Технология выработки виноматериалов включает две стадии (по М. А. Герасимову): образование и формирование вина. В первой стадии объединяются процессы от дробления винограда до полного или частичного сбраживания сусла с остановкой брожения спиртованием, охлаждением, нагреванием или др.
Во второй стадии проходят процессы, которые на практике укладываются в понятия «отстаивание», «осветление», завершающиеся отделением дрожжевых осадков и появлением таким образом молодых необработанных виноматериалов.
В первой стадии образования вина кроме дробления и сусло- отделения следует различать этапы созревания сусла и его брожение. Созревание сусла длится от дробления винограда до начала его забраживания. Этап брожения завершает этот процесс.
Созревание сусла происходит в результате протекания многочисленных и сложных физических и биохимических процессов. Начиная с момента дробления винограда, идут процессы диффузии кислорода воздуха в сусло, а также полифенольных соединений, азотистых и ароматических веществ, которые содержатся в твердых частях разрушенных ягод. Параллельно с этим очень активно проходят окислительно-восстановительные процессы, в ходе которых наблюдается определенная последовательность. Вначале, как это установлено работами С. В. Дурмишидзе и А. К. Родопуло, происходит окисление атмосферным молекулярным кислородом полифенольных соединений (под воздействием) о-дифенолоксидазы с образованием хинонов. Последние могут восстанавливаться снова в полифенолы, каталитически способствуя при этом окислению активным кислородом других веществ, содержащихся в сусле. В ходе этих процессов хиноны могут накапливаться и образовывать конденсированные продукты окисления, которые придают суслу и вину буровато-коричневую окраску и вкусовую грубость [31]. Окисление полифенов молекулярным кислородом несколько позже начинает проходить также под действием пероксидазы с образованием продуктов, окрашенных в соломенно-желтый цвет (А. К. Родопуло). Последнее можно наблюдать практически в самом верхнем тонком слое жидкости, соприкасающейся с воздухом при настаивании мезги без перемешивания или при отстаивании сусла.
Интенсивность изложенных процессов увеличивается с повышением степени дробления винограда и содержания в сусле твердых частиц мезги. Это объясняется тем, что на поверхности твердых частей окислительные ферменты проявляют значительно большую активность, чем растворенные в сусле.
Очень важное значение при созревании сусла имеют гидролитические процессы, которые частично могут проходить под действием кислот сусла, но главным фактором гидролиза являются ферменты. Сразу же после раздавливания ягод под действием содержащейся в них β-фуранозидазы происходит инверсия сахарозы. Пектинолитические ферменты вызывают распад протопектина, а затем разрушается пектин с образованием метилового спирта и галактурановых кислот.
Таким образом, процессы созревания сусла проходят при контактировании его с твердыми частями мезги, а также после отделения сусла из мезги. В мезге эти процессы проходят значительно быстрее. Активность прохождения их в сусле в большей степени зависит от удельного содержания в нем твердых частиц мути.
В зависимости от интенсивности и направленности процессов при созревании сусла типичные сортовые признаки будущего вина могут быть подчеркнуты, ослаблены или испорчены.
Последующими мерами нельзя устранить отрицательное влияние на качество вина нарушений технологии и ошибок, допущенных на этапе созревания сусла.
При производстве вин на поточных линиях правильности подбора и выполнения технологических схем подготовки сусла необходимо придавать особенно большое значение. Спецификой поточных линий брожения в виноделии является непрерывное прохождение процесса, при котором каждая новая партия исходного сусла постоянно смешивается с продуктом, ранее вошедшим в процесс. Поэтому качество одной партии подготовленного сусла оказывает влияние на большой объем виноматериала, выходящего с линии.
В технологическом арсенале современного виноделия имеются выработанные практикой и рекомендованные наукой способы, которые позволяют технологам активно управлять процессами созревания сусла с учетом придания будущему вину определенных органолептических свойств.
Подготовка сусла для брожения
Виноградное сусло первых фракций, используемое для изготовления белых столовых и шампанских вин, всегда засорено обрывками тканей ягод и гребней, слизистыми веществами, свернувшимися белками и танатами, частицами земли, дрожжами, бактериями, плесневыми организмами и другими включениями. Степень засоренности сусла и качественный состав мути зависят от сорта винограда, технологии выращивания и уборки урожая, от физиологического состояния гроздей и от техники, применяемой для извлечения сока из ягод.
