Техника сбраживания белых вин в танках
При сбраживании соков в больших металлических приемниках техника проведения брожения основана, во-первых, на возможности воздействовать на ход спиртового брожения, изменяя температуру, и, во-вторых, на применении давления углекислым газом. Возможность применять при брожении охлаждение позволила проводить брожение при определенной температуре, а сбраживание под давлением углекислого газа — вести задерживаемое брожение.
Кроме этого непосредственного воздействия на ход спиртового брожения, можно косвенно влиять на брожение путем соответствующей предварительной обработки соков.
Управление брожением путем изменения температуры при сбраживании в танке
Воздействие на температуру брожения в обычном танке и в танке, выдерживающем внутреннее давление, осуществляется значительно легче, чем в деревянной бочке. Регулирование температуры в смысле ее повышения дает особенно успешные результаты при сбраживании мезги для получения красных вин или трудно сбраживаемых соков. Белые вина обычно готовят, применяя охлаждение.
Охлаждение производят через рубашку танка или— что дешевле — орошением поверхности. Результаты воздействия охлаждения орошением на брожение в танке без внутреннего давления по сравнению с деревянной бочкой одинакового объема изображены графически на рис. 37.
Действие охлаждения оказалось достаточным для замедления брожения на несколько дней и получения вин более выраженных, с более сильным букетом, чем при сбраживании в деревянной бочке. Но развитие танкового вина происходило в деревянной бочке.
Было установлено, что воздействие на ход брожения наиболее сказывается на соках, подвергнувшихся предварительному отстою и без добавки чистых дрожжей, так как такие соки уже сами по себе бродят более медленно. Дополнительное охлаждение для снижения температурного скачка во время бурного брожения оказывается особенно действительным, если уже вскоре после начала брожения поддерживают более низкую температуру. В общем, простые соки сбраживают при температуре 13—15°, чтобы предотвратить слишком бурное их брожение. Температуру брожения соков лучшего качества можно повысить до 18—20°, чтобы брожение шло достаточно успешно.
Если в крупной посуде начинают охлаждение в период сильного брожения, то использованием для этого только воды из водопровода уже не удается воздействовать в достаточной степени па ход брожения. Применение танка с рубашкой и охлаждения соляным раствором или применение охлаждающих змеевиков, работающих с охлаждающим раствором, действует успешнее, но необходимое оборудование обходится дорого. Охлаждение путем орошения с использованием для этого испарения водяных брызг обходится значительно дешевле и оказывается достаточным, чтобы охладить танк емкостью до 7000 л, так как 1 л испаряющейся воды поглощает около 600 ккал в час. Следовательно, эффективность охлаждения зависит также и от величины поверхности танка.
В определенных местностях и в годы с низкой кислотностью соков понижение температуры требуется и для подавления биологического разложения кислот. В соках с высоким содержанием кислот охлаждение вряд ли усиливает выпадение винного камня, но оно подавляет биологическое разложение кислот, если дображивание не проводят при температуре от 15 до 18°. Эта повышенная температура для вин, хранимых в танках, проще достигается обогревом помещения и обходится значительно дешевле.
Для регулирования температуры во время брожения танк должен быть снабжен термометром (от 0 до 40°). Недорогие стационарные танки для брожения снабжают бродильным затвором. Контроль брожения осуществляют путем ежедневного определения удельного веса и его нанесения на миллиметровую бумагу (рис. 37) или при некотором навыке просто (не очень надежно) — путем наблюдения за степенью развития углекислоты (через бродильный затвор). Принцип управления температурой во время брожения состоит в охлаждении для снижения температурного скачка во время бурного брожения. В зависимости от свойств соков можно применять также и нагрев их.
Если брожение соков остановилось, то его возобновление во многих случаях может быть ускорено нагреванием до 18°. Температуры выше 20° и ниже плюс 6—8° не следует применять.
Охлажденное брожение. Изменение температуры брожения, как вспомогательное средство для управления спиртовым брожением, может быть использовано в двух различных направлениях — нагрев и охлаждение.
Рис. 42. Влияние охлаждения на ход брожения (по Саллеру):
1—ход брожения; 2—температура: 6000 л сока, уд. вес 1,102, сбраживали в продолжение 4 недель при температуре от 5 до 13° на холодостойких дрожжах. Брожение было прервано при 8 г/л остаточного сахара. Спирта 14.1% об., кислотность 5,6%.
Нагрев был использован Кленком преимущественно при приготовлении красных вин; охлаждение было предложено в Австрии, и Саллер назвал этот прием охлажденным брожением. Цель обоих способов — своевременное воздействие на ход брожения путем изменения его температуры.
