Говоря о брожении, обычно подразумевают начальное или спиртовое брожение, а наступающее затем яблочно-молочнокислое брожение под влиянием бактерий в некоторых винодельческих странах называют вторым брожением.
Спиртовое брожение, как и вообще всякое брожение, представляет собой биохимический процесс—превращение веществ низшими, одноклеточными почкующимися грибами — дрожжами, развитие которых требует определенных условий. Выявление и изучение условий, влияющих на жизнедеятельность полезных и вредных возбудителей брожения, необходимо для получения вина, обладающего чистым вкусом.
Виноградный сок служит для дрожжей питательной средой, из которой, вместе с другими организмами, они извлекают вещества, необходимые для питания и развития.
В виноделии брожение представляет собой процесс решающего значения для качества будущего вина, и полученный результат зависит прежде всего от свойств организмов, вызывающих брожение. Следовательно, брожение надо контролировать и им надо руководить.
Потребность дрожжей о энергии покрывается во время брожения расщеплением молекулы сахара (интермолекулярно), поэтому этот процесс — собственно брожение — осуществляется также и без доступа воздуха (восстановительное брожение в противоположность окислительному, например, вызываемому уксусными бактериями).
При расщеплении молекул сахара образуются главным образом спирт и углекислый газ почти в равных количествах в виде конечных продуктов, и полученная энергия освобождается при бурном брожении в виде тепла. Помимо этого, наиболее выраженного процесса обмена веществ дрожжей, во время образования вина происходит ряд других химических реакций, среди которых образование спирта является только наиболее характерной. Разложение сахара — процесс энзиматический. Его нормальный ход довольно хорошо известен, но возможность сдвига химизма брожения, по меньшей мере протекания самого процесса брожения, путем принудительного изменения условий жизни дрожжей ставит перед современной техникой некоторые новые задачи.
Следует также иметь в виду, что условия питания и развития дрожжей в различной посуде неодинаковы, так как они зависят не только от состава сока, но и от влияния различных факторов на ход брожения. К тому же число и состав микроорганизмов в соке в разные годы неодинаковы. Самая главная задача бродильной техники издавна заключается в том, чтобы обеспечить надежность брожения. В пределах этой задачи, в зависимости от вида изготовляемого спиртного напитка, понятно, может изменяться и цель брожения и способ его проведения. Сбраживание шипучих или игристых вин, брожение плодового вина с малым содержанием спирта или высокоградусного сидра проводят иначе, чем брожение виноградной мезги или сока при приготовлении красного или белого вина. Впрочем, и в отношении их имеется различие между способами сбраживания простых столовых вин, вин из выборочных гроздей или выборочных заизюмлившихся ягод.
Всякое воздействие на ход брожения с целью его изменения в желаемом направлении отчетливо обнаруживается в изменении типа, характера, а следовательно, и качества вина.
Но управление ходом брожения возможно только при наличии соответствующего технического оборудования и соответствующей теоретической подготовки, необходимой для правильного выбора применяемых мероприятий.
Именно при осуществлении современных способов управляемого брожения, т. е. своевременного воздействия на ход брожения, знание зависимости данного мероприятия от различных причин, а также и от времени его применения, имеет решающее значение для определения его пригодности в данном случае, а следовательно, и для получения хороших результатов.
Всегда имеется различие между ходом брожения, предоставь ленного самому себе, и ходом управляемого брожения, в зависимости от выбора применяемого способа воздействия.
При этом задачи, преследуемые виноделом, могут сильно меняться, так как ежегодно, каждую осень, соки имеют иной биологический и химический состав.
Большое преимущество германских вин заключается в том, что виноград большинства урожаев мало поражен болезнями, и полученный сок хорошо сбраживается; при соответствующей подготовке его брожение можно предоставить самому себе. В 95% случаев получается вполне удовлетворительный результат.
Необходимо уяснить себе, что ошибки, допущенные во время брожения, впоследствии обнаруживаются в продолжение всего времени развития вина. Если недостатки ненормального брожения проявятся в вине, то исправлять их уже поздно. Поэтому большое значение имеют предупредительные мероприятия, а также опыт, приобретаемый путем сравнения результатов, полученных в разные годы.
Итак, контроль во время брожения и наблюдение за ходом брожения приобретают особо важное значение. Обычно при сбраживании в деревянной бочке для этого служит бродильный шпунт, а при современном способе сбраживания в танках пользуются ареометром, манометром и вычерчивают данные в виде кривой.
Не располагая ясными представлениями о способе проведения брожения, управления им и задержки его, во избежание ошибок лучше придерживаться старых, испытанных способов сбраживания. Но после ознакомления с возможностями современных способов брожения и освоения их, применяя сбраживание в металлическом танке, винодел получит лучшие результаты, работа его облегчится и станет более уверенной. При этом не следует забывать, что в настоящее время цель управляемого брожения при изготовлении белых вин заключается почти исключительно в получении приятного на вкус остаточного сахара.
