Технология брожения сусла

Рубрики: Виноделие

Брожение виноградного сусла Является центральным технологическим процессом виноделия. Его нужно постоянно контролировать по температуре, которая должна быть в пределах 14-22°С, плотности, характеризующей степень сбраживания, и визуально по внешнему состоянию.

Сусло при брожении увеличивается в объеме, происходит пенообразование с выделением большого количества углекислоты, освобождается значительное количество тепловой энергии. Умение управлять этими процессами и составляет основу технологии приготовления сухих виноматериалов.

Согласно простейшей формуле спиртового брожения

С6Н12О6 = 2С2Н5ОН+ 2СО2 +Q

180 92 88

Из 1 г гексозы образуется 88 : 180 = 0,488 г диоксида углерода, или в переводе на объем (1 л CO2 при 0°С и давлении 0,1 МПа имеет массу 1,977 г) 0,247 л. Зная сахаристость сусла, несложно подсчитать массу диоксида углерода, выделяющегося при его полном сбраживании.

Так, из 1000 дал сусла сахаристостью 18,5% (185 г/л) в окружающую среду выделяется 804,5 кг СО2 (0,488×185-10000). В переводе на объем это составляет 406924 л (804500:1,977). Выделение таких больших масс СО2 является причиной значительного уменьшения массы и плотности бродящего сусла, что учитывается в технологическом балансе спиртового брожения. Скапливаясь на дне освобожденных от сусла резервуаров и внутри помещений, диоксид углерода становится опасным для жизни, поэтому необходимо обеспечивать своевременное и полное его удаление. Целесообразно улавливать и компремировать выделяющийся СО2 с последующим его использованием во вторичном виноделии.

Брожение – процесс экзотермический. Из 1 г-моля гексозы (180 г) выделяется 117 кДж теплоты (Q). При полном выбра-живании 1000 дал сусла сахаристостью 18,5% выделяется 1,2 млн. кДж (185 × 10000 × 117 : 180 = 1,2). Такое количество теплоты может повысить температуру бродящего сусла до 35-40°С, что недопустимо по многим причинам: уже при 26-27°С брожение происходит настолько бурно, что диоксид углерода выносит в атмосферу ценные ароматические вещества; начиная с 32-34°С происходит массовое отмирание дрожжевых клеток, а при 37-40°С брожение останавливается и получают развитие болезнетворные бактерии, в частности бактерии маннитного брожения. Вино выходит грубым, простым во вкусе, без сортового аромата, склонным к окислению и белковым помутнениям. Часто получаются недоброды с повышенным содержанием несброженных сахаров, летучих кислот и неприятным посторонним тоном во вкусе.

Брожение может проводиться периодическим и непрерывным способом, в мелких и крупных резервуарах, доливным способом и под давлением СО2, но во всех случаях главным остается поддержание температуры в допустимых пределах.

Классическое брожение сусла во Франции проводят в мелких бочках вместимостью 20-25 дал («баррики») в прохладных (12-16°С), хорошо проветриваемых помещениях. В крупных резервуарах применяют искусственное охлаждение сусла или доливной трехступенчатый способ брожения, что хорошо видно на рис. 65.

Для охлаждения бродящего сусла подается так называемая «ледяная вода» (6-8°С), которая циркулирует через змеевики, охладительные рубашки и выносные теплообменники. Наиболее эффективно охлаждать бродящее сусло с помощью опущенных во внутрь резервуаров плоских полых пластин из нержавеющей стали (регистры охлаждения) под названием «termotub» (табл.. 23).. Секции этих пластин легко собираются внутри резервуаров, а затем последовательно или параллельно подключаются к сети «ледяной воды».

Рис. 65. График брожения сусла в резервуарах с искусственным охлаждением (а) и доливным дробным способом (б): 1 – температура брожения, °С; 2 – содержание сахаров в сусле, %.

Охлаждение циркулирующей воды теперь осуществляется с помощью компактных (иногда передвижных) холодильных установок, работающих на экологически безвредном газе «R-407 С». Это – установки Чиллер, сделавшие прорыв в современном виноделии. Вместо громоздких и опасных для здоровья аммиачных холодильных установок, вместо компактных, но только низкотемпературных фреоновых ультраохладителей, Система чиллер Обеспечивает технологу первичного виноделия максимальные удобства для регулируемого охлаждения бродящего сусла.

