Производство вин на поточных линиях - Экстрагирование мезги при производстве красных виноматериалов и мадеры

ЭКСТРАГИРОВАНИЕ МЕЗГИ ПРИ ПРОИЗВОДСТВЕ КРАСНЫХ ВИНОМАТЕРИАЛОВ И МАДЕРЫ
Из большого разнообразия способов обработки мезги, рекомендованных для ускорения диффузионных процессов, на практике широко используются традиционные способы экстрагирования в процессе брожения и нагревания мезги. Эти способы дополняются различными приемами, которые позволяют усилить или ослабить определенные органолептические свойства вин. Интенсивность экстрагирования мезги усиливается под воздействием повышенных температур, увеличения количества вводимого сернистого ангидрида, увеличения степени измельчения мезги. Однако для наиболее эффективной экстракции максимальные значения этих факторов в производстве не используются. Технология изготовления виноградных вин никогда не нацеливается на максимальное извлечение растворимых веществ из твердых частей винограда. Степень экстракции должна соответствовать типу и наименованию вин.
Связывая значения указанных факторов по уровню температуры, дозировок SO2 и степени измельчения мезги с качеством будущего вина, можно сделать вывод, что благоприятные условия брожения мезги совпадают с условиями эффективной экстракции. Благоприятная температура брожения мезги находится в пределах 18—25° С.
При этой температуре достигается переход в вино дубильных и красящих веществ в нужном количестве, которое регулируется длительностью процесса, а также частотой и интенсивностью перемешивания мезги. Сернистая кислота в небольших дозах является слабым экстрагентом и задается в мезгу в антиоксидантных целях для стабилизации красящих веществ. Это обеспечивается дозой 20—30 мг/л. Большие дозы сернистой кислоты затрудняют необходимые процессы ферментативного окисления и яблочно-молочного брожения и снижают интенсивность окраски в молодых винах. Увеличение степени дробления мезги является весьма эффективным фактором ускорения процессов экстрагирования. Но чрезмерное дробление ее затрудняет отделение сусла первых фракций и ухудшает качество вина, в котором могут появиться излишняя терпкость и вкусовая горечь.

Брожение мезги

Физика, химия и микробиология алкогольного брожения мезги и сусла имеют в своей основе одни и те же закономерности. Но процесс брожения мезги по сравнению с брожением сусла усложняется наложением параллельно протекающих процессов экстрагирования.
Различают два основных классических способа брожения мезги с плавающей шапкой и погруженной. Мнения ученых и производственников о преимуществах одного из этих способов перед другим различны.
Сторонники брожения мезги с погруженной шапкой считают, что этот способ предупреждает порчу вина от окисления шапки и развития в ней уксусных бактерий. В погруженной шапке быстрее наступает плазмолиз клеток, которые отмирают в среде, лишенной О₂ и обогащенной СО₂.
Однако большинство исследователей утверждают, что классический способ брожения мезги с плавающей шапкой по сравнению с погруженной позволяет получать вина, отличающиеся более красивой окраской, имеющие более развитый типичный и тонкий букет и более мягкий гармоничный вкус.
Брожение мезги по обоим способам осуществляется на практике в открытых и закрытых чанах (аппаратах). Те и другие имеют свои преимущества и недостатки. При брожении мезги в открытых чанах всегда существуют условия порчи вина в результате аэробных процессов. В закрытых чанах, наоборот, вино может приобрести пороки, специфичные для анаэробных процессов.
Авторы работы [82] считают, что в основу современного способа брожения мезги может быть положен способ с плавающей или погруженной шапкой, но процесс должен проходить в закрытых чанах (аппаратах) путем длительного брожения до полного сбраживания сахара и осаждения твердых частей на дно чана.
Однако последнее, как правило, приводит к излишне большому обогащению виноматериалов дубильными веществами. Вкус таких вин бывает негармоничным в результате излишней терпкости. Исправление этого недостатка требует применения специальных операций и удлинения в 2—3 раза сроков выдержки марочных вин.
Излагаемые различные аспекты на процессы брожения мезги с погруженной или плавающей шапкой, а также с применением открытых или закрытых аппаратов находят объяснения с позиций современных научно обоснованных представлений.
В процессе брожения мезги с плавающей шапкой и перемешиванием активируются ферменты винограда и интенсивно проходят окислительные процессы. Превращениям прежде всего подвергаются фенольные соединения, из комплекса которых более или менее полис исчезают неокисленные вяжущие фракции. Это смягчает вкус виноматериала. Одновременно виноматериал обогащается веществами, составляющими типичный букет красных вин.
При брожении мезги с погруженной шапкой доступ в нее кислорода воздуха исключается и окислительные процессы проходят медленнее, чем в случае с плавающей шапкой. Виноматериал в большей степени обогащается неокисленными дубильными и другими веществами. Положительным в этом может являться влияние неокисленных дубильных веществ на стабилизацию окраски красных вин [9, 82, 96].
В целях использования преимуществ обоих способов и устройств рекомендуется в первой половине брожения до накопления 3—5% об. спирта проводить интенсивное перемешивание мезги с дополнительным измельчением и аэрацией. Вторую половину процесса брожения вести в закрытом чане.
Другим решением может быть одновременное брожение мезги с двумя шапками: погруженной и плавающей. Это может осуществляться в экстракторе-стекателе (см. рис. 44).

