Мне мил и виноград на лозах, В кистях созревший под горой, Краса моей долины злачной, Отрада осени златой.

Л. С. Пушкин

Согласно современным представлениям производство вина — виноделие — включает две основные стадии: первая — производство винограда (виноградарство), вторая — собственно приготовление вина из винограда. Есть и еще одна стадия, третья, нс менее важная, так как без нее оно не может существовать, а именно: сбыт готовой продукции. Поэтому при совершенствовании действующих и находящихся в разработке новых высоких энергосберегающих и безотходных технологий необходимо рассматривать весь технологический цикл производства вина как единую поточно-транспортную линию от возделывания винограда до реализации готовой продукции. Такая прогрессивная тенденция должна учитывать особенность винограда как скоропортящегося сырья, сбор и переработку которого следует осуществлять в короткие сезонные сроки (20—30 дней). Это, в свою очередь, обусловливает необходимость более совершенной организации и управления качеством производства вина на всех этапах с целью сохранения и приумножения его пищевой и гигиенической ценности и конкурентоспособности на винном рынке.

Вино — продукт, получаемый полным или частичным спиртовым брожением свсжсотжатого сусла дробленого, целого или частично увя-ленного винограда, имеющего объемную долю этилового спирта от 9 до 20%. Оно представляет собой сложную биологическую систему, быстроменяющуюся под воздействием многочисленных факторов.

Многие виноделы отождествляют вино с живым организмом, которое проходит все этапы (стадии) жизненного цикла:

• образование (рождение);

• формирование;

• созревание;

• старение;

• отмирание.

Этапы рождения и формирования вина относят к первичному виноделию. На этапе рождения происходит дробление винограда, настаи-ванис и брожение мезги, осветление и брожение сусла, возможно прохождение яблочно-молочного брожения. На этапе формирования осуществляется осветление молодого виноматериала (возможно прохождение ЯМБ) и снятие молодого виноматериала с дрожжевых осадков.

Этапы созревания, старения и отмирания вина характерны для вторичного виноделия. На этих этапах осуществляются различные технологические процессы обработки, хранения и выдержки виноматериа-лов в емкостях, а также хранение и выдержка вин, разлитых в бутылки.

Деление жизненного цикла вина на этапы, естественно, чисто условно и носит, скорее, методический характер. Тем не менее каждый из этих этапов сопровождается характерным только для него рядом биохимических, физических, химических и физико-химических процессов.

В виноделии некоторые технологические процессы являются общими для всех классов, категорий и типов вин. Такое виноделие называется общим. Однако существуют технологические процессы, характерные только для определенных вин. Такое виноделие называют специальным.

На заводах первичного виноделия, расположенных в местах произрастания винограда, готовят виноматериалы для производства игристых вин, коньяков (бренди), натуральных и специальных крепких, десертных и ликерных вин. Виноматериалы для производства игристых вин, бренди, сухих натуральных и хереса получают путем полного сбраживания, полусухие и полусладкие — из недобродов (существуют и купажные схемы производства полусухих и полусладких вин). Виноматериалы для производства специальных крепких, десертных и ликерных вин готовят путем частичного сбраживания сахаров и остановки брожения введением этилового спирта. Как правило, специальные вина — крепкие, десертные, ликерные, ароматизированные, игристые и бренди — формируют на заводах вторичного виноделия или смешанного типа.

3.1. Установление сроков и сбор урожая винограда

Уже заметна воздуха прохлада, И убыль дня, и ночи рост.

Уже настало время винограда И время падающих звезд.

В. Инбер

Сроки сбора урожая винограда назначают на основании заключения лаборатории, которая проводит наблюдения за динамикой созревания винограда с целью установить соответствие химического состава ягод технологическим требованиям. Такое состояние называют технической зрелостью. Динамика созревания винограда не только определяет время сбора винограда, но и качество будущих вин и пригодность сорта в данных экологических условиях. При созревании винограда непрерывно протекают различные физико-химические и биохимические процессы.

По их характеру можно различать три периода в ходе созревания винограда:

1) от оплодотворения и завязывания ягод до их формирования с прекращением роста;

2) от прекращения роста, размягчения и окрашивания ягод до полного созревания;

3) перезревание, наступающее после полного созревания.

В первом периоде виноградные ягоды тверды благодаря протопектину, содержат хлорофилл и образуют углеводы в процессе фотосинтеза. Ягоды в связи с ростом усиленно дышат, вследствие этого сахара в ягодах на этом этапе не накапливаются. Органические кислоты сначала накапливаются, а затем с ослаблением роста и дыхания ягод содержание их постепенно уменьшается. Часть сахаров тратится на синтез веществ, входящих в состав клеток и тканей. В этом направлении фруктозы расходуется больше, чем глюкозы. Поэтому на первой стадии созревания винограда в его составе чаще преобладает глюкоза.

При остановке роста виноградной ягоды, с понижением дыхания и меньшей тратой сахаров последние начинают накапливаться. Одновременно уменьшается содержание органических кислот, причем яблочной значительнее, чем винной, вследствие ее трат ее дыхание. На стадии полного созревания на некоторое время устанавливается состояние, когда расходуемые вещества компенсируются вновь образуемыми.

Перезревание физиологически сводится к освобождению семян от покровов, к засыханию и опаданию ягод. Однако в начальных стадиях перезревания ягода еще дышит и, следовательно, сахара расходуются. Таким образом, абсолютное количество сахаров уменьшается, а относительное количество увеличивается в силу концентрации сока.

Главными компонентами в составе винограда являются сахара и органические кислоты. Изменения в содержании других веществ, как правило, им сопутствуют. Поэтому при определении технической зрелости винограда наблюдение за ходом созревания проводят по основным показателям — по массовой концентрации сахаров и титруемых кислот (г/дм³) сока ягод за 14—15 суток до предполагаемого начала сбора урожая и только при специальных исследованиях делают более детальные анализы.

Сбор урожая должен проводиться по сортам, исключая случаи переработки сортовой смеси винограда. Оптимальная продолжительность сбора и переработки винограда 15—20 суток в зависимости от сорта, метеоусловий и направления его использования. За это время показатели качества винограда находятся в требуемых пределах. Оптимальная температура воздуха для сбора урожая 15—20 °С. Собирать виноград при температуре ниже 14 °С и выше 27°С не рекомендуется. В условиях жаркого климата следует широко практиковать сбор винограда в ранние часы, когда виноград находится в охлажденном состоянии, удовлетворяющем требованиям технологии. При необходимости виноград во время сбора сортируют и отделяют гнилые, засохшие и недозревшие ягоды. В случае затяжных дождей сбор урожая нужно прекратить на несколько дней, пока содержание сахаров снова не достигнет желаемого уровня (через один или два дня).

Виноград собирают по мере созревания сортов по участкам выборочным или одновременно сплошным способом. Он применяется, как правило, в тех случаях, когда весь виноград по степени зрелости однороден и соответствует техническим требованиям по всем показателям, предъявляемым для изготовления вина определенного типа. Обычно этим способом собирают виноград, направляемый на производство натуральных, шампанских и для специальных крепких виноматериалов. При этом сбор начинают с участков с наиболее зрелым виноградом.

Выборочным способом сбор производится в неблагоприятные годы при большом количестве гнилых ягод и гроздей, при неравномерном созревании винограда, а также на участках мускатных, токайских сортов винограда при получении ликерных, десертных, сотернских специальных вин.

Сбор урожая может быть ручным или машинным. Существует много различных способов организации сбора, вывоза и доставки собранного винограда на переработку, но все они отличаются высокой трудоемкостью. В связи с этим проводились работы по механизации уборки урожая. Для машинного сбора рекомендованы виноградоуборочные машины, работающие по различным способам отделения гроздей и ягод от куста: срезающие, счесывающие, пневматические (всасывающие и отдувающие), вибрационные (встряхивающие и колебательно-встряхивающие) и др. Наиболее приемлемыми являются вибрационные машины и комбайны. Машинному сбору урожая принадлежит будущее, но необходимо совершенствование виноградоуборочных машин и технологических приемов получения высококачественной винопродукции.

3.2. Производственные помещения

О время сбора винограда,

Соседу помогать — отрада.

И сок, урчащий непокорно,

В глубокий чан вливать по горло.

К. Каладзе

Особенности технологии виноделия требуют специально приспособленных помещений: зданий, подвалов, площадок с навесами и т.д. В производственных помещениях размещают технологическое оборудование для переработки винограда и других технологических процессов и емкости различного технологического назначения — для осветления и брожения сусла, хранения и выдержки виноматериалов, а также продуктов переработки вторичных ресурсов. Кроме того, на заводах имеются здания и сооружения вспомогательного назначения, в которых размещаются котельные, компрессорные, механические мастерские, а также бытовые, лабораторные и административные здания и складские помещения.

Цех первичного виноделия состоит из следующих основных отделений:

• сырьевой площадки, где производится прием и при необходимости сортировка винограда;

• дробильно-прессового отделения, в котором устанавливается оборудование для осуществления процессов получения основных полуфабрикатов — мезги и сусла и транспортные средства (трубопроводы с запорной арматурой, транспортеры, конвейеры, насосы) для перемещения получаемых полуфабрикатов и отходов виноделия (гребни, выжимка, гущевые осадки);

• отстойно-настойного и бродильное отделения, оснащенного резервуарами и аппаратами для настаивания, нагревания, брожения и охлаждения мезги, осветления, брожения и охлаждения сусла, а также транспортными средствами (трубопроводы с запорной арматурой, транспортеры, насосы);

• винохранилища с отделением обработки виноматериалов, оборудованного резервуарами для хранения и специальными аппаратами, установками и устройствами для технологических обработок виноматериалов (теплообменные установки для нагревания и охлаждения, фильтры и т.д.) и транспортными средствами (трубопроводы с запорной арматурой, насосы);

• экспедиции, оборудованной объемными емкостями-мерниками, весами, площадкой отгрузки готовой продукции транспортными средствами (трубопроводы с запорной арматурой, насосы).

Цех вторичного виноделия включает, как правило, следующие отделения:

• приемного и винохранилища, оборудованных практически по тому же принципу, что и соответствующие отделения экспедиции и винохранилища цехов первичного виноделия;

• бутылочного отделения, укомплектованного оборудованием для предварительной обработки бутылок перед мойкой (автоматы для извлечения бутылок из ящиков, очистки бутылок от смолки, предварительной обмывки бутылок и для опрокидывания ящиков) и отмо-чечно-шприцевальными бутыломоечными автоматами;

• розлива с напорным отделением, где на специальных линиях, укомплектованных транспортными устройствами, машинами и аппаратами, осуществляется контрольная фильтрация (при необходимости), розлив, укупорка, этикетирование, бракераж и упаковка готовой продукции;

• экспедиции — складского помещения, откуда осуществляется реализация готовой продукции.

Все производственные помещения цехов должны быть просторными, чистыми и иметь вентиляцию, способную обеспечить двукратный обмен воздуха в сутки. Вентиляция должна быть устроена таким образом, чтобы обновление воздуха в помещениях проходило спокойно, без резких колебаний влажности и температуры.

Температура хранения в помещениях для старых и коллекционных вин должна быть 10—15 °С. Белые натуральные вина хранят при 8—10°С. Для красных натуральных, десертных и ликерных вин на первом году выдержки — 15—16°С, на втором году 10—12°С. Крепкие специальные вина нуждаются в тепловой обработке при 30—50 °С, затем эти вина выдерживают в помещениях при 6—18 °С, а потом при 12—14°С.

Наиболее благоприятной влажностью воздуха в помещениях подвального типа считается 85%, а в других помещениях воздух может быть и суше.

3.3. Основное технологическое оборудование

Технологическое оборудование можно разделить на следующие основные группы.

1. Оборудование для доставки и приемки винограда — автоконтейнеры, («лодочки»), тракторные тележки и т.п., бункеры-питатели (рис. 3.1).

2. Оборудование для переработки винограда — дробилки, терки, мялки, стскатели и прессы различных конструкций и принципов действия.

3. Настойно-экстракционные и бродильные резервуары, батареи, установки для нагревания и настаивания мезги, трубчатые мезгоподо-грсватсли, пластинчатые пастеризаторы-охладители, трубчатые теплообменники типа «труба в трубе», кожухотрубные теплообменники и т.д.

4. Оборудование для технологической обработки и осветления вина различных конструкций — фильтры, насосы-дозаторы, осветители и т.д.

5. Транспортные средства —транспортеры и конвейеры для выжимки и гребней, насосы для перемещения мезги, сусла, виноматериалов, гуще-вых и дрожжевых осадков.

6. Оборудование для переработки отходов виноделия — экстракторы, прессы, насосы, перегонные аппараты, фильтры и т.д.

7. Оборудование для подготовки бутылок, розлива и оформления готовой продукции — бутыломоечные машины, транспортные устройства, линии розлива и отделки.

3.4. Технологические емкости и тара

К технологическим емкостям относятся резервуары, цистерны, мерники и мелкая винодельческая посуда.

Резервуары классифицируют по нескольким признакам:

• по назначению — для хранения, выдержки, купажирования, обработки, транспортировки и т.д.;

• по конструкционным материалам — деревянные (рис. 3.2 и 3.3), металлические (рис. 3.4), железобетонные (рис. 3.5), пластмассовые и т.д.;

• по наличию покрытия — эмалированные, с искусственным покрытием пищевыми лаками;

• по расположению при установке — горизонтальные, вертикальные, одно- и многоярусные;

• по конструкции (по форме) — цилиндрические, прямоугольные, сборные, с мешалками, рубашками, изоляцией и т.д.

Резервуары могут быть стационарными и транспортными.

Цистерны (автомобильные и железнодорожные) используются для транспортирования сусла и виноматериалов. Они представляют собой термоизолированные резервуары.

Мерники — металлические сосуды различной вместимости, калиброванные и предназначенные для измерения объема жидкости.

Мелкая винодельческая посуда — тарпы, подставы, черпаки, кановки, перерезы, бутыли и т.д.

Фасовочная тара — стеклянная, жестяная, полимерная различной вместимости.

1 — луковый обруч; 2, 3 — шейные обручи; 4 — уторно-торцовый обруч; 5 — клепчина боковика; 6 — дно; 7 — утор; 8 — втулочное отверстие; 9 — заклепка

Рис. 3.3. Бут овальный:

1 — остов; 2 — дно; 3 — ригель; 4 — люк; 5 — обруч; 6 — клепка; 7 — шпунтовое отверстие

3.5. Основные способы переработки винограда

Прекрасно чистое вино, им дух возвышен и богат, в нем яд и мед, добро и зло, печалей тень и свет услад.

Ханжа в вине находит ложь,

Л мудрый — истин щедрый клад. Вино разумным нс во вред, оно — погибель для невежд.