Таблица 23. – ТЕХНИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА

ПЛОСКИХ ОХЛАЖДАЮЩИХ РЕГИСТРОВ «TERMOTUB»

Модель

Размеры, мм

Площадь

Теплоотдачи, м2

Межосевое

Расстояние, мм

Масса, кг

ТН 10-12

1000 × 376

0,97

270

9,4

ТН 20-12

1000 × 376

1,92

270

16,5

ТН 25-12

1000 × 376

2,40

270

20,1

ТН 30-12

1000 × 376

2,85

270

20,8

ТН 15-14

1000 × 436

1,68

330

14,5

ТН 20-14

1000 × 436

2,24

330

19,0

ТН 25-14

1000 × 436

2,78

330

23,7

ТН 30-14

1000 × 436

3,34

330

27,9

ТН 15-16

1000 × 496

1,93

330

16,6

ТН 25-16

1000 × 496

3,18

330

26,0

ТН 30-14

1000 × 496

3,82

330

31,0

На рис. 66 показана принципиальная схема работы установки Чиллер Daikin. Она состоит из двойного винтового компрессора с испарителем и воздушно-вентиляционным конденсатором (1), регулирующего вентиля (2), бака-аккумулятора (3) для раствора полипропиленгликоля, выполняющего функции хладоносителя и теплообменника (4). Есть щит управления и панель регулирования температуры. В установке Чиллер два контура.

По первому контуру между испарителем холодильной установки и баком-аккумулятором циркулирует полипропиленгликоль. В баке поддерживается температура -7(-10)°С. По второму контуру между пластинчатым теплообменником и опущенными в резервуар регистрами охлаждения циркулирует вода с перепадом температуры от +15 до +5°С. Это и есть ледяная вода. Количество пластин-регистров подбирается в зависимости от объема резервуара. Так, на винзаводе ОАО «Качинский+» в бродильных резервуарах вместимостью 5 тыс. дал установлено по 3 самых крупных регистра ТН 30-12. На этом заводе уже оборудованы 30 таких бродильных резервуара. Вторым предприятием в Украине, работающим с Чиллер-системой является винзавод ОАО «Коблево» Николаевской области. В бродильном отделении на белые столовые вина «Коблево» таким образом оборудовано 24 резервуара из нержавеющей стали фирмы «Fabri-Ino» вместимостью каждый по 3 тыс. дал.

Рис. 66. Схема работы системы Чиллер для охлаждения бродящего сусла в резервуаре: 1 – холодильная установка; 2 – насос; 3 – гликоль; 4 – теплообменник; 5 — встроенный в резервуар охлаждающий регистр «termotub»; 6 — резервуар.

Показания температуры брожения в каждой емкости выводятся на пульт управления, где принимается решение о необходимости подачи для охлаждения сусла ледяной воды. Постоянно контролируется и плотность бродящего сусла. Автоматический контроль позволяет по каждой емкости иметь график брожения (рис. 67, см. цветную вкладку).

При необходимости активизировать яблочно-молочное брожение, что случается в ноябре на стадии формирования виноматериалов установка Чиллер Daikin переключается на его подогрев до 18-22°С. Для этого установку переводят в режим подогрева раствора гликоля до 45°С и гликоль становится первым теплоносителем. Через пластинчатый теплообменник нагревается второй теплоноситель – вода и, в конечном счете нагревается вино в резервуаре, где должно проходить ЯМБ.

Принципиальная схема работы установки в двух направлениях – охлаждение, нагревание – показана на рис. 68 (см. цветную вкладку) объекта (Heating Load) раствор гликоля подается (Supply) из нагревателя при температуре 45°С, а возвращается (Return) из теплообменника с температурой 40°С. Работая в режиме охлаждения (Cooling Load), раствор гликоля поступает с температурой — 10°С, а возвращается с температурой – 7°С.

Общий вид установки Чиллер Daikin показан на рис. 69. Как видно из рис. 69, на переднем плане расположена холодильная установка с выносными (верх) воздушными конденсаторами агрегатами со встроенными под ними электродвигателями. В нижней части машины расположены компрессоры, испарители и регулирующие вентили. Размеры 7200 × 1750 × 1600 мм. На втором плане сборник для холодной (ледяной) воды и раствора гликоля, а также технологические трубопроводы и запорная арматура. Бродильный резервуар размещается на заднем плане.

подпись: рис. 69. гликолевая холодильная установка и бродильные резервуары.Технология брожения виноградного сусла в сверхкрупных резервуарах вместимостью 15-50 тыс. дал была разработана в институте «Магарач» С. С. Карповым Г. Г. Валуйко. Было предложено 4 аппаратурно-техно-логических схемы приготовления белых сухих виноматериалов с брожением сусла поточно-доливным и периодическим способом.

