Первичное виноделие (стр. 5 )

Процесс брожения – это сложный микробиологический, биохимический и физико-химический процесс превращения сусла в вино. Основной процесс брожения заключается в расщеплении глюкозы, фруктозы и сахарозы под действием ферментов дрожжевой клетки с образованием этилового спирта и углекислого газа в виде пузырьков.

C6H12O6=2C2H5OH+2CO2+Q

Из 1 г глюкозы при этом образуется 0,51 г (0,6 мл) этилового спирта и 0,49 г (246 мл) углекислого газа. В ходе процесса также выделяется теплота в количестве 0,14 ккал (586 Дж).

Кроме основного брожения при брожении образуются высшие спирты, органические кислоты, эфиры, альдегиды, метиловый спирт, которые вместе с этиловым спиртом формируют аромат брожения.

Брожение проводят на ЧКД, получаемых в специальных микробиологических центрах выращиванием из одной клетки на твердой питательной среде. Полученная чистая культура используется на винзаводах для приготовления разводки ЧКД путем постепенного переноса дрожжей из пробиркис пастеризованным суслом в более крупные пробирки и затем в баллоны с последующей генерацией в дрожжанках.

Генерация протекает 2-3 суток при доступе воздуха до концентрации дрожжевых клеток 120-150 млн. в 1 мл разводки. При этом количество почкующихся клеток – не менее 50-60%, количество мертвых клеток – не более 5%.

Помимо разводки ЧКД все шире применяются активные сухие дрожжи (АСД), которые получают путем многостадийного культивирования на питательных средах с последующим отделением от среды, прессованием и гранулированием. Перед использованием АСД реактивируют, т. е. восстанавливают их активность в виноградном сусле, подогретом до 35-37˚С. Применение АСД исключает дополнительные затраты на приготовление разводки ЧКД, забраживание сусла начинается раньше, однако современные препараты АСД не способны к размножению и не могут быть использованы сверх рассчитанной на определенный объем сусла нормы.

В зависимости от условий брожения, региона переработки, состава получаемых вин, температуры брожения и давления применяют различные расы дрожжей – хладостойкие, теплостойкие, хересные, шампанские, сульфитостойкие и т. д.

Количество вносимой дрожжевой культуры составляет 1-3% (для белого сусла) или 2-4% (для красного сусла) от общего объема сусла.

Количество вносимой дрожжевой культуры зависит от степени инфицированности сусла, от его температуры, от содержания дубильных, фенольных и красящих веществ, от количества предварительно внесенного сернистого ангидрида.

Оптимальная температура брожения сусла в производстве белых столовых вин и шампанских виноматериалов лежит в пределах 14-18˚С, для большинства вин, при производстве которых не ставятся дополнительные технологические условия, температура брожения сусла не должна превышать 20-22˚С.

Способы брожения:

периодический; дробно-доливной; непрерывный.

Периодический способ основан на проведении брожения в небольших по объему (200-1000 дал) емкостях – бочках или резервуарах, брожение инициируется внесением в осветленное сусло 2-3% дрожжевой культуры.

Стадии брожения:

забраживание, 1-2 суток; стадия активного брожения, 2-4 суток; затухание брожения – дображивание, 10-40 суток.

На первой стадии наблюдается сначала медленное (лаг-фаза) размножение дрожжей, что обусловлено приспособлением их к условиях среды, а затем интенсивное (экспоненциальный рост) накопление биомассы дрожжей с преобладанием почкующихся клеток. Отмечается небольшое количество сброженных сахаров – все углеводы идут на питание дрожжей.

На второй стадии протекает бурное брожение с накоплением этилового спирта выделением углекислого газа в виде мелких пузырьков и теплоты, что приводит к повышению температуры бродящего сусла. Поэтому периодический способ можно применять лишь в небольших резервуарах, имеющих значительную удельную площадь поверхности (80-100 см2/дм3), благодаря чему обеспечивается достаточная теплоотдача и температура бродящего сусла не превышает технологически допустимый уровень.

На третьей стадии брожения концентрация сахаров плавно снижается, а концентрация спирта, тормозящего процесс брожения, плавно увеличивается, что приводит к затуханию процесса брожения, углекислый газ на этой стадии выделяется не в виду пузырьков, а путем десорбции на поверхности.

Периодический способ брожения позволяет получать виноматериалы высокого качества, но он имеет ряд недостатков:

большая трудоемкость; наличие непроизводительных периодов забраживания и дображивания, которое увеличивает длительность процесса и снижает оборачиваемость оборудования; отсутствие возможности контролировать температуру брожения; используются большие производственные площади.

Дробно-доливной способ брожения предусматривает проведение брожения в крупных резервуарах, при этом осветленное сусло подается частями (дробями) в 3-4 порции (30%-50%-20%, 30%-50%-20% или 40%-20%-40%) через 1-2 дня. При этом каждая последующая порция имеет более низкую температуру, чем температура бродящего сусла, благодаря чему осуществляется охлаждение бродящей среды по оптимальных параметров. Культура дрожжей при этом вносится только с первой порцией сусла.

Дробно-доливной способ имеет ряд преимуществ перед периодическим способом – уменьшается продолжительность непроизводительных периодов забраживания и дображивания, появляется возможность корректировать температуру бродящего сусла, но он также не лишен недостатков:

занимает большие производственные площади; не поддается автоматизации и механизации; не позволяет получить небольшие партии сортовых вин.

