Технологическая схема брожения сусла поточно-доливным способом без применения искусственного холода была испытана с использованием металлического· резервуара вместимостью 41 тыс. дал.
График подачи сусла на брожение составили на основе разработанных режимов брожения с учетом конкретных условий брожения, среднесуточной температуры воздуха, сахаристости и температуры отстоенного сусла. Температуру брожения приняли равной 25—26°С в соответствии с рекомендациями Г. Г. Валуйко (1969) для производства белых сухих ординарных виноматериалов.
В бродильный резервуар первоначально подавали 4 тыс. дал отстоенного сусла из винограда сорта Ркацители и 1 тыс. дал разводки чистых культур дрожжей расы 47-К. При установившемся режиме в первом периоде брожения с 12 по 16 октября сахаристость бродящего сусла перед началом долива была близкой к нулю, а в конце долива равнялась 20—30 г/л (рис. 9). С 17 по 22 октября, во втором периоде брожения, в связи с понижением температуры, содержание остаточного сахара в бродящем сусле равнялось 20—30 г/л, а в конце долива —30—50 г/л. Объемы бродящего и доливаемого сусла были близки к расчетным.
В первом периоде брожения среднесуточная температура воздуха, температуру отстоенного сусла и температура брожения были близки к расчетным. Во втором периоде брожения среднесуточная температура воздуха снизилась до 7,5°С (рис. 10, а), что привело к снижению температуры отстоенного сусла до 7,5—10°С (рис. 10, б) и позволило сбраживать сусло при температуре 15— 18°С. Скорость сбраживания в течение всего периода брожения составляла 0,8—1,2 г/(л-ч) сахара.
Рис. 9. График брожения в металлическом резервуаре вместимостью 41 тыс. дал (отмечено время замеров в 8.00 и 14.00):
1 — спирт; 2 — сахар.
Рис. 10. Изменение температуры брожения, среднесуточной температуры воздуха и температуры отстоенного сусла в период брожения в металлическом резервуаре вместимостью 41 тыс. дал:
а) 1 — температура брожения расчетная; 2— температура брожения реальная; 3 — среднесуточная температура воздуха расчетная; 4 — среднесуточная температура воздуха реальная; б) 1—температура отстоенного сусла расчетная; 2 —температура отстоенного сусла реальная.
В соответствии с вышеприведенными температурными режимами, а также режимом долива, уравнение регрессии (6), описывающее процесс, примет вид:
(12)
где Т3 — среднесуточная температура воздуха, °C;
0,3-0,6— вычисленное значение коэффициента уравнения регрессии. Остальные обозначения те же, что и в формуле (6).
Исследование уравнения регрессии (12) показало, что оно адекватно описывает процесс поточно-доливного брожения виноградного сусла в металлическом резервуаре вместимостью 41 тыс. дал.
Брожение сусла поточно-доливным способом с применением искусственного холода было испытано в металлическом резервуаре вместимостью 45 тыс. дал. Для брожения использовали сусло-самотек и первого давления из винограда сорта Ркацители. Сусло, предварительно охлажденное до 10—12°С, осветляли в течение 12—18 часов. Первоначально в резервуаре задавали 2300 дал разводки ЧКД и 6700 дал осветленного сусла (табл. 18). После разбраживания сусла до 6% остаточного сахара ежедневно доливали осветленное сусло с температурой И — 14°С в количестве 20—22% общего объема бродящего сусла. Долив сусла проводили ежедневно в течение 5 дней, последние две порции сусла доливали в один день. Общая продолжительность брожения составляла 12 дней при коэффициенте заполнения резервуара 0,65. Температура брожения не превышала 25,5°С.
Таблица 18
Физико-химическая характеристика сусла, подаваемого на брожение, и сусла, бродящего в металлическом резервуаре вместимостью 45 тыс. дал
Одновременно проводили брожение сусла Ркацители в металлическом резервуаре вместимостью 5 тыс. дал долинным способом без предварительного охлаждения сусла, но рекомендациям В, М. Лозы (1961), и в бочке вместимостью 30 дал. Температура брожения в резервуаре вместимостью 5 тыс. дал 30-32°С, а в бочке —18-20. Характеристика приготовленных виноматериалов Ркацители приведена в таблице 19. Содержание летучих кислот во всех полученных виноматериалах примерно одинаковое. Наибольшее содержание общего экстрактa получили в виноматериале, сброженном в бочке. ( одержание высших спиртов, особенно изоамилового спирта, меньше в виноматериале, приготовленном в резервуарах вместимостью 45 тыс. дал. В виноматериале, приготовленном в резервуаре вместимостью 5 тыс. дал, отмечено повышенное содержание пропилового и изобутилового спирта. В виноматериале, приготовленном в бочке, общее содержание высших спиртов выше, чем в образце, приготовленном в резервуаре вместимостью 45 тыс. дал, в основном за счет 2-фенилэтанола, относительное содержание которого 14,4% свидетельствует о лучшем количественном составе ароматических веществ.
