Study of the effect of organic acids on the crystal stability of wines

The loss of solubility of tartaric acid salts of potassium and calcium is the reason for precipitation of crystal sediment in wine. The aim of this work was to study the morphological characteristics of crystal sediment of wines obtained by varying the acidic complex of the must using different technological methods. The approach of must de-oxidation, as well as the introduction of citric acid, provided a decrease in the temperature of saturation with calcium tartrate by 5.8-11.3 °C. At the same time, when introducing the tartaric acid, an inverse relation was noted - the indicator value increased by 34%. According to the results of the study, the relationship between quantitative content of potassium and calcium ions and temperature of saturation with potassium bitartrate (Tsat (KHTar) and calcium tartrate Tsat (CaTar)) was not established (r = -0.48 and 0.50, respectively). It was shown that acidifying of the must with 1 g/l of tartaric acid provided the formation of very large crystals of calcium tartrate, and 2 g/l of tartaric acid - a stabilizing effect for young wine by the end of the experiment. Regardless the method of varying acid composition of the must, the value of Tsat (KHTar) was in the range of 14.8-19.5 oC. The obtained results are intended to prove the necessity of preventive measures in wine production to ensure their crystal stability.

Influence of base wine technological processing on the temperature of saturation with potassium bitartrate and calcium tartrate

Обеспечение сохранности товарного вида готовой винопродукции достигается путем применения технологической обработки виноматериалов. Производилась оценка воздействия технологических приемов обработки виноматериалов на их склонность к кристаллической дестабилизации. В 252 образцах столовых и ликерных виноматериалов определяли значения рН, массовой концентрации винной кислоты и ее диссоциированных форм, катионов калия и кальция, температуру насыщения битартратом калия и тартратом кальция. Были изучены изменения массовых концентраций соединений, ответственных за формирование кристаллических помутнений в столовых и ликерных винах, и динамика их соотношений в ходе технологического процесса обработки. Показано, что в процессе технологической операции, включающей оклейку виноматериалов и их обработку холодом, происходит снижение значений рН, что сопровождается перераспределением форм винной кислоты, уменьшением температуры насыщения битартратом калия и кальция и является фактором стабильности. Установлены средние значения температуры насыщения стабильных к коллоидным и кристаллическим помутнениям белых столовых виноматериалов, которые составили для битартрата калия 10,3С, для тартрата кальция - 12,1С. Показано, что технологическая обработка столовых виноматериалов протекает более эффективно, чем ликерных, что обусловлено более высокими значениями снижения рН и массовой концентрации винной кислоты. Protection of the market quality of finished wine products is achieved through the use of technological processing of base wines. The effect of technological approaches of base wine processing on their tendency to crystal destabilization was assessed. We determined the values of pH, mass concentration of tartaric acid and its ionized forms, potassium and calcium cations, saturation temperature with potassium bitartrate and calcium tartrate in 252 samples of table and liqueur base wines. Changes in the mass concentration of compounds responsible for the formation of crystal haze in table and liqueur wines, and the dynamics of their balance during the technological processing were also studied. In the process of technological operation, including base wine fining and cold treatment, a decrease in pH values took place and was accompanied by redistribution of tartaric acid forms and a decrease in saturation temperature with potassium and calcium bitartrate and proved to be a factor of stability. Average values of saturation temperature of white table base wines tolerant to colloidal and crystal haze, which amounted to 10.3C for potassium bitartrate and 12.1C for calcium tartrate, were established. Technological processing proceeded more efficiently for table base wines rather than for liquors due to higher values of pH decrease and reduction of tartaric acid mass concentration.

Study of the relationships between the builders of crystal formation in table wines

