Удосконалення технології безалкогольних вин

Abstract

Дисертаційна робота присвячена удосконаленню технології безалкогольних вин на основі вибору сортів винограду, та енологічних практик його переробки та регулювання балансу органолептичних характеристик деалкоголізованого вина. У першому розділі дисертаційної роботи було проведено огляд літературних джерел за тематикою дослідження. Було досліджено актуальність впровадження технології безалкогольних вин, яка зумовлена зростанням споживчого попиту, пов’язаного зі світовими тенденціями здорового способу життя, змінами клімату, що впливають на виноградарство, а також законодавчими обмеженнями щодо споживання алкоголю в окремих країнах. Розглянуто світові тенденції виробництва та споживання безалкогольного вина. Вибір сучасного споживача напоїв все частіше фокусується навколо вживання менш алкогольних або навіть безалкогольних вин. Наразі зріст попиту на дані види напоїв спостерігаються в усьому світі. Слід зауважити, що обсяг світового ринку безалкогольних вин оцінюється в 20 мільярдів доларів СІЛА із сукупним річним темпом зростання понад 45 % у 2018 році і, за прогнозами, збільшиться зі значним середньорічним темпом зростання понад 7 % протягом прогнозованого періоду (2019...2027 рр.), досягнувши вартісної позначки понад ЗО мільярдів доларів СІЛА. Було проаналізовано сучасні способи зниження алкоголю у винах, зокрема способи деалкоголізації, їх вплив на хімічний склад та сенсорні характеристики вина. Аналіз виробництва безалкогольних вин показав, що для досягнення зниження вмісту етилового спирту на різних етапах виробництва вина можна використовувати різні способи, починаючи із обробки винограду і завершуючи деалкоголізацією. Способи, що використовуються до та під час бродіння, можуть лише зменшити вміст алкоголю у вині, але не можуть повністю його видалити. Встановлено, що основна проблема якості безалкогольних вин полягає у збереженні якості та сенсорних характеристик вина після видалення етанолу, оскільки традиційні способи деалкоголізації змінюють ароматичний профіль та смаковий баланс вина. Було розглянуто декілька варіантів деалкоголізації та встановлено, що найбільш розповсюджено три способи дистиляції - за нормального (атмосферного) тиску, вакуумна та мембранна. Дослідження впливу способів деалкоголізації на хімічний склад вина показало, що зниження вмісту алкоголю супроводжується змінами у показниках загальної кислотності, pH, вмісту фенольних сполук та летких компонентів. Ці зміни суттєво впливають на органолептичні показники вина, зокрема на аромат, кислотність, терпкість та відчуття «тіла» вина. Найчастіше деалкоголізовані вина характеризуються підвищеною кислотністю та терпкістю, зменшенням солодкості, гіркоти та інтенсивності аромату та його трансформацією. Такі зміни призводять до дисгармонії вина та вказують на пошук технологічних рішень для вдосконалення технології безалкогольних вин. Було відмічено, що різні сортові виноматеріали після деалкоголізації мають відмітний за інтенсивністю хімічний склад та смако-ароматичний профіль після деалкоголізації. Результати аналізу літературних джерел показали, що технологія безалкогольних вин є перспективним напрямом розвитку виноробства, який потребує додаткових досліджень для поліпшення сенсорних характеристик та стабільності продукту. У другому розділі дисертації обґрунтовано використання методів для аналізу сировини та готового продукту. Для визначення впливу видалення етанолу на якість безалкогольних вин було застосовано фізико-хімічні та інструментальні методи аналізу. Для аналізу були використані фізико-хімічні, органолептичні, хроматографічні, спектроскопічні та статистичні методи дослідження. Визначено вплив різних способів деалкошлізації на концентрацію летких сполук, кислотний баланс, рівень фенольних речовин та антиоксидантну активність безалкогольних вин. Оцінку органолептичних показників проводили шляхом «сліпої» дегустації, застосовуючи методи сенсорного аналізу, зокрема дескрипторний аналіз, для визначення смако-ароматичного профілю вин. Розроблено загальний план досліджень, що включав наступні етапи: • теоретичний етап, огляд літератури за тематикою дисертаційної роботи; • формування мети і завдання дослідження; • вибір методів та способів дослідження; • проведення експериментальні дослідження; • розроблення нормативних документів; • виробнича апробація удосконалення технології безалкогольних вин на виноробному підприємстві. У третьому розділі дисертаційної роботи було проведено дослідження органолептичних та фізико-хімічних показників якості