Таблица 19
Характеристика виноматериалов, приготовленных различными способами брожения
Содержание сложных эфиров примерно одинаковое в виноматериалах, приготовленных в резервуарах вместимостью 45 тыс. дал и в бочке. Довольно низкое содержание сложных эфиров в виноматериале, приготовленном в резервуаре вместимостью 5 тыс. дал. На производственной дегустации в совхозе-заводе им. Г. И. Котовского наивысшую оценку получил виноматериал, приготовленный в бочке, на 0,04 балла ниже был оценен опытный виноматериал и на 0,26 балла ниже виноматериал, приготовленный в резервуаре на 5 тыс. дал.
Производственные испытания технологии приготовления сухих виноматериалов в металлических резервуарах вместимостью 41 и 45 тыс. дал поточно-доливным методом подтвердили правильность разработанных режимов брожения с применением искусственного холода и без него и возможность получения качественных вин. Производственная проверка показала простоту и надежность поточно-доливного способа брожения в металлических резервуарах большой вместимости, который целесообразно использовать для сбраживания сусла из смеси европейских сортов винограда и из сортов винограда, поступающих на переработку в течение 10—15 суток. Поточно-доливной способ брожения относительно продолжительный, но позволяет использовать резервуары, предназначенные для хранения виноматериалов. Аппаратурно-технологическая схема приготовления виноматериалов не сложна и может быть скомпонована из имеющихся на предприятии сверхкрупных резервуаров. Недостаток данного способа брожения — переменная производительность, что затрудняет его применение в существующих поточных линиях переработки винограда и приготовления виноматериалов (ВПЛ-20, ВПЛ-30, ВПЛ-50).
Режимы брожения сусла периодическим способом были испытаны в металлических резервуарах вместимостью 15 тыс. дал. Для приготовления шампанских виноматериалов использовали сусло-самотек сорта Каберне-Совиньон, полученное по белому способу. После сульфитации в суслосборнике до 30 мг/л сусло отстаивалось при температуре 10—12°С в течение 12—14 часов. Брожение проводилось при регулировании температуры процесса с помощью двух выносных охладителей типа ВХБ с поверхностью теплообмена 6 м2, соединенных параллельно, и центробежного насоса типа ВЦН-20. Работа охладителей и насоса управлялась автоматически полупроводниковым пропорциональным терморегулятором типа ПТР-П-04 с датчиком температуры, установленным в специальной гильзе на высоте 3 м от основания резервуара и на расстоянии 0,5 м от его стенки. На шкале была установлена температура начала охлаждения 19,5°С и температура отключения системы охлаждения —18,5°С.
Температура брожения сусла не превышала 21°С (рис. 11). Отношение максимальной скорости сбраживания к средней составляет 2,3, что указывает на неравномерность процесса. Изменение содержания сахара и образование этанола также свидетельствуют о скачкообразном протекании процесса брожения. Продолжительность периода бурного брожения составила 3 суток, система охлаждения работала с перерывами 27 часов.
Одновременно проводили брожение сусла-самотека Каберне-Совиньон на молдавской установке непрерывного сбраживания в металлическом резервуаре вместимостью 5 тыс. дал доливным способом по рекомендациям В. М. Лозы (1961) и классическим способом в бочке вместимостью 30 дал. Температура брожения в peзервуарах молдавской установки не превышала 26—28, в резервуаре вместимостью 5 тыс. дал —30—32°С, а в бочке 18-20С.
Характеристика полученных виноматериалов приведена в таблице 19. Результаты производственных опытов показывают, что умеренная температура брожения в металлическом резервуаре на 15 тыс. дал и в бочке способствует лучшему сохранению органических кислот. Наименьшее содержание летучих кислот в винах, сброженных в резервуарах на 15 тыс. дал. Содержание общего экстракта наибольшее в виноматериале, сброженном в бочке, меньше — в резервуаре на 15 тыс. дал и еще меньше в резервуаре на 5 тыс. дал. Виноматериалы, приготовленные брожением периодическим способом в резервуарах вместимостью 15 тыс. дал, содержат больше высших спиртов, чем контрольные образцы, однако их количественный состав не ухудшается, о чем свидетельствует относительное содержание 2-фенилэтанола. Содержание сложных эфиров в опытных образцах сравнимо с их содержанием в контрольных. Исключение составляет виноматериал, приготовленный в бочке, содержащий значительно больше сложных эфиров. В целом периодическое брожение в резервуарах вместимостью 15 тыс. дал с регулированием температуры брожения позволяет получить виноматериалы с достаточным накоплением вторичных ароматических веществ и количественным составом, сравнимым с контрольными образцами. Особенно следует отметить высокое содержание в опытных образцах таких ценных эфиров для шампанских и коньячных виноматериалов, как этилкаприлат и этилкапринат. Производственная дегустация показала, что дегустационная оценка опытных образцов приближается к оценке виноматериала, приготовленного в бочке, и на 0,03— 0,2 балла выше, чем у образцов, приготовленных на молдавской установке и в резервуарах на 5 тыс. дал.