Изучались процессы формирования тартратных солей калия и кальция в винах в зависимости от различных соотношений компонентов и рН. В работе использовано 212 образцов белых столовых сухих вин, выработанных на предприятиях Крыма. В образцах определяли значения рН, массовую концентрацию винной кислоты и ее форм, катионов калия и кальция, температуру насыщения вин битартратом калия (Тнас KHTar) и тартратом кальция (Тнас СаТ). По экспериментальным данным рассчитывали соотношения: винной кислоты к рН, битартратной формы к катиону калия (HT/К), тартратной формы к катиону кальция (T/Са), а также двух последних соотношений к рН. Полученные данные обрабатывались в программной среде Exсel MS Office. Установлен различный характер процессов, протекающих в винах под влиянием рН: повышение значения Тнас KHTar сопровождается снижением рН, повышение Тнас СаТ - возрастанием рН. Увеличение вклада содержания винной кислоты на единицу рН приводит к повышению склонности образцов к образованию тартратных солей. Между температурой насыщения вин битартратом калия и тартратом кальция установлена линейная зависимость (R = 0,963 и 0,968). Общим признаком формирования калиевых и кальциевых тартратных солей в вине является зависимость температуры насыщения от соотношений (HT/К)/рН и (T/(Са)/рН. Полученные результаты будут использованы для совершенствования методики диагностики кристаллических помутнений вин. The processes of formation of potassium and calcium tartrate salts in wines were studied in accordance with the equivalence ratio and pH. During the work we used 212 samples of white table dry wines produced in the enterprises of Crimea. The values of pH, mass concentration of tartaric acid and its forms, potassium and calcium cations, temperature of wine saturation with potassium bitartrate (Тsat KHTar) and calcium tartrate (Тsat CaT) were determined in samples. Experimental entries were used to calculate the ratios: tartaric acid to pH, bitartrate form to potassium cation (HT/К), tartrate form to calcium cation (T/Са), as well as the last two ratios to pH. The entries obtained were processed in Excel MS Office software. Different nature of processes in wines under the influence of pH was established: an increase in the value of Тsat KHTar is accompanied by a decrease in pH, an increase in Тsat CaT - by an increase in pH. An increase in the contribution of tartaric acid content per pH unit leads to an increase in the tendency of samples to form tartrate salts. A linear dependence was established between the saturation temperature of wines with potassium bitartrate and calcium tartrate (R= 0.963 and 0.968). A common feature of the formation of potassium and calcium tartrate salts in wine is the dependence of the saturation temperature on the ratios (HT/К)/рН and (T/(Са)/рН. The results obtained will be used to improve the methods of diagnosing the crystalline haze of wines.

Morphology of potassium bitartrate crystals in wine during spontaneous crystal formation

Кристаллообразование тартратных солей возможно на любой стадии производства вина, а также в готовой продукции, что является следствием пересыщенности системы вина анионами винной кислоты и катионами калия. Объектом исследования являлся кристаллический осадок белых столовых вин, дестабилизированных в результате естественного выпадения битартрата калия. Исследование кристаллов проводили методом световой микроскопии без покровного стекла с помощью микроскопа Микмед-5 (АО «ЛОМО», Россия) с системой визуализации и программным обеспечением Image Scope M. Показано, что изучаемый кристаллический осадок представлял собой калиевую соль винной кислоты без примеси тартрата кальция. Проведена систематизация размеров кристаллов битартрата калия. Установлено, что кристаллы от момента спонтанного образования в вине и до формирования плотного осадка проходят ряд этапов развития, при которых наблюдается изменение их размеров, формы и визуальной характеристики. Мелкие кристаллы представляют собой прозрачные бесцветные пластинки, не имеющие выраженных ребер. По мере роста они претерпевают существенные изменения, в результате чего формируются геометрически правильные объемные кристаллы с блестящими плоскими гранями. В дальнейшем кристаллы утрачивают блеск и прозрачность, приобретают сглаженную форму с потерей осей симметрии. Полученные результаты предназначены для усовершенствования технохимического контроля в виноделии. Новые данные о размерах, морфологии и визуальной характеристики кристаллов битартрата калия могут быть использованы для оценки потенциальной нестабильности виноматериала, а также для анализа осадка дестабилизированной готовой продукции. Crystal formation of tartrate salts is possible at any stage of wine production, as well as in the finished product, which is a consequence of oversaturation of the system of wine with tartaric acid anions and potassium cations. The object of the study was a crystal sediment of white table wines destabilized in a result of natural precipitation of potassium bitartrate. Crystals were examined by the method of light microscopy without cover-glass with the usage of Micmed-5 microscope (JSC “LOMO”, Russia) with a system of visualization and Image Scope M software. The studied crystal sediment was represented by potassium salt of tartaric acid without admixture of calcium tartrate. Classification of sizes of potassium bitartrate crystals was carried out. It was established that crystals from the moment of spontaneous formation in wine to the formation of dense sediment, go through a number of stages of development, characterized by changes in their size, shape and visual features. Small crystals are the transparent colorless plates without edges. As they grow, they undergo significant changes, resulting in regular bulk crystals with shiny flat faces. Further the crystals lose their shine and transparency, get smoothed shape with the loss of center lines. The results obtained are intended to improve the techno-chemical control in winemaking. New data on sizes, morphology and visual characteristics of potassium bitartrate crystals can be used to assess the potential instability of wine materials, as well as to analyze the sediment of destabilized finished products.