Ни в коем случае не следует отвергать раз навсегда новый прием в целом, как это нередко делают практики-виноделы после неудач, ошибок или даже просто из предубеждения и не только в отношении к способу сбраживания в танке.
Условия, необходимые для нормального брожения в бочке
Воздействовать на соки, сбраживаемые в деревянной бочке можно в трех направлениях: во-первых, создать предпосылки для чистого брожения; во-вторых, ускорить и усилить ход брожения и, в-третьих, замедлить или подавить его.
Во всяком случае, управление брожением надо начинать с мезги или сока.
Часто, но не всегда, у соков из здорового винограда имеются предпосылки для самопроизвольного чистого спиртового брожения. В годы, когда вследствие неблагоприятного состава сока нельзя рассчитывать на возможность доброкачественного самопроизвольного брожения, например, если виноград во время теплой осенней погоды сильно поражен гнилью, если он загрязнен землей или грозди повреждены осами и в соке высокое содержание летучих кислот, то такой сок надо сбраживать при помощи чистой культуры дрожжей и подвергнуть его соответствующей обработке, сбраживанию без доступа воздуха и др.
Брожение при помощи чистой культуры дрожжей обеспечивает получение здорового вина. Как правило, внесение чистой культуры дрожжей не обязательно, если виноград здоров. В отдельных винодельческих районах, благодаря многовековой культуре винограда, произошел естественный отбор микроорганизмов, бытующих в почве виноградника, и полученная осенью мезга всегда содержит достаточное количество винных дрожжей.
Внесением чистых культур дрожжей надо пользоваться, если приходится опасаться, что вследствие неблагоприятных свойств сока он не выбродит при помощи находящихся в нем дрожжей и в нем могут возникнуть побочные брожения, вызванные другими организмами.
Следует сбраживать сок при помощи чистых культур дрожжей также в том случае, если виноград сильно поражен гнилью и можно ожидать задержки спиртового брожения.
Затем следует пользоваться чистыми культурами дрожжей при сбраживании плодовых соков, перебраживании вин, изготовлении вин шипучих и игристых, т. е. в тех случаях, когда брожение протекает труднее или имеются в виду особые цели.
Чистую культуру дрожжей вносят в виде разводки. Для ее приготовления в 20 или 10 л прокипяченного и охлажденного до 18° сока вносят 1/4—1/2 л культуры дрожжей в бурно бродящем состоянии. Таким образом, разводка представляет собой дрожжи, размноженные в баллонах или бочонках до необходимого количества (рис. 33 и 34). В сок прибавляют 1 % бродящей разводки. При перебраживании вина вносят 2—5% разводки. Чем труднее условия для брожения, тем больше должно быть количество вносимых дрожжей, причем разводка должна привыкнуть к вину, и для этого ее предварительно заготовляют малыми частями.
Рис. 33. Разводка дрожжей:
1 — культура чистых дрожжей в бутылках емкостью 0,25; 0,5; 1 л; 2 — разводка в бутылке, закрытой бродильным затвором.
Выбор той или иной расы дрожжей для внесения в сок зависит от условий данного случая. При перебраживании слишком сильно сульфитированных вин или содержащих много свободного сернистого ангидрида употребляют сульфитные дрожжи, приученные к перенесению повышенных количеств сернистого ангидрида; для сбраживания при низких температурах— холодостойкие расы дрожжей. Для игристых вин нужны дрожжи, привыкшие к давлению углекислоты, легко стряхиваемые со стенок бутылок, т. е. не пристающие к стеклу шампанские расы дрожжей; для соков с высоким содержанием сахара и для получения высокоградусных плодовых вин требуются дрожжи, переносящие высокую концентрацию спирта и обладающие высокой бродильной способностью. Соответствующие указания по этому вопросу дают учреждения, занимающиеся выведением и рассылкой чистых рас дрожжей.
Рис. 34. Внесение культуры дрожжей в нагретый и охлажденный сок. Бутылку держат горлышком вниз над сосудом, чтобы дрожжи не разбрызгивались создавшимся в бутылке давлением. Затем вносят их в бочку для размножения или в бутыль (рис. 33,2).
Недостаток современных методов выведения чистых культур состоит в том, что до сих пор выращивались только отдельные клоны дрожжей, так что в одной культуре размножались только потомки одной единственной, определенной клетки дрожжей. На практике уже давно было отмечено, что сбраживание на такой монокультуре дает менее интересные результаты. Хотя испытанной смеси клонов дрожжей пока нет, но можно с уверенностью утверждать, что вина, сброженные смесью клонов, будут интереснее и выразительнее, чем те, которые удавалось получать до сих пор, пользуясь монокультурой.