Осуществление этих способов требует затрат на оборудование и на его монтаж. Преимущество охлажденного брожения состоит в том, что в деревянной бочке или бетонном сосуде охлаждения можно достигнуть при помощи змеевиков холодильников. Для повышения температуры брожения целесообразно пользоваться металлическим танком.
Цель изменения температуры бродящей среды заключается в достижении равномерного процесса брожения, изображенного на рис. 42. Охлажденное брожение, как правило, надо проводить при более низких температурах (ниже 10°) и с холодостойкими дрожжами.
По Саллеру, преимущества охлажденного брожения состоят в следующем.
- Происходит чистое спиртовое брожение со всеми его преимуществами; из них главное — устранение возможности бактериальных инфекций, что может произойти и при сбраживании в танке под давлением при более высокой температуре.
- Летучие вещества букета сохраняются лучше, вина получаются с плодовым характером и сохраняют свежесть благодаря тому, что при более низких температурах углекислота лучше удерживается в вине.
- Уменьшаются потери спирта, усиливается выпадение винного камня и вследствие этого последующая обработка вина охлаждением становится излишней.
- Вино лучше осветляется.
- По желанию может быть, хотя и временно, приостановлено брожение на любой степени выбраживания (сохранен остаточный сахар).
- Для охлажденного брожения может быть использован любой вид посуды.
Недостатки этого способа следующие.
- Значительные расходы, связанные с приобретением и установкой холодильного оборудования.
- Затрата рабочей силы для контроля брожения, который, впрочем, в значительной мере может быть упрощен применением автоматически регулирующих приборов.
- Отсутствие биологического разложения килот. В этом отношении отрицательное влияние охлажденного брожения особенно обнаруживается в винах, богатых кислотами (Рислинг), в то время как для винограда с малым содержанием кислот отсутствие биологического разложения кислот полезно.
Имеющиеся наблюдения показали, что внезапное резкое изменение температуры во время брожения не дает таких хороших результатов, как рационально проведенное непрерывное охлаждение (рис. 42).
Было также установлено, что лучший результат получается от охлаждения во время брожения, чем до его начала или после его завершения.
Соки, сохранявшиеся при низкой температуре или охлажденные, принимают в течение 2—4 дней (в зависимости от вида посуды) температуру бродильни, и их брожение происходит также бурно, как у соков, имевших нормальную температуру.
Охлаждение после завершения брожения уже не влияет на ход брожения и может лишь ускорить выпадение винного камня, т. е. способствовать стабилизации вина.
При помощи охлаждения во время брожения может быть достигнуто постоянное и равномерное развитие углекислоты и замедленное разложение сахара. Быстрота улетучивания углекислого газа может служить для измерения степени брожения.
Рис. 43. Рабочая схема охлаждения сока при охлажденном брожении (по Саллеру).
I . Автоматически управляемая холодильная установка (охлаждение соляной смесью. Управление при помощи контактного термометра. Выключение вызывает температура брожения).
1—компрессор; 2—бродильный сосуд; 3—змеевик холодильника; 4—сосуд с охлаждающим соляным раствором; 5—насос; 6—контактный термометр как регулятор с запирающим клапаном.
II. Охлаждение непосредственным испарением (прямое охлаждение при помощи охлаждающих средств в змеевике холодильника, управление при помощи регулятора брожения, который производит выключение давлением углекислого газа):
1—регулировочный клапан; 2—регулятор брожения; компрессор; 4— питание от сети; 5—змеевик холодильника; 6—сосуд для брожения.
Если к охлаждению приступить слишком поздно и цель его —только понизить температурный скачок, то потребуется слишком много калорий, чтобы в крупной посуде получить οхлаждение, оказывающее эффективное влияние. При сильном брожении из 1 л сока выделяется до 9 ккла., которые из большего объема бродящей жидкости не могут быть удалены при помощи компрессора средних размеров.
Таким образом, целесообразнее приступать к охлаждению с начала брожения и вести сбраживание при низких температурах на холодостойких дрожжах, как показано на рис. 42.
О холодильных установках и их мощности сказано подробно в разделе о применении холода и тепла при подвальной обработке вин. Схема охлажденного брожения при помощи орошения и с охлаждающим соляным раствором приведена на рис. 43.
По Саллеру, затрата холода при 4-недельном сбраживании составляет около 20000 ккал в день на 10 000 л вина. При 20- часовой работе машины производительность ее должна составить 1000 ккал в час.
Охлаждение в самой бродильной посуде при помощи змеевика или двойного кожуха следует предпочесть круговому перекачиванию через холодильник при помощи шлангов или трубопровода, так как первый способ оказывается в отношении вина более щадящим.