Наиболее распространенным способом освобождения сусла-самотека от мути является седиментация, т. е. гравитационное разделение дисперсных систем в процессе отстаивания.
Процессу осветления сусла необходимо придавать направленно-целевой характер. Например, при производстве виноградного сока следует проводить максимально возможную очистку сусла от мути в наиболее короткие сроки. При переработке винограда, поврежденного серой гнилью, милдью или другими болезнями, освобождение сусла от мути является необходимым процессом. Производить осветление такого сусла нужно без его аэрации и с введением повышенных доз сернистого ангидрида — 100 мг/л и более при тщательном смешивании SO2 с суслом.
При переработке здорового чистого винограда удалением мути создаются условия для более плавного брожения. На рис. 46 приведен график брожения осветленного и неосветленного сусла, который составлен на основании табличных данных Ж. Риберо-Гайона и Е. Пейно [82]. Исходная относительная плотность сусла 1,092, что соответствует ареометрически определяемой сахаристости 21,8%. Начальная температура сусла 17°С.
В осветленном сусле кривая сбраживания сахара снижается плавно и приближается к наклонной прямой в течение первых 17 сут. брожения. Максимальное повышение температуры 19° С происходило на 5—7-е сутки брожения. В неосветленном сусле основная часть брожения проходит быстро, кривая сбраживания сахара снижается очень резко и приближается к крутонаклонной прямой в течение первых 5 сут. брожения. Температура достигает максимального значения 23,5° С на 3—5-е сутки.
На 21-й день брожения остаточное содержание сахара в осветленном сусле 8,3%, в неосветленном — 2,3%, а температура в обоих вариантах снизилась до 14° С.
Рис. 46. Скорость брожения сусла: 1 — неосветленного; 2 — осветленного.
Уровень содержания остаточного сахара на 4-й день брожения в неосветленном сусле имеет такое значение, какое в осветленном достигается лишь на 17-й день.
Из приведенных данных видно, что в чрезмерно осветленном сусле длительность окончания брожения многократно увеличивается и возникает возможность получения недоброда. Вместе с тем известно, что при плавном брожении создаются условия для получения более ароматных и значительно лучших по качеству вин. Но аналогичные результаты можно получить и при брожении мутного сусла, замедляя этот процесс регулированием температуры бродящей среды. Последняя должна находиться в пределах 10-12° С при сбраживании неосветленного сусла, полученного от шнековых стекателей типа ВСН-20. Технология проведения такого брожения изложена ниже. При более высокой температуре брожения степень освобождения сусла от взвесей должна увеличиваться.
В [1] отмечается, что при правильно проведенном отстаивании осадок обычно составляет 6% объема сусла, а отношение твердой и жидкой фаз в гуще 1 : 2.
В Советском Союзе процесс отстаивания виноградного сусла- самотека в силу существующих условий соблюдается не на всех предприятиях, однако он предписан технологическими инструкциями для всех белых столовых и шампанских вин.
В отношении удаления мути из сусла перед его брожением авторы высказывают различные мнения.
В Бургундии, где сухие вина изготовляются из винограда, мало затронутого гниением, Феррэ считает, что этот хороший сам по себе прием не играет существенной роли. Отстаивание может помешать завершению брожения, так как при этом удаляются дрожжи п твердые частицы, способствующие «чисто физическим действиям», выделению углекислого газа. Следовательно, если содержание спирта ожидается выше 12% об., производят только частичное отстаивание в течение 6 ч и не дольше 12 ч.
Швейцарские виноделы считают, что если удаление мути полезно для качества, то это следует приписать действию сернистого ангидрида, и что соки, обработанные сернистым ангидридом, но не подвергавшиеся удалению мути, дают лучшие вина. Одной из причин этого является препятствие яблочно-молочному брожению, угнетенному сернистым ангидридом.
Однако Ривуар считает, что чем прозрачнее сбраживаемый сок, тем тоньше полученные вина, тем сильнее у них букет и меньше содержится метилового спирта.