безалкогольних вин світових виробників із різних виноробних країн. Встановлено, що процес деалкошлізації призводить до значних змін у їхньому сенсорному профілі та хімічному складі, особливо в ароматичній та смаковій складових. Зокрема, було виявлено, що більшість іноземних підприємств, які займаються виробництвом безалкогольних вин, використовують у виробництві європейські неароматичні сорти винограду, які поширені для технологій традиційних вин. Проте, незалежно від вибраного способу деалкошлізації смако-ароматичний профіль безалкогольних вин втрачає виражені сортові особливості, що негативно відображається на їх органолептичних характеристиках. Крім того, було відзначено, що внаслідок деалкоголізації підвищується кислотність, знижується екстрактивність, що призводить до втрати повноти та гармонійності структури вина. У четвертому розділі роботи було досліджено вплив основних енологічних практик на формування показників якості безалкогольних вин в системі «виноград-безалкогольне вино». Дослідження проводилися комплексно, включаючи вибір сировини, оптимізацію процесів переробки винограду, вивчення способів деалкоголізації, аналіз фізико-хімічних характеристик, сенсорну оцінку, а також стабілізацію та зберігання отриманого продукту. Перший етап дослідження був спрямований на вибір та обґрунтування сортів винограду та способів їх переробки в технології безалкогольних вин. В результаті чого було виявлено, що використання ароматичних сортів винограду таких як Цитронний Магарача та Ізабелла сприяють збереженню ароматичного профілю виноматеріалів після деалкоголізації. Обґрунтовано кондиції винограду для виробництва, зокрема масова концентрація цукрів повинна бути в межах 160,0... 223,0 г/дм3. Встановлено технологічні прийоми переробки винограду, які забезпечують оптимальне екстрагування терпенових спиртів з винограду, які відповідальні за сортовий аромат винограду. Технологія передбачала настоювання сусла на м’яззі: для білого вина тривалість процесу 20 год за температури 15°С, для червоного - 3 доби за 10°С. Дослідження способів деалкоголізації вин, серед яких мембранна дистиляція, вакуумна дистиляція та дистиляція за нормального (атмосферного) тиску, дозволили встановити, що ефективнішим способом деалкоголізації вин є вакуумна дистиляція, оскільки дозволяє забезпечити мінімальні втрати речовин ароматичного профілю вина. Встановлено оптимальні режими проведення процесу - тиск 5... 6 кПа за температури 40... 60°С. Натомість, під час обробки вина дистиляцією за атмосферного тиску та за температури кипіння відбуваються значні втрати летких сполук, що впливають на смако-ароматичний профіль. Мембранна (осмотична) дистиляція проводиться у два етапи, що дозволяє максимально зберегти речовини, відповідальні за смак і аромат, проте викликає помутніння та нестабільність вина, тому цей спосіб рекомендований для часткової деалкоголізації. Деалкоголізація, незалежно від способу, окрім суттєвого зниження об’ємної частки спирту у винах, впливає на фізико-хімічні показники вина, зокрема знижується концентрація летких сполук, що змінює ароматичний профіль, смаковий баланс та значно знижує енергетичну цінність сухого безалкогольного вина, що підвищує його привабливість для споживачів, які відслідкують калорійність напїв. Застосування сенсорного аналізу до деалкоголізованих вин показало, дисбаланс в органолептичних характеристиках зразків, який проявлявся у підвищеному відчутті кислотності, гіркоти, відсутності «тіла» вина та надмірної танінності в червоних зразках. Даний факт вказав на необхідність застосування енологічних продуктів для гармонізації смаку та аромату безалкогольного вина. Доведено, що сухі безалкогольні вина характеризуються певним дисбалансом смаку, який можна усунути шляхом додавання концентрованого виноградного сусла або кріоконцентрату, виготовленого на його основі. У ході дослідження було визначено як більш ефективний засіб для гармонізації смакових характеристик кріоконцентрат виноградного сусла у дозуванні до ЗО г/дм3. Встановлено, що вино після деалкоголізації втрачає стійкість до кристалічних та колоїдних помутнінь. Доведено, що обробка холодом за температури близько 0... 2 °С протягом 3 діб із подальшою фільтрацією за цих же температур, сприяє покращенню аромату та усуненню кристалічних помутнінь. Тестування препаратів стабілізуючої дії щодо ефективності усунення колоїдних помутнінь дозволило відзначити ефективність препарату на основі бентоніту, целюлози, полівінілполіпіролідону та рослинного протеїну у дозуванні 0,3 г/дм3. Зберігання безалкогольних вин рекомендовано проводити за температури 7... 