Температура брожения мезги

Брожение мезги и в классической технологии осуществляется в деревянных, металлических и железобетонных чанах. В последние годы они вытесняются специальными аппаратами, оснащенными устройствами для перемешивания мезги, регулирования температуры брожения, разгрузки жидкой и твердой фракций. Вместимость современных аппаратов для брожения мезги колеблется от 10—50 до 200—1000 м³ и более.
В процессе брожения образуются спирт, диоксид углерода и выделяется тепло. Теоретически при полном сбраживании 18% сахара из одного литра сусла выделяется 88 г (или 44,5 л) диоксида углерода, а также 105 кДж тепла. В идеальных условиях, исключающих потери тепла в атмосферу, а также расход тепла на нагревание твердых фракций мезги и стенок резервуара, температура среды могла бы увеличиться на 25° С. Практически с учетом потерь тепла [82] принимается, что температура брожения сусла повышается на 1°С при сбраживании 1,2% сахара. При полном сбраживании сусла с исходным содержанием сахара 20% температура среды может повыситься на 17° С. При брожении мезги часть этого тепла расходуется на нагревание твердых фракций, и температура бродящей мезги может повыситься на 1,5—2° С ниже указанной, т. е. на 15—16° С.
Прирост температуры брожения среды зависит от многих факторов, и прежде всего от объема чана (аппарата) и материала его стен. Прирост температуры тем выше, чем меньше удельная поверхность чана н чем меньше теплопроводность его стенок.
Ниже приведены практические данные, которые можно приближенно принять для прогнозирования прироста температуры брожения, исходя из начальной температуры винограда и свежей мезги.

При температуре винограда выше 20° С температура бродящей мезги может повыситься до критической, при которой брожение прекращается. Многие авторы [82] указывают различные пределы критической температуры в диапазоне от 32 до 40° С. Это зависит от ряда факторов, которые могут усиливать или ослаблять действие температуры. К ним относятся исходное содержание сахара в винограде, степень поврежденности его болезнями, аэрация мезги.
Оптимальную температуру и длительность брожения устанавливают, исходя из желаемой степени экстрагирования мезги. В рекомендациях различных авторов указываются различные температурные пределы, выше и ниже которых качество вина ухудшается. За последние годы отдельные авторы такими пределами называют 28—35° С. Большинство исследователей [82] считают наиболее благоприятным диапазоном 25—30° С. В США научно обоснованной в настоящее время [101] считается температура брожения мезги 20—25° С.
Известно, что при более высокой температуре (30—35° С) бро- женпе протекает быстрее. Вино обогащается красящими и экстрактивными веществами и новообразованиями, которые влияют на вкусовое сложение вина. Однако более низкая температура брожения мезги 18° С с повышением до 22—24° С в сочетании с дополнительным измельчением и аэрацией мезги в процессе перемешивания ее в первой половине брожения позволяет получать вина, которые по интенсивности окраски не уступают первым и превосходят их по мягкости вкусового сложения, тонкости букета и сохранению яркого сортового аромата. Такие вина меньше обогащаются неокисленными фракциями дубильных веществ, которые могут огрублять вкус. Они быстрее созревают и при выдержке до двух лет в металлических резервуарах и сезонных колебаниях температуры помещения 10—25° С приобретают свойства выдержанного красного вина.
На винзаводе совхоза-завода «Виноградный» Крымского совхозвинтреста в 1976—1978 гг. нами получены хорошие результаты при брожении мезги сорта винограда Каберне в резервуарах вместимостью 20 м³ с плавающей шапкой при температуре 17—22° С и интенсивном перемешивании мезги с дополнительным ее измельчением и аэрацией в первой половине брожения. Вино после снятия с дрожжей приобретает красивую стойкую темно-рубиновую окраску, мягкий вкус с легкой приятной танинностью, букет, типичный для красного столового вина с ярким сортовым ароматом, перешедшим из ягоды.
В годы с холодным осенним климатом появляется необходимость проведения мероприятий для повышения температуры мезги. Наиболее эффективными являются способы подогрева сусла при циркуляционном перемешивании или ввод свежей холодной мезги в старую бродящую, которая специально оставляется в чане при его разгрузке. Проблема холодной мезги никогда не возникает при использовании аппаратов с непрерывным технологическим процессом типа «Ладус», «Дефранчески», ВЭКД-5 и других, которые оснащены циркуляционной системой перемешивания. При непрерывном процессе брожение протекает нормально даже при температуре 12—14° С, а степень экстрагирования регулируется частотой и длительностью перемешивания.
На практике почти всегда приходится понижать температуру брожения. Можно дать несколько рекомендаций по понижению температуры брожения:
применять водяные закрытые теплообменники, расположенные внутри чанов;
оборудовать стенки металлических резервуаров рубашками для циркуляции хладоносителя;
наполнять чаны мезгой постепенно в течение нескольких дней;
производить отъем части бродящего сусла из чана, охлаждать ее и возвращать в чан с мезгой;
в бродящую мезгу вводить свежую, полученную из холодного винограда утреннего сбора;
вводить в мезгу охлажденное вино;
проводить интенсивную аэрацию в первые дни брожения;
отделять бродящее сусло от мезги при остаточном содержании сахара 8—10% или выше и проводить его дображивание с регулированием температуры.
Возможность высокой температуры брожения нужно прогнозировать и принимать меры заблаговременно [82].