Только по первой схеме брожение сусла проводилось поточно-доливным способом без применения искусственного холода. В течение 2 недель ежесуточно в резервуар вместимостью 41 тыс. дал подавали 2-3 тыс. дал хорошо отстоявшегося сусла, которое получали из винограда, собранного в утренние часы, и температура брожения не выходила за пределы +24 +26°С. Однако при повышении температуры, поступающего на переработку винограда выше 20°С приходилось применять искусственный холод. В остальных схемах сусло охлаждалось на трубчатых теплообменниках перед брожением до +10 +12°С или во время брожения, с тем, чтобы температура брожения не выходила за рамки +18 +20°С. При этом в качестве хладоносителя использовали рассол, но стенки трубчатого теплообменника периодически забивались винным камнем и авторы рекомендовали применять ледяную воду с температурой на входе +2 +4°С. До появления Чиллеров приготовить ледяную воду было непросто.

Вторым направлением, по которому пошло отечественное виноделие белых и розовых сухих вин, было брожение в потоке или непрерывное брожение сусла в УНС или БНС. Принципиальная схема установки (батареи) непрерывного сбраживания сусла представляет из себя систему резервуаров, соединенных переточными трубами (рис. 70).

Рис. 70. Схема батареи брожения сусла в потоке: 1 — напорный резервуар; 2 – расходомер; 3 – бродильный резервуар; 4 – трубопроводы отвода СО2; 5 – спиртоловушка; 6 – приемный резервуар; 7 – трубопровод для слива осадков.

Это – наиболее прогрессивный и экономически наиболее эффективный способ брожения виноградного сусла. Он имеет следующие преимущества перед периодическим способом:

1) исключается период забраживания, так как свежее сусло поступает в бродящее сусло с высокой концентрацией жизнедеятельных дрожжевых клеток;

2) кислород, сахара и питательные вещества вносятся непрерывно вместе с суслом, и дрожжи все время находятся в эспоненциальной фазе размножения;

3) сусло сбраживается при спиртуозности свыше 4% об., что исключает развитие диких дрожжей и позволяет получать типичные высококачественные хорошо осветляющиеся виноматериалы;

4) расход сахаров на воспроизводство дрожжевой биомассы уменьшается, соответственно выход спирта увеличивается, что обеспечивает большую биологическую устойчивость получаеамых вин;

5) процесс брожения может быть полностью механизирован и автоматизирован, в том числе и охлаждение сусла в потоке; производительность труда за счет сокращения трудоемких операций по уходу за брожением повышается на 30-40%.

К недостаткам непрерывного брожения относят довольно сложное техническое оснащение бродильных установок, необходимость бесперебойного поступления на переработку крупных партий (150-200 т/сут) винограда одного сорта, что осуществимо только в очень крупных виноградо-винодельческих хозяйствах.

Для брожения сусла в потоке в СССР были созданы надежные установки БА-1 и ВБУ-4Н производительностью от 3 до 12 тыс. дал сусла в сутки. В межсезонный период эти установки используют для хранение и обработки виноматериалов.

В недавнее время по разработкам института «Магарач» (Г. Г. Валуйко, Н. И. Бурьян, В. С. Разуваев) и рабочим чертежам Тбилисского ПО «Грузпищемаш» Болховский машзавод изготовил наиболее совершенную бродильную установку непрерывного действия Б2-ВБУ. Состоит она из шести вертикальных бродильных резервуаров и горизонтального резервуара с устройством для регулирования подачи сусла в первый резервуар батареи.

Внешний вид установки Б2-ВБУ, работающей на винзаводе ОАО «Качинский+» показан на рис. 71 (см. цветную вкладку).

Все вертикальные бродильные резервуары выделяют диоксид углерода в газовую коммуникацию и, находясь под одним избыточным давлением (0,6 бар) с горизонтальным резервуаром, обеспечивают переток бродящего сусла по закону сообщающихся сосудов. Затем происходит автоматический сброс избытка СО2 и с помощью закачивающего насоса происходит пополнение напорного горизонтального резервуара. Готовый виноматериал из последнего вертикально резервуара сливается в приемную горизонтальную емкость.

Охлаждение или подогрев бродящего сусла осуществляется подачей воды в рубашки вертикальных резервуаров насосом К8/18, связанным с термодатчиками.

Установка Б2-ВБУ предназначена для выработки крупных партий сухих сортовых и марочных виноматериалов.

Техническая характеристика бродильной

Установки непрерывного действия Б2-ВБУ

Призводительность по суслу, м3/ч……………………1,1-3,2

Вместимость бродильных резервуаров, м3

Вертикального……………………………………….20

Горизонтального…………………………………….2,2

Общая рабочая……………………………………121,1

Потребляемая электроэнергия, кВт………………………3,7

Габаритные размеры, мм……………………2940/1470/1940

Масса установки из нержавеющей стали, кг…………20040

Существует также брожение виноградного сусла в гетерогенной системе — с использованием наполнителей, которые адсорбируют на своей поверхности дрожжи. В качестве насадок используют предварительно обработанную буковую стружку.