В Австралии Саллер также полагает, что удаление твердых веществ из прозрачного сока способствует повышению качества. Получаются вина более чистого вкуса. Кроме того, вследствие сокращения внутренней поверхности соприкосновения жидкости с твердыми веществами уменьшаются скорость и температура брожения, следовательно, уменьшается и потеря ароматических веществ. Однако слишком сильное осветление может вызвать слишком медленное брожение или неполное выбраживание, поэтому его нельзя рекомендовать абсолютно для всех вин.
Расхождение мнений по вопросу осветлять или не осветлять сусло перед брожением может быть объяснено различными условиями, в которых разные авторы проводили наблюдения. В связи с тем, что решение этого вопроса имеет большое практическое значение, в последние годы проводятся специальные исследования с целью выработки научно обоснованных рекомендаций.
Весьма интересные результаты исследований получены на кафедре виноделия Одесского технологического института пищевой промышленности им. М. В. Ломоносова. Изучая влияние на качество белых столовых вин степени мутности сусла, направляемого на брожение, А. А. Преображенский и Л. М. Бобкова [70] установили, что взвеси оказывают весьма существенное влияние на их кислотность. С увеличением количества взвесей происходит снижение титруемой кислотности вин (табл. 4).
Таблица 4
Указанные авторы исследовали динамику состава органических кислот в белых столовых винах в зависимости от содержания взвесей в сусле. Полученные результаты представляют большой практический интерес (табл. 5).
Таблица 5
P и с. 47. Содержание органических кислот в виноматериалах в зависимости от количества взвесей в исходном сусле.
С повышением мутности сусла содержание яблочной кислоты снижается. В обратной зависимости к этому возрастает содержание молочной кислоты, которая по методологическим причинам определялась в сумме с янтарной. Последняя образуется в процессе брожения за счет сахара, а также в результате дезаминирования глютаминовой аминокислоты. Накопление молочной кислоты происходит в результате разрушения яблочной кислоты.
После четырехмесячного хранения виноматериала сорта Рислинг произошло снижение содержания титруемой и яблочной кислот и увеличение суммы янтарной и молочной. Наиболее резкие пики (прямые и обратные) этих процессов произошли в диапазоне содержания взвесей от 2 до 3% (рис. 47).
Падение в содержании яблочной кислоты в этом диапазоне составляет 4 г/л, т. е. с 5,2 до 1,17 г/л. Этому соответствует всплеск прироста содержания молочной (вместе с янтарной) кислоты. С повышением степени мутности сусла от 0,25 до 2% количество винной кислоты в вине из сорта Ркацители увеличилось на 0,29 г/л, а в вине из сорта Рислинг уменьшилось на 0,77%. Содержание лимонной кислоты в рислинге изменилось незначительно в диапазоне степени мутности сусла от 0,25 до 3%, а при 5% винная кислота исчезла.
Приведенные данные свидетельствуют о том, что взвешенные частицы мути представляют рабочую поверхность, на которой адсорбируются микроорганизмы и ферменты. Это весьма значительно ускоряет прохождение биохимических ферментативных процессов, к которым относятся и вышеизложенные превращения органических кислот.
Очевидно, что основная роль в разрушении яблочной кислоты и накоплении молочной принадлежит здесь молочнокислым бактериям, которые содержатся в мутном неотстоенном сусле или в опытных образцах сусла, в которое после полного осветления вводится определенное количество осадка. При использовании небольших доз SO2 (менее 50 мг/л) молочнокислые бактерии не гибнут. Поэтому в мутном сусле и яблочно-молочное брожение может проходить одновременно со спиртовым, заканчиваясь непосредственно после него.
Общая направленность этих превращений является благоприятной для качества вина. Яблочная кислота придает винам вкусовую жесткость и ощущение резкой (зеленой) кислотности. Превращение ее в молочную кислоту смягчает эти ощущения и делает вина приятно свежими, гармоничными.
Для рационального практического использования результатов вышеизложенных исследований необходимо учитывать ряд факторов. Перечислим главные из них.
Допустимое содержание взвесей 2—3% (максимально 5%, т. е. 50 г/л). Сусло с таким содержанием взвесей может быть получено в камерных стекателях. Оно может направляться на брожение без отстаивания или после кратковременного отстаивания для удаления грубых тяжелых частиц. Последнее создает возможность отстаивания сусла в потоке путем декантации его в батарее из 3—4 отстойников.
