способ определения типа вина, пересыщенного диоксидом углерода

Формула изобретения

1. Способ определения типа вина, пересыщенного диоксидом углерода, предусматривающий термостатирование напитка, измерение начального избыточного давления, введение искусственного центра кавитации с воздушно-сухой микрошероховатой поверхностью и регистрацию динамики выделения углекислоты из напитка, отличающийся тем, что на стадии регистрации динамики выделения углекислоты дополнительно определяют текущий измеряемый расход диоксида углерода в пределах от 100 до 0,1 см³/с и время, за которое текущий измеряемый расход уменьшится в 15-20 раз от первоначального, и по значениям времени, которое для газированного вина составляет 190 с и менее, а для шампанского 260 с и более, определяют тип вина.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что текущий измеряемый расход углекислоты определяют в высокой, средней и малой областях, которые составляют 100,0-5,0 см³/с, 5,0-1,0 см³/с и 1,0-0,1 см³/с соответственно, причем в первых двух областях текущий расход определяют по перепаду давления по формуле

где Q_v - текущий измеряемый расход, см³/с;

Р_н - барометрическое давление, Па;

Р_и - избыточное (измеряемое) давление, Па;

_н - плотность газа при барометрическом давлении и температуре 20С;

- коэффициент пропорциональности,

а расход в малой области определяют путем измерения времени прохождения капли жидкости в потоке газа в калиброванной трубке между двумя датчиками по формуле

,

где V_тр - объем трубки между датчиками, см³;

Т_i - интервал времени между срабатыванием первого и второго датчиков, с.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к винодельческой промышленности и может быть использовано при инструментальном контроле шампанских и газированных вин.

В настоящее время распознавание типа вина сводится к определению начального избыточного давления в газовой камере бутылки (ГОСТ 12258-79). Однако метод не обеспечивает достаточной достоверности, т.к. уровень давления в газовой камере шампанского и газированного вина может быть близким по значению.

Известен способ измерения игристых свойств вина, основанный на регистрации избыточного давления CO₂ дифференциальным манометром в условиях кавитационной десорбции углекислоты из напитка (Виноделие и виноградарство СССР, №1, 1980, с.47-48).

Недостатком этого способа является создание противодавления в системе, оказывающее влияние на кинетику газовыделения, и невысокая чувствительность прибора в условиях малых расходов.

Наиболее близким к заявляемому является способ определения игристых свойств, предусматривающий термостатирование напитка, измерение избыточного начального давления, введение искусственного центра кавитации для нивелирования влияния естественных центров на кинетику десорбции диоксида углерода, регистрацию динамики выделившегося СО₂ из напитка [а.с. СССР №700836, М. кл. G 01 N 33/14, БИ № 44, 1979 г.].

Недостатком данного способа является отсутствие четкого разграничения игристых свойств шампанских и газированных вин, т.к. начальный избыточный уровень давления и динамика газовыделения углекислоты из шампанского и газированного вина могут быть близкими по значению.

Задачей, решаемой изобретением, является разработка достоверного способа определения типа вина, пересыщенного диоксидом углерода.

Поставленная задача решается за счет того, что в способе определения типа вина, пересыщенного диоксидом углерода, предусматривающего термостатирование напитка, измерение начального избыточного давления, введение искусственного центра кавитации с воздушно-сухой микрошероховатой поверхностью и регистрацию динамики выделения углекислоты из напитка, согласно изобретению на стадии регистрации динамики выделения углекислоты, дополнительно определяют текущий измеряемый расход диоксида углерода в пределах от 100 до 0,1 см³/с и время, за которое текущий расход уменьшается в 15-20 раз от первоначального, и по значениям времени, которое для газированных вин составляет 190 с и менее, а для шампанского 260 с и более, определяют тип вина, пересыщенного диоксидом углерода, при этом текущий измеряемый расход углекислоты определяют в высокой, средней и малой областях, которые составляют 100,0-5,0 см³/с, 5,0-1,0 см³/с и 1,0-0,1 см³/с соответственно, причем в первых двух областях текущий расход определяют по перепаду давления по формуле

,

где Q_v - текущий измеряемый расход, см³/с;

P_н - барометрическое давление, Па;

Р_и - избыточное (измеряемое) давление, Па;

_н - плотность газа при барометрическом давлении и температуре 20С;

- коэффициент пропорциональности.

А расход в малой области определяют путем измерения времени прохождения капли жидкости в потоке газа в калиброванной трубке между двумя датчиками по формуле:

,

где V_тр - объем трубки между датчиками, см³;

T_i - интервал времени между срабатыванием первого и второго датчиков, с.