Авиценна

Технологические приемы переработки винограда построены на различном использовании составных частей грозди. Знание механического и химического состава элементов грозди и влияния их на состав и технологические свойства сусла позволяет получать желаемый тип вина, применяя при этом различные технологические приемы и их аппаратурное оформление. Стремление к недопущению излишнего обогащения сусла веществами твердой фазы или, наоборот, желание максимально извлечь их преследует одну цель — создать определенный тин вина, улучшить сложение их вкуса, аромата и цвета. Известно, что такие виноматериалы, как шампанские, коньячные, белые натуральные, должны быть во вкусе легкими, со свежей кислотностью и в букете с легким сортовым ароматом, без каких-либо тонов окис-ленности. Отклонения в сторону ухудшения качественных показателей могут наступить, если длительное время сусло не отделять от твердых гроздей. В то же время все типы специальных вин, а также красные натуральные вина требуют даже кратковременного контакта твердой и жидкой фазы.

В зависимости от длительности контакта сусла с твердыми частями грозди в виноделии различают два способа переработки винограда — по белому способу (длительность контакта не более А—6 ч) и по красному способу (длительность контакта от 6—10 ч до 5—7 суток и более). Причем по каждому способу перерабатывают как белый, так и красный виноград.

Основные технологические приемы, характерные для обоих способов виноделия, представлены на рис. 3.6.

По белому способу перерабатывают виноград при приготовлении шампанских и коньячных виноматериалов, а также виноматери-алов для белых натуральных вин, предусматривающий относительно быстрое извлечение сусла.

По красному способу перерабатывают виноград при приготовлении виноматериалов почти на все типы специальных вин, а также красных натуральных вин.

Отличительной особенностью этого способа является то, что жидкая и твердая фаза мезги находятся в довольно длительном контакте, по сравнению с переработкой по белому способу.

По красному способу готовят широкий диапазон вин: игристые и тихие, натуральные (сухие, полусухие, полусладкие) и специальные (крепкие, десертные и ликерные), красные, розовые и белые.

Для их получения обычно используют: настаивание с подбражива-нием и без подбраживания мезги, с применением ферментных препаратов и без их применения, с нагреванием и без нагревания мезги, экстрагирование мезги бродящим суслом, спиртование мезги, брожение мезги практически насухо с гребнями и без гребней, брожение целых гроздей винограда. Названные технологические приемы применяют как индивидуальные, так и в многообразии их сочетаний. Основная цель этих приемов — извлечение ароматических и экстрактивных веществ, которые, как правило, содержатся в твердых частях виноградной ягоды — кожице, семенах и в гребнях. Выбор того или иного приема зависит от категории и типа приготовляемого вина.

При производстве красных натуральных вин применяют следующие три основные приема:

• брожение мезги до полного сбраживания сахаров и отделение сброженного сусла (виноматериала) от мезги;

• тепловая обработка свежей мезги при 60—65 °С для извлечения из нее фенольных и других веществ и отделение сусла из охлажденной, но несброженной мезги;

• извлечение фенольных и других веществ из свежей мезги путем экстракции предварительно сброженным сухим виноматериалом.

При производстве белых и розовых десертных и ликерных вин с использованием продолжительного настаивания мезги (возможно предварительное частичное спиртование) технологический процесс включает следующие основные операции:

• настаивание сусла на свежей мезге (или частично спиртованной) в течение 12—48 ч;

• отделение сусла.

При производстве красных десертных и ликерных вин с использованием предварительно частично сброженной, но неспиртованной мезги, или с последующим ее спиртованием до определенного содержания этилового спирта, применяют следующие технологические приемы:

• тепловую обработку свежей мезги при 60—65 °С для извлечения фенольных и других веществ и отделение сусла из охлажденной мезги;

• брожение мезги до определенного содержания сахаров для данного типа вина и отделение из подброженной мезги частично сброженного сусла;

• брожение мезги до определенного содержания сахаров, спиртование подброженной мезги до определенного содержания сахаров и этилового спирта, выдержка на заспиртованной мезге в течение 45—70 суток и отделение виноматериала от мезги.

При производстве белых и красных крепких вин применяют следующие технологические приемы:

• настаивание сусла на свежей мезге, как правило, с частичным подбраживанием и отделение свежего сусла или частично сброженного сусла;

• тепловая обработка свежей мезги при 60—70 °С (красные сорта винограда) или до 40—50 °С (белые сорта винограда) и отделение сусла из охлажденной мезги.

3.6. Измельчение винограда

Я знаю,

трудная отрада, не легкомысленный покой, — густые гроздья винограда давить упругою рукой.

II. Ушаков

Измельчение дроблением винограда относится к одному из очень важных технологических процессов, во многом определяющих качество сусла и вина. Главной целью его является разрушение клеточной структуры кожицы ягоды и увеличение ее проницаемости. При этом освобождается и выделяется сок, образуется так называемая мезга (смесь мякоти, кожицы, семян и сока). Дробление винограда достигается путем механического воздействия. Интенсивность механического разрушения определяет выход сусла и его обогащение компонентами растительной ткани ягоды механическими взвесями и различными химическими веществами. Степень разрушения виноградной ягоды должна обеспечивать необходимое качество сусла для изготовления определенного типа вина при его оптимальном выходе из 1 т винограда.

Как один из вариантов извлечения сусла можно рассматривать технологический процесс прессования целых гроздей, когда виноград перерабатывают без отделения гребней. Это классический способ переработки винограда по так называемому шалтанскому способу.

Для этого используют современные автоматизированные гидравлические корзиночные прессы разных конструкций и производительности. Получаемое сусло содержит меньше всего взвесей, кислорода, фенольных веществ, легко осветляется. Однако может появляться травянистый привкус гребней в случае очень медленного прессования и невызревших гребней.

Известна также схема «переработка мезги с гребнями», когда виноград после дробления сразу поступает на стекатель, минуя насос по перекачке мезги, что обеспечивает получение довольно высокого выхода сусла с незначительным содержанием взвесей и кислорода. Такая схема также пригодна при выработке шампанских виноматериалов.

Основная же масса винограда как по белому, так и по красному способу перерабатывается путем дробления винограда с отделением гребней на современных дробилках-гребнеотделителях центробежного типа ЦДГ-20 и ЦДГ-30, производительностью соответственно 20 и 30 т/ч и валковых дробильно-гребнеотделяющих машин ВДГ-10 и ВДГ-20, производительностью соответственно 10 и 20 т/ч.

Центробежные дробилки-гребнеотделители состоят из стального (внутри эмалированного) вертикального цилиндра — корпуса (рис. 3.7). На верхней крышке корпуса машин имеются люки для мойки и очистки внутренних частей. На крышке расположены верхний подшипник вертикального вала, загрузочный бункер, коробка изменения числа оборотов вала и электродвигатель. Внутри главного цилиндра к крышке прикреплены большой, средний и малый цилиндры.

1 — уголок; 2 — малый цилиндр; 3 — перфорированный цилиндр;

4 — болт; 5 — цилиндр; 6 — дробильный бич; 7 — верхняя крышка; 8 — вал;

9 — бункер; 10 — привод; 11 — гребневыносная лопасть; 12 — крестовина;

13 — корпус; 14 — лопасть

Виноград из бункера равномерно подается в малый цилиндр непосредственно на лопатки, которые размещены на вертикальном валу, вращающемся со скоростью 350—500 об/мин. Виноград центробежной силой отбрасывается к стенкам малого цилиндра и раздавливается. Раздробленный виноград попадает на перфорированное, с отверстиями, дно большого цилиндра, через которое часть сусла и раздавленных ягод попадает в сборник мезги. Остальная масса вместе с гребнями увлекается вращающейся крестовиной в пространство между большим и средним цилиндром, где подхватывается наклонными лопастями и поднимается вверх к разгрузочному отверстию. Раздавленные ягоды и сусло центробежной силой отделяются от гребней и попадают через отверстие большого перфорированного цилиндра в пространство между корпусом и большим цилиндром и далее в сборник мезги.

Гребни, освобожденные от ягод, доходят до разгрузочного окна и выбрасываются наружу. Мезга перекачивается насосом из сборника к месту дальнейшей ее переработки.

Работа машин регулируется в зависимости от сорта винограда, прочности прикрепления ягод к плодоножке, степени зрелости, типа приготавливаемого вина.

Все детали машин, соприкасающиеся с виноградом и мезгой, изготовлены из нержавеющей стали, кислотостойкого чугуна и бронзы.

Для перекачки мезги из сборника на дальнейшую переработку применяют поршневые электронасосные агрегаты (рис. 3.8).

Современные валковые дробилки-гребнеотделители представляют собой агрегат, состоящий из двух рабочих элементов: валков для раздавливания ягод и гребнеотделителя (рис. 3.9).

1 — привод; 2 — валки; 3 — бункер; 4 — заслонка; 5 — шнек; 6 — перфорированный цилиндр; 7 — бич; 8 — транспортирующий шнек; 9 — рама;

10 — привод транспортирующего шнека

Грозди винограда попадают в зазор между поверхностями валков, которые вращаются в противоположные стороны. Ягоды раздавливаются в результате сближения и сдвига дробящих поверхностей валков. При правильном регулировании величины рабочего зазора между поверхностями валков и скоростей их вращения раздавливание ягод приближается к наиболее рациональным условиям параллельного сближения плоских дробящих поверхностей.

При одинаковых рабочих зазорах между валками максимальная разница в степени дробления между отдельными сортами винограда» по некоторым данным, достигает 36%. С увеличением зазора в интервале 3—9 мм, т.е. с уменьшением степени дробления, качество сусла повышается.

Гребни отделяются от раздавленных ягод в камере гребнеотделителя, расположенной ниже валков и представляющее собой горизонтальный перфорированный цилиндр, внутри которого находится вал с бичами. Отделение гребней осуществляется ударным воздействием бичей, расположенных на валу по одно- и двухзаходной винтовой линии. Этими же лопастями отделенные от ягод гребни удаляются из камеры.

При применении валковых дробилок можно в достаточно широких пределах регулировать интенсивность механических воздействий на гроздь путем изменения формы рифлей, величины рабочего зазора между поверхностями валков, частоты их вращения и разности окружных скоростей. Они обеспечивают возможность переработки винограда в наиболее мягком механическом режиме с незначительным перетиранием кожицы и измельчением гребней, благодаря чему сусло чрезмерно не обогащается фенольными и другими веществами, неблагоприятно влияющими на качество сусла. Поэтому валковые дробилки целесообразно применять при получении натуральных и шампанских виноматериалов, которые должны иметь низкую экстрактивность.

В результате измельчения ягод и отделения гребней получают мезгу и гребневую массу. Мезга — основной полупродукт, представляющий собой грубую суспензию, состоящую из двух фаз: жидкой — сусло и твердой — кожицы и семян. Кожица обладает упругостью, благодаря чему создаются благоприятные условия для выделения сусла. Семена зрелого винограда — твердые частицы. Гребневая масса — отход основного производства.

В результате дробления часть клеток растительной ткани разрушается, а часть, ввиду полного или частичного анаэробиоза, постепенно начинает отмирать, поскольку поверхность кожицы оказывается погруженной в сок и лишенной свободного доступа кислорода воздуха. Способность клетки удерживать клеточный сок уменьшается, проницаемость ее стенок увеличивается, диффузия возрастает, происходит обогащение сусла составными частями твердой фазы.

Именно с разрушения растительной ткани, в результате чего активируются все ферментативные процессы — гидролитические и окислительно-восстановительные, начинается этап образования вина.

Гидролитические процессы протекают под воздействием собственных гидролитических ферментов: гликозидаз, эстераз и протеаз. Гли-козидазы расщепляют гликозидные связи в полисахаридах, освобождая сахара с низкой молекулярной массой, что уменьшает вязкость, облегчает его осветление. Они гидролизуют также терпеновые и полифеноль-ные гликозиды, что способствует образованию несвязанных терпенов, лейкоантоцианов и антоцианов, придающих суслу и вину сортовой аромат и необходимые цветовые оттенки. Эстеразы — наиболее активная группа гидролитических ферментов винограда. Они катализируют гидролиз пектиновых веществ, поэтому их называют еще пектолити-ческими ферментами. По мере разрыва эфирных связей они делятся на псктинэстеразы и полигалактуроназы, расщепляющие связи галакту-роновых кислот в молекуле пектина. Пектиновые вещества играют роль защитных коллоидов для мелких взвешенных частиц, что повышает вязкость, затрудняет сокоотделение и осветление сока. Под воздействием пектолитических ферментов пектин расщепляется до легкорастворимой моногалактуроновой кислоты, метанола и других растворимых соединений. В результате ускоряется сокоотдача, улучшается осветление сусла. Протеазы катализируют реакции расщепления белков и полипептидов до пептидов, белков и аминокислот, что также ускоряет осветление.

Однако дробление на суслоотделенис оказывает недостаточное воздействие. С целью интенсификации процесса разрушения клеточных структур кожицы ягоды применяются различные способы физического и биохимического воздействия на виноград и мезгу в индивидуальном исполнении или в сочетании друг с другом.

3.7. Способы увеличения выхода сусла

Нагревание мезги

На позитивное влияние положительных температур, с целью повышения содержания фенольных и других веществ, указывают многие исследователи, считая нагревание прогрессивным технологическим приемом. При оптимальной температуре (40—45°С) нагревание вызывает разрушение клеток кожицы винограда и немедленное экстрагирование красящих веществ. При этом сохраняются естественный аромат сорта, окраска сусла и активность гидролизующих ферментов. За счет увеличения проницаемости клеточных структур улучшается сокоот-дача, что способствует увеличению выхода сусла. По сравнению с выходом, полученным при настаивании мезги при 20 °С, увеличение может составить до 5 дал/т винограда. При настаивании нагретой мезги в сусло переходит также значительно больше дубильных и красящих веществ, чем без настаивания. Доказано влияние более высоких температур нагревания мезги (до 60—65 °С) из красных сортов винограда на микрофлору, изменение вкуса и аромата, на увеличение содержания винной и яблочной кислот, минеральных элементов (калий, кальций, марганец, магний) и красящих веществ.

Ферментная обработка

Впервые ферментные препараты для увеличения выхода сусла и его осветления были применены еще в 1930-е гг. Наибольшее распространение получили пектолитические ферменты — пектоаваморин и пек-тофоетидин П10х. Однако в последние годы появились ферментные препараты нового поколения: целлоконингин ПЮх, целлобронин ПЮх, целлофоетидин ПЮх, вызывающие разрушение лигнина, гемицеллюлоз, целлюлозы, что положительно сказывается на сокоотделении. Особенно это важно при переработке винограда таких сортов гибридов прямых производителей, как «ноа», «изабелла», а также сортов нового поколения, обладающих, с одной стороны, повышенной устойчивостью к болезням и вредителям виноградного растения, с другой — плохой сокоотдачей. В виноделии также широко применяют такие ферментные препараты, как амилоризин, ультразим, целловиридин, ксилоглюкано-фоетидин, и полиэнзимные композиции, составленные на их основе. Они обладают цитолитической, целлюлолитической, пектолитической, протеолитической, амилолитической и гидролитической активностью. Результаты исследований, проведенных в Институте винограда и вина «Магарач» и Северо-Кавказском зональном научно-исследовательском институте садоводства и виноградарства (СКЗНИИСиВ), показали, что применение данных ферментных препаратов позволяет увеличить выход сусла на 3—8 дал/т винограда и снизить содержание биополимеров (полисахаридов, азотистых веществ) до 50%. Однако обработка мезги этими ферментами интенсифицирует процесс экстрагирования фенольных веществ. Особенно эго наблюдается при применении пек-тофоетидина ПЮх и винозима. Белое натуральное вино в конечном итоге приобретает желтый цвет, что нежелательно. Экспериментально установлено также, что при обработке мезги винограда сортов, относительно устойчивых к болезням и вредителям, ферментными препаратами новейшего поколения увеличивается содержание некоторых ароматообразующих веществ, облагораживающих продукт (гексанол, Р-фенилэтанол, терпеновые спирты).

