Бентонитовые глины или бентонит, получили свое название от города Форт-Бентон, штат Вайоминг (США), где добывается высококоллоидная набухающая глина. Бентонитовые глины представляют собой алюмосиликаты и состоят преимущественно из монтмориллонитов (свыше 75%) и бейцелита.
Теоретическая формула монтмориллонита Si8AL4O20(OH)4 H2O не отражает действительного состава, который значительно сложнее. Состав его может колебаться в следующих пределах: SiO, от 48 до 52%, ALО от 11 до 22%, Fе2О3 более 5%, MgO oт 4 до 9%, СаО от 0,8 до 3,5%, Н2О от 12 до 24%. Для монтмориллонита характерно соотношение между SiO2 и AL О3 как 4:1.
Бентониты делятся на щелочные (натриевые) и щелочно-земельные (кальций-магниевые).
Иногда бентонит вводят в осветленное сусло и проводят брожение вместе с ним. В этом случае улучшаются вкус вина, аромат и букет. Вина обладают тонкостью и чистотой. Осаждение бентонита происходит по окончании брожения вместе с дрожжами без заметного увеличения объема дрожжевого осадка; самоосветление виноматериалов происходит быстрее и полнее. Бентонит ускоряет брожение, так как частицы в бродящей среде его находятся во взвешенном состоянии и на них оседают дрожжевые клетки. Такое равномерное распределение дрожжей во всей бродящей массе способствует ускорению брожения. Виноматериал, полученный брожением вместе с бентонитом, требует меньше обработок и легче доводится до стабильности. При наличии высококачественного гранулированного бентонита можно вводить его в виде порошка без предварительного запаривания.
При использовании кальциевых бентонитов основную ответственность за адсорбцию белка несут ионные механизмы, которые зависят от рН вина. При высоком рН (3,5 и выше) стабилизация натриево-кальциевыми бентонитами проходит лучше. При этом кроме ионных механизмов большую роль играет также чисто поверхностная адсорбция.
Действие монокатионных бентонитов (Na+, Са2+, Н) аналогично действию ионообменных смол, но проявляется оно слабее из-за более низкой ионообменной емкости и меньшей катионообменной сорбции бентонита.
При обработке сусла бентонитом активность ферментов снижается в результате их адсорбции на бентоните. Вследствие непрочности адсорбционных связей ферменты могут переходить в вино и проявлять свои биокаталитические свойства.
Сорбционная способность натриевых и кальциевых бентонитов почти одинакова, а набухаемость и флокулирующая способность натриевого бентонита во много раз выше, чем кальциевого. Кроме того, кальциевый бентонит обогащает вино кальцием, что может приводить к кальциевым помутнениям.
Механизм процесса осветления вина бентонитом обусловливается не только адсорбцией, но и коагуляцией макромолекул бентонита и мутящих частиц за счет либо электростатического взаимодействия с частицами осветлителя, либо адгезионного прилипания к поверхности частиц осветлителя. На процесс осветления вина значительно влияет активная кислотность: чем выше рН, тем быстрее агглютинируется и оседает бентонитовая суспензия.
Бентониты легко набухают, увеличивая свой объем в 8- 10 раз по сравнению с первоначальным (для натриевых бентонитов). При этом набухание происходит тем лучше, чем выше степень дисперсности глин.
Для осветления сусла и виноматериала рекомендуется применять натриевые бентониты следующих месторождений: Асканского — Аскангель (Грузия), Огланлинского (Туркмения), Акзамарского (Узбекистан) и др.
В последнее время открыты новые месторождения бентонитов, но применять их в виноделии можно только после тщательного изучения.
Приготовление водной суспензии бентонита.
Бентонит, раздробленный на мелкие кусочки, заливают горячей умягченной водой температурой 75—80°С в соотношении 1:2 и смесь оставляют на сутки в покое. При этом происходит набухание бентонита. Через сутки в нее добавляют горячую воду при тщательном развешивании до концентрации бентонита около 25%. Еще через сутки эту суспензию кипятят, пропуская через нее острый пар в течение 10 мин при постоянном перемешивании, затем добавляют горячую воду для получения 20%-ной концентрации. При длительном хранении суспензию кипятят через каждые 5—6 сут для стерилизации.
Для повышения адсорбционных свойств бентонита можно проводить активирование его кальцинированной содой (Na2CO3). В этом случае для приготовления суспензии вместо воды используют 0,2%-ный раствор кальцинированной соды.
Пробная обработка бентонитом
Для выбора наилучшей дозы бентонита проводят пробную обработку, используя 20%-ную водную суспензию. Допускается использование также 10%-ной винно-водной суспензии.
Пробную обработку проводят в цилиндрах вместимостью по 250 мл. В каждый цилиндр вносят по 200 мл виноматериала. Затем в каждый из них последовательно вносят водную суспензию бентонита в количестве 1, 2, 3 и 4 мл (при использовании винно-водной суспензии ее вносят в количестве 2, 4, 6 и 8 мл) и смесь оставляют в покое на 24 ч. По истечении этого срока по степени прозрачности образца в цилиндрах и характеру осадка выбирают наиболее эффективную дозу для обработки виноматериала в производственных условиях. Выбранные образцы фильтруют через фильтр- картон и проверяют на разливостойкость к испытуемому виду помутнения. Лучшей считается та минимальная доза бентонита, после обработки которой виноматериал не мутнеет. При этом следует учитывать, что оптимальная доза бентонита должна быть не более 3 г/л.