Отвод тепла, образующегося при брожении в деревянной бочке и особенно в больших бетонных резервуарах, охлаждением помещения обходится слишком дорого и происходит медленно вследствие малой теплопроводности дерева и бетона. При соответствующем предварительном охлаждении помещения влияние его на понижение температуры в бочке обнаруживается в посуде емкостью не более 120 дкл, и при этом оно действует одинаково на все находящиеся в помещении бочки.
Для автоматического управления температурой Саллером были предложены регуляторы брожения, работающие под давлением улетучивающегося углекислого газа и чувствительные к разнице давления 0,1 ати.
Брожение в танке под давлением углекислоты
Использование сбраживания в танке, выдерживающем давление, имеет преимущества по сравнению с воздействием на брожение изменения температуры. Эти преимущества состоят в упрощении рабочих приемов по управлению брожением, а также в том, что, кроме соответствующего танка, не требуется никакой дополнительной аппаратуры и углекислый газ, необходимый для сдерживания брожения, получается при самом процессе брожения.
Торможение брожения при помощи давления углекислого газа основывается на том, что размножение дрожжей сдерживается, если в 1 л жидкости растворено около 15 г углекислого газа. Это соответствует 8 ати давления при 15°. При этом давлении углекислого газа бродильная активность дрожжей ослабевает в меньшей степени, чем их размножение. Если начать регулировать давление слишком поздно, когда дрожжи уже сильно развились, то воздействовать на ход буженин труднее, так как с увеличением числа дрожжей возрастает и количество зимазного комплекса энзимов, разлагающих сахар, и они способны в не которых случаях продолжать разлагать его и под давлением.
Рано начатое применение давления в соответствующем танке на сок оказывается наиболее эффективным Для этого воздушный вентиль танка завинчивается вскоре после начала брожения, т. е. после удаления воздуха.
Рис. 44. Диаграмма задерживаемого брожения под давлением (по Гейссу):
1—ход брожения (уменьшение веса и сока); 2—ход давления (ослабление напряжения углекислого газа); 3—ведущая линия.
Ход брожения направляется по ведущей линии (16 дней) и регулируется частым ослаблением давления углекислот го газа.
При сбраживании соков, подвергавшихся сильной аэрации во время их приготовления, рекомендуется предварительно удалить из сока кислород, растворенный в нем во время обработки и хранения, вымывая его углекислым газом, образующимся во время брожения. Для этого следует закрывать вентиль танка уже после того, как начнется образование углекислого газа.
Регулирование давления подчинено кривой хода брожения, т. е. ежедневному уменьшению веса сока (кривой изменения удельного веса сока во времени), наносимого на бумагу в виде диаграммы (рис. 44).
Для построения диаграммы пользуются определением удельного веса ареометром или, лучше, весами Мора-Вестфаля. Углекислый газ, выделяющийся при брожении, удаляют из исследуемого сока взбалтыванием или отсасывают при помощи водоструйного насоса, чтобы он не мешал измерениям. Полученные данные служат исходными точками. Эти величины не выражают действительное разложение сахара, во всяком случае перед окончанием брожения, вследствие того, что измерения дают удельный вес, а образовавшийся спирт вызывает сдвиг этих величин, так как его удельный вес меньше единицы. Если даже ареометр показывает 0°, в молодом вине всегда еще может содержаться 6— 8 г/л сахара,
Если желательно провести брожение в определенный срок, например, в течение 14 дней (или 3 недели), следует в диаграмме из точки, соответствующей начальному удельному весу, или, что лучше, его значению перед началом брожения, провести ведущую линию до 14-го дня (рис. 44 и 46) и производить регулировку брожения частым ослаблением давления с таким расчетом, чтобы ежедневная убыль удельного веса шла по ведущей линии. При этом будет достигнуто равномерное медленное брожение Понятно, что для этого потребуется некоторый навык, известное предвидение и затрата времени.
Рис. 45. Сдерживаемое брожение при различных давлениях (по Гейссу):
1—ход брожения при более низком давлении; 2—ход брожения при высоком давлении; 3—понижение давления углекислоты (обуздание). Диаграмма показывает зависимость хода брожения от высоты давления углекислоты и частоты и способа понижения давления. Оба вина сохраняют большой остаток сахара.
При сдерживаемом брожении, по Гейссу, управление ходом брожения осуществляется путем частого понижения поднимающегося давления углекислого газа. Посредством выпуска газа удается ускорить разложение сахара, поддерживая давление — замедлять его разложение (рис. 45). При этом следует руководствоваться кривой, изображающей уменьшение удельного веса сока. При неправильном уменьшении давления может создаться опасное сверхдавление настолько ослабляющее дрожжи, что сбраживание станет невозможным. Преимущество частого уменьшения давления состоит в том, что при каждом ослаблении давления происходит сильное выделение углекислого газа, дрожжи в танке приходят в движение и содержимое танка перемешивается, что при сбраживании в крупных приемниках имеет большое значение и в известной степени содействует усилению брожения.