Наличие взвесей ускоряет процесс брожения и повышает температуру бродящего сусла. Последнее возбуждает молочнокислое брожение, которое может проходить параллельно с яблочно-молочным, и приводит к ухудшению качества вина и появлению в нем необратимых пороков (потеря сортового аромата, возникновение тонкой очень устойчивой опалесцирующей мути, приобретение тонов квашения и др.).
Введение сернистой кислоты ингибирует ферментативные процессы и изложенные выше превращения органических кислот. Дозы SO2 больше 70—100 мг/л губительно действуют на бактерии, вызывающие яблочно-молочное брожение.
Отсутствие SO2 в сусле приводит к его окислению и возникновению необратимого тона переокисленности в белых столовых винах.
В результате многочисленных наблюдений, проведенных в условиях производства, представляется возможным рекомендовать следующие значения технологических параметров при изготовлении белых столовых вин из зрелого здорового винограда:
поэтапное введение SO2 в мезгу при кратковременном настаивании (25—30 мг/л) и в сусло (15—20 мг/л) в зависимости от температуры сусла и его кислотности;
содержание взвесей в сусле, направляемом на брожение, от 2-3 до 5%;
сусло-самотек из корзиночных и камерных стекателей целесообразно направлять на брожение без отстаивания;
сусло-самотек от шнековых стекателей и содержащее более 5% взвесей следует подвергать осветлению для удаления грубых фракций.
Температура брожения сусла должна находиться в пределах 12—16° С.
В случае невозможности регулирования температуры брожения и при ожидаемом повышении ее до 18—20° С степень осветления сусла следует увеличивать до 1—2% остаточного содержания взвесей. Для брожения при температуре 20—25° С сусло следует подвергать более полному осветлению путем отстаивания с введением бентонита. Дозы сернистого ангидрида, вводимого в мезгу и сусло, следует увеличить в 1,5—2 раза.
При переработке винограда, поврежденного болезнями, необходимо дозировать SO2 в виноград в количестве 30—50 мг/л и в сусло 30—70 мг/л в зависимости от удельного объема поврежденных гроздей. Осветление такого сусла, как уже отмечалось, является обязательным, и проводить его следует с введением ингредиентов, ускоряющих этот процесс. Температуру брожения следует регулировать для обеспечения сбраживания сахара в пределах 10—12° С.
В технологии изготовления белых полусухих и полусладких вин сусло следует освобождать от взвесей до полной чистоты. Это создает условия для медленного брожения и более полного сохранения ароматических веществ, перешедших из винограда и возникающих в процессе брожения сусла. Сернистый ангидрид следует вводить в сусло в количестве 30—100 мг/л и больше в обратной зависимости от степени зрелости винограда и ароматичности сорта. Дозы введения ингредиентов для осветления сусла зависят от их комплекса и качества сусла и приведены в табл. 6. Температура брожения должна способствовать проведению операций по остановке брожения при регламентированном остаточном содержании сахара. Наиболее целесообразным диапазоном ее является 10—12°С.
Активация процессов отстаивания сусла
Ускорение процесса осветления сусла отстаиванием достигается путем применения различных адсорбентов и флокулянтов.
В последние годы наиболее широкое распространение в практике получают бентонит, полиакриламид, полиоксиэтилен.
Обработка сусла бентонитом в дополнение к основному эффекту способствует снижению ферментативного окисления его и повышению стабильности вин к белковым помутнениям. Это объясняется тем, что основное количество белков переходят в сусло и вино из растительных тканей ягод винограда.
Таблица 6
Примечание: В таблице приведены средние рекомендуемые количества ингредиентов. Могут быть отклонения, зависящие от степени зрелости, поврежденности и температуры винограда.
Белки являются носителями ферментных систем, в том числе окислительных ферментов. При обработке сусла на бентоните адсорбируются азотистые вещества. Прежде всего это белки, в присутствии которых снижается адсорбция аминокислот, необходимых для размножения дрожжей в сусле [47, 80, 98]. Следовательно, обработкой сусла бентонитом достигается тройной эффект: ускорение и улучшение качества отстаивания, снижение способности сусла к окислению; повышение стабильности вин к белковым помутнениям.