В настоящее время фирмой «Ново Нордиск фермент» предложен ряд ферментных препаратов, которые позволяют получить значительный эффект как в повышении качества вина, так и в увеличении выхода сусла. Среди них, прежде всего, следует отметить глюконекс, винозим, виносим ФСБ, ультразим, фруктозим. Дозировка ферментных препаратов зависит от сорта винограда, степени его зрелости и температуры мезги. Обычно доза лежит в пределах 0,005—0,02% к массе мезги. Оптимальная дозировка устанавливается на основании пробной отработки в лабораторных условиях.

Обработка переменным током

Контактная обработка винограда переменным током промышленной частоты —электроплазмолиз оказывает эффективное воздействие на клетки мякоти и кожицы виноградной ягоды. При этом нарушается целостность протоплазменной оболочки. Вещества, находящиеся в клеточном соке, мякоти и кожице, диффундируют в сусло быстрее. Обычно применяемый градиент потенциала — 30—150 В/см. С увеличением градиента потенциала резко снижается время, необходимое для обработки сырья. Выход сусла увеличивается на 6,5 дал из 1 т винограда.

Другие методы интенсификации процесса

Увеличение выхода виноградного сока возможно, если подвергнуть мезгу электроимпульсной обработке. Сущность этой обработки заключается в воздействии на мезгу ряда физических факторов: импульсных гидравлических давлений, кавитационных процессов, ультразвуковых колебаний, магнитных полей и др., которые сопровождают высоковольтный заряд в жидкости. Электроимпульсная обработка мезги может увеличить выход сока до 6—10 дал/т.

При обработке мезги у-лучами (источник излучения Со⁶⁰) ионизирующее воздействие вызывает снижение прочности кожицы ягоды, нарушает прочную связь между кожицей и прилегающим к ней слоем мякоти, разрушает пектин и протопектин. В результате обработки проницаемость клеток увеличивается и улучшается сокоотдача, отмечается увеличение выхода сока. Для этих же целей известно применение и ультразвука.

Однако все эти методы пока еще не нашли широкого промышленного освоения из-за незавершенности научных исследований. Тем более что наряду с увеличением выхода сусла, полной гарантии получения высококачественной продукции пока нет.

3.8. Сульфитация

В практике мирового виноделия достаточно широко применяют сульфитацию.

Сульфитация снижает интенсивность окислительно-восстановительных процессов в продуктах переработки винограда. Умеренное поступление кислорода воздуха (10—20 мг/дм³) является нормальным для здорового винограда и обеспечивает при прочих равных условиях получение чистых здоровых вин. При этом выпадают в осадок легко окисляемые фенольные вещества, что предохраняет получаемые вина от дальнейшего окисления. Избыточное (30—40 мг/дм³ и более) поступление кислорода приводит к получению окисленных вин с обедненным сортовым ароматом, простым выветренным ароматом и вкусом.

Окислительно-восстановительные процессы вызываются содержащимися в ягодах винограда окислительными ферментами: полифено-локсидазой, пероксидазой, аскорбинатоксидазой и др. Наибольший вред чрезмерное окисление наносит аромату и цвету будущего вина. Так, при активном окислении терпеновые спирты (линаноол, гераниол, цитронелол и др.), составляющие основу эфирного масла ягод, окисляются до фурановых и пирановых оксидов. Вино из такого сусла не имеет фруктового аромата. В вине накапливаются альдегиды, хиноны, флоба-фены, меланин и другие соединения. Они допустимы только для крепких вин, их наличие придает им типичность.

Применение сернистой кислоты H₂S0₃ в виноделии обычно в виде газообразного диоксида серы (S0₂) получило распространение с давних времен.

В продуктах переработки винограда сернистая кислота находится в свободной и связанной форме. Сернистая кислота диссоциирует:

SO, + Н₂0 & H,S0₃ HS0₃- & SOJ-.

3—5% 94—96% 1%

Наибольшей антимикробной активностью обладает недиссоцииро-ванная форма. Сернистая кислота окисляется до серной кислоты:

H2SO3 -Ь */2^2—> H2SO4,

которая не накапливается, а реагирует с солями:

H₂S0₄ + 2КНС₄Н₄0₆ -> 2Н₂С₄Н₄0₆ + K₂S0₄,

и таким образом повышает активную кислотность. Но при этом следует помнить, что содержание сульфатов не должно превышать 2 г/дм³. Таким образом, сернистая кислота, подвергаясь окислению, не дает окисляться другим веществам — ароматическим, фенольным, — что очень важно. Кроме этого, она блокирует деятельность окислительных ферментов.

Сульфитация явилась важным шагом вперед в управлении процессами виноделия. Попытка полного отказа от S0₂ в виноделии не имела успеха. Применяемый в различных дозах сернистый ангидрид S0₂ необходимый и пока незаменимый вспомогательный материал. В точно отмеренных дозах сернистая кислота как антисептик оказывает быстрое и эффективное действие на нежелательные микроорганизмы, а как антиоксидант подавляет деятельность окислительных ферментов, особенно в винограде, пораженном гнилью. В этом основное предназначение сернистой кислоты. Особенно важна сульфитация при изготовлении белых натуральных и шампанских виноматериалов, склонных к быстрому окислению. Следует отметить, что и красные вина, сброженные с S0₂, имеют лучшую окраску, содержат больше танинов, органических кислот и экстрактивных веществ. Под действием сернистой кислоты увеличивается проницаемость клеточных стенок, что ускоряет и увеличивает выход красящих и других веществ в сусло. Однако при высоких концентрациях (более 200 мг/дм³) снижается антисептическая роль сернистой кислоты, наблюдается необратимое снижение окраски вина.

Доза сернистой кислоты для обработки мезги определяется на основе проверки состояния винограда — степени его пораженности гнилью и температуры. Рекомендуемые дозы приведены в табл. 3.1.

Таблица 3.1

Диоксид серы легко соединяется с веществами, обладающими альдегидными функциями, в частности с ацетальдегидом. Реакция соединения S0₂ с ацетальдегидом с образованием альдегидсернистой кислоты выглядит следующим образом:

СН3-СНО + H₂S0₃—> CH3-CHOH-HSO3

Весь S0₂, свободный или связанный, быстро связывает ацетальдегид вина независимо от источника образования последнего — в ходе спиртового брожения или окисления этилового спирта. Таким образом, оказываются блокированными одновременно ацетальдегид и диоксид серы. Образовавшись, это соединение не может исчезнуть или уменьшиться количественно, так как из-за его малой диссоциации реакция практически необратима.

Учитывая это, чтобы избежать высокого содержания общего S0₂, следует, прежде всего, создать такие условия изготовления и хранения вина, при которых образование ацетальдегида было бы минимальным.

Диоксид серы S0₂ способен связываться с сахарами. Лрабиноза соединяется очень быстро, образуя малорастворимые соединения, глюкоза — менее стабильное соединение. Фруктоза, так же как и сахароза, с практически S0₂ не реагирует. Образование и свойства глюкозо-сернистой кислоты исследованы хорошо. Считается, что каждый грамм глюкозы связывает 0,8 мг S0₂, когда массовая концентрация свободного S0₂ близка к 100 мг/дм³. Тем не менее связывание S0₂ с глюкозой происходит заметно медленнее, чем с ацетальдегидом. Это обусловлено значением температуры. Так, для достижения равновесия при 13 °С требуется 6 суток, а при 37°С достаточно 2 ч.

При сульфитации в вине образуются также соединения S0₂c кето-кислотами, уроновыми кислотами, полифенолами, ацетоином, диацетилом и другими веществами. Например, лейкоантоцианы и энота-нин могут присоединить около 20 мг S0₂ при массовой концентрации 1 г/дм³. Антоцианы способны связать S0₂ в больших количествах. Эту реакцию можно наблюдать визуально по обесцвечиванию сусла и вин из красных сортов винограда. С исчезновением свободной S0₂ окраска их восстанавливается. Связывание нарушается также при нагревании и подкислении вин.

При всяком добавлении S0₂ в вино происходит связывание его различными веществами. При этом можно пользоваться следующим эмпирическим правилом. Когда в вино, уже содержащее S0₂ в свободной форме, добавить определенную дозу S0₂, то 2/3 этой дозы остается в свободном состоянии, а 1/3 — связывается. Содержание общего S0₂ возрастает на значение добавленной дозы. Например, вино имеет 40 мг свободного S0₂ и 200 мг общего S0₂, добавили 60 мг диоксида серы. Путем простых расчетов получим, что свободного S0₂ в вине окажется 60 мг. 2/3 + 40 мг = 80 мг, а общего S0₂ - 60 + 200 = 260 мг.

Диоксид серы является хорошим антисептиком. Он эффективно противодействует развитию любых микроорганизмов и таким образом предотвращает такие нежелательные процессы, как уксуснокислое скисание, образование цвели, сбраживание бактериями сахаров, органических кислот, глицерина и др.

Следует отметить, что различные расы дрожжей обладают неодинаковой восприимчивостью к различным формам S0₂. Сульфитация не вызывает немедленного разрушения дрожжевых клеток. Вначале свободный диоксид серы блокирует ферменты, останавливая, таким образом, химические процессы брожения. Для некоторого определенного количества дрожжей ингибирование бывает полным, и клетки отмирают. В этом случае S0₂ оказывает фунгицидное действие, у другой меньшей части дрожжей, клетки остаются живыми, но временно лишенными своих функций брожения и воспроизводства. В этом случае действие S0₂ является только фунгистатическим. При этом ингибирование имеет обратимый характер: если содержание свободного S0₂ падает ниже некоторого уровня, дрожжи возобновляют свою активность.

Связанный диоксид серы S0₂ также обладает собственным ингибирующим действием. В присутствии альдегидсернистой кислоты некоторые гетероферментативные бактерии, взаимодействуя с альдегидной частью соединения, высвобождают достаточные количества S0₂, прекращающие дальнейший рост бактерий. Кроме того, связанный S0₂ задерживает рост бактерий и тормозит яблочно-молочное брожение, что имеет большое технологическое значение. Сульфитирование мезги и сусла действует на бактерии не только до начала брожения. В действительности действие сульфитации проявляется, прежде всего, в том, что в вине остается некоторое количество S0₂ в связанной форме, которое осуществляет эффективную защиту вина в течение всего времени хранения.

Содержание свободного S0₂ в винах, хранящихся в емкостях, не остается постоянным. Уменьшение S0₂ в этом случае является результатом его окисления. Хотя в свободном состоянии S0₂ и летуч, однако он нс испаряется в ощутимых количествах, как считают некоторые практики. Ошибочно считать всякое уменьшение содержания свободного S0₂ результатом связывания его с компонентами вина. Уже через А—5 суток после сульфитации компоненты вина больше не реагируют с S0₂, а наблюдаемое уменьшение S0₂ может быть связано только с присутствием живых дрожжевых клеток, выделяющих ацетальдегид в плохо осветленных винах.

В чистом виде S0₂ не может реагировать на кислород. И только в присутствии катализаторов, в частности ионов железа, меди наблюдается процесс окисления, в результате чего количество S0₂ уменьшается. Окисляясь, S0₂ предохраняет вина от слишком интенсивного окисления некоторых полифенолов, участвующих в образовании характерной окраски, аромата, предотвращает мадеризацию сухих вин, способствует установлению низкого уровня окислительно-восстановительных процессов, благоприятствующих развитию вкусовых и ароматических качеств вина. Хорошо известны антиоксидазные свойства S0₂, он не допускает развития оксидазного касса.

Таким образом, S0₂ представляет собой не только хороший антисептик, но и является ценным антиокислительным средством. Однако, окисляясь, S0₂ превращается в серную кислоту, что нежелательно. Образование серной кислоты является одной из причин того, что качество долго хранящихся вин понижается. Они теряют свежесть, маслянистость, приобретают бестельность, резкость и грубость. Чтобы избежать окисления, нужно нс допускать аэрации вина, в результате чего S0₂ превращается в серную кислоту. Нужно принимать все меры предосторожности при транспортировке, фильтрации, переливках вин, предохраняя вино от чрезмерного контакта с воздухом. Вино лучше хранить в резервуарах большей вместимости, обязательно долитыми или в атмосфере инертных газов.

Практика удаления избытка S0₂ с помощью перекиси водорода должна быть запрещена, так как при такой обработке качество вина ухудшается.

Если коснуться дозировок S0₂, то, чтобы исключить жизнедеятельность дрожжей для вин с объемной долей этилового спирта 11—13%, минимальная массовая концентрация свободного S0₂ должна быть 40—70 мг/дм³. Опасность возникновения процессов окисления при длительном хранении вина с массовой концентрацией свободного S0₂— 5—10 мг/дм³ для красных и менее 20 мг/дм³ — для белых вин. Все названные выше дозы можно назвать ориентировочными. Теоретически они могут быть и уменьшены, но важно поддерживать их такими, чтобы предотвратить опасность появления дефектов вина.

При этом следует помнить, что в отечественном виноделии максимально допустимая массовая концентрация свободного S0₂ в вине — 20 мг/дм³ при массовой концентрации общего S0₂ — 200 мг/дм³. И только для полусухих и полусладких вин она немного выше, соответственно 30 и 300 мг/дм³.

Диоксид серы применяют в газообразном, сжиженном, жидком (в растворах) и твердом (кристаллы) состояниях.

Диоксид серы (газ) сжижается при -15 °С и обычном давлении или же при обычной температуре и давлении 0,3 МПа. При хранении в металлических баллонах (от 10 до 50 кг) S0₂ вводят в вино, измеряя количество вносимого диоксида серы путем взвешивания, помещая баллон непосредственно на весы, или используют сульфитодозаторы различных конструкций. В практике часто применяют водные растворы с массовой концентрацией S0₂ — 50—80 г/дм³. Однако во избежание введения большого количества воды можно готовить винные растворы S0₂.

Применяют также концентрированные растворы бисульфита с массовой концентрацией от 100 до 200 г/дм³ S0₂. Преимущество применения бисульфита заключается в значительно меньшем подкислении вина, чем при использовании растворов S0₂.

Можно применять твердый метабисульфит калия (пиросульфит) в виде крупных кристаллов или порошка, которые легко растворяются. Как правило, метабисульфит калия растворяют непосредственно перед употреблением.

Для сульфитации растворенным S0₂ в герметической емкости из кислотоупорного материала (деревянной, стеклянной, полиэтиленовой и др.) готовят водный раствор S0₂. Для этого емкость заполняют умягченной водой и опускают в нее трубку, соединенную с баллоном с S0₂ через редуктор. Баллон ставят на весы, открывают вентиль и отмечают примерное количество S0₂, перешедшее в раствор, по убыли массы баллона. Количество S0₂ рассчитывают на получение водного раствора с массовой концентрацией 60—70 г/дм³. Точную концентрацию раствора S0₂ определяют по плотности, измеряемой ареометром, пользуясь данными табл. 3.2.