Рис. 12. График брожения периодическим способом при переменной температуре:
1— изменение температуры брожения; 2 — изменение содержания этанола; 3 — изменение скорости сбраживания; 4 —изменение содержания сахара.
Проводились производственные испытания периодического способа брожения при переменной температуре. Сусло сорта Каберне-Совиньон отстаивали при температуре 10—12°С с предварительной сульфитацией до 50 мг/л. В бродильный резервуар подавали отстоенное сусло с температурой 14°С в количестве 9,5 тыс. дал и разводку ЧКД в количестве 1000 дал. График брожения (рис. 12) показывает, что конечная температура брожения достигла 29,5°С, максимальная скорость сбраживания—6,2 г/(л-ч) сахара. Средняя температура брожения равна 21,7°С, а средняя скорость сбраживания—2,4 г/(л-ч) сахара. Следует отметить, что процесс брожения протекает неравномерно и температура брожения несколько превысила допустимую величину 26°С для белых сухих вин. Уменьшения конечной температуры брожения можно достигнуть снижением температуры сусла, поступающего на брожение, до 12—13°С увеличением объема разводки ЧКД до 20—30% объема бродящей массы.
Состав виноматериалов, приготовленных при постоянной и при переменной температуре, приведен в таблице 20. Виноматериал, приготовленный при переменной температуре, содержит на 12% больше высших спиртов, чем контрольный образец, однако количественный состав его лучше, содержание 2-фенилэтанола увеличилось на 50%. По содержанию сложных эфиров опытный образец несколько уступает контрольному. В целом по количественному составу вторичных ароматических веществ и по дегустационной оценке образец, сброженный при переменной температуре, несколько уступает контрольному.
Таблица 20
Характеристика виноматериалов, приготовленных при постоянной и переменной температурах брожения в металлических резервуарах вместимостью 15 тыс. дал
Однако такой способ брожения очень прост в аппаратурном оформлении и при снижении конечной температуры брожения до 24—26°С может быть успешно применен для приготовления ординарных белых столовых виноматериалов.
Разработанные аппаратурно-технологические схемы брожения сусла в металлических резервуарах вместимостью 15—50 тыс. дал прошли производственные испытания и внедрены на Качинском винзаводе Крымсовхозвинтреста и в совхозе-заводе им. Г. И. Котовского Молдвинпрома. Аппаратурно-технологическая схема брожения периодическим способом в сверхкрупных резервуарах при постоянной температуре с полной автоматизацией процесса заложена в проектах 3 заводов первичного виноделия мощностью 40 тыс. тонн переработки винограда в сезон каждый, построенных в г. Каушаны, пгт Бульбоака и Чимишлия.
Центральная дегустационная комиссия Молдвинпрома оценила опытный образец Каберне-Совиньон по белому способу на уровне 7,83 балла и рекомендовала его для производства шампанского; опытный образец Ркацители оценен на уровне 7,83 балла и рекомендован для производства марочных вин.
Внедрение технологии брожения сусла периодическим способом в резервуарах вместимостью 50 тыс. дал дает годовой экономический эффект 71,48 руб. на 100 дал сусла по сравнению с брожением на одной из лучших отечественных установок непрерывного сбраживания БА-1. Годовой экономический эффект от внедрения технологии брожения сусла периодическим способом при температуре 12—16°С в металлических резервуарах вместимостью 50 тыс. дал составляет 5,8 руб. на 1000 дал сусла по сравнению с установкой БА-1. Необходимо отметить, что применение металлических резервуаров вместимостью 50 тыс. дал для сбраживания сусла позволяет снизить в 2,3 раза удельные капитальные вложения и в 2 раза эксплуатационные расходы. Следует, однако, иметь в виду, что применение сверхкрупных резервуаров для брожения виноградного сусла будет экономически оправданно только на крупных заводах первичного виноделия мощностью более 10 тыс. тонн винограда в сезон.
Высокие технико-экономические показатели и высокое качество получаемых виноматериалов будут способствовать широкому внедрению технологии брожения виноградного сусла в резервуарах большой вместимости на винодельческих предприятиях СССР.