Обработка сусла бентонитовой суспензией является наиболее распространенным способом использования бентонита при обработке сусла и вина. Дозы обычно устанавливаются по сухому бентониту и для обработки сусла колеблются в большом диапазоне — 2—10 г/л. Это зависит от желаемой степени очистки сусла, от сорта и степени зрелости винограда, его физического состояния, степени повреждения гроздей болезнями и других факторов, влияющих на удельное содержание и структуру взвесей, содержащихся в сусле.
Для большей степени очистки сусла и достижения им фильтрационной зрелости при изготовлении полусладких вин нами апробирована на практике двукратная оклейка сусла бентонитовой суспензией. Сусло, полученное от шнековых стекателей, подвергается сульфитации и обработке бентонитом дозой 3 г/л. После отстаивания грубых взвесей в течение 6 ч сусло декантируется» охлаждается до 10° С и повторно обрабатывается бентонитом дозой 2 г/л. После отстаивания в течение 8—12 ч сусло полностью очищается от взвесей и фильтруется через фильтровальный картон.
Обработка сусла сухим бентонитом [12] в виде натурального порошка рекомендуется на основе экспериментальных исследований, проведенных на Крымском киле. Доза бентонита — 2 г/л в направляемое для отстаивания сусло, в которое предварительно введено требуемое количество сернистого ангидрида. Для сусла, полученного из винограда, поврежденного гнилью, дозу сухого бентонита следует увеличить до 3—4 г/л.
Применение сухого бентонита имеет преимущества по сравнению с обработкой сусла бентонитовой суспензией. Объем осадка уменьшается в 10—15 раз. Уменьшается влияние окисленности, вкус белых вин и соков получается более чистым.
З. И. Гайворонская считает, что основные характеристики вина, полученные в результате обработки сусла и виноматериалов бентонитом, такие, как увеличение содержания кальция, прозрачность сусла и вина, скорость фильтрации и стабильность вина, не зависят от степени набухаемости глины, а зависят от ее месторождения и способа предварительной подготовки. Так, Крымский кил, введенный в виде суспензии с содой, обогащает вино кальцием в большей степени, чем введенный в виде натурального сухого порошка.
Автором цитируемой работы проводилась обработка сусла, полученного из винограда, содержавшего 50% гроздей, поврежденных гнилью. Бентонит вводился в сусло в виде суспензии с содой и в виде натурального порошка в количестве 2 г/л. После отстаивания в течение 24 ч сусло декантировалось с осадка и направлялось па брожение. Молодые виноматериалы, полученные из сусла, обработанного бентонитом, имели более типичный цвет, чем из сусла, обработанного сернистым ангидридом. Букет и вкус вин, обработанных бентонитом, были чистыми, с цветочными тонами и гармоничными. Особенно ярко эти свойства проявлялись в образце вина, изготовленного из сусла с обработкой натуральным порошком бентонита.
Комбинированная обработка сусла бентонитом и полиакриламидом (ПАА) применяется с 60-х годов для ускорения формирования осадка и увеличения его плотности. Дозы ПАА для обработки сусла зависят от структуры и удельного содержания взвесей и количества вносимого бентонита. Рабочий диапазон этих доз колеблется в пределах 2—10 мг/л. Оптимальными пределами считаются 3—7 мг/л.
При комбинированной обработке рекомендуется вводить ПАА через 2—3 ч после введения бентонита. Это время необходимо для установления адсорбционного равновесия в сусле, смешанном с адсорбентом, и предварительной агрегации мелких частиц.
Прямая обработка сусла ПАА без бентонита приводит к мгновенному образованию крупных, быстро оседающих хлопьев. Дозы, рекомендуемые для сусла, полученного из сортов винограда Цицка и Цоликаури в экологических условиях Грузинской ССР, следующие: сусло-самотек 10—20 мг/л, сусло прессовых фракций от 15 до 40 мг/л.