Рассчитанное количество раствора S0₂ вводят периодическим или непрерывным способом. При периодическом способе необходимый объем раствора S0₂ вливают через измерительное устройство с помощью шланга в нижнюю часть емкости с мезгой (суслом или виномате-риалом) и тщательно размешивают механической мешалкой или перекачиванием продукта «на себя».

Пример

Имеется водный раствор SO, плотностью (по ареометру) 1,030. По таблице эта плотность соответствует содержанию S0₂ 55 г/дм³. Требуется засульфити-ровать 2300 дал мезги дозой 50 мг/дм³. Необходимое количество S0₂ будет: 50 • 2300 = 1 150000 мг = 1150 г. Этому количеству соответствует 1150 :55 = = 20,9 л водного раствора.

Расхождение между введенной дозой S0₂ и аналитически определяемой в обработанном продукте не должно превышать ±5 мг/дм³.

3.9. Суслоотделение

Решающую роль в количестве и качестве получаемого продукта играет процесс суслоотделения. В современном винодельческом производстве сусло выделяют из мезги двумя способами:

• свободным стеканием под действием силы тяжести;

• прессованием.

Как идет разделение сусла по фракциям, условно показано на рис. 3.10.

1 — камерный стекатель; 2 — дисковый пресс;

3 — шнековый стекатель; 4 — шнековый пресс

Свободное стенание

Процессы свободного стенания сусла под действием силы тяжести хорошо изучены.

Установлено, что основным свойством мезги, определяющим способность ее к отделению жидкой фазы, является удельное сопротивление, которое с увеличением давления на мезгу увеличивается. На этом основании делается вывод о нецелесообразности интенсификации процесса за счет давления (давление должно быть 0,1 МПа).

На процесс свободного суслоотделения большое влияние оказывают высота слоя и скорость перемешивания мезги. Лучшие показатели по скорости суслоотдслсния, выходу и качеству сусла отмечены при скорости перемешивания 0,85 м/мин и высоте слоя 500 мм. Процесс свободного суслоотделения осуществляют на специальных аппаратах — стскателях различных типов. Наиболее простым является корзиночный стекатель, состоящий из разборной четырехгранной корзины емкостью примерно 1000 л (1400 х 850 х 900 мм), изготовленной из дубовых планок. На дне корзины имеется дренажная решетка. Зазоры между планками стекателя 4—6 мм. Корзина устанавливается на платформу, которая является приемником стекающего сусла. Затем сусло через штуцер стекает в шланг для отвода в сборник. При отборе сусла-самотека следят за интенсивностью суслоотделения. Когда оно замедляется, мезгу слегка рыхлят деревянной лопаткой. Затем мезгу загружают в прессы, поэтому удобнее корзиночные стекатели устанавливать над прессами.

Более совершенны саморазгружающиеся стекатели с наклонной решеткой. Они могут быть сделаны по принципу корзиночных стекате-лей или в виде железобетонных камер. Для разгрузки таких стекателей открывают запор и откидывают переднюю стенку корзины или открывают люк, через которые мезга поступает прямо в пресс.

Ротационный стекатель непрерывного действия представляет собой барабан, вращающийся на вертикальном валу и разделенный на секции. Он приспособлен для автоматической разгрузки мезги.

При вращении каждой секции по кругу сусло стекает в чашу. По завершении полного круга каждая секция подходит к разгрузочному люку, днище секции открывается и мезга поступает в пресс. Лучшими технико-экономическими показателями отличаются секционно-шнековые стекатели. Выход сусла на этих стекателях составляет 55—60 дал/т винограда при содержании взвесей 65—95 г/дм³ и фенольных соединений до 2 г/дм³. В общем случае это составляет в среднем 58% сусла от общего выхода по объему. Ограничения на количество сусла-самотека накладывают исходя из гарантии получения высококачественных вин, так как сусло-самотек представляет по химическому составу и технологическим свойствам наиболее ценную фракцию.

С целью интенсификации процесса суслоотделения были проведены исследования по применению гидроциклонирования и вакуумирования. Однако малая относительная плотность кожицы с мякотью (1,003— 1,010) и мякоти (1,002—1,009), а также значительная вязкость сусла (1,75—2,84 сП) являются причиной низкой разделительной способности гидроциклонов. Применение вакуума хотя и позволяет уменьшить время отделения сусла-самотека от мезги по сравнению со свободным стеканием с хорошими качественными показателями, но способ этот конструктивно недоработан и промышленного освоения не получил.

Прессование

Для окончательного отжима сусла после предварительного отделения сусла-самотека в виноделии, как по белому, так и по красному способу, применяют прессование. Иногда, как отмечалось ранее, применяют и прессование винограда целыми гроздями. Прессование проводят на прессах различной конструкции периодического и непрерывного действия. Большая производительность, компактность, небольшая металлоемкость, непрерывность работы, простота в обслуживании обусловили, как правило, применение прессов непрерывного действия шнекового типа Т1-ВПО-20, 30 и 50, производительностью соответственно 20, 30 и 50 т/ч. Прессы периодического действия вполне удовлетворяют технологическим требованиям виноделия. Однако из-за низких технико-экономических показателей удельный вес их в настоящее время незначительный. Высокопроизводительные гидравлические и пневматические прессы по аналогии с зарубежными отечественная промышленность не выпускает.

Процесс прессования во многом зависит от сорта, состояния винограда и от способов его подготовки. В результате прессования происходит разрушение растительных клеток, истирание кожицы и мякоти, а иногда и семян, и вещества твердой фазы при этом переходят в сусло. В связи с этим велика роль создаваемых давлений при прессовании. Режимы прессования с пониженным темпом роста удельных давлений характеризуются спокойным течением процесса прессования, что приводит к заметному снижению средней скорости. Режимы прессования с более высокими темпами роста давлений сопровождаются снижением скорости сокоотдачи. При среднем темпе роста давлений порядка 2,5 кг/см² в минуту режим прессования переходит в тяжелый. Характеризуется гидравлическими ударами в прессе, сильным разбрызгиванием сусла, характерным треском прессуемой мезги, выдавливанием через дренирующие отверстия твердых частей виноградной ягоды; содержание взвесей, белков, полисахаридов, слизистых и фенольных веществ в сусле возрастает. Области критических давлений прессования находятся в диапазоне 16—20 кг/см².

В технологическом отношении очень важной составной частью твердой фазы являются фенольные и азотистые вещества, на количество которых накладывают определенные ограничения. При получении высококачественных белых натуральных вин и шампанских винома-териалов истирание твердых частей виноградной ягоды должно быть минимальным, чтобы не обогащать сусло излишним содержанием указанных веществ. С этой целью рекомендуют щадящие режимы прессования с минимальным механическим воздействием, в противном случае разрушению будут подвержены более прочные слои клеток ягоды, расположенные у кожицы и семян. Этого также можно достичь, если прессованию подвергать виноград без отделения гребней, так как при этом наблюдается наименьший унос частиц мякоти и кожицы с выделяемым суслом. При жестких режимах прессования количество взвесей в сусле сильно возрастает и общее количество гущи после осветления сусла составляет 12—14%. При этом образуются тонкие мути, стойкие к осаждению. Установлена прямая зависимость степени окисленности от содержания в сусле взвесей, что является нежелательным результатом. Вина получаются чрезмерно терпкими и грубыми во вкусе. Жесткие режимы прессования нежелательны даже при приготовлении вин по красному способу, а необходимое содержание фенольных и прочих веществ, характерных для данного типа вина, получают путем применения различных технологических приемов, рассмотренных выше.

Для улучшения качества показателей сусла процесс следует вести при переменных режимах. Изменяя режимы прессования на шнековых прессах, можно полупить сусло определенного химического состава. При этом при скорости вращения шнека 5 об/мин, наряду с увеличением содержания дубильных веществ наблюдается возрастание азотистых веществ. При скорости вращения шнека 2,5 об/мин рекомендуют поддерживать давление в гидросистеме около 15 кг/см². Выход прессовых фракций после предварительного выделения сусла-само-тска при этом достигает 25 дал/т винограда. Дальнейшее увеличение давления в гидросистеме почти не изменяет выхода сусла и влажности выжимки, а качество сусла существенно ухудшается, снижается производительность пресса и увеличивается расход электроэнергии. При исследовании процесса прессования установлено значительное изменение азотистых веществ: их концентрация растет пропорционально давлению. Содержание аминокислот увеличилось вдвое. В сусле по мере повышения давления наблюдается понижение плотности и кислотности, количество фенольных веществ увеличивается в два раза.

Прессовые фракции в последнее время смешивают, не разделяя, так как они по составу и свойствам практически не отличаются. Они малопригодны для белых и розовых натуральных вин. Содержание отходов после отстаивания сусла может достигать 30%.

Общий выход сусла — 70—80 дал/т.

3.10. Осветление сусла

В результате механического воздействия (дробление, суслоотделе-ние и т.д.) сусло обогащается обрывками мякоти, кожицы, гребней, семян, частицами земли и т.п., образуя так называемые взвеси. Причем природа взвесей нс только механическая. Взвеси содержат и высокомолекулярные вещества — фенольные, белковые, полисахариды, окислительные ферменты и др.

Содержание взвесей является одним из основных показателей, характеризующих качество сусла. Повышенное содержание взвесей в сусле перед брожением оказывает негативное влияние на качество вин, особенно натуральных. Наличие большого количества взвесей невыгодно и с экономической точки зрения. Показано, что более высокий выход сусла не компенсирует затраты, образующиеся за счет отходов при брожении сусла с большим содержанием взвесей. Поэтому осветление сусла является одним из важнейших технологических процессов первичного виноделия. Как правило, осветление сусла-самотека и прессовых фракций проводят раздельно.

В зависимости от направления использования сусла добиваются различной степени осветления. При выработке натуральных вин и шампанских виноматсриалов осветление рекомендуется проводить до массовой концентрации взвесей 10—30 г/дм³. При более низком содержании брожение замедляется, что может привести к образованию недобродов. При более высоком содержании взвесей брожение проходит бурно, повышается температура, что для качественного виноделия нежелательно. Некоторые специалисты считают, что при изготовлении натуральных полусухих и полусладких вин сусло следует освобождать от взвесей полностью. Это создает более благоприятные условия для брожения и положительно сказывается на качестве готовой продукции.

Осветление сусла чаще всего проводят отстаиванием. Естественная продолжительность отстаивания сусла-самотека определяется способом переработки и применяемым оборудованием, сульфитацией и т.д. Обычно она длится не более 24 ч. Хорошее осветление достигается при пониженных температурах (10—12°С) и умеренной массовой концентрации сернистой кислоты (50—100 мг/дм³). Такие технологические условия процесса отстаивания способствуют ускорению флокуляции взвесей и коллоидов.

Объяснимое стремление к ускорению осветления сусла привело к широкому применению флокулянтов — бентонита, золя диоксида кремния в сочетании с желатином и поливинилпирролидоном, ферментных препаратов и т.д.

В зависимости от природы действие флокулянтов основано на механическом, адсорбционном действии или на механизме образования электростатических и (или) ионных связей между гидроксильными, карбонильными и полифенольными группами, полипептидных связей, или водородных связей между карбомидными группами полиамидов и водородом гидроксила полифенольной группы. Ферментные препараты осуществляют гидролиз пектина, гемицеллюлоз белков до мономерных форм, что создает более благоприятные условия для удаления мути и ускорения осветления сусла при последующей обработке сусла с использованием различных флокулянтов и коагулянтов (бентонита с полиоксиэтиленом, препарата ЛК² совместно с желатином). Дозы препарата небольшие. Например, в случае применения фермента дрожжевой эндополигалактуроназы она составляет 0,0015%.

Сусло, полученное из виноградных ягод, пораженных серой гнилью, обычно обогащено взвесями — носителями естественно иммобилизованных окислительных ферментов, что способствует нежелательному, быстрому и глубокому окислению компонентов сусла. Вместе с тем повышенное содержание полисахаридов, особенно пектиновых веществ, выступающих в роли «защитных» коллоидов, затрудняет осветление и снижает выход осветленного сусла. Технология осветления сусла, полученного из винограда, частично пораженного гнилью, включает сульфитацию сусла из расчета 100 мг/дм³, ферментативную обработку (0,01%), обработку бентонитом (1 г/дм³) и полиэтиленоксидом (20 мг/дм³). При переработке винограда до 30% поражения гнилью эта технология обеспечивает хорошие показатели по осветлению и качеству сусла. При переработке винограда с большей степенью поражения гнилью получаемое сусло содержит повышенное количество взвесей, а гущевая масса не оседает. Для уплотнения осадка в этом случае более эффективной является обработка препаратом АК (300 мг/дм³) в сочетании с желатином (10 мг/дм³). Использование технологии позволяет сократить время осветления до 6—9 ч (при использовании полиоксиэтилена), до 9—10 ч (при использовании препарата АК). При этом устраняется плесневый тон, а уплотнение осадков сопровождается повышением выхода осветленной части сусла. Натуральные виноматсриалы, получаемые по этой технологии, характеризуются более высоким содержанием аминокислот, меньшим количеством пектиновых веществ и хорошими органолептическими данными.

Для ускоренного осветления сусла-самотека перспективным является применение коллоидного раствора диоксида кремния в виде препарата АК в сочетании с желатином. Данная технология осветления разработана в Институте «Магарач».

Дозы осветляющих веществ для обработки сусла находятся в следующих пределах: коллоидного раствора диоксида кремния — от 10 до 500 мг/дм³ в пересчете на основное вещество (диоксида кремния), желатина — от 10 до 50 мг/дм³.

В начале сезона виноделия дозы осветляющих веществ устанавливают для сусла каждого сорта винограда пробной обработкой. В дальнейшем установленные дозы рекомендуется проверять и при необходимости их уточнять.

Критерием оценки выбора оптимальных доз выступает степень осветления сусла и объем осадка, определяемых визуально. Минимальные дозы осветляющих веществ, обеспечивающие наилучшую прозрачность и наименьший объем осадка, являются оптимальными.

Пробная обработка сусла проводится с использованием 1%-х растворов коллоидного диоксида кремния и желатина.

Сусло для пробной обработки отбирают непосредственно из суслос-борника и сульфитируют его из расчета 100 мг/дм³.

Пробную обработку сусла проводят в мерных стеклянных цилиндрах вместимостью 250 см³. Для этого в цилиндры отмеряют по 200 см³ отобранного сусла.

Вначале в цилиндры с суслом микробюреткой или микропипеткой вводят 1%-й коллоидный раствор диоксида кремния в количествах 0,2; 0,6; 1,0; 2,0; 6,0; 10 см³, что соответствует дозам 10; 30; 50; 100; 300; 500 мг/дм³ диоксида кремния и тщательно перемешивают в течение 0,5—1 мин. После этого в сусло, обработанное одной и той же дозой диоксида кремния, в каждый цилиндр в отдельности вводят 1%-й раствор желатина в количестве 0,2; 0,4; 0,6; 0,8; 1,0 см³, что соответствует 10; 20; 30; 40; 50 мг/дм³ желатина. Содержимое цилиндров тщательно перемешивают в течение 0,5—1 мин и оставляют на осветление отстаиванием не менее 9—10 ч.