12°С із запобіганням прямого сонячного світла та тривалістю до 12 місяців. Таким чином, дослідження показало, що впровадження оптимізованих енологічних практик дозволяє отримати високоякісні безалкогольні вина із максимальним збереженням сортових ароматичних характеристик, гармонійним смаком та стабільною структурою. За результатами дослідження було складено принципову та апаратурну технологічні схеми виробництва безалкогольного вина. Розроблено та затверджено технічні умови на виробництво безалкогольних вин, технологічну інструкцію на виробництво безалкогольного вина ординарного столового сортового сухого, напівсухого білого «Цитронний Магарача» та технологічну інструкцію безалкогольного вина ординарного столового сортового сухого, напівсухого червоного «Ізабелла». Проведені виробничі випробування удосконаленої технології безалкогольних вин на підприємстві ТОВ «Фрателлі Вайнері». Виготовлено 300 дал білих та 500 дал червоних безалкогольних вин. This dissertation is dedicated to the improvement of non-alcoholic wine production technology based on the selection of grape varieties, enological processing practices, and the regulation of the organoleptic balance of dealcoholized wine. The first chapter of the dissertation provides a review of literature relevant to the topic of the research. The relevance of implementing non-alcoholic wine technologies is justified by the growing consumer demand driven by global health trends, climate change affecting viticulture, and legislative restrictions on alcohol consumption in certain countries. Global trends in the production and consumption of non-alcoholic wines are analyzed. Modem consumers increasingly prefer beverages with low or no alcohol content. There is a noted global increase in demand for such beverages. It should be noted that the global market for non-alcoholic wines was estimated at 20 billion USD with a compound annual growth rate (CAGR) of over 45% in 2018. It is forecasted to increase with a CAGR of more than 7% during the projected period (2019-2027), reaching over 30 billion USD. Modem methods of alcohol reduction in wine, particularly dealcoholization techniques, and their impact on chemical composition and sensory characteristics are analyzed. The study of non-alcoholic wine production shows that alcohol content can be reduced at various stages of winemaking, starting from grape processing to final dealcoholization. Methods applied before or during fermentation can reduce alcohol levels but cannot completely remove ethanol. The key quality issue in non-alcoholic wines is the preservation of wine quality and sensory characteristics after ethanol removal, as traditional dealcoholization techniques alter the aromatic profile and flavor balance. Several dealcoholization methods are discussed, with three main distillation techniques identified: atmospheric, vacuum, and membrane distillation. The impact of dealcoholization methods on the chemical composition of wine is studied, revealing changes in total acidity, pH, phenolic content, and volatile compounds. These changes significantly affect the sensory indicators of wine, including aroma, acidity, astringency, and body. Dealcoholized wines are commonly characterized by increased acidity and astringency, reduced sweetness and bitterness, and weakened or transformed aroma intensity. These changes cause flavor imbalance, indicating the need for technological solutions to improve non-alcoholic wine quality. It was noted that different grape varieties exhibit distinct chemical and flavor- aromatic profiles after dealcoholization. The literature review concludes that the technology of non-alcoholic wines is a promising direction in winemaking that requires further research to enhance sensory properties and product stability. The second chapter justifies the use of methods for analyzing raw materials and final products. Physicochemical and instrumental analysis methods were applied to determine the impact of ethanol removal on non-alcoholic wine quality. The following methods were used: physicochemical, organoleptic, chromatographic, spectroscopic, and statistical techniques. The influence of various dealcoholization methods on volatile compound concentration, acid balance, phenolic content, and antioxidant activity of non-alcoholic wines was assessed. Sensory evaluation was conducted using blind tasting and descriptive analysis to assess the flavor and aroma profiles of the wines. A comprehensive research plan was developed, including: • theoretical phase and literature review, • formulation of the research goals and objectives, • selection of research methods and approaches, • conducting experimental studies, • development of regulatory documents, • industrial testing of the improved non-alcoholic wine technology at a winemaking enterprise. The third chapter presents the results of organoleptic and physicochemical quality assessment of non-alcoholic wines from global producers in different wine- producing countries. It was found that dealcoholization causes significant changes in sensory profile and chemical composition, particularly in aroma and taste. It was revealed that most foreign manufacturers use European non-aromatic grape varieties traditionally used in conventional winemaking. However, regardless of the dealcoholization method, non-alcoholic wines lose pronounced varietal characteristics, negatively affecting their sensory properties. Additionally, dealcoholization increases acidity and reduces extract content, leading to a loss of body and structural harmony. The fourth chapter investigates the influence of key enological practices on the quality of non-alcoholic wines within the "grape-non-alcoholic wine" system. The research included grape selection, processing optimization, dealcoholization methods, physicochemical analysis, sensory evaluation, and product stabilization and storage. The initial research phase focused on selecting and justifying grape varieties and processing methods suitable for non-alcoholic wine technology. It was found that using aromatic grape varieties such as Citronny Magaracha and Isabella helps preserve the aromatic profile of wine materials after dealcoholization. The optimal sugar concentration for winemaking was defined as 160.0-223.0 g/dm3. Technological practices were established to ensure efficient terpene alcohol extraction responsible for varietal aroma. The technology included must maceration on skins: for white wine, 20 hours at 15°C; for red wine, 3 days at 10°C. Among the dealcoholization methods studied—membrane, vacuum, and atmospheric distillation—vacuum distillation proved most effective, ensuring minimal loss of aromatic compounds. Optimal process conditions were pressure 5-6 kPa, temperature 40-60°C. Atmospheric distillation at boiling temperature caused substantial volatile compound losses affecting aroma and taste. Membrane (osmotic) distillation, performed in two stages, preserved aroma and flavor compounds best but caused turbidity and instability, making it more suitable for partial dealcoholization. Regardless of the method used, dealcoholization significantly lowers ethanol content and affects wine’s physicochemical characteristics—especially volatile compound concentration—altering aroma, flavor balance, and energy value. This makes dry non-alcoholic wines more appealing to calorie-conscious consumers. Sensory analysis revealed imbalance in organoleptic properties, such as increased acidity and bitterness, lack of body, and excessive tannins in red samples. This indicated the need for enological additives to harmonize flavor and aroma. It was proven that the flavor imbalance in dry non-alcoholic wines can be corrected by adding concentrated grape must or cryoconcentrate. The latter, dosed up to 30 g/dm3, was found more effective in enhancing flavor. Dealcoholized wines were found to be more susceptible to crystalline and colloidal instability. Cold stabilization at 0-2°C for 3 days followed by filtration at the same temperature improved aroma and eliminated crystal haze. Colloidal stability was effectively achieved using a preparation based on bentonite, cellulose, polyvinylpolypyrrolidone, and plant protein at 0.3 g/dm3. Storage conditions for non-alcoholic wines were defined: 7-12°C, avoiding direct sunlight, with a shelf life of up to 12 months. Thus, the study demonstrated that implementing optimized enological practices can produce high-quality non-alcoholic wines with preserved varietal aroma, balanced taste, and stable structure. As a result of the research, the basic and process flow diagrams for non-alcoholic wine production were developed. Technical specifications and technological instructions were approved to produce standard table dry and semi-dry varietal non-alcoholic white wine "Citronny Magaracha" and red wine "Isabella". Industrial testing of the improved non-alcoholic wine technology was conducted at "Fratelli Winery" LLC, resulting in the production of 3,000 liters of white and 5,000 liters of red non-alcoholic wines.