Перемешивание и аэрация бродящей мезги

Перемешивание мезги проводят для того, чтобы усилить экстрагирование. Однако при перемешивании бродящей мезги происходят и другие процессы, которые имеют очень важное значение для качества будущего вина, такие, как аэрация бродящей среды, погружение в толщу сусла под мезговой шапкой окисленных фракций фенольных веществ и аэробных бактерий, накапливающихся в поверхностном слое, выравнивание температуры, спиртуозности и концентрации дрожжевых клеток, которые всегда выше в толще мезговой шапки по сравнению с суслом, бродящим под ней, выравнивание концентрации сахара, которая всегда ниже в толще бродящей шапки и значительно выше в бродящем сусле.
На практике часто сочетают перемешивание с аэрацией бродящего сусла для улучшения процесса дображивания. Этот прием особенно полезен в начале брожения, так как способствует усилению размножения дрожжей. Кислород является главным фактором жизнедеятельности дрожжей в виноградном сусле. Его присутствие усиливает ассимиляцию дрожжами азотистых веществ и ускоряет их размножение. Увеличение концентрации спирта снижает жизнедеятельность дрожжей, и аэрация, проводимая во второй половине брожения после накопления 4—5% об. спирта, неэффективна.
Французские ученые [82] придают аэрации мезги в начале брожения особо важное значение, предполагая, что в анаэробных условиях дрожжи могут накапливать неизвестные еще токсины. Они затрудняют и парализуют жизнедеятельность дрожжей. Так, например, при остановке брожения вследствие разогрева мезги до критической температуры оно снова возобновляется после ее снижения. Если же брожение остановилось в результате анаэробиоза, то оно не возобновляется после аэрации среды и создания других благоприятных условий.
Брожение мезги и сусла, остановившееся в результате анаэробиоза, можно возобновить введением осадочных дрожжей от белых молодых виноматериалов или добавлением свежей мезги, а также бродящей мезги (сусла) от других активно бродящих партий.
Аэрацию мезги при перемешивании нужно проводить с учетом других факторов. В первые 2—3 ч мезга не нуждается в аэрации, так как бывает обогащена растворенным кислородом в достаточной степени после дробления винограда. Поэтому начинать перемешивание и аэрацию мезги следует спустя время, в течение которого кислород расходуется па окислительные процессы и размножение дрожжей, т. е. через 2—3 ч после дроблении винограда.
Аэрацию мезги, полученной из винограда, поврежденного гнилью, оидиумом и милдью, нужно проводить очень осторожно. Такая мезга обогащена активными окислительными ферментами. Аэрация может привести к окислению антоцианов, побурению окраски и выпадению ее в осадок. В этом случае необходимо вводить сернистую кислоту в качестве антиоксиданта на виноград и затем в мезгу в начале забраживания. Количество вводимого SO2 от 30 до 70—100 мг/л, что устанавливается в зависимости от степени повреждения ягод и температуры брожения мезги.