По завершении процесса осветления на основании указанных критериев эффективности осветления сусла выбирают оптимальные дозы осветляющих веществ для производственной обработки.

Для обработки сусла используют свежеприготовленные рабочие растворы осветляющих веществ. Их готовят на хорошо осветленном сусле из расчета суточной потребности, рассчитанной по оптимальным дозам.

Взвешенное количество препарата АК тщательно перетирают до состояния однородной подвижной массы. Затем, в зависимости от исходной концентрации диоксида кремния в препарате АК, добавляют определенное количество подогретой до 30—36 °С воды, чтобы получить 10—15%-й золевой раствор диоксида кремния. Полученный золевой раствор диоксида кремния используют для приготовления 1%-го рабочего раствора на виноградном сусле.

Рабочий раствор диоксида кремния желательно готовить в замеренной емкости, снабженной механической мешалкой и градуированной шкалой. После размешивания (не менее 30 мин) рабочий раствор диоксида кремния используют для обработки сусла.

Пример

Требуется рассчитать необходимое количество 1%-го рабочего раствора диоксида кремния для обработки 1000 дал сусла. Исходная концентрация диоксида кремния в препарате АК составляет 30%. Пробной обработкой установлена оптимальная доза 150 мг/дм³.

1. Количество препарата АК, необходимое для обработки 1000 дал сусла, составляет

10000 150 100 _г/ ,

-= 5 (кг).

30

Количество воды для приготовления 10%-го водного раствора диоксида

х =

5 20 10

= 10 (л).

Таким образом, общее количество 10%-го раствора диоксида кремния, необходимое для обработки 1000 дал сусла, составляет

^♦10 = 14,2(л),

где 1,2 — плотность 30%-го препарата АК.

2. Количество сусла, необходимое для приготовления 1%-го рабочего раствора диоксида кремния также устанавливается по правилу «звездочки»:

10%-й раствор диоксида кремния — Сусло —

Чтобы получить 1%-й раствор:

на 1 л 10%-го раствора диоксида кремния необходимо 9 л сусла;

на 14,2 10%-го раствора диоксида кремния необходимо х л сусла,

14 29

х=izifJi_=127>8 (л).

Таким образом, для приготовления 1%-го рабочего раствора диоксида кремния для обработки 1000 дал сусла необходимо взять 5 кг 30%-го препарата АК, добавить 10 л воды (для приготовления 10%-го водного раствора и 127,8 л сусла).

Для приготовления рабочего раствора желатина вначале взвешенное количество желатина заливают холодной водой (на 1 кг желатина 3 л воды) и оставляют для набухания не менее 6 ч. Набухший желатин растворяют, приливая небольшими порциями при перемешивании подогретую до 40—45 °С воду, из расчета получения 10%-го раствора. Полученный раствор взбивают до образования пены. После этого готовят 1%-й рабочий раствор желатина на виноградном сусле, подогретом до 40—45 °С.

Рабочий раствор желатина желательно готовить в замеренной емкости, снабженной механической мешалкой и градуированной шкалой. После перемешивания в течение 30 мин его используют для обработки сусла.

Пример

Х =

300-100

10

= 3000 (см³) = 3 л.

Поскольку ранее для набухания желатина было введено 0.9 л воды, то дополнительно необходимо ввести:

3 - 0,9 = 2,1 л воды

Количество сусла, необходимое для приготовления 1%-го раствора желатина, находится следующим образом:

1%-й раствор содержит 1 г желатина в 100 см³

300 г-х см³ х = ЗОО^ЮО _{= 30} 000 (см³) = 30 л

Ввиду того что ранее было введено 3 л воды, для приготовления 1%-го раствора желатина необходимо взять

30 - 3 = 27 л сусла

Таким образом, для приготовления 1%-го рабочего раствора желатина для обработки 1000 дал сусла необходимо взять 0,3 кг желатина, добавить 0,9 л воды (для набухания). 2,1 л воды (для получения 10%-го раствора) и 27 л сусла.

В производственных условиях осветляющие вещества (диоксид кремния и желатин) при обработке сусла вводят поточным или периодическим (статическим) способами. При этом необходимо строго соблюдать последовательность введения осветляющих веществ: вначале вводится диоксид кремния, затем — желатин. Сусло перед обработкой должно быть засульфитировано из расчета 50—75 мг/дм³.

11ри поточном способе обработка сусла производится с использованием аппаратурно-технологической схемы (рис. 3.11).

Вначале в поток сусла, перекачиваемого из суслосборников на обработку и осветление, вводится 1%-й рабочий раствор диоксида кремния. Затем через одну минуту, в течение которой завершается реакция взаимодействия диоксида кремния с коллоидами сусла, в поток вводится 1%-й раствор желатина для завершения процесса обработки.

Введение осветляющих веществ осуществляют с помощью насосов-дозаторов при постоянном перемешивании рабочих растворов в емкостях, снабженных механической мешалкой. При этом следят за соблюдением одинакового соотношения производительностей насоса подачи сусла и дозирующих насосов (автоматически или вручную).

Обработанное сусло, не ранее чем через одну минуту после введения желатина, подают в нижнюю часть резервуара-отстойника и после его заполнения оставляют на осветление отстаиванием.

При периодическом способе введения осветляющих веществ обработку сусла производят в емкостях-отстойниках после их заполнения.

Первоначально в сусло при перемешивании вводят 1%-й рабочий раствор двуокиси кремния и продолжают перемешивать до полного распределения его во всем объеме. Затем, не прекращая перемешивание, вводят 1%-й рабочий раствор желатина. Процесс перемешивания сусла, обработанного диоксидом кремния и желатином, заканчивают после равномерного распределения осветляющих веществ и оставляют для осветления отстаиванием.

Осветленное сусло, обработанное поточным или периодическим способами, декантируют с выделившегося осадка не ранее чем через 6 ч и направляют на брожение.

Осадки, образовавшиеся после декантации осветленного сусла, объединяют и сбраживают. После завершения выбраживания сахаров полученный виноматериал декантируют. Направление дальнейшего использования виноматериалов определяют путем проведения органолептической оценки. Уплотнившиеся осадки прессуют и направляют на утилизацию.

При обработке препаратом ЛК в сочетании с желатином выход осветленного сусла при средней массовой концентрации взвесей 18 г/ дм³ через 6—9 ч отстаивания может достичь 80% от объема обработанного сусла. В то время как при обработке бентонитом в дозе до 3 г/дм³ таких показателей можно достичь только через 12—15 ч отстаивания. В результате можно получать дополнительный выход сусла до 2—3% за счет уплотненного гущевого осадка. Сусло получается с достаточной микробиологической чистотой и с меньшим содержанием высокомолекулярных соединений. По имеющимся данным, при обработке препаратом АК в сочетании с желатином удаляется до 80% белковых, до 50% полисахаридов и до 30% фенольных веществ. Содержание клеток дрожжей — не более 200 тыс./см³.

За счет более качественного и быстрого осветления сусла увеличивается выход молодых виноматериалов (на 1,2—1,3%) и повышается его качество.

Для осветления прессовых фракций, которые содержат большее количество взвесей (до 100 г/дм³) и высокомолекулярных соединений (в частности, фенольных веществ до 1 г/дм³), чем сусло-самотек, предложена другая технология осветления. Она также разработана в Институте «Магарач». По этой технологии (рис. 3.12) сусло прессовых фракций направляют на предварительную очистку от грубых взвесей на установке первичной очистки сусла, а потом в сборник-смеситель.

1 — установка первичной очистки сусла; 2 — насос доя транспортировки сусла; 3 — накопительная емкость; 4 — пресс непрерывного действия;

5 — подогреватель; 6, 11,13 — насосы-дозаторы для введения рабочих растворов, осветляющих материалов; 7 — резервуар-ферментер; 8 — ультраохладитель;

9 — промежуточная емкость; 10 — электронасос; 12, 14 — резервуары для приготовления рабочих растворов препарата ЛК и желатина; 15 — сепаратор

Гущевую массу грубых взвесей собирают в накопительной емкости и периодически направляют в шнековый пресс для дожима вместе с частично обессусленной мезгой из стекателя.

При поточном способе обработки в поток предварительно нагретого до 45—50 °С сусла насосом-дозатором вводят рабочий раствор ферментного препарата и сусло транспортируют на ферментирование в течение 4—8 ч при этой температуре. Частично осветленное сусло охлаждают до 10—20 °С и направляют в промежуточную емкость. В поток сусла, перекачиваемого из промежуточной емкости, первоначально вводят насосом-дозатором раствор желатина, а затем через одну минуту рабочий раствор препарата АК, и направляют в сепаратор.

Оптимальные дозы ферментных препаратов, препарата АК и желатина устанавливают при пробных обработках в лабораторных условиях. Рабочие растворы готовят в специальных резервуарах с персмешиваю-щими устройствами и задают их в сусло при постоянном перемешивании. При этом следят за обеспечением одинакового соотношения производительности насоса подачи сусла и насосов-дозаторов.

При периодическом способе из накопительной емкости сусло направляют после предварительного нагревания до 45—50°С для обработки ферментными препаратами. В частично осветленное сусло вводят рабочий раствор желатина, тщательно перемешивают при помощи мешалки или насосом «на себя» в течение 30—60 мин и сразу же задают рабочий раствор диоксида кремния, продолжая перемешивать обработанное сусло в течение того же времени. Обработанное сусло охлаждают до 4—5°С и направляют в термос-резервуар для осветления отстаиванием в течение 6—8 ч. Осветленное сусло декантируют с выделившегося осадка и используют для приготовления соков, концентратов.

Образовавшиеся гущевые осадки направляют на брожение и последующую утилизацию.

Для проведения предварительной очистки сусла от взвесей можно рекомендовать так называемые сетчатые фильтры различной конструкции. В настоящее время исследования, проведенные в Институте «Магарач», позволили определить основные требования к сетчатым фильтрам. Было установлено, что основным фактором, оказывающим большое влияние на степень очистки и производительность, является размер отверстий сетчатой перегородки. При размерах отверстий не более 0,5 мм степень очистки виноградного сусла будет составлять 30—40%. А для того чтобы обеспечить оптимальную массовую концентрацию взвесей (не более 30 г/дм³), перегородка должна иметь отверстие не более 0,3 мм. Способ осветления виноградного сусла на сетчатых фильтрах по сравнению с отстаиванием позволяет получать вина, по качеству не уступающие винам, приготовленным по традиционному способу осветления.

Институтом «Магарач» была предложена и испытана технология флотационного осветления виноградного сусла по схеме:

диспергирование в потоке газа и первого вспомогательного материала (танина или диоксида кремния) с использованием первого эжекторного устройства -»диспергирование в потоке газа и второго вспомогательного материала (желатина) с использованием второго эжекторного устройства -» образование аэрофлокул и флотация аэро-флокул во флотационной емкости.

Преимуществом флотационной технологии является существенное облегчение технологического обслуживания, так как осветленное сусло транспортируют через нижний кран флотационной емкости, через который впоследствии удаляется и пенный продукт, образовавшийся в процессе флотации на поверхности сусла.

Виноматериалы получаются хорошего качества.

Институт «Магарач» длительное время занимался изучением закономерностей миграции радионуклидов в системе почва -> виноградное растение -> виноград —» продукты переработки винограда в зоне отчуждения Чернобыльской АЭС. В результате было установлено, что все структурные элементы виноградной грозди содержали цезий-137 и стронций-90. В соке их содержалось меньше всего. Однако при переработке винограда количество радионуклидов в сусле возрастало. И тем более важной и актуальной стала необходимость скорейшего сокращения контакта сусла и твердой фазы, так как речь уже шла о гигиеничности продуктов переработки винограда. Единственным выходом явилось применение интенсивных способов осветления. Были проверены большинство из вышерассмотренных способов осветления сусла, и все они были признаны в разной степени эффективными. Наиболее благоприятной оказалась обработка зараженного сусла бентонитом. Была достигнута практически полная его дезактивация.

Динамические способы осветления сусла с использованием сепараторов, центрифуг, гидроциклонов и фильтров различных конструкций широко применяют за рубежом.

Технологическое оборудование для непрерывно-поточного осветления виноградного сусла отечественной промышленностью не выпускается, а общезаводское оборудование для этих целей практически не применяется.

3.11. Брожение сусла

Восхитительно играет Драгоценное вино!

Снежной пеною вскипает, Златом искрится оно!

Строен, пышен мир житейский Развернется пред тобой — Много силы чародейской В этой влаге золотой.

Н. М. Языков

Роль винных дрожжей

В образовании вина ведущую роль играют винные дрожжи, осуществляющие спиртовое брожение. В сусло, как и другие микробы, они попадают при переработке винограда с поверхности виноградной грозди. Между ними наступает борьба за овладение средой. Первыми овладевают средой дрожжи, так как они не требуют обязательного присутствия кислорода воздуха, как плесневые грибы и уксуснокислые бактерии. Поэтому дрожжи способны быстро размножаться, накапливать биомассу (свыше 2 млн клеток в 1 см³) и, перейдя на аэробный тип использования сахаров, вызывать забраживание сусла или мезги. Такое брожение называется спонтанным, которое не всегда желательно. Чтобы этого избежать и получить вино хорошего качества, брожение проводят с использованием чистых культур специально отсслскциони-рованных рас дрожжей.

Между организмами наблюдается антагонизм. Например, молочнокислые бактерии выделяют орнитин и подавляют спиртовое брожение. В свою очередь, дрожжи, накапливая спирт, обедняют среду кислородом, угнетают уксуснокислые бактерии и плесневые грибы и т.д. Существует антагонизм и между дрожжами. В начале спонтанного брожения размножаются слабо бродящие, но сильно почкующиеся дрожжи Hanseniaspora apiculata, беспорядочно размножаются и другие сорняки брожения. Накапливается много летучих кислот и эфиров при низком выходе этилового спирта. Их продукты жизнедеятельности тормозят рост винных дрожжей, однако накапливающийся спирт угнетает дикие дрожжи, и они уступают место спиртоустойчивым винным дрожжам. Дрожжи-сорняки портят аромат и вкус виноматериалов, являются одной из причин недобродов.

Антагонистические взаимоотношения проявляются также между отдельными расами дрожжей внутри одного вида. Различают три разновидности фенотипа дрожжей:

• киллеры (или «убийцы») (К);

• нейтральные (ДГ);

• чувствительные (S).

Дрожжи фенотипа К способны вырабатывать вещество, убивающее дрожжи фенотипа S, а на нейтральные киллеры не оказывают влияния.

В виноделии более половины винных дрожжей составляют нейтральные расы, которые не участвуют во внутривидовой борьбе и развиваются независимо от борющихся. В зависимости от условий обитания свойство убивать или быть нейтральным со временем может быть утеряно.

