Что такое брожение вина
Что такое брожение вина
Немного ситуация усложняется при производстве креплёных (с добавлением спирта) и десертных (особая технология) вин. Тут естественным брожением добиться высокого спирта (14-17%) невозможно. При 17 % спирта сусло самоконсервируется и дрожжи погибают. Да ещё при этом в вине должно присутствовать 14-17 % сахара. Поэтому брожение проводят до тех пор, пока в сусле не останется нужный сахар, а потом прибавляют спирт, доводя его содержание в виноматериале до требуемого уровня. То есть, брожение прерывают спиртованием. По правильной технологии креплёных вин естественного спирта должно быть не менее 3 % из 14 %.
Некоторые важные сведения о спиртовом брожении.
При температуре ниже +10 С, брожение останавливается.
Из 1 грамма сахара при брожении образуется:
— спирт этиловый 0,6 мл. или 0,51 гр
— углекислый газ 247 см.кубических или 0,49 гр.
— тепло рассеиваемое в атмосферу 0,14 ккал
Сахара усваиваются дрожжами активно, при содержании сахара в сусле в пределах от 3 % до 20 %.
Как только концентрация спирта в сусле достигает 18 %, то погибают все винные дрожжи. Существуют некоторые виды культурных дрожжей, которые погибают уже при доле спирта от 14 %. Такие используются для производства вин с остаточным сахаром.
Углекислый газ, выделяемый дрожжевыми клетками в сусле, замедляет их работу. Пузырёк газа, пока он небольшого размера, «прилипает» к стенке дрожжевой клетки и препятствует поступлению к ней питательных веществ. Такая ситуация продолжается до тех пор, пока клетка не «надует» этот самый пузырёк до определённого размера. Затем пузырёк всплывает и уволакивает дрожжевую клетку с собой вверх, до поверхности бродящей жидкости. Там он лопается, а клетка опускается на дно бродильной ёмкости. Этот процесс условно называется «кипением», и считается напрасной тратой времени в процессе.
Выбор дрожжей зависит от воли винодела.
Далее разные виды спиртовых винных дрожжей начинают конкуренцию между собой. Главный лимитирующий показатель, это сколько спирта в сусле.
При накоплении 16 % спирта, эллипсодные дрожжи погибают. Финал брожения проводят спиртоустойчивые дрожжи oviformis (яйцеобразные). Но и они выпадают при спирте 18 %. Теперь виноматериал практически стерилен. Испортить его может только кислород воздуха.
Брожение на диких дрожжах может давать высококачественные вина с огромной гаммой вкусовых оттенков и аромата. Ведь в создании их принимают участие несколько видов дрожжей, сменяющих друг-друга. Но есть существенный риск получить недоброд или низкоспиртуозное вино, если на каком-то этапе эстафета дрожжевых грибков прервётся.
Надо отметить, что после многочисленных экспериментов, современная винодельческая промышленность пришла к выводу, что применять чистые культуры дрожжей можно ограниченно, в случае если исходное сырьё имеет какие-то недостатки или нет возможности соблюдать правильный температурный режим при процессе брожения.
При температуре от +25 до +30 происходит чрезмерно бурное брожение. Дрожжи быстро размножаются и быстро отмирают, в виноматериал постоянно поступают азотистые вещества, которые образуются при разложении погибших клеток, а это усиливает риск помутнений, болезней, переокисленности.
При t выше +30 С дрожжи гибнут, а в сусле остаётся сахар (недоброд). В такой питательной среде тут же начинают размножаться посторонние бактерии и происходит порча продукта.
Весь период брожения условно делят на три фазы:
забраживание, бурное брожение, тихое брожение.
Эта схема отображает стационарный способ брожения. Здесь важно, чтобы ёмкость была заполнена бродящим суслом не более чем на 2/3 объёма. Иначе, с пеной в средней фазе, содержимое будет выбрасываться наружу. Это приводит к нерациональному использованию бродильных ёмкостей и нестабильности процессов внутри неё.
