Глава 3. ПРИМЕНЕНИЕ ИНЕРТНЫХ ГАЗОВ
Циркуляром Министерства сельского хозяйства Франции (6 октября 1969 г.) разрешено применение нейтральных или инертных газов в целях создания в надвинном пространстве резервуаров, содержащих сусло или вино, в аппаратах для переливки их атмосферы, противодействующей развитию аэробных микроорганизмов (цвель, уксусное скисание), и избежания окисления как веществ, способствующих образованию букета, так и сернистого ангидрида, который в этом случае можно применять в меньших дозах. Для этой цели разрешается использовать углекислый газ, аргон и азот. Это разрешение можно было бы рассматривать как чисто формальное, если учесть, что бродильные емкости заполнены углекислым газом, что воздух, в контакте с которым находится вино при различных операциях, всегда содержит азот в количестве, равном почти 4/5 его объема, и что свободное пространство, которое образуется над вином в бочках, находящихся в положении шпунтом на бок, заполнено в основном смесью азота и углекислого газа.
Применение инертных газов не ограничивается лишь обеспечением хранения вин в неполных резервуарах, поэтому в дальнейшем будут исследованы другие аспекты использования газов. Сюда можно отнести операции с винами в потоке азота, временную защиту вин насыщением их углекислым газом, розлив в бутылки в нейтральной атмосфере, а также операции по дегазированию и дезодорированию продуванием газом. Наконец, регулирование содержания углекислого газа в вине имеет большое значение с точки зрения вкусовых качеств.
ХРАНЕНИЕ ВИН ПОД ИНЕРТНЫМИ ГАЗАМИ
Способ хранения вин под азотом в неполных резервуарах предложили Моидави (1960) и Риберо-Гайон и Пейно (1961).
Первые опыты практического применения этого способа в США относятся к тому же времени, что и во Франции, т. е. к 1962 г. (Рёиуиль «Винный словарь»). Тогда же Меноре и Готере (1962) описали технику хранения стерилизованных фруктовых соков в инертной атмосфере. Они применяли азот для заполнения верхней свободной части резервуаров, чтобы избежать развития плесеней на поверхности вина.
С того времени установки для хранения вин под инертными газами получили широкое распространение, в частности в подвалах фирм, занятых торговлей винами. В настоящее время новые винохранилища проектируют с учетом возможности использования этого метода и установки соответствующего оборудования. Накопленный практический опыт уже сейчас позволяет определить наиболее простые, экономически выгодные и наиболее эффективные условия работы этого оборудования. Одним из основных преимуществ этого способа является то, что он позволяет в любой момент проводить отбор вина из неполных резервуаров для экспедирования, розлива, реализации по частям и т. д. При этом заполнение надвинного пространства инертным газом без кислорода обеспечивает сохранность вина в такой же степени, как если бы резервуар был полным.
Вопрос хранения вина под инертными газами стал предметом многих работ и разработок, которые были использованы при подготовке этой главы (Жольм, 1967, 1968, 1969, 1970; Пюжоль, 1967; Пейно, 1969; Палис, 1973).
Таблица 3.1
Характеристика газов, применяемых для хранения вин
Используемые газы
В табл. 3.1 приведены некоторые данные относительно газов, разрешенных циркуляром 1969 г. Аргон практически не применяется. Он имел бы преимущество, но растворимость его в вине достаточно велика, чтобы можно было этим пренебречь. Содержание аргона в атмосфере составляет около 0,9%, поэтому естественно, что в винах, обычно насыщенных воздухом, через несколько месяцев хранения обнаруживают лишь следы этого газа. Растворимость аргона в вине достигает 4 л на 1 гл. Из всех инертных газов чаще всего применяют азот. Для нужд виноделия используют азот марки R, который содержит 10 частей кислорода на 1 млн. частей азота. Когда вино обрабатывают одинаковым количеством азота, оно получает менее 0,01 см 3 кислорода на 1 л, что совершенно не дает каких-либо последствий. Азот поставляют в стальных баллонах вместимостью от 20 до 50 л, содержащих соответственно 3 и 7,5 м3 газа. Для значительных объемов использования, примерно 10 м3 (или 100 гл) в час, рекомендуется хранить азот в жидкой форме в резервуарах от 1200 до 3000 л, устанавливаемых вне зданий.
1 л жидкого азота дает 640 л азота в газообразном состоянии. Хотя растворимость азота в вине и меньше, чем у аргона и кислорода, она все же довольно значительна (около 2 л на 1 гл). Но практически вино всегда бывает насыщено газообразным азотом и не может больше растворять его. Действительно, в процессе приготовления вина и связанных с ним операций при хранении и обработках вино растворяет воздух; кислород связывается, происходит накопление азота. По закону Дальтона жидкость в присутствии атмосферы, образованной из нескольких газов, растворяет каждый из них, как если бы это был один под давлением, которое он имеет в смеси. Азот почти в два раза менее растворим, чем кислород, но давление его в четыре раза больше. Когда вино насыщают кислородом в контакте с воздухом, то оно, таким образом неизбежно насыщается азотом.