Нежелательное последствие частого ослабления давления — некоторая потеря букета, т. е. обнаруживается то явление, которое должно было быть устранено брожением в выдерживающем давление танке. Это не так опасно. Более неприятное последствие быстрого ослабления давления состоит в сильном ценообразовании жидкости, создающем опасность закупоривания поднимающейся пеной манометров и предохранительных вентилей. Применяя манометры с пластинчатой пружиной, можно предотвратить закупоривание манометров, а в качестве предохранительного вентиля можно использовать рычажный предохранительный вентиль, в котором можно иметь доступ к конусу клапана, в то время, как пружинный предохранительный вентиль устроен так, что к нему доступа нет.
Следующее видоизменение способа проведения брожения под давлением углекислого газа представляет собой сбраживание при помощи подушки из углекислого газа. Это осуществляется поддерживанием постоянного давления, установкой предохранительного вентиля на определенную высоту давления, например 4 или б ати, в зависимости от величины танка и т. д.
Постоянное давление подушки подавляет брожение в большей степени, чем регулирование его путем частого ослабления давления, так как при наличии постоянного давления дрожжи вверх не поднимаются, а только устраняется избыточное давление углекислого газа, образующегося при брожении. Давление подушки устанавливают на желаемую высоту, например 4 ати, на одном из двух предохранительных вентилей. На втором предохранительном вентиле на случай опасности надо сохранить установку на высшее давление, обычно на 8 ати. Неудобство всех употребляемых пружинных предохранительных вентилей состоит в том, что пластинки их при загрязнении склеиваются или давление пружин сильно изменяется; приходится часто контролировать установку давления и ее исправлять. В наших опытах мы отдавали предпочтение рычажным предохранительным вентилям, конструкция которых значительно проще и позволяет устанавливать желаемое давление путем простого передвижения веса на рычаге.
На рис. 41 и 46 изображен ход брожения по способу давления при помощи подушки из углекислого газа. Применение этого способа в больших танках (около 20 000 л) неудобно в том отношении, что сок бродит слишком спокойно и в танке иногда образуются расслоения. При очень медленном брожении дрожжи остаются на дне, что усиливает задержку брожения. При этом восстанавливающее действие дрожжей подавляется и в некоторых случаях в соке могут возникнуть нежелательные окислительные явления.
Поэтому при применении этого способа особое значение приобретает внесение в соки сернистого ангидрида, а также и предварительный отстой сока вследствие происходящего при этом удаления и подавления оксидаз.
Воздействие подушки углекислого газа на ход брожения в танках емкостью около 400 л так велико, что давления выше 6 ати вообще не требуется. В большинстве случаев вначале давление подушки составляет около 5 ати и уже спустя несколько дней его снижают до 2 или 3 ати, чтобы довести до конца сбраживание соков. Если желательно размешать содержимое танка, это можно сделать путем снижения давления.
Использование подушки упрощает работу: не требуется ежедневных анализов в каждом танке, а достаточно производить наблюдения через каждые два дня.
Рис. 46. Сравнение брожения в деревянной бочке на 1200 л, в обычном танке и в танке под давлением (Рислинг, 1950 г., после отстоя):
1— спонтанное брожение; 2—подавление охлаждением; 3—подавление при помощи подушки из углекислого газа; 4—-ведущая линия на 4 недели брожения.
Третий способ воздействия на брожение состоит в сочетании влияния давления и температуры. Необходимость в этом обнаруживается в ходе брожения. При остановке брожения его можно усилить нагреванием. Нагревание оказывает также наилучшее действие в случае трудного начала брожения в холодных соках. Влияние температуры может быть применено также в виде охлаждения, особенно для соков теплых или содержащих мало кислот.
Изменение температуры брожения проще всего можно до стигнуть изменением температуры помещения, используя быстроту передачи тепла металлом.
Вина, сброженные в танке, выдерживающем давление, в зависимости от количества остаточного сахара можно выпускать как самостоятельные вина или использовать как купажный материал. Их значение для купажа в настоящее время особенно возросло.
Они дают возможность улучшить другие, нормальные, т. е. до конца выбродившие вина. При этом количество добавляемого вина в зависимости от содержания в нем сахара составляет от 8 до 10%. Техническое преимущество использования этих вин для купажей заключается в том, что оно дает возможность вести нормальную выработку основных вин и окончательно подготовить их только перед выпуском и после купажирования произвести стерильный розлив в бутылки или же продолжать стерильно выдерживать их.
Способ сдерживаемого брожения в биохимическом отношении еще мало изучен. Между результатами, полученными различными исследователями, наблюдается большое расхождение.