Для определения критерия распознавания осуществляли газирование диоксидом углерода купажа сухого виноматериала с экспедиционным ликером (до достижения в купаже сахаристости 50 г/дм³) в течение 1 ч и температуры 0С при следующих уровнях давления:

- первая партия Р=0,15 мПа;

- вторая партия Р=0,25 мПа.

Полученные партии газированных вин с заведомо разным содержанием диоксида углерода в напитке и уровнем давления в газовой камере бутылки подвергали анализу динамики газовыделения СО₂ из напитка и сравнивали его с динамикой газовыделения СО₂ из образцов Советского шампанского полусладкого Московского завода шампанских вин.

Распознавание типа вина, пересыщенного диоксидом углерода, определяется за счет анализа динамики газовыделения CO₂ из бутылки с напитком по двум признакам: уровню начального давления Р₀ и времени t_N, за которое текущий измеряемый расход диоксида углерода уменьшается в N раз по сравнению с начальным расходом.

Полученные экспериментальные данные отражены на фиг.1-11, где:

- на фиг.1 отображено распределение областей вин, пересыщенных диоксидом углерода при снижении расхода в N раз от первоначального;

- на фиг.2 отображено распределение областей вин, пересыщенных диоксидом углерода при снижении расхода в 10 раз от первоначального;

- на фиг.3 отображено распределение областей вин, пересыщенных диоксидом углерода при снижении расхода в 15 раз от первоначального;

- на фиг.4 отображено распределение областей вин, пересыщенных диоксидом углерода при снижении расхода в 17 раз от первоначального;

- на фиг.5 отображено распределение областей вин, пересыщенных диоксидом углерода при снижении расхода в 20 раз от первоначального;

- на фиг.6 отображено распределение областей вин, пересыщенных диоксидом углерода при снижении расхода в 30 раз от первоначального;

- на фиг.7 отображено распределение областей вин, пересыщенных диоксидом углерода при снижении расхода в 60 раз от первоначального;

- на фиг.8 отображено распределение областей вин, пересыщенных диоксидом углерода при снижении расхода в 100 раз от первоначального;

- на фиг.9 отображено распределение областей вин, пересыщенных диоксидом углерода при снижении расхода в 17 раз от первоначального;

- на фиг.10 отображено распределение областей вин, пересыщенных диоксидом углерода при снижении расхода в 15 раз от первоначального;

- на фиг.11 отображено распределение областей вин, пересыщенных диоксидом углерода при снижении расхода в 20 раз от первоначального.

На фиг.1-8 следующими символами обозначены типы вин, пересыщенных диоксидом углерода:

- Газированное вино (сатурация при давлении 1,5 атм в течение 1 ч).

- Газированное вино (сатурация при давлении 2,5 атм в течение 1 ч).

- Советское шампанское полусладкое (Московский комбинат шампанских вин).

На фиг.9-11 символом обозначен тип вина, который распознается по предлагаемому способу.

Полученные данные (фиг.1) выявили области вин, пересыщенных диоксидом углерода, характеризующиеся гостированным уровнем давления в образце, а также минимальными и максимальными значениями времени, за которое измеряемый текущий расход диоксида углерода уменьшился в N раз.

Расстояние между областями вин оценивается по значению

,

где - относительное расстояние между областями вин;

T - минимальное расстояние между областями типов вин, с;

Т_mах - максимальное время, за которое измеряемый расход уменьшился в N раз;

T_min - минимальное время, за которое измеряемый расход диоксида углерода уменьшился в N раз.

Максимуму значений соответствует оптимальное распознавание типов вин, пересыщенных диоксидом углерода. При этом массив образцов газированных и шампанских вин образует области значений этих типов вин, которые не пересекаются и отстают друг от друга на Т.

Для определения максимума критерия распознавания вычисляли его значения при уменьшении расхода диоксида углерода в N раз от первоначального в интервале от 10 до 50. Полученные данные (таблица) говорят о том, что максимальному значению соответствует N=17. Поэтому в качестве второго признака распознавания выбираем время, за которое измеряемый текущий расход диоксида углерода уменьшится от первоначального в 17 раз.

Для определения типа вина проводили анализ динамики газовыделения из образцов шампанских и газированных вин для различных значений , который вычисляли в интервале снижения текущего измеряемого расхода Q_тек от Q₀ равным 10-100, фиксируя начальный уровень давления и время, за которое произойдет понижение текущего расхода диоксида углерода до искомой величины.

Пример 1. Q_тек<Q=10 (фиг.2).

t_min=5 с, t_max=147 с, t_max-t_min=142 с, T=-121, =-85%.

Области вин не распознаются.

Пример 2. Q_тек<Q=15 (фиг.3).

t_min=5 с, t_max=326 с, t_max-t_min=321 с, T=46, =14.

Области вин распознаются.