Углекислый газ реализуют в баллонах (объемом от 3,6 до 18 м3) из легкого сплава в сжиженном под давлением виде. Высокая растворимость в вине исключает его использование в чистом виде для обработки вин в неполных резервуарах. Иногда углекислый газ применяют в смеси с другими. Известна смесь в бутылках, состоящая из 85% азота и 15% углекислого газа. Можно также регулировать нужный состав смеси газов, находящихся в двух бутылях, с помощью редуктора-смесителя.
Принцип устройства и действия установок для хранения вина под инертными газами
Известно несколько приемлемых конструкций таких установок, но не все они равноценны; резервуары, газопроводы могут быть негерметичными. Лучшей установкой считают ту, которая расходует наименьшее количество газа. Это относится только к резервуарам с надежной герметичностью, выдерживающим небольшое внутреннее давление, например металлическим и из пластика, при условии, что все соединения и краны тщательно герметизированы, имеют сальники, специальную изоляцию или обработаны клеем. Железобетонные емкости, облицованные стеклянной плиткой или покрытые эпоксидной смолой, целесообразнее использовать без давления. В таких условиях нельзя рассчитывать на хорошие результаты. Деревянные буты, железобетонные резервуары без защитного покрытия не подходят для этих целей.
На выходе из баллона газ обычно расширяется до определенного объема (первое расширение). Он циркулирует в медных трубопроводах под давлением от 2 до 8 бар, после этого расширяется второй раз. Некоторые установки работают при давлении 15—20 мбар. В этом случае подводящие трубки низкого давления и клапаны изготовляют из поливинилхлорида. Другие установки рассчитаны на поддержание в резервуарах давления от 0,1 до 0,2 бар, что гарантирует хорошую герметичность трубопроводов и емкостей. Это обеспечивают некоторые усовершенствованные редукторы. Но они должны иметь расход газа, достаточный для того, чтобы обеспечить переливку насосом.
Рис. 3.1. Принципиальная схема установки для хранения вина под инертным газом:
1 — резервуары; 2 — баллоны со сжатым газом; 3 — автоматическое реверсивное устройство; 4 — детандеры; 5 — вентили; 6 — контур среднего давления; 7 — предохранительный клапан и клапан разрежения; 8 — контур низкого давления; 9 — манометры.
На трубопроводе питания устанавливают предохранительный клапан, отрегулированный на любое избранное давление, например на 0,2 бар, и клапан разрежения для предотвращения создания вакуума в резервуарах в результате отсасывания воздуха и возможных случаев деформации резервуаров. С помощью вентилей выключают резервуары под давлением, руководствуясь показаниями манометра. Уровнемеры выводят наверх резервуаров таким образом, чтобы уравновесить внутренние давления и обеспечить правильный отсчет. На рис. 3.1 показана схема такого устройства.
Установки для хранения вин в емкостях под инертным газом можно разделить на два вида. В первом случае вино находится в резервуарах, иногда железобетонных, но большей частью металлических серийного производства, т. е. имеющих обычные клапаны, вентили, краны, люки и т. п. Резервуары связаны между собой и с генератором газа пластмассовыми трубопроводами. Все емкости действуют как одно целое, и установка работает непрерывно под давлением от 15 до 20 мбар. Такая установка не гарантирует полной герметичности, если резервуары и трубопроводы спроектированы без учета поддержания внутреннего давления газа. Расход инертного газа достигает значительной величины. Более того, когда в резервуар, пустой или, точнее, заполненный воздухом, наливают вино, то он, как правило, заполняется не полностью. Кислород, который остается в резервуаре, удаляется продувкой инертным газом, производимой перед наполнением (объем газа, необходимый для того, чтобы получить конечное содержание, близкое к нулю, в три раза больше удаляемого газа), или периодически проводимым барботированием вина (воздух, который находится в верхней части резервуара, можно удалить тремя объемами инертного газа, проходящего через вино с замедленной скоростью). Кроме того, перекачка вина неизбежно ведет к поступлению воздуха, вносимого с вином.
Такие условия работы могут создать ложное впечатление о надежности хранения. Между тем через несколько недель констатируют потерю вкусовых качеств вина, постепенное уменьшение содержания свободного сернистого ангидрида, что представляет собой явный признак окисления, и уменьшение содержания углекислого газа в вине. Предпринимаются попытки смягчить эти недостатки путем использования смеси азота и углекислого газа, расходования более значительных объемов применяемых газов, посредством непрерывной циркуляции этих газов в надвинном пространстве и пропускания через восстанавливающие растворы сульфита для улавливания кислорода. Способ запатентован в 1966 г.
