дейонизация, по време на обработката с електродиализа, намаляването на pH е 0.10, за разлика от обработката с постоянно охлаждане (0.07). Това се дължи на по-малкото намаляване на буферната способност на виното в случай на обработка с електродиализа. Намаляването на киселинността е, както вече видяхме, по-малко в сличая на обработка с мембрано-разделителна техника. В този случай степента, в която калият и винената K/HTH са извадени от средата, е 0.540 (p/p). Трябва да се отбележи, че при стабилизацията чрез охлаждане извличането на калий и винена лиселина със степен 0.344 (p/p) е близка до теоретичната степен (0.267). Както винаги, по време на обработка с електродиализа от средата се отнема част от съдържанието на калций, това гарантира стабилността на виното, където е засегнат този елемент. По време на електродиализата магнезият също (-7%), но това намаляване няма никакво особено значение от еноложка гледна точка.
Следователно може да се направи заключение, че обработката с електродиализа позволява да се извърши избирателно премахване на желания вид и количество йони. Същевременно прави възможно да се получи сигурна тартаратна стабилност, дори при вина, характеризиращи се с трудна или бавна кристализационна кинетика и затова не можещи да се стабилизират чрез охлаждане.
Електродиализата отстранява тартарата и калиевите йони в различна степен, в сравнение със стабилизацията чрез охлаждане (степен на кристализация 1:2 Eq K:HTH; с елктродиализа: от 1:1 до 1:0,5 Eq K:HTH). Следователно, при обработката с електродиализа има по-малко намаляване на общата киселинност. Техниката на мембранно разделяне също отстранява други йонни видове освен калия и тартарата: на практика интерсно е отстраняването на калциевите йони, които по време на тези експерименти бяха намалени от 21 до 43%, а магнезия се отстранява в рамките на 4 до 11%. По-общо казано, тартаратната стабилизация чрез мембрани, за разлика от традиционната техника чрез охлаждане, стабилизира продукта при стайна температура и не предизвиква утаяване на цветни съставки и не изменя колоидната структура, което се знае, че е важно, тъй като те поддържат ароматните фракции и са ключов елемент за структурата на виното.
.JPG)