Процесс сбраживания сахаров дрожжами был предметом глубоких изучений. В начале 1896 г. французские ученые Л. Лавуазье и Л. Гей-Люссак впервые дали суммарное (общее) уравнение спиртового брожения:

С₆Н₁₂0₆^2С₂Н₅0Н + 2С0₂

Исследованиями Л. Пастера, а затем Э. Бюхнера была вскрыта дрожжевая ферментативная сущность процессов брожения. Впоследствии ферментативный распад углеводов был объяснен как процесс освобождения накопленной при фотосинтезе энергии, необходимой для поддержания жизни. Окислительное аэробное дыхание и анаэробное брожение имеют генетическое родство. Только в зависимости от условий аэрации дрожжи могут развиваться по пути дыхания с образованием С0₂ и Н₂0 с выделением энергии (тепла) в количестве 2851 кДж/моль или по пути брожения с образованием спирта и С0₂ с выделением энергии (тепла) в количестве 117,6 кДж/моль. Поэтому выход спирта при спиртовом брожении зависит от условий аэрации: коэффициент брожения (выход спирта из единицы сахара) при отсутствии кислорода — наибольший (0,6).

При спиртовом брожении, помимо основных продуктов — спирта и С0₂, образуется из сахаров множество других так называемых вторичных продуктов брожения. Из 100 г С₆Н₁₂0₆ образуется 48,4 г этилового спирта, 46,6 г диоксида углерода, 3,3 г глицерина, 0,6 янтарной кислоты и 1,2 г смеси молочной кислоты, ацетальдегида, ацетоина и других органических соединений. Параллельно со спиртовым брожением в сахаросодержащей среде проходит так называемое глицеропи-ровиноградное брожение. Примерное соотношение вторичных продуктов спиртового брожения выражается в виде уравнения

Г > 9лк + 5як + 2ук + 2ац + пк + а + б,

где Г — глицерин; лк — лимонная кислота; як — янтарная кислота; ук — уксусная кислота; ац — ацетоин; пк — пировиноградная кислота; а — альдегид; б — 2,3-бутиленгликоль.

Примерно около 8% сахаров расходуется на глицеропировиноград-ное брожение.

Из побочных продуктов в наибольших количествах при брожении виноградного сусла образуются изоамиловый, изобутиловый и n-пропиловый спирты. В молодых виноматериалах для мускатных и натуральных полусладких вин найдены ароматические высшие спирты — (1-фснилэтанол, тирозол, тсрпсновый спирт фарнезол, обладающие ароматом розы, ландыша, цветов мяты.

Источником образования высших спиртов являются, прежде всего, аминокислоты, потребляемые дрожжами при размножении. Основная масса их образуется из пировиноградной кислоты и непосредственно путем биосинтеза с участием аминокислот и ацетальдегида.

Повышенное количество высших спиртов нежелательно для натуральных белых, шампанских и коньячных виноматериалов, но они облагораживают аромат и вкус для виноматериалов красных натуральных и крепких вин.

Спиртовое брожение виноградного сусла сопровождается не только изменением сахаров и аминокислот, но и других углеводов, органических кислот, фенольных, азотистых, минеральных, ароматических веществ и микроэлементов.

Приготовление дрожжевой разводки

Дрожжевую разводку готовят путем постепенного наращивания массы активных дрожжевых клеток чистой культуры, достаточной для сбраживания необходимого объема сусла.

Чистые культуры микроорганизмов — это популяция микробов, принадлежащих к одному определенному виду, штамму, выделенные из одной клетки и специально отселекционированные для определенных условий.

В виноделии наибольшее распространение получило применение чистых культур дрожжей (ЧКД) для проведения спиртового брожения сусла или мезги, шампанизации или хересования. По мнению некоторых ученых, брожение на ЧКД имеет ряд преимуществ по сравнению со спонтанным:

• сусло забраживает быстрее;

• брожение идет без остановок;

• сахара сбраживают полностью;

• больше образуется спирта (на 0,1—1,0%);

• вина содержат меньше нежелательных летучих компонентов, быстрее осветляются и обладают чистым сортовым ароматом и вкусом.

Однако единого мнения о целесообразности применения ЧКД нет. Чтобы быть уверенным, что брожение идет на ЧКД, сусло до брожения практически должно быть стерильно чистым, так как до сих пор нет методов контроля брожения — идет оно на внесенной культуре или на местных штаммах. К тому же качество вина в первичном виноделии в большой степени зависит от сорта винограда и района его произрастания, чем от дрожжей. При нормальном составе сусла (мезги) брожение может идти и без применения ЧКД. Но применение ЧКД является обязательным в тех случаях, когда виноград подвержен загниванию, когда содержание сахаров и титруемых кислот высокое, когда температура сусла очень высокая или очень низкая, при дображивании недо-бродов и при приготовлении отдельных типов вин.

Следует применять конкурентоспособные расы дрожжей. К сбраживанию виноградного сусла более приспособлены винные дрожжи вида Saccharomyces vim. Они должны быть сульфитостойкими, способными размножаться в сусле с массовой концентрацией свободной сернистой кислоты до 90 мг/дм³. К ним можно отнести следующие расы: 47-К, 5-N, Холодостойкая 1896 г., 7, Перль-шаум, Креман, Кахури 7, Ркацители 6, Ужгород 192, Романешты 47, Пино 5, Тербаш, Кара Узюм, Ашхабадская 3. Желательно, чтобы расы имели фенотип «киллер», т.е. обладали способностью вытеснять в производственных условиях культуры дрожжи других фенотипов за счет выработки убивающего токсина белковой природы.

С плотной питательной среды культуру дрожжей переливают в пробирку со стерильным виноградным суслом и через 1—2 суток после бурного забраживания переносят в 0,5—1 л стерильного сусла, заранее приготовленного в колбе с ватной пробкой. Затем культуру пересевают во все возрастающие объемы пастеризованного и охлажденного сусла: 30 л, 300 дал и т.д. Каждый последующий пересев производят по достижении бурного брожения в предыдущей емкости. В активной дрожжевой разводке должно содержаться 100—150 млн клеток в 1 см³, 30—50% — почкующихся и не более 5% мертвых клеток.

Приготовление сусла для дрожжевой разводки сводится к следующему. Небольшие объемы сусла доводят до кипения, после остывания фильтруют через двойной слой марли или бумажный фильтр, разливают в колбы или баллоны на 2/3 их объема, закрывают ватными пробками, стерилизуют в кипятильнике Коха или на водяной бане 30 мин с момента закипания воды в бане. Производственные объемы разводки чистых культур дрожжей готовят в чистых емкостях на тщательно осветленном или заранее пастеризованном сусле.

Взамен жидких разводок можно использовать активные сухие дрожжи (АСД). Они более экономичны, хорошо сбраживают сахара и повышают качество вина. Оптимальная доза АСД при изготовлении натуральных вин с 70% жизнеспособных клеток — 1 г/дал, реактивация клеток в сусле в соотношении 1 : 10 при 37°С в течение 15 мин, внесение АСД одновременно с заполнением емкости суслом.

Способы брожения сусла различны и многообразны. Рассмотрим некоторые из них, которые применялись или применяются до сих пор.

Периодическое брожение

Брожение периодическим способом состоит из трех периодов:

• забраживание;

• бурное брожение;

• тихое брожение.

Бродильная емкость заполняется суслом примерно на 2/3 ее вместимости и вносится 2—3% бурно бродящей разводки ЧКД.

Период забраживания продолжается 1—2 суток.

Бурное брожение наступает на 3—4 сутки с повышением температуры сусла и выделением большого количества углекислоты. В этой стадии брожения в сусле будет содержаться 2—3 млн/см³ клеток ЧКД. При этом сусло «кипит», увеличивается в объеме. 11средко сусло в это время нуждается в искусственном охлаждении. Во время бурного брожения регулярно измеряют температуру сусла (через 6—10 ч) и один раз в сутки его плотность с пересчетом на сахара. По этим данным строят график брожения. Продолжительность бурного брожения 5—8 суток.

Тихое брожение наступает с момента накопления 7—8% этилового спирта и продолжается от 3 до 12 суток в зависимости от температуры. В этот период емкости доливают сначала на 90—95% вместимости резервуара, постоянно отслеживая содержание сахаров, с тем чтобы зафиксировать окончание спиртового брожения. После полного сбраживания сахаров резервуары доливают дополна и проводят полный физико-химический, микробиологический и органолептический анализ.

Брожение сусла периодическим способом осуществляется в мелких емкостях (бочки) и в крупных резервуарах. Периодическое брожение в бочках, при условии что температура воздуха не подвержена значительным колебаниям, может пройти без искусственного охлаждения, так как температура бродящего сусла регулируется путем отдачи тепла брожения через клепки бочек и нс превышает технологически допустимого уровня. Брожение в бочках требует больших затрат ручного труда, но получаемые виноматсриалы лучше осветляются и обладают высоким качеством.

Брожение в крупных резервуарах более экономично и широко распространено в США, Италии, Венгрии, Франции. Обычно используют металлические или железобетонные резервуары вместимостью 1,5—5 тыс. дал и даже от 20 до 50 тыс. дал.

Заполнение суслом крупных резервуаров может продолжаться от нескольких дней до 1—2 недель, причем каждый раз подают порцию охлажденного сусла, что сбивает повышение температуры. Температуру регулируют с помощью охлаждения бродящего сусла на выносных теплообменниках или через охладительные рубашки резервуаров.

Для винодельческих предприятий, перерабатывающих большие объемы односортного винограда, перспективным способом сбраживания сусла в крупных резервуарах является доливной. Известно два таких способа сбраживания сусла, освоенные промышленностью.

Первый, промышленно освоенный способ в бывшем СССР разработан Краснодарским институтом пищевой промышленности и доработан в Институте «Магарач». Способ предназначен для использования резервуаров вместимостью 1—5 тыс. дал и не предусматривает искусственного охлаждения сусла в процессе сбраживания. По последней причине соблюдение максимальной температуры брожения, предусмотренной технологическими инструкциями и не превышающей 26°С, может быть обеспечено только в сравнительно благоприятных условиях сезона виноделия (температура сусла 15—16 °С и температура воздуха 18—20 °С).

Второй промышленно освоенный способ предложен Ташкентским политехническим институтом. Он предусматривает проведение процесса брожения в двух фазах: логарифмической фазе, при постоянной массовой концентрации сахаров (140—150 г/дм³) и объемной доле этанола (2—3%) в среде, и стационарной фазе развития дрожжей, при постоянной объемной доле этанола (9—10%) и массовой концентрации сахаров (1—2 г/дм³). Однако предложенный способ требует установки дополнительного оборудования — ферментера-дозатора для проведения логарифмической фазы брожения, что усложняет его ведение. Кроме этого, ведение процесса на двух фазах развития дрожжей, причем на второй фазе с небольшой и все уменьшающейся скоростью разбавления, удлиняет его продолжительность в 3—4 раза. Все это снижает технико-экономические показатели процесса при незначительном улучшении качества виноматериалов.

В Институте микробиологии и вирусологии Академии наук Казахстана разработан способ, который предусматривает ведение процесса брожения при объемной доле спирта среды в пределах 8—10%.

В Институте «Магарач» было предложено несколько доливных способов, прошедших производственную проверку.

Первый способ — непрерывно-беспроточное брожение — предусматривает ведение процесса при постоянной скорости разбавления бродящей среды свежим суслом. Оптимальная скорость разбавления принимается равной 0,01 «г¹. Способ предусматривает использование искусственного холода для охлаждения свежего сусла. Математическая модель процесса разработана для случая применения термоизолированных резервуаров и ориентировочно может также применяться для расчетов режимов брожения в крупных резервуарах при потерях тепла в окружающую среду, не превышающих 20%.

Второй способ — непрерывно-доливное брожение с регулированием температуры за счет пропорциональной подачи сусла в бродильный резервуар.

Оба способа основаны на непрерывных (1-й способ) и периодических доливках равномерными порциями (2-й способ) бродящей среды свежим неохлажденным суслом с таким расчетом, чтобы в процессе брожения было установлено тепловое равновесие между количеством тепла, выделяющимся при брожении, и потерями тепла в атмосферу. Практическое соблюдение вышеуказанного условия оказалось невозможным и брожение сусла в опытах проходило с повышением температуры до 32 °С. Они могут быть осуществлены только при значительном увеличении длительности процесса (30 суток и более) при сравнительно низких температурах окружающего воздуха.

Сущность еще одного способа заключается в том, что за счет дозированной подачи сусла на брожение с определенной температурой обеспечивается продолжительная жизнедеятельность дрожжей в условиях их воспроизводства и брожения. При этом устанавливается оптимальная концентрация дрожжевых клеток 120—180 млн/см³, что бывает, как правило, при остаточной массовой концентрации сахаров 5—25 г/дм³. Отличительная особенность способа — скорость сбраживания сахаров по методу принимается постоянной.

Во всех случаях необходимо, чтобы температура свежего сусла, поступающего на брожение, не превышала 18—20°С.

Таким образом, сопоставительный анализ выявленных направлений позволяет сделать вывод, что технология сбраживания сусла, основанная на идее теплового равновесия между количеством выделившегося при брожении тепла и потерями тепла в окружающую среду, не может быть воспроизведена в реальных условиях без ухудшения технико-экономических показателей процесса и нередко качества продукции.

Анализ динамики основных параметров периодического брожения в бочках (температура и плотность бродящего сусла) показывает, что, наряду с относительно равномерным ростом температуры брожения, сусло постепенно обедняется сахаром и также постепенно обогащается спиртом. Именно это обстоятельство в большей степени определяет высокое качество получаемых виноматериалов при прочих равных условиях. То, что доливным способом в неизолированных резервуарах возможно воспроизвести характерные особенности брожения в бочках периодическим способом (в части основных параметров), подтвердила экспериментальная проверка.

Доливки свежего сусла можно производить после незначительного забраживания сусла. В дальнейшем следует вести процесс так, чтобы с очередной порцией свежего сусла сахаров вводилось преимущественно меньше, нежели сбраживалось в промежутках между доливками. С последней доливкой и при полном заполнении резервуара, чтобы не спровоцировать резкого скачка температуры при дображива-нии сусла, должно быть введено не более 20—30 г/дм³ сахаров, что может повысить температуру не более чем на 2—3^РС.

Чтобы выполнить эти условия, предложены формулы, выведенные на основе следующих рассуждений. Очевидно, что если в бродильном резервуаре находится объем бродящего сусла V, с массовой концентрацией сахаров S_fip, а с очередной доливкой вливается объем свежего сусла V₂ с массовой концентрацией сахаров S_H, увеличивая при этом массовую концентрацию сахаров бродящего сусла на AS, то будет справедливо следующее равенство:

IV S_6p + V₂ • S_H = (V, + V₂) • (S_6p + AS). (1)

Разделив обе части равенства (1) на VVS_6p и проведя соответствующие преобразования, получим значение V₂, т.е. объем очередной доливки:

(2)

AS

^бр as

Далее, если объем V, имеет температуру t_6p, а объем V₂ - г„, то будет справедливо следующее равенство:

V_l't_6p + V₂-t„=(y, + V₂)-(t_6p + bt), (3)

где At — понижение (-) или повышение (+) температуры брожения,°С.

Из этого равенства, разделив обе его части на V,*r_6p, можно также вывести уравнение для расчета объема V₂. После соответствующих преобразований:

= V

At

t«p - t_H - At

(4)

(для понижения температуры брожения) и

V₂=IV

At

^— *бр ^— At

(5)

(для повышения температуры брожения).