Производственная обработка бентонитом.
Необходимое количество 20%-ной водной суспензии бентонита вводят в виноматериал или сусло при тщательном перемешивании до равномерного распределения суспензии в среде. Затем смесь оставляют в покое.
При обработке сусла смесь отстаивается 12—24 ч. Осветлившуюся часть сусла снимают с осадка и направляют на брожение.
При комплексной обработке виноматериалов обработку бентонитом совмещают с оклейкой ЖКС и желатином, при этом сначала вводят ЖКС не менее чем за 4 ч до введения бентонита, а потом - раствор желатина.
Обработку виноматериалов бентонитом можно проводить в потоке или периодически.
Использование бентонитовых осадков.
После слива жидкой фазы бентонитовые осадки собирают для отстаивания по группам вин (сухие и крепленые).
Осадки от сусла дополнительно сульфитируют из расчета 400— 600 мг/л SO2, а отстоявшееся сусло декантируют и используют для сульфитации свежего сусла при его отстаивании или объединяют с ранее осветлившимся суслом. Осадки вновь сульфитируют из расчета до 600 мг/л SO2 и дают им дополнительно отстояться еще в течение 10 дней, после чего отстоявшееся сусло вновь декантируют.
Густые осадки прессуются на пак прессе. Опрессованное сусло используется для приготовления концентратов.
Осадки от вина отстаивают, осветлившийся слой сливают и используют для купажей. Густые осадки прессуют также на пак-прессе, полученное вино фильтруют и используют в купажи. Прессованные плотные осадки подлежат утилизации.
Применение полиоксиэтилена при обработке вин бентонитом.
Для интенсификации процесса осаждения бентонита и улучшения степени осветления рекомендуется обработку бентонитом сочетать с применением флокулянтов (полиакриламид, полиоксиэтилен и др.).
Полиоксиэтилен (полиоксид, ПОЭ, ПЭО) получают полимеризацией оксида этилена в присутствии катализатора. Молекулярная масса флокулянта (1,5—4,0) 106, по внешнему виду это гигроскопичный порошок белого цвета. Температура самовоспламенения аэрозоля ПОЭ 420°С, нижний предел взрываемости пыли 30 г/м. Полиоксиэтилен нетоксичен.
Приготовление растворов ПОЭ.
Для обработки сусла, соков и виноматериалов используется рабочий раствор ПОЭ концентрацией 0,05—0,1%.
Навеску ПОЭ высыпают в 10—20-кратный объем воды температурой не выше 30°С, содержащей 5 мл спирта-ректификата на каждый 1 г порошка флокулянта, при постоянном перемешивании. Набухание происходит в течение одних суток.
В набухший ПОЭ (гель) добавляют воду при постоянном перемешивании до концентрации 1—0,5%. В течение последующих 1—2 ч периодически гель размешивают. Затем этот раствор непосредственно перед оклейкой разбавляют вином до окончательной концентрации 0,05—0,1%.
Хранение растворов ПОЭ концентрацией 5—10% (гель) разрешается 3-5 сут, разбавленных растворов — 1 сут.
Применение полиакриламида при обработке вин бентонитом.
Полиакриламид (ПАА) является флокулянтом, способствующим интенсивной коагуляции веществ, выпадающих в осадок при оклейке вин бентонитом.
ПАА-сополимер амида акриловой кислоты и ее солей. Сухой 100%-ный ПАА-белый порошок без запаха, растворяется в глицерине, этиленгликоле и формамиде, разлагается при температуре выше 20(ГС Технический 8%-ный водный раствор ПАА- густой, вязкий, желеобразный гель, растворяющийся в воде с образованием коллоидных растворов. Молекулярная масса у разных партий ПАА колеблется от 220 000 до 730 000
Применение ПАА позволяет снизить дозу низкомолекулярного коагулянта в 2—3 раза, увеличить в 10—20 раз скорость осаждения, в 6—7 раз продолжительность службы фильтр-пластин и при этом улучшить осветление
Раствор ПАА для обработки вин готовят в два приема. Сначала размельченный гель ПАА заливают водой температурой 60°С и перемешивают, получая 0,5%-ный раствор, который разрешается хранить не более 3 сут. Непосредственно перед обработкой раствор разбавляют вином в 10 раз до концентрации 0,05%.
Дозу ПАА определяют пробной обработкой. Для этого в цилиндры вместимостью по 200 мл наливают вино, добавляют оптимальную дозу бентонита и взбалтывают. Затем добавляют ПАА из расчета 0,5 мг/л в первый цилиндр, 1 мг/л — во второй, 2 мг/л — в третий и т.д. до 10 мг/л. По степени осветления вина в цилиндрах определяют оптимальную дозу ПАА, необходимую для обработки. Оптимально-эффективные дозы следующие: для столовых вин — 1—2,5 мг/л, крепких — 2,5—3,0 и десертных — 2—4 мг/л. Предельно допустимая доза ПАА 10 мг/л.
При производственной обработке сначала в вино вводят необходимое количество бентонита, смесь тщательно перемешивают, затем в нее вводят соответствующую дозу ПАА и снова все перемешивают. После осветления, которое обычно наступает через несколько часов, производят снятие вин с осадка.