Пример 3. Q_тек<Q=17 (фиг.4).

t_min=5 с, t_max=364 с, t_max-t_min=359 с, T=71 с, =19%.

Области вин распознаются.

Пример 4. Q_тек<Q=20 (фиг.5).

t_min=5 с, t_max=406 с, t_max-t_min=401 с, T=30 с, =7%.

Области вин распознаются.

Пример 5. Q_тек<Q=30 (фиг.6).

t_min=5 с, t_max=579, t_max-t_min=574 с, T=-28 с, =-4%.

Области вин не распознаются.

Пример 6. Q_тек<Q=60 (фиг.7).

t_min=5 с, t_max=1248 с, t_max-t_min=1243 с, T=-313 с, =-25%.

Области вин не распознаются.

Пример 7. Q_тек<Q=100 (фиг.8).

t_min=15 c, t_max=2155 с, t_max-t_min=2140 c, T=-727, =-33%.

Области вин не распознаются.

Анализ полученных данных говорит о том, что в области высоких начальных давлений и расходов распознавание образцов разных типов вин невозможно ввиду одинаковых значений уровней начальных давлений и расходов у образцов газированных и шампанских вин. Так как области вин шампанских и газированных пересекаются (фиг.2, 6, 7, 8), значение меньше 0.

В этой области газовыделения различие в кинетике кавитационной десорбции СО₂ у шампанских и газированных вин отсутствует, так как общее содержание растворенного диоксида углерода в напитках таково, что поддерживает одинаковый уровень расхода СО₂ при газовыделении. С понижением расхода в 15-20 раз от первоначального (фиг.3, 4, 5) различие в кинетике газовыделения проявляется отчетливо. Время, за которое расход диоксида углерода достиг одинакового значения у всех групп вин, пересыщенных СО₂, различное. А по уровню начального давления, которое гостировано для шампанских (не ниже 350 кПа при 20С) и газированных (не ниже 200 кПа при 20С), и времени, за которое расход диоксида углерода уменьшится в 15-20 раз от первоначального, можно отчетливо распознать области вин шампанских и газированных, причем газированных с разным содержанием в напитке диоксида углерода.

В этой области расхода диоксида углерода проявляется влияние связанных форм СО₂ шампанского, которые, разрушаясь при снятии избыточного давления, участвуют в создании дополнительного давления и расхода СО₂ при его кавитационной десорбции. Это приводит к замедленной по времени кинетике газовыделения и, следовательно, лучшим игристым свойствам.

Значение в области снижения расхода в 17 раз от первоначального максимально и равно 19%. В этой области расхода группы шампанских и газированных вин максимально удалены друг от друга, что обеспечивает их оптимальное распознавание. При дальнейшем снижении расхода (фиг.5) значение критерия уменьшается, а при снижении расхода в 30 раз от первоначального (фиг.6) наступает пересечение областей, то есть газированные вина заходят в область шампанских и наоборот.

Примеры конкретного выполнения

Два образца вина, пересыщенного диоксидом углерода, термостатированы, определено начальное избыточное давление, которое в образце №1 составило 311 кПа, в образце №2 - 315 кПа.

В образцы вводили искусственный центр кавитации с воздушно-сухой микрошероховатой поверхностью и регистрировали динамику газовыделения, дополнительно определяя текущий измеряемый расход.

Пример 1

После снижения текущего измеряемого расхода в 17 раз от первоначального фиксировали время, которое для образца №1 составило 155 с, а для образца №2 - 293 с.

На основании полученных данных (фиг.9) образец №1 относится к винам газированным, а образец №2 - к винам игристым. Распознавание образцов проходит в оптимальном режиме, т.к. оба образца равноудалены от границ распознавания по временному признаку.

Пример 2

После снижения текущего измеряемого расхода в 15 раз от первоначального фиксировали время, которое для образца №1 составило 134 с, а для образца №2 - 263 с.

На основании полученных данных (фиг.10) образец №1 относится к винам газированным, а образец №2 - к винам игристым. При этом эффективность распознавания уменьшается, т.к. образец №2 приближается к границе распознавания по временному признаку.

Пример 3

После снижения текущего измеряемого расхода в 20 раз от первоначального фиксировали время, которое для образца №1 составило 187 с, а для образца №2 - 336 с.

На основании полученных данных (фиг.11) образец №1 относится к винам газированным, а образец №2 - к винам игристым. При этом эффективность распознавания уменьшается, т.к. образец №1 приближается к границе распознавания по временному признаку.

Таким образом, для того, чтобы распознать области вин шампанских и газированных, следует учитывать уровень начального давления и время, за которое текущий измеряемый расход диоксида углерода уменьшится в 15-20 раз от первоначального.