Поскольку левые части равенств 2, 4 и 5 равны, приравниваем правые части и найдем значение температуры t_H:

^f"^=t6p"^Affs^+At'ts

(6)

(для понижения температуры брожения) или

(для повышения температуры брожения).

Равенство (3) можно преобразовать и в другом направлении, решая его относительно t_H.

Тогда

(8)

(для понижения температуры) или

(9)

(для повышения температуры брожения).

Таким образом, получены формулы (2), (4), (5) для определения объема свежего сусла, вливаемого с очередной доливкой, и формулы (6—9) для определения температуры, до которой его нужно охладить или нагреть.

Выведенные формулы являются математической моделью процесса брожения доливным способом для неизолированных резервуаров, находящихся на открытых площадках.

Практически технология приготовления сухих виноматериалов выглядит следующим образом (рис. 3.13). В резервуар вводят свежее осветленное и охлажденное до 10—12^СС (но не выше 15°С) сусло в количестве приблизительно 0,1 объема резервуара, в том числе 3—10% активно бродящей разводки дрожжей. После незначительного забраживания (можно 10 г/дм³ сахаров) приступают к периодическим доливкам. Объем и температуру доливаемого сусла определяют в зависимости от обстановки в резервуаре расчетным путем по формулам математической модели процесса (2), (4) или (5—7) или (8), (9). Объем и частоту доливок назначают из условия повышения массовой концентрации сахаров в бродящей среде не более чем на 30 г/дм³, сбраживания при этом в промежутках между очередными доливками, также не более чем на 20—30 г/дм³ сахаров. Температуру доливаемого сусла назначают из условия поддержания заданной температуры брожения, которая не должна превышать установленных значений, т.е. 26 °С. Содержание сахаров в бродящем сусле постепенно понижают и доводят при полном заполнении резервуара до кондиций в зависимости от типа приготовляемого виноматериала.

Существует еще дробный, трехступенчатый способ брожения сусла в резервуарах вместимостью 1—2 тыс. дал. В пустой резервуар вносится 2—3% разводки ЧКД и 1/3 осветленного сусла. На 3—4 сутки брожения вносят еще 1/3 сусла с температурой 10—15 °С, а затем через

2—3 суток задастся последняя порция сусла в количестве 1/3. Таким образом, дображивание сусла осуществляется в дополна заполненном резервуаре. При реализации дробного способа брожения затруднена возможность регулирования температуры брожения.

1 — автомашина; 2 — шнек-питатель; 3 —дробилка-гребнеотделитель;

4 — мезгосборник; 5 — стекатель; 7 — дожимочный пресс; 8, 9 — суслосборник; 10,11, 14, 17 — сусло насосы; 12 — охладитель; (подогреватель); 13 — отстойник; 15 — ультраохладитель; 16 — бродильный резервуар

Брожение под давлением С0₂

Брожение под давлением С0₂ осуществляют в стальных горизонтальных или вертикальных резервуарах разной вместимости (120— 2000 дал), выдерживающих избыточное давление до 1,2 МПа. Резервуары заполняют на 80%, герметизируют и ведут брожение до избыточного давления С0₂ 0,5 МПа, потом открывают вентиль и выпускают излишки С0₂. Повышая или понижая давление, можно влиять на жизнедеятельность дрожжей и их активность. Свойство высоких концентраций диоксида углерода угнетать дрожжи используется для регулирования хода брожения. Повышение концентрации диоксида углерода до уровня, соответствующего давлению 0,5 МПа, приводит к уменьшению скорости размножения дрожжей в три раза по сравнению с атмосферным. Во время брожения под давлением необходимо периодически сбрасывать давление, чтобы это вызывало перс-мсшивание бродящего сусла и приводило осевшие дрожжи во взвешенное состояние. Это предотвращает скапливание дрожжевой биомассы в нижней части бродильного резервуара на длительное время и исключает преждевременное отмирание и автолиз дрожжей. Процесс брожения при этом ускоряется, ликвидируется опасность микробиальных заболеваний, увеличивается производительность. Брожение при 18°С может продолжаться 20—30 суток. Вина, полученные при брожении сусла под давлением С0₂, очень высокого качества.

Непрерывное брожение

Непрерывное брожение состоит в том, что отстоявшееся вино!*радное сусло равномерно или с небольшими перерывами вводят в бродильную батарею — систему резервуаров, соединенных переточными трубами (рис. 3.14). Предварительно в установку задается разводка чистой культуры дрожжей в количестве до 5% от вместимости установки. Скорость подачи сусла на брожение зависит от типа изготавливаемого винома-териала. Считается, что при получении натуральных немарочных вин сусло должно поступать в количестве 1/4 части рабочей вместимости установки в сутки. Температура должна быть не более 26 °С. При получении марочных натуральных вин и шампанских виномагериалов ежесуточная подача сусла должна быть не более 1/6 от рабочей вместимости установки. Температура брожения должна находиться в пределах 14—18°С. При получении различных недобродов, идущих на изготовление специальных крепких и десертных, а также натуральных полусухих и полусладких вин, скорость подачи сусла должна быть в пределах 1/3—1/4 части рабочей вместимости установки в сутки. При этом температура брожения также не должна превышать 26 °С.

1 — напорный резервуар; 2 — расходомер сусла; 3 — бродильный резервуар;

4 — трубопровод отвода С0₂; 5 — спнртоловушка; 6 — сборник виноматсриалов; 7 — трубопровод для слива осадков

Для обеспечения оптимальных температурных режимов следует применять различные способы регулирования в зависимости от наличия тех или иных устройств (теплообменники, оросительное охлаждение холодной водой и т.д.).

Если при непрерывном брожении изготавливают натуральные сухие или шампанские виноматериалы, то рекомендуется получать недо-броды с остаточной массовой концентрацией сахаров 30—50 г/дм³. В таком виноматсриале еще достаточно много жизнедеятельных дрожжевых клеток, которые могут обеспечить полное дображивание сахаров в резервуарах для хранения. В таком случае значительно увеличивается производительность установки — примерно на 30—40%.

Непрерывный способ брожения имеет ряд преимуществ по сравнению с периодическим способом во всех его вариантах. Процесс брожения поддается полной механизации и автоматизации.

Постоянное обновление бродящей среды свежим суслом увеличивает жизнедеятельность дрожжей. При этом свежее сусло поступает в уже спиртосодержащую среду и его «дикая» микрофлора отмирает, что благоприятно сказывается на качестве вин. Непрерывный способ дает возможность регулировать состав сусла, а следовательно и вина, по важнейшим показателям качества — спирту, сахару, кислотам, альдегидам и т.д. Виноматериалы получаются здоровыми, с хорошими органолептическими данными, хорошо осветляются. Это прогрессивный и экономически наиболее эффективный способ брожения, но он пригоден для крупных предприятий, перерабатывающих в день не менее 150—200 т винограда. Перерывы в поступлении винограда нарушают нормальное течение непрерывного брожения. В этом его недостаток.

В технологии натуральных вин весьма важно получать виноматериалы с пониженным содержанием азотистых соединений, потому что последние являются причиной их помутнения. В Институте «Мага-рач» была предложена технология, которая в какой-то мере решает эту проблему. Согласно этой технологии сусло-самотек и часть прессовой фракции объединяют, осветляют с использованием флокулентов и направляют на брожение периодическим или полунепрерывным способом в условиях большой биомассы засевных дрожжей. Используют активные осадочные дрожжи. После прекращения прироста биомассы при производстве вин с остаточными сахарами виноматериал отделяют от дрожжей фильтрацией. В случае полунепрерывного способа брожения на установке непрерывного сбраживания отделение основной массы дрожжей от виноматериала происходит непрерывно в результате флотации. При приготовлении сухих натуральных виноматериалов дрожжи отделяют переливкой и направляют на дображивание в вино-хранилище.

Особенность технологии во многом определяется нетрадиционным распределением дрожжей по бродильным резервуарам. В случае полунепрерывного сбраживания в головном резервуаре их массовая концентрация достигает 25—30 г/дм³, т.е. в три-четыре раза выше обычной, в то время как в выходящем из установки виноматериале она на 10% меньше, чем по обычной технологии непрерывного сбраживания. В виноматсриалах при необходимости можно достичь пониженной массовой концентрации азотистых соединений — до 80 мг/дм³ общего азота и до 50 мг/дм³ аммиачного азота, что практически в два раза меньше, чем в виноматериалах, полученных по обычной технологии непрерывного сбраживания. Виноматериалы отличались высоким качеством.

Однако данная технология по ряду причин широкого распространения не получила.

В Институте «Магарач» предложен способ сбраживания сусла при приготовлении натуральных и шампанских виноматериалов без его предварительного осветления. За 16—20 ч до внесения в сусло дрожжевую разводку (0,5—0,8%) смешивают с дисперсным материалом (0,2—0,5 г/дм³). В качестве дисперсного материала чаще всего используют бентонит. Если применяют диоксид кремния совместно с желатином, то их добавляют в охлажденное до 12—15 °С сусло непосредственно перед внесением смеси дрожжевой разводки с дисперсным материалом в дозах 60—100 мг/дм³ желатина и 0,5—1,0 г/дм³ диоксида кремния. Последовательно введя в сусло все вспомогательные материалы его, минуя стадию осветления, направляют на брожение, которое ведут при 12—15°С периодическим способом насухо. По окончании брожения фильтруют и получают готовый розливостойкий вино-материал. Продолжительность процесса — 2—2,5 месяцев. Виноматериалы отличаются выраженным сортовым ароматом и гармоничным вкусом. Гущевые осадки характеризуются большой плотностью и занимают объем в 1,5—2 раза меньший в сравнении с обычной технологией. С целью обеспечения высокой биологической и пищевой ценности используют янтарогенные дрожжи (Пино 14, Новоцимлянская 3, Алиготе А, Кокур 3) или перед брожением в сусло вводят янтарную кислоту или ее соли (до 50 мг/дм³).

Снятие виноматериалов с дрожжей

Осветление виноматериалов производится после окончания брожения, которое считают законченным, когда плотность сусла падает ниже 0,995 и массовая концентрация сахаров — не более 0,2—0,3 г/дм³.

Время снятия виноматериалов после их осветления и образования осадка для каждой партии устанавливается отдельно. Исходя из фаз развития дрожжей, в зависимости от которых потребность в кислороде у последних разная, можно рекомендовать следующий порядок многоступенчатого снятия белых виноматериалов с дрожжей.

Первое снятие с дрожжей необходимо производить при остаточной массовой концентрации 30—50 г/дм³. В этот период при недостатке в среде кислорода и питания до 80% дрожжей — мертвые, а остальные — в угнетенном состоянии. Спиртовое брожение продолжается, но уже идет разложение дрожжевых клеток и в условиях низкого окислительно-восстановительного потенциала этот процесс часто сопровождается образованием сероводородного тона. Чтобы избежать появления посторонних тонов, нужно обогатить бродящее сусло кислородом воздуха. Этого можно достичь открытой переливкой через подставу. Открытая переливка дает возможность повысить активность дрожжей и завершить дображивание остаточного сахара.

Второе снятие с дрожжей нужно производить сразу же после полного сбраживания сахаров, так как опасность образования сероводородного тона пока сохраняется.

И заключительное, третье снятие с дрожжей необходимо осуществлять после осветления виноматериала, полностью освободив его от дрожжевого осадка.

Красные молодые натуральные виноматериалы после завершения дображивания отделяют от дрожжевых осадков с хорошим проветриванием. Когда виноматериал полностью осветляется, делают вторую переливку.

Каждое перемещение виноматериалов сопровождают сульфитацией из расчета 30 мг/дм³ S0₂.

В условиях современного производства с высокопроизводительным оборудованием и резервуарами большой вместимости многоступенчатое снятие виноматериалов с дрожжей является желательным, чтобы впоследствии не исправлять недостатки, а гарантировать высокое качество готового продукта.

В это же время продолжается процесс формирования вина, который начинается вслед за окончание бурного брожения и заканчивается к моменту снятия виноматериалов с дрожжей (первая переливка). При этом протекают процессы, связанные с осветление и нормализацией кислотности. Дрожжи оседают, что может происходить в течение от нескольких дней до нескольких недель. Это зависит от многих факторов — температуры, состава бродящего сусла и т.д. Выделяется растворенный диоксид углерода, что сопровождается уменьшением объема, который в обязательном порядке должен быть восполнен путем доливок через каждые 3—5 дней. Происходит выпадение солей винной кислоты, связанное с двумя причинами — уменьшением растворимости битартрата калия в связи с образованием спирта и реагированием ионов калия и кальция с винной кислотой, сопровождающееся выделением и выпадением растворимых солей. Усваиваются продукты протеолитического распада дрожжевых клеток, обогащается вино витаминами, ферментами, аминокислотами, минеральными веществами. Может пройти спонтанное яблочно-молочное брожение (ЯМБ).

Яблочно-молочное брожение

В винодельческих районах с прохладным климатом превращение яблочной кислоты, обладающей более кислым вкусом, в молочную кислоту, действующую на вкус более мягко, столь же важно, как и спиртовое брожение.

В южных же районах, в которых виноград содержит, как правило, мало кислот, их разложение нежелательно, поэтому этот процесс стремятся ограничить или устранить. Подавление разложения кислот иногда желательно и в более прохладных районах. При этом превращение яблочный кислоты в молочную не является чисто химическим процессом, а обусловлено жизнедеятельностью всех видов гомо- и гетерофер-ментативных молочнокислых бактерий. При этом образуется молочная кислота, спирты, летучие кислоты, диацетил и ацетоин как основные вещества.

