Часть вторая
СПОСОБЫ ОСВЕТЛЕНИЯ
Глава 4. САМОПРОИЗВОЛЬНОЕ ОСВЕТЛЕНИЕ И СТАБИЛИЗАЦИЯ
После брожения в молодых винах находятся различные частицы, переходящие из сусел, или остатки твердых частей винограда, а также дрожжи, бактерии, кристаллы винного камня, вещества коллоидной природы (белки, фенольные соединения в более или менее полимеризованном или флоккулированном состоянии, полисахариды разной структуры).
Самопроизвольное осветление, т. е. осуществляемое простым отстаиванием, заключается в постепенном выпадении на дно емкостей, или в осаждении, этих взвешенных частиц. Такое осветление обусловлено силой тяготения, но особенности резервуаров и внешние факторы (холод или тепло, аэрация или отсутствие доступа кислорода, обогащение танинами в контакте с деревом бочек) могут способствовать ему или, наоборот, препятствовать и вызывать флокуляцию и помутнение, которые будут также давать осадки. В традиционной практике светлое вино отделяют от осадка простым сливанием отстоявшегося вина с осадка на дне емкости.
В то же время благодаря флокуляции вино приобретает некоторую стабильность в том смысле, что после осветления оно становится менее восприимчивым к влиянию перечисленных выше факторов. Следовательно, они очень полезны, когда происходят еще в не осветленных винах, находящихся в бочках или чанах, тогда как эти же явления, происходящие в прозрачных винах, готовых к употреблению, например, в бутылках, представляют собой пороки.
Если спонтанное осветление красных вин обычно протекает быстро, у белых вин и особенно у белых ликерных вин оно часто бывает очень трудным и неполным, иногда даже после нескольких лет отстаивания. Даже в лучших условиях вина не всегда становятся достаточно светлыми, если они просто находятся в покое, тогда требуется оклейка или фильтрование. Точно так же и стабилизация, достигнутая самопроизвольной флокуляцией, зачастую оказывается недостаточной, и возникает необходимость дополнительной специальной обработки.
ОСАЖДЕНИЕ ВЗВЕШЕННЫХ ЧАСТИЦ
Законы осаждения
Выпадение частиц мути, так же как и веществ (уголь, бентонит, осветляющие вещества и др.), добавляемых в вина, подчиняется общим законам осаждения. Прежде всего медленное и непрерывное осаждение частицы, взвешенной в неподвижной жидкости, в направлении дна емкости подчиняется, с одной стороны, закону тяжести и, следовательно, зависит от разницы между плотностью жидкости и плотностью вещества, из которого состоит частица, с другой — испытывает сопротивление, которое ему оказывает жидкость и которое препятствует падению ее. Это сопротивление зависит от радиуса частицы, плотности ее и вязкости жидкости и выражается законом Стокса:
где D и r — соответственно плотность и радиус частицы, предположительно имеющей сферическую форму; d и η — соответственно плотность и вязкость жидкости; g — ускорение свободного падения.
Скорость падения частицы какого- либо вещества в жидкости пропорциональна квадрату ее радиуса. Соответственно этому соотношению приближенные значения высоты h, проходимой за 24 ч маленькими стеклянными шариками радиусом г при падении в воде, составляют:
Из этого следует, что выпадение в осадок дрожжей происходит приблизительно в 25 раз быстрее, чем осаждение бактерий. На коллоидные частицы сила тяжести практически не оказывает воздействия, потому что высота их падения за год составляет лишь несколько миллиметров. Таким образом, неудивительно, что вина могут оставаться мутными в течение месяцев, особенно если учесть, что плотность частиц часто бывает близкой к плотности вина.
Взвешенные частицы подвергаются воздействию других сил, тормозящих скорость падения. С одной стороны, это силы диффузии (непрерывное перемешивание в результате броуновского движения), чувствительные уже для частиц, равных по размерам бактериям, с другой — на них действуют электрические силы отталкивания, препятствующие контакту двух соседних частиц и обусловленные электрическими зарядами этих частиц.