Длительность брожения мезги

Длительность контактирования жидкой и твердой фракций мезги связывается со степенью обогащения сусла экстрактом и фенольными веществами.
Последнее необходимо согласовывать с потребительскими вкусами, которые с течением времени изменяются. Ж. Риберо-Гайон и Е. Пейно [82] приводят интересную статистику. В XVIII в. популярными были слабоокрашенные и малоэкстрактивные вина. Пребыванье красной мезги в чане ограничивалось лишь несколькими часами. Затем (около 1800 г.) длительность контактирования мезги увеличивалась. В начале текущего века она возросла до 15— 30 сут. Для увеличения экстрактивности вина мезгу в конце брожения подвергали дополнительному дроблению до кашеобразного состояния. В настоящее время в Бордо длительность брожения мезги до 8—12 сут., в Бургундии ограничивается несколькими днями. В Калифорнии (США) длительность контактирования мезги не превышает 3—5 сут. при температуре брожения 20—25° С.
В настоящее время на мировом рынке растущим спросом пользуются красные столовые вина, которые не содержат очень интенсивной окраски, имеют мягкий вкус, украшенный легкой бархатистой танинностью, и обладают тонким выдержанным букетом, который проявляется в хорошем сочетании с ароматом сорта винограда. Все это сочетается с теми органолептическими свойствами, которым современный потребитель отдает предпочтение в белых столовых винах. Это, как известно, привело к повсеместному переходу на технологию изготовления белых столовых вин типа малоокисленных.
Поэтому при изготовлении красных столовых вин современный винодел должен ориентировать производство на такие технологические режимы, которые позволят получать вина с наиболее перспективными потребительскими свойствами по органолептическому сложению.
Длительное и глубокое сбраживание сахара приводит к опусканию мезговой шапки на дно чана (аппарата) и обогащению вина трудно-окисляющимися фракциями фенольных веществ, которые придают ему излишнюю терпкость и горечь. Поэтому при любом способе и режимах брожения для получения красного вина с указанным выше качеством следует отделять сусло от твердых фракций мезги при 5% остаточного сахара. Длительность брожения мезги при температуре 18—22° С целесообразно ограничивать в периодически действующих чанах пятью сутками, а в аппаратах с непрерывным технологическим процессом (ВЭКД-5) — тремя сутками. При этом желаемый уровень обогащения вина экстрактивными веществами достигается регулированием степени измельчения мезги при перемешивании с аэрацией ее в первой половине брожения и по возможности без аэрации во второй.
Известно, что увеличение длительности взаимного контакта фаз мезги более 6 сут. приводит к снижению содержания окрашенных веществ, накопленных в первые сутки брожения. Это объясняется адсорбцией части их на твердых фрагментах мезги. Это может происходить также [82] в результате взаимодействия окрашенных антоцианов с бесцветными лейкоантоцианидами с образованием неокрашенных фенольных соединений.

Рациональное использование сернистой кислоты при брожении мезги

Четкое представление по вопросу вносить или не вносить сернистую кислоту в мезгу при изготовлении красных вин в современной винодельческой науке и практике отсутствует.
Известно, что сернистая кислота задерживает начало брожения и может способствовать более плавному прохождению этого процесса. Однако специально поставленные опыты [82] не обнаружили благоприятного влияния сернистой кислоты на ход брожения мезги. Максимальная температура в опытном и контрольном вине одинакова (табл. 15), и мезга добродила до одинакового содержания сахара за одинаковое время.
Введенье сернистой кислоты в целях стабилизации окраски следует приурочивать ко времени отделения виноматериала от дрожжевого осадка, так как до этой операции обогащение вина кислородом воздуха предупреждается насыщенностью его углекислотой.
Введение сернистого ангидрида целесообразно производить при переработке винограда, пораженного болезнями, как уже указывалось в этом разделе. Эту операцию следует производить осторожно, так как дозы SO2 выше 60—100 мг/л ингибируют или губят бактерии яблочно-молочного брожения.
Таблица 15