Деятельность бактерий-кислотопонижателей усиливается при добавлении тиамина, пантотеновой кислоты, никотиновой кислоты, пиридоксина, биотина, мезо-инозита и,особенно рибофлавина и, наоборот, недостаточное присутствие или отсутствие всех или некоторых витаминов подавляет образование молочной кислоты и разложение яблочной кислоты. Во-вторых, исключительно важное внимание заслуживают наблюдения известного немецкого ученого Г. Шандерля относительно возможности мелких частиц элементарной серы усиливать рост В. gracile (по старой номенклатуре). В дальнейшем это было подтверждено другими учеными: было установлено усиленное разложение яблочной кислоты под воздействием элементарной серы. Этому способствуют содержащие серу аминокислоты и трипептид глютатион. Внесение в сусло повышенного количества S0₂ далеко не всегда приводит к задержке разложения кислот бактериями. Это объясняется тем, что во время брожения до 50—60% S0₂ восстанавливается дрожжами до элементарной серы, которая частично используется для построения содержащих серу ферментов, аминокислот, протеинов, частично растворяется в липидах и накапливается в клетках дрожжей, частично восстанавливается в дурно пахнущий сероводород. По этим причинам в виноматериалах, изготовленных из сильно сульфитированных сусел, кислоторазлагающие бактерии часто хорошо развиваются и наблюдается довольно сильное разложение кислот. Если виноматериал уже не содержит остаточных сахаров и отделен от дрожжей, то превращения внесенного S0₂ и его солей нс происходит. И в таких случаях добавка S0_2i повышающая содержание свободного S0₂ в виноматери-але до 30 мг/дм³, полностью исключает возможность разложения кислот. Некоторые ученые (Шандерль и др.) установили, что для усиления роста молочнокислых бактерий и интенсификации разложения яблочной кислоты, кроме прочего, необходима еще элементарная сера. Она может образовываться, и очевидно образуется, при автолизе дрожжей, в результате чего ЯМБ интенсифицируется за счет усиленного роста молочнокислых бактерий. Если предположить, что процессы автолиза и ЯМБ проходят параллельно и независимо друг от друга, то в таком случае трудно будет объяснить, почему, когда разложение яблочной кислоты не происходит, как правило, не образуются и посторонние тона. Более приемлемо, на наш взгляд, такое объяснение. Ферментные системы молочнокислых бактерий, использовав серу сусла или вино-материала, не ощущая антагонизма со стороны угнетенных дрожжей, стимулируют автолиз последних по схеме образования ссрусодержа-щих аминокислот и элементарной серы, создавая еще более благоприятные условия для жизнедеятельности молочнокислых бактерий и разложения яблочной кислоты. В этом случае становится понятным наличие связи ЯМБ и появление в связи с этим посторонних тонов — «задушки». Повторим, что описываемые процессы идут в анаэробных условиях. Практически это приводит к тому, что в условиях современного производства процесс спонтанного ЯМБ не то чтобы неизбежен с отрицательными органолептическими последствиями, но пока плохо прогнозируем и еще хуже управляем. К большому сожалению, виноделы почти не опасаются, что в виноматериале может появиться посторонний тон. Когда же «задушка» обнаружена, проводят переливку с тщательным проветриванием. Если эту операцию проводят своевременно — «задушка» исчезает, но последствия проветривания могут быть самые плачевные. Вводя нерегулируемое количество, как правило, большее, чем необходимо, для создания окислительно-восстановительного потенциала, при котором «задушка» исчезает, виномате-риал становится окисленным, без сортовых особенностей и свежести. В этом мы видим отрицательные последствия спонтанного ЯМБ в производстве виноматериалов для натуральных и игристых вин.

Но это не последние негативные последствия ЯМБ.

В. gracile энергично образует аммиачный азот, и чем сильнее происходит разложение кислот, тем выше содержание аммиака в виноматериале, который явно не улучшает аромат последних. Для развития кислоторазлагающих бактерий необходимы аминокислоты, в результате разложения которых образуется аммиак. Вообще низкое содержание азотистых веществ благоприятно в отношении микробиальной и физико-химической стабильности и качества натуральных и шампанских виноматериалов. Некоторые фирмы оплачивают виноград выше, если поставщики докажут, что в текущем году в их виноградники не вносилось азотистое удобрение.

Из других факторов, влияющих на развитие бактерий кислоторазлагающих, отмечают pH виноматериала. Лучшие результаты получаются при pH выше 3,1. Некоторые исследователи наблюдали рост бактерий и при pH 2,85, и при pH 2,6. Винная кислота является ингибитором разложения яблочной кислоты. Уже при содержании 1 г/дм³ винная кислота заметно, а при 4 г/дм³ очень заметно подавляет деятельность бактерий. Однако все зависит от pH; с увеличением pH ингибирующая роль винной кислоты явно ослабевает до уровня, не имеющего практического значения. Но чтобы повысить эффективность кислотопони-жения в виноматериалах, богатых кислотами, рекомендуют понижать кислотность с помощью углекислого кальция. При этом снижается не только содержание титруемых кислот, но и число свободных Н-ионов (pH повышается).

Бактерии кислоторазлагающие весьма чувствительны к содержанию спирта, но в пределах реального его содержания в виноматериалах они развиваются нормально. Что касается потребности в углеводах, то для разложения 1 г яблочной кислоты в виноматсриале достаточно ОД—0,2 г/дм³ глюкозы.

Некоторые исследователи указывают на трудность адаптации чистых культур кислотопонижающих бактерий к натуральным средам, богатым кислотами. Основываясь на отрицательных результатах опытов, можно сделать вывод о неперспсктивности применения чистых культур. Даже если удастся получить эффективную культуру кислотопонижающих бактерий, все же исправление кислотности посредством добавки бактерий представляет собой способ, значительно более длительный и по-прежнему ненадежный.

Большинство бактерий может расти в относительно узком интервале температур, оптимальная температура их роста обычно близка к 25 или 30°С. На практике обычно рекомендуют поддерживать температуру от 16 до 18°С о подвале, в котором будет проводиться раскисление вина. Но ЯМБ может пройти и при 10°С и даже ниже, если оно уже началось.

Молочнокислые бактерии, выделенные из вин, принадлежат к группе факультативных анаэробов, т.е. биологическое раскисление вин может проходить как в присутствии, так и без доступа кислорода воздуха, однако абсолютный анаэробиоз неблагоприятен. Замечено, что ЯМБ завершается лучше при окислительно-восстановительном потенциале, равном 460 мВ, чем при 300 мВ. Это несколько противоречит данным других авторов. Насыщение молодого вина воздухом ведет к тому, что ЯМБ проявляется раньше. Насыщение его чистым кислородом намного задерживает брожение, однако не прекращает его полностью. Потребности в аминокислотах зависят от вида и штамма культуры. Аминокислоты, необходимые бактериям, обеспечивают пептоны, пептиды и аминокислоты вина. Большое количество наблюдений показывает, что ЯМБ легче возбуждается в молодых винах, сохраняемых на дрожжевом осадке после брожения. Это объясняется не только тем, что осадок богат бактериями, но и тем, что из дрожжей выделяются азотистые и ростовые вещества. Состав аминокислот молочнокислых бактерий, оказывается, очень близок к составу аминокислот винных дрожжей. На ЯМБ оказывают влияние винные дрожжи, существуют расы, которые временно приостанавливают рост бактерий, что значительно задерживает ЯМБ (от 3 до 6 месяцев). Действие дрожжей может выражаться в использовании некоторых необходимых для бактерий элементов среды до полного их исчезновения или образования угнетающих веществ неизвестной природы. Опыты некоторых исследователей подтвердили, что существуют большие различия в поведении вин при ЯМБ. Они констатировали, что белые вина, как правило, обладают меньшей сбраживасмостью, чем красные, а старые вина бродят труднее по сравнению с молодыми. Без ЯМБ не было бы выдающихся бордоских вин. Все старые красные вина почти или полностью лишены яблочной кислоты и, наоборот, богаты молочной кислотой. Для красных натуральных вин массового потребления ЯМБ способствует повышению стабильности и часто значительному улучшению качества.

Таким образом, лишь одно бактериальное превращение полезно и желательно при производстве некоторых типов вин — сбраживание яблонной кислоты в .молочную. Всякое воздействие бактерий на другие компоненты вина опасно. Однако в действительности совершенно безвредных бактерий, которые бы, кроме яблочной кислоты, не затрагивали другие кислоты, не существует.

Аромат вина подвергается глубоким изменениям в результате ЯМБ, и тем в большей степени, чем дольше вино находится в присутствии жизнеспособных бактерий. Первичный аромат сорта ослабляется и может полностью исчезнуть. Вина могут приобретать устойчивые запахи кислого молока, сливочного масла, сыра, муки, пшеницы, квашеной капусты. Запах диацетила (или аромат сливочного масла) считают более или менее допустимым, при этом в зависимости от концентрации его расценивают или как достоинство, или как порок. ЯМБ в надлежащих условиях сопровождается небольшим повышением летучей кислотности на 0,1—0,2 г/дм³. Дальнейшее повышение летучей кислотности можно блокировать путем сульфитации. Но если после исчезновения яблочной кислоты бактерии оставляют действовать без какого-либо вмешательства, как правило, наблюдают повышение кислотности. Поэтому в практике виноделия ЯМБ должно находиться под контролем. Следует периодически определять общую кислотность, летучую кислотность и яблочную кислоту. Как только процесс ЯМБ закончен, необходимо немедленно производить переливку вина с сульфитацией. Причем переливку молодых вин следует проводить не в фиксированные даты, а в зависимости от того, как протекает ЯМБ. Осветление нужно проводить, возможно, раньше, рекомендуется фильтрация молодых вин, она даже необходима при хранении вин в крупных резервуарах.

Чтобы создать благоприятные условия для ЯМБ вина, рекомендуют проводить раскисление сусла или мезги путем введения карбоната калия или карбоната кальция. Это так называемый химический способ нейтрализации избытка кислот сусла, мезги или молодого вина. Здесь следует отметить, что кальций в виде кислой или нейтральной соли осаждается не полностью, и таким образом создается опасность в дальнейшем образования осадка.

Дозу добавляемого осадителя, необходимого для понижения массовой концентрации титруемых кислот на 1 г/дм³, рассчитывают по значению стехиометрических коэффициентов соответствующих реакций. В зависимости от состава обрабатываемого сусла (вина) практически необходимая доза всегда несколько отклоняется от теоретически рассчитанной (табл. 3.3).

Из известных веществ — кислотопонижатслсй суссл и вин чаще всего применяется углекислый кальций (мел) как более доступное и дешевое средство. Чтобы избежать неблагоприятного влияния на букет вина, рекомендуется применять только мел высшей степени очистки. Непосредственно перед введением в вино его промывают несколько раз водой.

Предпочтительнее применять углекислый калий (поташ), который выгодно отличается от углекислого кальция (мела) тем, что вина получаются с более мягким и гармоничным вкусом, без нарушения устойчивости к помутнениям, вызываемым избытком кальция.

Сусло перед обработкой сульфитируют из расчета 100 мг/дм³ общего содержания S0₂, отстаивают в течение 12—18 ч. Рассчитанное количество мела вносят небольшими порциями при непрерывном перемешивании, избегая местного перещелачивания. Примерно через 12—20 ч сусло или вино снимают с осадка.

Химический контроль за процессом кислотопонижения ведут по следующим показателям: титруемая кислотность, pH и по возможности содержание винной кислоты и кальция. Если нейтрализации подвергалось вино, то в готовой для розлива продукции массовая концентрация винной кислоты не должна быть менее 1,0 г/дм³, кальция — не более 100 мг/дм³. В прошедшем химическую обработку вине проводят процесс яблочно-молочного брожения. При необходимости проводят также обработку холодом с целью стабилизации вин к кристаллизации винного камня.

Обработка химическими кислотопонижателями является сильно действующим средством, вызывающим нарушение кислотного равновесия вследствие изменения буферной емкости вина. По этой причине применять химическое раскисление рекомендуется только для сусел с массовой концентрацией кислот более 13 г/дм³ и вин с массовой концентрацией титруемых кислот 10 г/дм³. Доза кислотопонижателя не должна быть слишком высокой, чтобы не вызывать быстрого и резкого подщелачивания. Оптимальны дозы, рассчитанные на понижение массовой концентрации титруемых кислот не более чем на 3 г/дм³.

В большинстве случаев для понижения массовой концентрации титруемых кислот на 1 г/дм³ в натуральных винах достаточно внести 0,50 г/дм³ поташа, а для специальных — 0,70 г/дм³. Аналогичное поташу действие производит и бикарбонат калия. Его следует применять в дозах 0,65 г/дм³ для натуральных вин и 0,95 г/дм³ для специальных вин. Углекислый кальций (мел) применяется для кислотопони-жения натуральных и специальных вин в дозах, указанных в таблице для сусла.

В особых случаях, когда имеется разрешение органов исполнительной власти на добавление сахара к суслу, можно понижать кислотность сусла путем его разбавления водным раствором сахара (галлизация) в количествах, рассчитанных на понижение титруемых кислот до 15% их исходного содержания. Подсахаривание высококислотных сусел благоприятно влияет на органолептические свойства.

Если нужно добиться более ощутимого понижения титруемых кислот, подсахаривание может применяться также в сочетании с химическими способами обработки (шаптализация).

Ж. Риберо-Гайон и соавторы, например, рассматривают перспективу применения дрожжей Schizosaccharomuces в качестве заменителя или дополнителя ЯМБ. Однако этот вид дрожжей, по некоторым данным, нс способствует повышению качества производимых вин. Кроме этого, их использование предполагает практически полное удаление диких дрожжей, которое может быть получено стерилизацией при 75 "С после легкой сульфитации для защиты от окисления или сильной сульфитации (от 25 до 50 г/дм³), способ отнюдь не рекомендуемый.

Однако на этот счет есть и другие мнения. Исследования, проведенные в Институте «Магарач», показали, что применение активных сухих дрожжей — шизосахаромицетов и молочнокислых бактерий в виде комплексного препарата позволяет интенсифицировать процесс биологического кислотопонижения и получать виноматериалы высокого качества. Технологическая схема кислотопонижения выглядит так:

Итак, доказано, положительное влияние ЯМБ красных вин и его значение. Что же касается белых вин, то, по мнению Ж. Риберо-Гай-она и др. (1980), ЯМБ имеет более случайный и часто неблагоприятный характер. При ЯМБ вино часто теряет аромат и защиту от окисления, даже если уменьшение кислотности является фактором качества. Поэтому основным критерием для решения вопроса о целесообразности разложения яблочной кислоты нужно считать органолептические характеристики конкретного продукта. Если первостепенное значение придают ароматическим свойствам, то проводить ЯМБ не нужно. Если хотят в первую очередь избежать избыточной кислотности, «зеленого» привкуса, грубости, то проведение ЯМБ желательно. Но оно может отрицательно сказаться на ароматических свойствах вина.

Если устанавливается необходимость проведения ЯМБ, его нужно осуществлять на стадии первичного виноделия, регулируя режим

сульфитации и температуру вина. Вводят не более 50—75 мг/дм³ S0₂ и температура должна быть 15—20 °С. Если нужно прекратить ЯМБ, вино снимают с осадка и вводят не менее 75 мг/дм³ S0₂. Приготовление жидкой разводки молочнокислых бактерий требует длительного времени (15—20 суток). Интенсификация возможна за счет внесения в среду большой биомассы бактерий в виде препарата сухих дрожжей. Исследования, проведенные в Институте «Магарач», показали эффективность их применения. Внесение препарата сухих активных культур бактерий вместе с дрожжевой разводкой в сусле с массовой концентрацией титруемых кислот 10 г/дм³ в количестве 200 мг/дал приводило к завершению процесса за 25 суток. Массовая концентрация титруемых кислот снизилась до 8 г/дм³. В результате в виноматериалах было отмечено смягчение вкуса, он отвечал требованиям типа. Желательно не менее 30% яблочной кислоты оставлять несброженной. Это может в какой-то мере сохранить винам свежесть вкуса и сохранение сортового аромата и предупредить появление горечи. Естественно, что в низкокислотных винах ЯМБ не следует допускать, так как при этом ухудшаются вкус и букет. Их сульфитируют до массовой концентрации свободной S0₂ не менее 20 мг/дм³ и хранят при 10—12°С. Процесс ЯМБ можно остановить с помощью оклейки, фильтрации или пастеризации. Ход ЯМБ необходимо контролировать с помощью хроматографического анализа органических кислот (метод бумажной хроматографии).

После снятия виноматериалов с дрожжей процессы первичного виноделия заканчиваются. Вино переходит во вторичное виноделие — в стадию созревания.

Глава 4