Отмечено, что осаждение происходит отдельными, последовательными этапами, соответствующими каждому типу частиц и каждой серии размеров. Происходит как бы сортировка взвешенных элементов по их величине, которая выражается в том, что образуются часто хорошо выраженные зоны, все более светлые кверху, причем каждой зоне соответствуют частицы одинакового диаметра. Можно наблюдать явление образования последовательных слоев при осаждении в бочках со стеклянными стенками (Троост).
Скорость осаждения взвешенных частиц в винах исследовали и авторы этой книги, но лишь для случая осаждения каолина в виде очень тонкого каолинового порошка в белых винах, бывших первоначально совершенно прозрачными. Выпадение каолина и самопроизвольное осветление вина происходило при различных скоростях, настолько отличавшихся одна от другой, что некоторые вина никогда не становились прозрачными, другие же прекрасно осветлялись через две недели. Почему же скорость падения частиц каолина неодинакова?
Сначала было исследовано влияние относительных факторов вина (плотности его, вязкости и электрических зарядов), которые действуют на частицы каолина в зависимости от кислотности. Плотность и вязкость вина нетрудна повысить внесением соответствующих доз сахара и спирта. Вязкость в первую очередь зависит от содержания спирта. По сравнению с водой вина имеют относительную вязкость от 1,5 до 2,0. С другой стороны, можно вызвать изменение электрического заряда частиц, изменяя кислотность, поскольку зерна каолина в вине заряжены отрицательно. Их заряд понижают (тем самым увеличивая скорость выпадения) путем повышения концентрации ионов Н- и, наоборот, при увеличении pH происходит возрастание заряда. Эксперименты проводили путем добавления одного и того же количества каолина к различным образцам одного и того же вина, у которого предварительно изменяли плотность, вязкость, pH. Наиболее крупные частицы каолина выпадают за несколько часов, самые же тонкие делают вино мутным на протяжении нескольких дней или даже недель. Затем следят день за днем, как выпадает в осадок каолин, наблюдая изменение интенсивности помутнения жидкости. Скорость осаждения явно уменьшается при высоких pH. При добавлении 5% спирта или 100 г/л сахара происходит небольшая задержка в осаждении.
Однако влияние этих трех факторов в обычных пределах их изменений в винах невелико, и изменения скорости осаждения каолина в этих опытах имели значительно меньшие амплитуды по сравнению с различными винами. Фактически порядок классификации вин по скорости осаждения каолина совершенно отличается от порядка классификации их по плотности, вязкости или pH. Следовательно, эти три фактора, предусматриваемые теорией, недостаточны для объяснения установленных факторов. В винах неизбежно существуют один или несколько других факторов, влияние которых является преобладающим. Главным фактором следует считать слизистые коллоиды, существующие в состоянии макромолекул и осажденные в виде характерных волокнистых узлов при относительно низкой концентрации спирта (25% об.). Такие коллоиды, особенно получающиеся из винограда, пораженного Botrytis cinerea, принято называть «декстранами». Полученный осадок не представляет собой ни чистый глюкозан, ни даже простой полисахарид, в результате кислого гидролиза этих слизистых волокон образуется сложная смесь таких веществ, как глюкоза, галактоза, арабиноза, рамноза, манноза, белки и др.
Роль слизистых коллоидов
Чтобы характеризовать макромолекулы коллоидов и оценить их содержание, существует простой способ, который основан на их свойстве задерживаться очень плотными фильтрами, например асбестовыми, и в дальнейшем закупоривать эти фильтры, постепенно снижая пропускную способность их. Был проведен следующий эксперимент. Десять белых вин, полученных совершенно чистыми в результате оклейки и нескольких месяцев отстаивания, после фильтрования классифицировали в порядке возрастания скоростей забивания фильтров. Наблюдали также за скоростью выпадения каолина, находящегося во взвешенном состоянии в дозе 2 г/л, и после отстаивания в течение некоторого времени вина классифицировали в порядке возрастания стабильности помутнений. Эти две классификации по отношению к двум различным свойствам оказались совершенно одинаковыми. Таким образом, можно сравнивать, разумеется, с известным приближением, процентное содержание слизистых веществ, находящихся в различных винах, по степени трудности осаждения каолина способом, который значительно проще, чем метод измерения забивки фильтрующих поверхностей.