Более стабильно брожение протекает при доливном способе брожения. Правда использовать эту технологию можно только для изготовления сухих вин. Проводится так:
1. сначала ёмкость наполняется на 30 % от общего объёма суслом и в него вносится дрожжевая разводка в полном объёме; Через 2 суток брожение перейдёт в стадию бурного, а сусло разогреется.
2. на третий день приливается ещё 30 % подготовленного свежего сусла;
3. ещё через 4 дня приливается в ёмкость ещё 30 % свежего сусла.
Бродильная ёмкость, таким образом, заполняется практически до верху, а сам процесс брожения происходит без резких пиков и рывков в численности дрожжей и продуктов их жизнедеятельности. А это хорошо для качества будущего вина.
Используется при производстве красных вин и некоторых креплёных белых высокоэкстрактивных (насыщенных) вин. Здесь при брожении стоит задача получить не только спирт, но и вывести из кожицы и семян красящие, ароматические дубильные и прочие вещества.
Брожение на мезге с плавающей шапкой. Проводится в чанах или открытых ёмкостях. Сусло сульфитируют из расчёта 100 мг/1 кг. Наполняют им тару на 4/5 от объёма, вносят дрожжевую разводку. Размешивают.
Оба вида брожения на мезге можно проводить и в закрытых ёмкостях. При этом над шапкой образуется слой углекислого газа, который в некоторой мере противостоит уксусо-кислому прокисанию и упрощает процесс.
Пиво, вино, другие напитки и вкусная еда
суббота, 26 августа 2017 г.
Как происходит брожение вина
В 19 веке по просьбе Наполеона было проведено исследование, в результате которого выяснилось, что соприкосновение вина с кислородом ведёт к его гибели, поскольку в нём появляются микроорганизмы, которые его портят.
Дрожжи в природных условиях, когда они сухие, перемещаются с помощью ветра. Если попадут в сахаристую жидкость, начнут бродить.
Биология продукта
Так уж устроена природа, что нас окружают бактерии и дрожжи, являющиеся пагубными для вина, а именно такие как, например плесневые бактерии, масляно-кислые, уксусные, молочнокислые и др.
Каждый винодел должен знать, что вредные дрожжи и бактерии очень привередливые и живут только в определённых условиях, например, где есть кислород. Поэтому изготавливая вино необходимо соблюдать все условия для комфортной среды созревания.
Если дрожжи не получают достаточное количество пищи, то они останавливают свою деятельность не переработав до конца весь сахар, и как следствие вино содержит маленькое количество спирта и может быстро прокиснуть. Если сахара в сусле содержится больше, чем 20%, то это может остановить процесс.
Что такое брожение вина
Глава VI. Технология брожения виноградного сусла
Алкогольное брожение
Винодельческое производство основано на процессе алкогольного брожения, во время которого виноградное сусло превращается в вино. Человечество, пользуясь брожением при изготовлении вина и других алкогольных напитков с глубокой древности, не знало сущности происходящих при этом явлений. Научное обоснование этого процесса стало возможным лишь тогда, когда естествознание, обогатившись многими фактами и методами исследований, позволило проникнуть в глубину явлений, происходящих при брожении. Развитие наших представлений о спиртовом брожении протекало этапами, большими периодами. Только в XVIII в. Лавуазье путем тщательного взвешивания продуктов брожения установил, что сахар при брожении распадается на спирт и углекислоту и что из определенного количества сахара всегда получается одно и тоже количество спирта.
В этот первый период внимание было обращено исключительно на химическую сторону, а внутренняя природа процесса не затрагивалась.
Несмотря на то, что химическая сторона брожения этими исследованиями была достаточно выяснена, все же сущность брожения не была разгадана и для разъяснения ее потребовалась работа нескольких поколений.
Значительно продвинув вперед изучение вопросов брожения и дав ему новое направление, Пастер, однако, не мог отрешиться от мысли, что «химический акт брожения тесно связан с жизненным актом, начинающимся и кончающимся с ним». Пастер не мыслил «алкогольного брожения без одновременной организации развития и размножения клеток, или продолжающейся жизни уже образовавшихся клеток». Виталистический взгляд Пастера, что «нет брожения без жизни» в течение многих лет имел решающее влияние на воззрения исследователей в области бродильных процессов и считался неоспоримым.