Яблочно-молочное брожение мезги

Яблочно-молочное брожение является процессом полезным и необходимым при изготовлении красных вин. Оно происходит почти всегда, так как яблочная кислота практически всегда присутствует в ягодах красного винограда. Сроки прохождения яблочно- молочного брожения различны. Оно может заканчиваться одновременно с окончанием основного спиртового брожения мезги или может начаться в конце брожения мезги и закончиться при дображивании и отстаивании виноматериала после его отделения от твердой части мезги.
В отдельных случаях этот процесс может проходить значительно позже — после окончания спиртового брожения мезги. Нам приходилось наблюдать яблочно-молочное брожение в виноматериалах сорта Каберне, которое началось уже после отделения виноматериалов от дрожжевого осадка и проходило в течение 30— 40 сут. при температуре 10—14° С. Это были виноматериалы, изготовленные в неблагоприятные для созревания винограда годы урожаев 1976, 1977 и 1978 гг. (предгорный Крым). Виноград убирался в холодных погодных условиях недозревшим при сахаристости 16—17%. Использовалась сахароза до 3%. Брожение мезги проходило при начальной температуре 10—14° С. Во время брожения температуру не допускали выше 20—23° С. Сернистая кислота не применялась.
Применялось интенсивное перемешивание мезги механическими мешалками. Этот прием способствует дополнительному дроблению мезги, ее аэрации и получению виноматериалов с темно-рубиновой яркой окраской. После прохождения яблочно-молочного брожения молодые виноматериалы приобретали достаточно гармоничный вкус с приятной легкой танинностью.
При неблагоприятных условиях прохождения процесса, например при высокой температуре (выше 30°С), яблочное брожение могут подменять или ему сопутствовать заболевания виноматериалов. К ним относятся [82] молочное скисание, которое представляет собой расщепление сахара бактериями с образованием молочной и уксусной кислот, маннитное брожение — расщепление фруктозы и образование маннита и кислот, турн, который возникает в результате разложения винной кислоты и глицерина на молочную и углекислоту. Отмечается, что если разлагаемое вещество не является кислотой (сахар, глицерин), то общее содержание кислоты в вине увеличивается, а при разложении кислот (винная, яблочная) общая кислотность понижается.
Основным признаком нормального яблочно-молочного брожения является снижение содержания яблочной кислоты в мезге или виноматериале. Практически это наблюдается косвенно по падению уровня содержания титруемой кислотности на 1—2 г/л и нормальному приросту содержания летучей кислоты на 0,2—0,5 г/л.
Приемами, которые способствуют прохождению яблочно-молочного брожения, являются следующие [82]:
исключение применения сернистой кислоты. Дозы ее 60— 70 мг/кг винограда или 70—100 мг/л виноматериала губительны для молочнокислых бактерий;
подогрев виноматериала до 20—25° С после отделения от мезги;
смешивание самотечных фракций виноматериала с прессовыми (последние больше обогащаются молочнокислыми бактериями);
снижение титруемой кислотности на 0,5—1,5 г/л мелом и другими средствами:
не менее важным является своевременное, но не слишком раннее освобождение виноматериалов от молочнокислых бактерий. Это достигается следующими приемами:
внесение сернистой кислоты до 70—100 мг/л;
раннее освобождение от дрожжевого осадка и осветление виноматериала;
частые переливки с отделением осадка;
добавление бродящей дрожжевой разводки;
пастеризация только при крайней необходимости (при появлении признаков заболевания вина).

Технологические режимы брожения мезги

Получение красных вин, обогащенных в разной степени красящими и дубильными веществами, достигается посредством регулирования элементарных технологических режимов и приемов при брожении мезги. К ним относятся остаточная сахаристость при отделении виноматериала от бродящей мезги, частота и интенсивность перемешивания, температура в начале и конце брожения и ее максимум в пике бурного брожения. В табл. 16 приведены данные, которые могут быть использованы в практике при переработке здорового винограда.
При брожении мезги, полученной из винограда, пораженного болезнями, следует предпринять меры, которые бы ослабили ферментативное окисление мезги, приводящее к побурению окраски и выпадению красящих веществ в осадок. В этом случае необходимо применить сульфитацию и уменьшить интенсивность и частоту перемешивания (табл. 17).  

Таблица 16

При периодическом способе следует предпочесть брожение с погруженной шапкой. При непрерывном брожении нельзя допускать глубокого сбраживания сахара, сбраживание сахара должно находиться в пределах 5—8%.
Виноград, в котором повреждение серой гнилью достигает 20% и более, следует перерабатывать по белому способу с применением режимов, приведенных в табл. 6.
Таблица 17