Подобное явление наблюдается и в отношении самого винограда. Например, выдержанные вина, приготовленные из клонов, сорта Рислинг, собранных отдельно, бывают иногда малоинтересными; если же разные клоны собраны вместе и вина приготовлены на их смеси, то они богаче оттенками.
Интенсивность брожения (как -показали исследования Шулле) также может быть значительно повышена в соках с высоким содержанием сахара, если для сбраживания применить смесь дрожжей из родов сахаромицес и зигосахаромицес.
Поэтому обычно для здорового винограда, как правило, следует предпочесть самопроизвольное брожение. Иначе обстоит дело для винограда, не соответствующего обычным требованиям, и в указанных выше случаях.
Для получения чистого тона вина, наравне с употреблением чистых дрожжей, большое значение имеет предварительная обработка сока.
Предварительная обработка сока. Основные сведения по этому вопросу уже даны. Обработку начинают сортировкой собранного винограда; затем, в случае надобности, производят сульфитацию мезги или сока и предварительный его отстой, причем все время сок следует по возможности предохранять от действия на него кислорода воздуха. Этими работами в общем исчерпываются технические мероприятия по предварительной обработке сырья.
Сбраживание без доступа воздуха. Дрожжи нуждаются в кислороде только для своего размножения, но не для брожения. При переработке винограда в соке растворяется количество кислорода, достаточное для размножения дрожжей, так что обычно оно не задерживается. Сбраживание же сока, как правило, должно проходить без доступа воздуха. Только образуемый углекислотой замкнутый покров над бродящим соком исключает возникновение нежелательных окислительных процессов в соке, оказывающих вредное влияние на чистоту его брожения.
Назначение бродильных затворов (воронок, трубок, шпунтов разного устройства) — не допускать воздух к забродившему, бродящему или выбродившему соку, а также в возможности следить за ходом брожения по выделению углекислоты, видимому в стеклянных затворах или улавливаемому на слух.
Устранение доступа воздуха к бродящему соку во многих случаях имеет второстепенное значение: углекислота, образующаяся при начале брожения, быстро вытесняет воздух из оставленного в посуде пустого пространства, и только после завершения брожения вновь наступает угроза соприкосновения поверхности вина с воздухом. При медленном забраживания, напротив, устранение воздуха очень важно. Как видно на рис. 38, в начале брожения над поверхностью жидкости поднимается покров, состоящий из пены и мути, особенно в соках, не подвергавшихся предварительному осветлению. При отсутствии бродильного затвора с поверхностью сока соприкасается воздух, содействующий развитию аэробных организмов, вредных для вина, а именно, уксусных бактерий или пленочных дрожжей (микодермы).
Практикуемое обычно вместо бродильных шпунтов простое прикрытие шпунтовых отверстий бочек с бродящим вином ни в какой степени не устраняет доступ воздуха. Поэтому оно допустимо только в период бурного брожения, сопровождаемого, большим выделением углекислого газа, препятствующего проникновению воздуха, но до начала брожения и после его прекращения надо создать искусственные препятствия в виде бродильных затворов.
Употребление в настоящее время бродильных затворов (рис. 35) основано на том, что возникающий при брожении углекислый газ выходит из бочки под давлением через жидкость, находящуюся в затворе, а воздух проникнуть в бочку не может. Разобщающей жидкостью в бродильных затворах служит вода, возобновляемая во время брожения по мере надобности.
Рис. 35. Распространенные бродильные затворы:
1—затвор из глины; 2—трубка Несслера; 3—трубка Кремера; 4—пробуравленный шпунт для вставления трубок
Бродильные шпунты работают вполне надежно, если они вставлены плотно. Бродильный затвор из глины укрепляют при помощи резиновой манжетки, а стеклянные или бродильные трубки вставляют герметически в просверленный деревянный или резиновый шпунт 4. Устройство бродильных затворов должно быть простым, но таким, чтобы вода, служащая для изоляции, не могла быть втянута в бочку по окончании брожения и при понижении в ней давления вследствие охлаждения.
С течением времени к вину в свободное пространство в бочке все же проникает некоторое количество воздуха в результате обмена газов. Поэтому для предупреждения заметного влияния воздуха, который вызывает появление чуждых вину хересных тонов (сообщаемых дрожжами во время окисляющей стадии их развития, наступающей после выбраживания сахара) или способствует развитию пленки микодермы, либо образованию летучих кислот уксусными бактериями, надо сокращать пустое пространство над вином. Для этого по мере того, как начнет ослабевать брожение, следует начать доливку бочек и установить наблюдение за ходом дображивания при помощи стеклянной бродильной трубки.