Работами русского ученого Манасеиной (1871) было доказано, что «распадение сахара на алкоголь и угольную кислоту не зависит от жизни дрожжевых ячеек», а спиртовое брожение обусловливается специфическими ферментами, образуемыми дрожжевыми клетками.
Ферментная теория брожения, впервые выдвинутая Манассеиной, была поддержана Фаминициным (1883) и подтверждена Бухнером, выделившим зимазу (1897).
С получением бесклеточного брожения открылся новый путь для изучения химизма брожения и изучения ферментов, обусловливающих этот химизм. Особая заслуга в этом вопросе принадлежит русскому ученому А. Н. Лебедеву, предложившему новый метод изолирования зимазы, значительно более простой, чем метод Бухнера.
Работами Манассеиной, Бухнера и Лебедева был положен конец виталистическим воззрениям на природу брожения и отвергнута существовавшая до того времени идеалистическая трактовка классификации ферментов, в частности ферментов спиртового брожения.
В результате этих работ наступил период расцвета изучения химической стороны процесса брожения. Постоянное образование глицерина, янтарной кислоты и некоторых других продуктов, улавливаемых анализом, показало, что процесс брожения протекает не так просто, как его обычно изображали формулой
которая дает лишь структуру исходного и конечных соединений. Не подлежит сомнению, что при брожении получаются промежуточные продукты, которые, образуясь, быстро исчезают и в большинстве случаев не улавливаются анализом. На протяжении этого периода (развивались и часто уступали свое место новым различные схемы тех химических этапов, через которые проходит молекула углевода при спиртовом брожении.
Не останавливаясь на рассмотрении этих схем, в построении которых решающее влияние оказали работы Костычева и Лебедева, укажем, что они представляют собой лишь современные рабочие гипотезы, более или менее удовлетворительно объясняющие часть наблюдаемых явлений и потому могущие претерпевать дальнейшие изменения. В этот период построения схем ферментативная сторона почти не затрагивалась. Настоящий период характеризуется тем, что химическое исследование дополняется исследованиями ферментативного характера, которым придается преимущественное значение.
Вполне установлено, что фермент спиртового брожения зимаза отнюдь не является единым веществом, а представляет собой целый комплекс ферментов, принимающих участие в брожении на различных этапах распада углеводов.
Во всех живых клетках и тканях содержится то или иное количество ферментов. Мы вправе оказать, что всегда, когда имеют дело с сырьем растительного или животного происхождения, следует считаться с теми биологическими катализаторами, которые в этом сырье заключены. В большинстве отраслей пищевой и пищевкусовой промышленности технологический процесс зиждется на ферментативных реакциях, и действие ферментов определяет собой качество получаемых продуктов. Только в результате этих превращений, происходящих в виноградном сусле при брожении и в вине при выдержке, возникают надлежащая крепость, вкус, аромат и букет вина.
Что такое брожение вина
Брожение
Виноград после дробления и гребнеотделения подается в чан или резервуар. При заполнении резервуаров в мезгу частями вводится сернистый ангидрид в следующих количествах в зависимости от температуры (для здорового винограда):
Количество сернистого ангидрида
Загрузка резервуара производится на 80% его емкости. Через 6-12 ч в резервуар вносится разводка чистой культуры дрожжей (например, раса Бордо 20) в количестве 2-3% от общей массы мезги. Дрожжевая разводка должна быть бурно бродящей; удельный вес такой разводки около 1,020. Устанавливается контроль за ходом брожения с помощью ареометра и за температурой брожения. Если начало брожения задерживается, необходимо выяснить причину задержки. Иногда она происходит из-за высокого содержания сернистой кислоты. В этом случае содержимое резервуара необходимо проветрить путем переливки сусла или разбавить несульфитированной мезгой и добавить свежую разводку дрожжей. Причиной задержки могут быть дрожжи, если задана выброженная дрожжевая разводка или ее количество весьма незначительное. В этом случае необходимо ввести свежую дрожжевую разводку. Иногда, особенно в конце сезона виноделия, причиной задержки брожения может быть низкая температура мезги. Тогда необходимо подогреть содержимое резервуара путем перекачивания сусла через теплообменник. Эффективным средством является также использование небольшого количества (5-10%) сброженной мезги от предыдущего брожения. Свежая мезга, поданная на остаток сброженной мезги, быстро забраживает даже при пониженной температуре. При этом необходим тщательный микробиологический контроль за загрязнением сброженной мезги болезнетворными микроорганизмами. При задержке брожения от похолодания рекомендуется также применять разводку чистой культуры дрожжей специальных холодоустойчивых рас (например, раса Ленинградская).