Непрерывный способ брожения сусла основан на ведение процесса брожения в условиях регламентированного потока сусла. В таких условиях среда постоянно обновляется, при этом улучшаются условия питания дрожжевых клеток, и они в течение более продолжительного времени находятся в активном состоянии. Расход сахаров на рост и размножение дрожжей уменьшается, а выход спирта увеличивается. Кроме того, исключаются периоды забраживания и дображивания, вследствие чего удельная производительность процесса увеличивается на 30-40% по сравнению с периодическим способом брожения.

Непрерывный способ брожения сусла осуществляется в установках непрерывного действия типа БА-1, ВБА, ВБУ-4Н. Установки состоят из 7-14 соединенных между собой герметических резервуаров. В резервуарах создаются определенные градации в составе бродящей среды и в физиологическом состоянии дрожжевых клеток. Осветленное сусло и дрожжевая разводка подаются в 1-й резервуар, где идет в основном накопление биомассы дрожжей, во 2-м и 3-м – главное брожение, в последующих резервуарах – постепенное дображивание. Молодой виноматериал с остаточной сахаристостью 2-3% выходит из последнего резервуара.

Установка БА-1 состоит из 6 вертикальных резервуаров объемом 2000 дал каждый, и 6 переточных бачков объемом 100-200 дал каждый. Общая вместимость установки – более 12000 дал, производительность – 7000 дал/сут. Пуск установки осуществляется двумя способами:

Система разгерметизируется, в последний (6-й) резервуар закачивается сусло и ЧКД, через 8-12 часов то же самое повторяют с 5-м резервуаром и т. д. до 1-го резервуара. При заполнении 1-го резервуара система герметизируется. На момент пуска в 6-м резервуаре – виноматериал-недоброд (2-3 сут), в 1-м – стадия забраживания. Система герметизируется, сусло и 10% разводка ЧКД задается в 1-й резервуар и установка запускается в ускоренном режиме.

После запуска установки в процессе брожения выделившийся углекислый газ создает в верхней части установки повышенное давление, под его воздействием сусло через подъемный трубопровод выдавливается в переточной бачок до момента его заполнения. В этот момент по команде поплавкового реле отключается насос для подачи сусла и открывается клапан для выпуска CO2. При этом сусло из переточных бачков поступает в следующий резервуар через гидрозатвор, а из последнего 6-го резервуара виноматериал с остаточным сахаром подается в накопительный резервуар для последующего дображивания.

Установка ВБА аналогична БА-1, но в ней отсутствуют переточные бачки, и циркуляция сусла осуществляется принудительно, каждый резервуар имеет клапан для выпуска избыточного давления CO2.

Установка ВБУ-4Н предназначена для одновременного получения сухих, полусухих, полусладких, крепких, полудесертных и десертных вин. Система состоит из 14 резервуаров объемом 1000 дал каждый, соединенных определенным образом в секции. В 1-й секции, включающей только 1 резервуар ведут подбраживание для получения десертных виноматериалов. Во 2-й секции, состоящей из 2-го и 3-го резервуара получают виноматериалы для крепких вин, в 3-й секции из 4 резервуаров (4-й-7-й резервуар) – полусладкие виноматериалы, в 4-й секции из 7 резервуаров (8-й-14-й резервуар) получают полусухие и сухие виноматериалы. Отбор виноматериалов происходит с 1-го, 3-го, 7-го и 14-го резервуаров.

Способы модификации и интенсификации процесса брожения:

брожение сусла в атмосфере повышенного давления CO2; брожение с насадками; поточно-доливной способ брожения.
Брожение на мезге

Брожение на мезге проводят в производстве красных вин, а также некоторых белых специальных вин (мадеры), отличающихся большой экстрактивностью. При брожении на мезге преследуется цель не только сбраживания сахара, но и экстрагирования красящих, фенольных, дубильных, азотистых, ароматических и других веществ из кожицы и семян.

Ввиду механических качеств мезги, которая в отличие от сусла представляет собой вязкую массу, процесс брожения на мезге более сложен по аппаратурному оформлению и проводится в ином технологическом режиме, чем брожение сусла.

Для улучшения экстракции брожение на мезге осуществляют при повышенных температурах 28-30˚С, поскольку более низкая температура не обеспечивает получения достаточно окрашенных и экстрактивных виноматериалов. Дальнейшее увеличение температуры недопустимо, поскольку при 36˚С активность дрожжей резко снижается и интенсивность брожения замедляется, при 40˚С дрожжи отмирают и спиртовое брожение прекращается, ускоряется развитие маннитных, молочно-кислых и других бактерий.

Брожение на мезге осуществляется тремя основными способами:

в открытых резервуарах; в закрытых резервуарах; в специальных установках.

Брожение в открытых резервуарах проводят в дубовых чанах, крупных железобетонных или металлических резервуарах, которые заполняют на 80% их вместимости свежей мезгой, подаваемой мезгонасосом непосредственно с дробилки-гребнеотделителя. Брожение проводят двумя способами – с плавающей или погруженной шапкой. Под шапкой понимают уплотненную массу твердых частиц мезги (обрывков кожицы и мякоти) с сорбированными на ней пузырьками углекислого газа, всплывающую на поверхность бродящего сусла.