Penentuan pH Optimum Gel Metasilikat Sekam Padi sebagai Media Tumbuh Kristal Tunggal Kalsium Tartrat Tetrahidrat (CaC4H4O6.4H2O)

ABSTRAK Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui pH optimum sintesis gel metasilikat sekam padi sebagai media tumbuh kristal tunggal kalsium tartrat tetrahidrat (CaTT). Tahapan penelitian ini meliputi preparasi sampel, pembentukan gel metasilikat, sintesis kristal CaTT dan karakterisasi gel metasilikat. Abu sekam padi yang digunakan mengandung SiO2 sebesar 98,45% berpotensi untuk membentuk filtrat natrium silikat (Na2SiO3). Filtrat natrium silikat direaksikan dengan asam tartrat (C4H6O6) menghasilkan gel metasilikat pada pH 5,00; 5,25; 5,50; 5,75 dan 6,00. Supernatan kalsium klorida (CaCl¬2) berdifusi ke dalam gel membentuk kristal CaTT berwarna putih jernih sebanyak 0,2649 g pada pH optimum 5,25. Analisis gugus fungsi gel metasilikat menggunakan spektroskopi FTIR memberikan serapan yang khas untuk gugus fungsi –OH pada 3400,05 cm-1 dan 920,05 cm-1, gugus fungsi C=O pada 1622,13 cm-1 dan C-O pada 1346,31 cm-1, serta gugus Si-O-Si pada 1064,71 cm-1. Karakterisasi gel metasilikat menggunakan XRD mengindikasikan bahwa struktur gel metasilikat hasil sintesis tersusun atas garam Na2C4H4O6.2H2O, senyawa SiO2 dan C-grafit. Berdasarkan analisis gugus fungsi menggunakan FTIR dan karakterisasi menggunakan XRD, dapat disimpulkan bahwa sekam padi berpotensi untuk dijadikan gel metasilikat sebagai media tumbuh kristal tunggal CaTT. Kata kunci: Sekam padi, Natrium Silikat, Gel metasilikat, Kalsium tartrat tetrahidrat ABSTRACT The aims of this study was to determine the optimum pH of metasilicate gel rice husk as medium to grow single crystal of calcium tartrate tetrahydrate (CaC4H4O6.4H2O). This research was carried out inseveral stage namely sample preparation, metasilicate gel synthesis, crystal CaTT synthesis, and metasilicate gel characterization. Rice husk ash that used content SiO2 of 98.45 %, it was potential to be a sodium silicate filtrate. Filtrate of sodium silicate was reacted with tartrat acid (C4H6O6) and produce metasilicate gel with pH 5,00; 5,25; 5,50; 5,75 and 6,00. The supernatant of calcium chloride (CaCl¬2) diffuse into the gel and formed the clear white crystal CaTT as much as 0,2649 g at the optimum pH 5,25. Analysis of functional groups of metasilicate gel by FTIR provides the specific absorption of –OH group at 3400.05 cm-1 and 920.05 cm-1, C=O group at 1622.13 cm-1 and C-O group at 1346.31 cm-1, and the Si-O-Si group at 1064.71 cm-1. Characterization of gel metasilicate by XRD indicated that metasilicate gel produced formed on Na2C4H4O6.2H2O, compound of SiO2 and C-Grafit. Based on the analysis of functional groups by FTIR and characterization by XRD, it was concluded that the rice husk was potentially to be a sources of metasilicate gel as medium to grow single crystal of CaTT. Keywords: Rice Husk, Sodium Silicate, Gel metasilicate, Calcium tartrate tetrahydrate