При фильтровании на плотных фильтрах методом ультрафильтрации на коллодии удаляют слизистые коллоиды и получают значительно сокращенную продолжительность осаждения.
Например, четыре типа вина, подвергнутых ультрафильтрации, которые совершенно не закупоривают обычные фильтровальные слои, после добавления каолина полностью осветляются (Т=0) за 15 дней, тогда как такие же непрофильтрованные вина остаются в тех же условиях очень мутными и классифицируются в порядке своей способности закупоривать фильтры, выраженной в табл. 4.1.
Таблица 4.1 Влияние слизистых коллоидов на закупоривание фильтров и на скорость осветления отстаиванием
Действие слизистых коллоидов нельзя приписывать вязкости, которую они придают винам. При обычной концентрации они не изменяют вязкость вина, которая прежде всего регулируется содержанием спирта и сахаристостью. Не только содержание коллоидов, но также их структура, т. е. длина и толщина макромолекул, влияют на эти явления. Так, при повышении спиртуозности вина, содержащего коллоиды, снижается скорость осаждения каолина и увеличивается закупоривание фильтра. Ниже при рассмотрении вопросов фильтрации будет отмечено, что закупоривание фильтра обусловлено изменением коллоидов, разбуханием их и началом коагуляции.
По условию Т=10 для каждого вина соответствует мути, появившейся сразу же после добавления каолина.
Образование осадка
Чтобы осаждение стало возможным, необходимо прежде всего, чтобы плотность частиц была больше плотности вина, которая колеблется между 0,992 для сухих вин и 1,050 для сладких вин. Следовательно, при прочих равных условиях осветление последних происходит несколько труднее. Нужно также, чтобы частицы не были слишком малых размеров, поскольку с уменьшением диаметра частиц скорость осаждения очень быстро уменьшается. Это объясняется тем, что сила тяжести, направленная вниз, уменьшается быстрее, чем сопротивление, которое им оказывает жидкость. Например, если шарик диаметром 1 мм проходит расстояние в 1 см за 0,05 с, шарик размером 0,001 мм проделает этот же путь за 14 ч. Некоторые частицы, слишком легкие или слишком малые, чтобы опускаться самим по себе, могут увлекаться другими частицами, более крупными или более плотными, которые притягивают к себе мелкие.
Кроме того, с помощью приведенных выше данных можно предположить, что жидкость находится в состоянии полного покоя. Между тем малейшая разница в температуре между двумя точками массы жидкости, вызывающая разницу в плотности между этими двумя точками, достаточна для того, чтобы возбудить конвекционные токи. В бутыли, содержащей вино с осадком и слегка подогреваемой электрической лампой, перед которой она стоит, можно видеть, как поднимаются вверх осажденные частицы. Даже если в действительности такое движение происходит очень медленно, например несколько сантиметров в неделю, оно может быть более быстрым, чем скорость осаждения самых мелких и самых легких частиц, и таким образом препятствовать их выпадению в осадок, т. е. осветлению жидкости. Конвекционные токи возникают тем чаще и имеют тем большие амплитуды, чем больше размеры винных емкостей. Они также более значительны в резервуарах из материалов с высокой теплопроводностью, например в металлических.
Независимо от движений жидкости, вызываемых конвекцией, осаждение взвешенных частиц может быть затруднено сотрясениями почвы, а также выделением газов в массе вина. Обычно большое значение для ухода за вином приписывали атмосферному давлению: рекомендовали снимать вино с дрожжевого осадка и вообще проводить переливки в периоды высокого давления, когда дует северный ветер. Теоретически верно, что газ, растворенный в жидкости, стремится выйти из нее при понижении давления или повышении температуры. Но на практике, если не считать вин, насыщенных углекислотой, влияние изменения атмосферного давления столь мало, что им можно пренебречь.