Мероприятия, усиливающие брожение в бочке
Если заранее возникает подозрение, что брожение соков встретит затруднения или они обнаружатся впоследствии, то надо принять меры, ускоряющие брожение. К трудно сбраживаемым сокам относятся подвергавшиеся сильному отстою, или слишком сульфитированные, или больные, полученные из винограда, пораженного гнилью, и т. п. Трудно бродят также перебраживаемые вина.
В этих случаях приходится создавать условия наиболее благоприятные для усиления брожения путем добавления культуры сильных рас дрожжей; повышения содержания кислорода в мезге и соке; размешивания дрожжей; добавления для дрожжей питательных веществ, разрешенных законом.
Добавление чистой культуры сильных рас дрожжей почти всегда обеспечивает нормальный ход брожения. Однако хорошие результаты могут быть получены только при раннем внесении дрожжей и хорошем размешивании их. Внесение их будет бесполезным, если оно сделано поздно, например, после того как преждевременно остановившееся брожение не удалось возобновить другим способом. При очень высоком содержании сахара даже очень сильные расы дрожжей не способны образовать более 60—70 г/л спирта.
Запоздалое внесение чистой культуры дрожжей после продолжительного отстоя сока также не оказывает заметного влияния, так как в нем нарушены физические условия (устранена муть), необходимые для сбраживания. В таком случае полезное действие может оказать только более значительный засев смесью рас винных дрожжей и постоянное поддерживание клеток в движении, применяемое при сбраживании больших объемов в танке под давлением при изготовлении шампанских вин.
Аэрация усиливает брожение. Чем выше содержание кислорода в соке, тем больше образуется в нем дрожжевых клеток за счет выхода спирта и тем шире будет охват сока брожением. На этом основании аэрация соков считалась прежде необходимым приемом. Но чем больше образуется дрожжевых клеток, тем более бурно проходит брожение, и вино получается менее высокого качества. Поэтому аэрацию, например, путем переливки, следует применять только в крайнем случае, даже если брожение остановится. Если недостаток кислорода вызван избытком сернистого ангидрида, то забраживание быстрее всего может быть возобновлено внесением несульфитированного сока. Во многих случаях 10% сильно бродящего сока оказывается достаточным.
Поднятие температуры сока оказывает большое влияние на процесс брожения. Если причина задержки брожения в слишком низкой температуре бродильного помещения или самого сока и нет возможности повысить температуру помещения или нагреть сок до температуры, благоприятной для брожения (16—18° для соков и до 20°— для перебраживаемых вин), то следует внести в сок холодостойкую расу дрожжей. Дрожжи очень отзывчивы на температурные воздействия, поэтому эти воздействия являются действительным средством для управления ходом брожения.
Возможность усилить брожение путем последующего многократного размешивания дрожжей ограничена, если причина замедления брожения кроется в составе сока. Не следует применять частое размешивание к сокам, не подвергавшимся отстаиванию, так как вместе с дрожжами поднимается огромное количество мутящих частиц. Наоборот, в соках после отстаивания, в которых вследствие отсутствия мутящих веществ брожение идет медленнее, ускорить брожение можно только частым размешиванием, вызывающим продолжительное движение дрожжей в жидкости. В этом случае размешивание возмещает действие отсутствующих частиц мути, удерживающих дрожжи взвешенными в жидкости и этим ускоряющих брожение. Теоретически путем кругового перекачивания можно довести до конца брожения даже прозрачные соки и вина, непрерывно приводя в движение дрожжи в сбраживаемой жидкости. Если же размешивать бродящий сок ограниченное число раз и притом когда брожение уже приостановилось, то результат может получиться обратный: дрожжи будут действовать осветляюще.
Осветляющее действие дрожжей оказывает скорее отрицательное действие также на биологическое разложение кислот. Таким образом, в основном успех зависит от выбора подходящего времени для применения размешивания, т. е. от внимательного наблюдения за ходом брожения.
Добавка питательных веществ, необходимых дрожжам, допущена законом о вине в известных пределах. Для виноградных вин она вообще не разрешена и фактически не нужна. При изготовлении плодовых, а также игристых вин полезное действие на брожение оказывает фосфорнокислый, или хлористый, или сернокислый аммоний в количестве 40 г/гл как источник азота для питания дрожжей. В последнее время в Германии ставятся опыты с препаратом зимозаном в качестве питательного вещества для дрожжей.
Финк и Рюккер сообщают, что в лабораторных опытах по обработке сока звуковыми волнами было достигнуто повышение выхода спирта. Был использован низкочастотный звук в 100 гц. В результате наблюдалось некоторое ускорение брожения. Это может служить подтверждением взгляда, что низкочастотные волны или ультразвуки не представляют большой ценности для обработки вина.