Чтобы брожение протекало нормально и были созданы благоприятные условия для растворения красящих веществ, температура бродящей мезги должна находиться в пределах 28-32°С. Вина, выброженные при более низкой температуре, обладают фруктовым вкусом и более приятным ароматом, но окраска их несколько ослаблена. Поэтому более низкую температуру брожения можно применять, если имеются средства для термической обработки мезги или винограда до брожения. Если при такой обработке получается достаточно окрашенное сусло, то брожение можно проводить по белому способу (без мезги). В этом случае при наличии охлаждающих средств температуру брожения можно поддерживать на уровне 18-20°С (как для белых вин).
Чем выше температура брожения на мезге, тем интенсивнее окраска получаемых вин, но тем хуже может быть их качество. При температуре выше 36°С дрожжи становятся малоактивными, при 39-40°С они отмирают и брожение останавливается. При этом получают усиленное развитие болезнетворные микроорганизмы, в частности молочнокислые и маннитные бактерии.
Поэтому при брожении по-красному в железобетонных резервуарах необходимо обязательно охлаждать бродящее сусло.
Оптимальной температурой брожения по-красному является 28-32°С для столовых вин [33]. Температура ниже 25°С не позволяет проявить все качества, и полученные вина по характеру приближаются к розовым.
Когда говорят о температуре брожения на мезге, то подразумевают собственно температуру экстракции, которая совмещена с брожением. Поэтому, если говорить о самой температуре брожения, то она должна быть невысокой и это будет благоприятно отражаться на качестве вина. А температура экстракции красящих и дубильных веществ должна быть повышенной. Поэтому, если разделить процессы брожения и экстракции, то можно создавать оптимальные температурные режимы для каждого из этих процессов: для экстракции 32-35°С, для брожения 15-18°С. Этот принцип разделения данных процессов использован в технологической схеме приготовления красных столовых вин в потоке на линии ВПКС-10А.
Судро [276] изучал влияние температуры на растворение полифенольных соединений. Простое повышение температуры без вмешательства других факторов (продолжительности контакта с мезгой, степени раздавливания ягод винограда, перемешивания шапки и т. д.) увеличивает не только содержание общих полифенольных веществ, но и содержание красящих веществ по отношению к неокрашенным полифенольным веществам. Объясняется это тем, что антоцианы растворяются быстро в начале брожения и этому растворению способствует повышенная температура, тогда как неокрашенные дубильные вещества и лейкоантоцианы растворяются более медленно на протяжении всего периода мацерации.
Следовательно, короткий контакт с мезгой может способствовать получению вин достаточно окрашенных, но без грубости.
В различных странах рекомендуются следующие оптимальные температуры в °С брожения по-красному [211]:
Оптимальные температуры в °С брожения по-красному
Нами было показано [132], что для гибридов прямых производителей температуру брожения следует поддерживать на более высоком уровне, а также, что для улучшения качества красных столовых вин из гибридов прямых производителей необходимо стремиться к уменьшению содержания в них метилантранилата, составляющего основу ароматических веществ франко-американских гибридов. Это достигается при более позднем сборе винограда и путем проведения брожения при повышенной температуре (35-38°С) в период бурного брожения. Для обеспечения такого режима мезгу перед брожением подогревают и брожение начинается при температуре 28-30°С. Нагревание мезги до 60°С и последующее медленное ее охлаждение также способствуют такому режиму. При температуре 28-30°С в мезгу вводится разводка чистой культуры дрожжей. Проведение брожения при высокой температуре способствует повышенному выносу ароматических веществ с CO2, снижению «лисьего привкуса» в получаемых виноматериалах и повышению их качества.