Основным фактором осаждения взвешенных частиц и осветления вина является, как было отмечено выше, присутствие или отсутствие веществ, играющих роль защитных коллоидов, которые препятствуют флокуляции, слипанию взвешенных частиц, увеличению их размеров и, следовательно, их осаждению. По этой причине самопроизвольное осветление некоторых белых ликерных вин, полученных из винограда, пораженного Botrytis, и богатых слизистыми веществами, протекает очень медленно, если происходит вообще, и, во всяком случае, требует нескольких лет. Когда эти вина достигают относительной прозрачности, можно также констатировать, что осаждение суспензий, осуществленное добавлением каолина или дрожжей, и осветление жидкости происходят медленнее, чем в нормальном или даже в фильтрованном вине, поскольку в результате фильтрации задерживаются слизистые вещества с частицами определенного объема.
Иногда молодые белые несульфитированные вина, находящиеся в контакте с воздухом, осветляются в верхней части резервуаров. Это действие кислорода связано с образованием трехвалентного железа, роль которого в флокуляции, например в оклейке, хорошо известна. Воздух часто рассматривали как фактор осветления. С другой стороны, некоторые частицы могут прилипать к стенкам бочки или чана, как они часто оседают на стенках бутылок или при контакте с деревянной клепкой. Слои таких частиц могут также образовываться на стенках резервуаров для хранения вин. В деревянных бочках в непосредственной близости от стенки, которая отдает танин в вино, концентрация танина выше, чем в остальной массе вина, и коагуляция белков здесь происходит быстрее. Если поместить деревянную пластинку в бутылку с белым вином, богатым белками, можно констатировать с течением времени образование хлопьев, прилипших к дереву.
Вещества, которые не вызывают помутнения жидкости, могут концентрироваться в нижней части резервуара и коагулировать в этой точке. Обычно осажденные частицы претерпевают изменения, которые облегчают их уплотнение. Это, в частности, относится к осадкам белков, используемых для оклейки, а также к микроскопическим сферическим частицам красителя красных вин, которые склеиваются в розовые прозрачные пластинки.
Дрожжи и бактерии могут размножаться в щелях древесины или в дрожжевом осадке. Даже в винах, содержащих свободный сернистый ангидрид, развитие дрожжей возможно на стенках емкостей, потому что они постепенно связывают сернистый ангидрид, который находится вблизи них. Иногда констатируют, что у сладких вин, находящихся в состоянии покоя на протяжении многих месяцев в бочках или чанах, в их дрожжевом осадке содержится очень много живых дрожжей, что в винах нет больше сернистого ангидрида в свободном состоянии и что они явно находятся в состоянии брожения, тогда как масса еще прозрачна, почти не выделяет газов и даже содержит от 80 до 100 мг/л связанного сернистого ангидрида. Считают, что развитие дрожжей на стенках бочек и в дрожжевом осадке может быть нормальным явлением, что, впрочем, подтверждается постоянным присутствием дрожжей в промывных водах бочек и в дрожжевом осадке сладких белых вин, даже когда они прозрачны и не бродят в течение нескольких лет. С этой точки зрения дерево является не лучшим материалом для хранения сладких вин.
Древесная стружка ускоряет осветление. В очень давние времена мутные вина осветляли путем внесения в емкости с вином большого количества тополевых стружек. Вино, распределенное таким путем тонкими слоями между стружкой, осветляется в результате адсорбции частиц на поверхности дерева, а также, по-видимому, вследствие уменьшения высоты осаждения. При условии, что периодический отбор вина из резервуаров производится только через нижний кран с одновременным замещением его мутным вином через верхнее отверстие, можно получать довольно хорошее осветление. Дрожжи удаляются хорошо; с другой стороны, бактерии большей частью не осаждаются.