После окончания брожения наступает этап формирования – осветления виноматериалов. Процесс брожения считают законченным, когда плотность сусла падает ниже 0,995 и не-сбраживаемых сахаров остается не более 0,2-0,3 г на 100 см3. Молодое вино срочно доливают и герметизируют. Однако вслед за спиртовым может проходить яблочно-молочное брожение, сопровождающееся довольно интенсивным выделением углекислоты и быстрым снижением кислотности. Если титруемая кислотность быстро падает ниже 7 г/дм3, молодое вино немедленно снимают с дрожжевого осадка, сульфитируют до содержания в нем свободной сернистой кислоты 25-30 мг/дм3 и направляют на хранение в низкотемпературных (не выше 10°С) условиях.

Для высококислотных вин, наоборот, создают условия для биологического кислотопонижения: исключают сульфитацию, вино задерживают на дрожжевых осадках и хранят при температуре не ниже 16-18°С.

Аппаратурно-технологическая схема приготовления белых сухих виноматериалов с использованием современного технологического оборудования показано на рис. 72. Это мембранный пресс, флотатор для осветления сусла, бродильная установка Б2-ВБУ и перлитовый вакуумный фильтр для обработки гущевых осадков.

Если перерабатывать красные сорта винограда (Каберне-Совиньон, Мерло), то по этой же схеме можно готовить и розовые сухие вина. Для этого мезга в мембранном прессе задерживается на 6-10 ч, либо перед прессованием настаивается в отдельном резервуаре 6-10 ч без перемешивания для извлечения антоцианов.

Марочные столовые белые и розовые сухие вина вырабатывают по индивидуальным технологическим схемам, общим для которых является приготовление сортовых малоокисленных виноматериалов в определенных районах из утвержденных для каждой ТИ высокоценных европейских сортов винограда.

Сегодня в мире высоко ценятся белые сухие вина малоокисленного типа, сохранившие все качества молодого вина – сортовой аромат, чистый свежий вкус, светло-соломенный цвет. Их готовят по технологии, которая постоянно защищает сусло, виноматериалы и обработанное вино от излишнего соприкосновения с воздухом.

В неблагоприятные годы, когда виноград сортируют от пораженных ягод, в приемный бункер вносят бентонитовую суспензию из расчета 3-4 г минерала на 1 кг винограда. Бентонит сорбирует на своей поверхности окислительные ферменты, вследствие чего их активность снижается в 8-10 раз. Проводят немедленную сульфитацию сусла до 100-120 мг/дм3.

Технология малоокисленных столовых сортовых вин предусматривает частую дробную сульфитацию виноматериалов при их обработке небольшими дозами SO2 – 25-30 мг/дм3. Молодые виноматериалы быстро снимают с дрожжей и сразу же обрабатывают ЖКС с бентонитом. Хранят их в герметически закрытых резервуарах при температуре не выше +12°С.

Даже на небольших винзаводах Европы виноделы хранят сортовые вина в эмалированных емкостях под подушкой инертных газов, а температуру наземных винохранилищ поддерживают на уровне подвалов с помощью малогабаритных кондиционеров.

Рис. 72. Аппаратурно-технологическая схема приготовления столовых белых сухих виноматериалов: 1 – приемный бункер-питатель; 2 – дробилка — гребнеотделитель валковая; 3 – сульфитодозирующая установка; 4 – пресс мембранный; 5 – бункер для гребней и выжимки; 6 – насос центробежный; 7 – сатурационная колонна; 8 – флотатор; 9 — бродильная установка; 10 – сборник виноматериала; 11 – емкость для хранения; 12 – вакуумный перлитовый фильтр; 13 – эгализатор. В – виноград; М – мезга; Г – гребни; ВЖ – выжимка; С – сусло; ОС – осветленное сусло; СГ – сусловая гуща; ДГ — дрожжевая гуща; КГ – клеевая гуща; ВН – виноматериал-недоброд; НВ – необработанный виноматериал; ФС – фугат сусла; ОВ – обработанный виноматериал.

Готовое вино стараются разливать в стерильных условиях и только по уровню, чтобы воздушная камера в бутылках была минимальной.

На юго-востоке Франции готовят так называемые желтые вина. Они имеют нарядный янтарно-золотистый цвет, сильный специфический тонкий букет и вкус, напоминающий легкий испанский Херес Малзанилла. Для этого вина французы используют виноград поздних сборов сорта Совиньон; перерабатывают его по-белому способу и выдерживают в небольших бочках в подвалах 6 лет без малейшей доливки. Спиртуозность вина достигает 15% об. Там же готовят вино с названием Шато-Шалон – чрезвычайно сухое с сильным ароматом и ореховыми тонами во вкусе. В Армении подобное вино получают из сорта Воскеат и называют его Эчмиадзин.

Метки: ,