Перемешивание шапки. При брожении с плавающей шапкой выделяющаяся в процессе брожения углекислота, двигаясь вверх, подталкивает находящиеся в сусле частицы кожицы, гребней, семена, которые всплывают на поверхность и уплотняются там в виде так называемой шапки. На поверхности образовавшейся шапки создаются благоприятные условия для развития вредных бактерий, особенно уксуснокислых, что приводит к накоплению уксусной кислоты в вине и снижению его качества. Поэтому совершенно необходимо образующуюся шапку погружать в бродящую среду путем перемешивания. М. А. Герасимов [51] рекомендует проводить перемешивание 4-5 раз в сутки. В. И. Никандрова считает достаточным для извлечения оптимального количества красящих и дубильных веществ 6-часовое непрерывное перемешивание мезги. В опытах А. В. Коноваловой максимальное количество красящих веществ экстрагировалось при перемешивании по 6 ч в течение 8 дней, но при этом происходит сильное измельчение мезги и в связи с этим наблюдается плохое осветление вина, а также большой расход электроэнергии. А. В. Коновалова рекомендует проводить 6-8-разовое перемешивание в течение дня. По нашим данным, для хорошего извлечения красящих веществ из мезги, для охлаждения шапки и предохранения от развития в ней уксуснокислых бактерий достаточно 3-4 раза в сутки энергично перемешивать шапку в течение одного часа.
В деревянных открытых чанах перемешивание производилось вручную с помощью деревянных мешалок. Этот процесс был трудоемок и требовал затрат тяжелого ручного труда. И если в мелких деревянных чанах вручную можно было удовлетворительно перемешать шапку, то с применением крупных открытых железобетонных резервуаров это делать вручную оказалось практически невозможным. Этот процесс был механизирован с введением переносной мешалки УПМ-3, предложенной С. И. Зорабяном [80]. Универсальная переносная мешалка УПМ-3 (рис. 42) предназначена не только для перемешивания мезги, она может быть использована также для перемешивания купажей и дрожжевой гущи. Мешалка состоит из всасывающей 9 и нагнетательной 6 труб, шнека 7, корпуса головки 12 и электродвигателя 3. Нагнетательная труба имеет четыре патрубка 10, приваренных под углом 8° к ее оси на расстоянии 770 мм от основания. Кронштейн 4 имеет серьгу, за которую мешалка подвешивается к электротельферу. Все детали мешалки, соприкасающиеся с мезгой, изготовлены из углеродистой стали и покрыты лаком БФ-2.
Налажен серийный выпуск таких мешалок. Для перемешивания шапки мешалку устанавливают в резервуаре перпендикулярно ко дну резервуара, погружая в мезгу таким образом, чтобы патрубки нагнетательной трубы находились над поверхностью шапки. При вращении шнека витки его захватывают сусло из нижней части резервуара из-под шапки и через патрубки с силой выбрасывают на поверхность шапки, перемешивая ее. Мешалка УПМ-3 дает хорошие результаты в резервуарах емкостью до 1200 дал. В более крупных резервуарах (до 2000 дал) эффективность перемешивания шапки резко снижается, так как струи сусла, выходящие из патрубков мешалки, уже не достают до стенок резервуара и остаются участки, которые приходится перемешивать вручную. На перемешивание шапки в резервуаре емкостью 1200 дал мешалкой УПМ-3 требуется 20-40 мин (в зависимости от степени уплотнения шапки).
Техническая характеристика мешалки УПМ-3
Недостатком мешалки УПМ-3 является то, что ее можно применять лишь для открытых резервуаров. Кроме того, для ее эксплуатации требуется большое пространство над резервуарами (не менее 2 м), что нерационально увеличивает объем производственного здания. Переносить мешалку трудно из-за сравнительно большого веса и громоздкости. Установка мешалки над несколькими резервуарами на монорельсе и перемещение ее с помощью электротельфера значительно облегчают работу с мешалкой.