В другой конструкции установок, более рациональной и эффективной, выдержка в подвалах осуществляется в металлических резервуарах, имеющих два верхних отверстия: одно, находящееся в центре крышки или в самой высокой точке резервуара, закрывается резьбовой пробкой диаметром 10 см, герметичность которой обеспечивается кожаным уплотнением; другое соединяется с трубопроводом, подводящим азот. Резервуар имеет газовый кран. В системе поддерживают давление азота, равное 0,1 или 0,2 бар. В положении покоя каждый резервуар изолирован с помощью крана и циркуляция азота прервана. Таким образом, герметичность резервуаров можно контролировать непосредственно по показаниям манометров. В начале операции резервуар наполнен вином вплоть до уровня верхнего отверстия, которое плотно закрыто, затем через нижний кран выпускают под давлением газа 1 гл вина, с тем чтобы создать буферную атмосферу азота, и регулируют внутреннее давление. После этого резервуар готов к консервации. Для переливки вина открывают баллон с азотом, газовый кран резервуара и нижний кран для выпуска вина. При наполнении резервуаров совершенно чистыми и стабилизированными винами сохранность вин обеспечивается на несколько месяцев в условиях полного отсутствия окисления и испарения и при исключительно низком расходе азота. Развитие вкусовых качеств вина происходит так же, как и в резервуаре, заполненном под шпунт.
Нужно также указать на использование азота путем нагнетания в винопроводы при перемещении виноматериалов, при перекачке их из одних резервуаров в другие, на его применение в тиражных резервуарах, а также для вытеснения воздуха из бутылок в момент наполнения их.
Иногда ошибочно считают, что эта система хранения позволяет обходиться без применения сернистого ангидрида или понижать его дозы. Но этот антисептик всегда останется необходимым для борьбы с дрожжами и молочнокислыми бактериями в тех же концентрациях.
Потери углекислого газа винами при хранении их
Опыт ряда лет по использованию описанных выше установок показывает, что заложенное вино сохраняет свою первоначальную свежесть, содержание свободного сернистого ангидрида остается неизменным в течение длительного времени, потери углекислого газа, как правило, невелики и не сказываются на органолептических качествах вина, если не считать некоторых вин, богатых углекислым газом, и случая, когда газовая фаза намного более значительна, чем жидкая. Не следует распространять преимущество этих установок на вкусовые качества всех вин. Это можно сказать о белых винах некоторых районов, но нельзя сказать о белых сухих винах, предназначенных для выдержки, о белых бархатистых или ликерных винах и о большей части красных вин. Можно даже сказать, что на практике у многих красных вин, наоборот, стараются удалить излишек углекислоты, т. е. дегазировать вино.
Лоиво-Фюнель (1976) исследовал, в какой мере хранение под инертным газом может изменить содержание углекислого газа в винах, заложенных на хранение, в зависимости от природы используемого газа, углекислоты или азота, или же их смеси.
Таблица 3.2 Изменение содержания углекислого газа в винах, хранящихся в атмосфере СO2 или Ν2, в зависимости от степени заполнения резервуара (по данным Лонво-Фюнель, 1976)
| Наполнение емкости, % | Атмосфера СO2 | Атмосфера Ν2 | ||
содержание СO2 в вине, мг/л | увеличение содержания СO2 в вине, % | содержание СO2 в вине, мг/л | уменьшение содержания СO2 в вине, % | |
100 | 285 | __ | 285 | _ |
98 | 308 | 7 | 281 | 1,5 |
82 | 589 | 106 | 234 | 17,8 |
50 | 1132 | 297 | 144 | 49,6 |
18 | 1708 | 499 | 51 | 82,0 |
В табл. 3.2 показано значительное влияние относительных объемов вина (надвинного пространства) при растворении в присутствии углекислого газа и потерь в присутствии азота. В табл. 3.3. даны примеры (в условиях практики) потерь углекислого газа вина в резервуарах с использованием чистого азота. Через 2—3 мес. использования потери углекислого газа становятся заметными, но они еще не изменяют более или менее глубоко тип сохраняемого вина.
Таблица 3.3
Уменьшение содержания углекислого газа в винах, хранящихся в атмосфере азота (по данным Лонво-Фюнель, 1976)
Номер резервуара | Образующееся надвинное пространство, % объема | Содержание СO2 (в мг/л) | Уменьшение содержания СO2, % | |
до хранения | после 60-80 сут. хранения | |||
1 | 20 | 350 | 200 | 43 |
2 | 60 | 410 | 285 | 30 |
3 | 10 | 400 | 360 | 10 |
4 | 35 | 250 | 175 | 30 |
5 | 60 | 1010 | 810 | 20 |
6 | 15 | 180 | 155 | 14 |
7 | 15 | 265 | 160 | 36 |
8 | 55 | 350 | 290 | 17 |
9 | 30 | 540 | 450 | 17 |
Эти потери даже, пожалуй, благоприятны. Лонво-Фюнель (1976) проводил также исследования по хранению вин под смесью газов и рассчитал номограмму, дающую в зависимости от содержания углекислого газа в вине и его температуры состав газовой смеси (CO2+Ν2), который необходимо иметь, чтобы поддерживать одно и то же количество растворенного углекислого газа в течение всего времени хранения (рис. 3.2).