ПАА непосредственно реагирует с взвесями сусла. Оптимальное действие ПАА наблюдалось при pH 3—3,6, Длительность осветления в резервуарах до 3000 дал составляет 5—6 ч. Повышение температуры ускоряет этот процесс. Обработка ПАА сусла ускоряет освобождение его от ферментов, адсорбированных на взвесях, и снижает интенсивность окислительных процессов. Содержание микроорганизмов сусла уменьшается в 8—10 раз больше по сравнению с суслом, осветлившимся без ПАА. Содержание коллоидов в сусле уменьшается на 60—70%, содержание белков — на 30—50%. Количество аминного азота снижается незначительно, что очень важно для размножения дрожжей.
Полиакриламид выпускается промышленностью в виде 8—10%-ного геля и очень трудно смешивается с водой при его растворении. Рекомендуется следующий способ приготовления рабочего раствора ПАА концентрацией 0,05%. Вначале готовят водный раствор с концентрацией 0,5%. Для этого навеску ПАА помещают в соответствующее количество воды, нагретой до 60—65° С, и выдерживают при этой температуре в течение 6—8 ч при периодическом перемешивании. Затем смесь помещают в сосуд, снабженный интенсивной пропеллерной мешалкой (измельчитель тканей РТ-1 Одесского экспериментального завода медицинского оборудования), и перемешивают до полного растворения ПАА. Полученный водный раствор перед применением разбавляют обрабатываемым суслом или вином в соотношении 1:10.
Обработка сусла полиоксиэтиленом (ПОЭ) является весьма перспективным способом очистки сусла от взвесей. ПОЭ быстро растворяется в воде и водно-спиртовых средах, совершенно нетоксичен и выпускается промышленностью (КНИИХП, г. Кемерово). Он очень быстро осветляет сусло прямым введением небольших доз (7—15 мг/л) водного раствора.
ПОЭ — белый порошок, изготовляется методом каталитической полимеризации окиси этилена.
Он представляет собой высокомолекулярный флокулянт с молекулярной массой (м. м.) от тысяч до миллионов. Для обработки сусла и вина рекомендуется использовать ПОЭ с мм. 2,5—6 млн. По мнению сотрудников ВНИИВиВ «Магарач» (Р. К. Миндадзе), лучшие результаты дает ПОЭ с мм. 3—5 млн.
Для изготовления рабочего раствора с концентрацией 0,5% навеску ПОЭ вначале замачивают в небольшом количестве спирта в течение 8—12 ч, затем растворяют в воде до коллоидного состояния при постоянном перемешивании. Длительность хранения раствора 1 мес. Сусло очищается от взвесей в процессе отстаивания в течение 20—60 мин до кристаллической прозрачности. Влияние его на изменение химического состава сусла аналогично ПАА, т. е. уменьшается содержание коллоидных веществ и особенно белков, снижение аминокислот незначительно [80].
Исследования по обработке сусла ПОЭ с мм. 3-10° в комплексе с ПАА, пектолитическими ферментными препаратами и бентонитом (Б) в виде суспензии или порошка (табл. 7) показали нецелесообразность комбинированной обработки [80].
Таблица 7
Цитируемые авторы отмечают, что обработка сусла одним ПОЭ или в сочетании его с бентонитом приводит к наименьшей окисленности виноматериалов, тогда как обработка ферментным препаратом в любых сочетаниях увеличивает степень окисленности и снижает качество виноматериалов. Вино, изготовленное из сусла, обработанного ПОЭ, было мягким во вкусе и обладало тонким сортовым ароматом (табл. 8). Обработка сусла ПОЭ в сочетании с бентонитом приводила к снижению качества вина, оно было беднее и проще во вкусе. Все вина, изготовленные из сусла, обработанного с участием ферментных препаратов, получались разлаженными во вкусе с посторонними тонами.
Таблица 8
* Доза SO2 во всех вариантах 50 мг/л.
Цитируемые авторы указывают, что применение ПОЭ позволяет снизить дозировку SO2 до 50—75 мг/л при отстаивании сусла, что способствует прохождению яблочно-молочного брожения, улучшению вкуса вина и сохранению сортового аромата и свежести в нем.
Следует отметить, что обработку сусла указанными, а также более низкими дозами SO2 с получением весьма высоких результатов по качеству вина можно проводить и без применения ПОЭ.