Для перемешивания шапки в открытых резервуарах любой емкости с успехом могут быть применены мезгонасосы ПМН-28, ВПМН-10 и ВПМН-20. При этом бродящее сусло вместе с частичками мезги забирается через нижний кран резервуара и подается мезгонасосом на шапку. Рабочий, перемещая выбросной шланг мезгонасоса, попеременно направляет струю жидкости на все участки шапки.
Для перемешивания шапки в резервуаре емкостью 2000 дал мезгонасосом ПМН-28 требуется 0,5 ч. Таким образом, один мезгонасос может перемешивать шапку примерно в 10 резервуарах из расчета, что каждый резервуар будет перемешиваться 4 раза в сутки. При этом мезгонасос должен быть установлен стационарно и соединен со всеми резервуарами стационарными мезгопроводами с трехходовыми кранами, так как перемещение мезговых шлангов вручную затруднительно.
Температура непосредственно под шапкой всегда на 4-5°С выше температуры бродящего сусла на дне чана, соответственно остаточный сахар под шапкой на 3-5% ниже, чем на дне чана. По данным А. Саломона [155], температура и сахаристость при брожении на мезге с плавающей шапкой следующие (табл. 25).
Таблица 25
Таким образом, процесс перекачивания бродящего сусла на шапку, кроме усиления извлечения красящих и дубильных веществ, способствует уравниванию температуры брожения и сахаристости бродящей среды.
Иногда в зарубежной практике применяют для перемешивания шапки сжатый воздух, который подается к бродильным резервуарам по стационарным трубопроводам. От магистральных трубопроводов к бродильным резервуарам воздух подается по гибким шлангам со специальными трубками для перемешивания, которые вставляются через верхний люк и доходят до дна резервуара.
Перемешивание шапки воздухом не рекомендуется, так как при этом происходит бурное окисление красящих веществ, что делает их нестойкими, и значительная часть антоцианов выпадает в первые 3 месяца хранения виноматериала в осадок.
Для перемешивания шапки наиболее целесообразно применять углекислоту, азот или другой инертный газ, а также утилизировать для этой цели углекислоту брожения.
Еще в 1930 г. Г. Г. Агабальянц показал, что время отделения сброженного виноматериала от мезги нужно определять дифференцированно в зависимости от сорта и условий года.
Добавление лимонной или винной кислоты в мезгу при брожении или настаивании значительно повышает окраску вин. Этот прием может быть эффективен в южных районах страны, где получаются малокислотные вина [456].
Из бродильных резервуаров мезга вместе с вином перекачивается мезгонасосом в стекатель или пресс. Перед началом перекачивания содержимое бродильного резервуара необходимо тщательно перемешать с помощью мешалки УПМ-3 или мезгонасоса. Наиболее полно мезгонасосом выкачивается сброженная мезга при одновременной работе мешалки или другого мезгонасоса, производящего перемешивание. При этом выкачивается до 90-95% содержимого резервуара. На дне остается небольшое количество семечек и кожицы, которые выгружаются вручную через нижний люк.
При отсутствии мезгонасосов содержимое резервуара выгружают в следующей последовательности: сначала спускают вино через нижний кран, а затем вручную мезгу подают через нижний люк в пресс. Для этого железобетонный резервуар должен быть поднят на опоры таким образом, чтобы корзина гидравлического пресса или сам пресс ПНД-5 находились на уровне люка, когда они подкатываются под нижний люк резервуара.
В районах ординарных вин прессовые вина идут вместе с вином-самотеком в купажи вин. При производстве тонких марочных вин самотек и прессовые вина выдерживают отдельно и иногда добавляют в купажи определенные пропорции прессовых вин.
Отделенное от мезги вино помещается в железобетонные резервуары или другие емкости для осветления. Если в вине имеется остаток сахара, то винодел должен принять все меры к полному дображиванию вина. Удельный вес сброженного вина должен быть 0,993-0,994 при крепости 14-15% об. и 0,997-0,998 при крепости 10-11% об. Дображиванию способствуют энергичное перекачивание с аэрацией, барботаж воздухом, удаление осадков, добавление 20-25 г/гл фосфата аммония, температурный режим выше 15-18°С, добавление бурно бродящей дрожжевой разводки.