Причины прекращения брожения - регулирование процесса брожения. Брожение виноградного сока

При проведении главного брожения могут возникнуть наруше­ния в виде таких явлений, как пузырчатое, кипящее и затухающее брожение.

Пузырчатое брожение наблюдается при заканчивании стадии высоких завитков. Оно характеризуется появлением на поверхности крупных пузырьков диоксида углерода и наличием в деке вязких сли­зистых веществ. Такое брожение может приводить к понижениям степени сбраживания и пеностойкости пива. Причинами этого броже­ния могут быть недостаточно высушенный солод, низкое содержание коллоидов, способных сохранять диоксид углерода в начальном сусле, шероховатая внутренняя поверхность бродильных аппаратов.

Кипящее брожение может обнаружиться на стадии высоких завитков. Когда главное брожение заканчивается, завитки опадают и поверхность сусла оголяется в результате сильного выделения диоксида углерода. Выделяющиеся пузырьки газа лопаются на поверхности сусла, и она приходит в волнообразное движение, ого­ленный участок сусла все более расширяется, а слой пены остается только у краев бродильного аппарата. Причины такого брожения:

Использование зернового сырья с малым содержанием клетчатки, наличие большого количества взвесей в бродящем сусле. Заметного изменения качества пива при кипящем брожении не установлено.

Затухающее брожение характеризуется слабыми завитками и недостаточным сбраживанием экстракта.

Затухающее брожение с вялым сбраживанием сусла на всех ста­диях главного брожения обусловлено слабой бродильной активно­стью семенных дрожжей или развитием в них посторонней микро­флоры. При слабой бродильной активности семенных дрожжей удлиняется стадия забела, растягивается стадия низких завитков, а высокие завитки почти не появляются. По окончании брожения в сусле остается большое количество несброженных сахаров, в моло­дом пиве содержится много дрожжей во взвешенном состоянии, дрожжи слабохлопьевидные. Смена дрожжей - единственное радикальное средство устранить такое брожение.

Затухающее брожение с вялым протеканием всех стадий вслед­ствие развития посторонних микроорганизмов можно обнаружить по нарастанию кислотности в сусле и появлению неспецифичных запахов бродящего сусла. Полная замена дрожжей, тщательная дезинфекция всего бродильного отделения, всех сусловых и пивных линий - меры для устранения затухающего брожения, вызванного инфекцией.

На стадии высоких завитков затухающее брожение обычно характеризуется приостановлением брожения и быстрым осветлением бродящего сусла. Причинами остановки брожения могут быть чрезмерно резкое охлаждение бродящего пива или слишком сильно выраженная хлопьевидность дрожжей. Если остановка брожения была связана с резким охлаждением сусла и вследствие этого с осе­данием дрожжей, то повышением температуры на 1…2 °С и переме­шиванием сусла и дрожжей можно устранить такой недостаток. Однако наиболее частой причиной затухающего брожения на ста­дии высоких завитков с недостаточным брожением пива является состав сусла, обусловленный ошибками при осахаривании затора и при солодоращении ячменя.

Устройство цеха брожения и бродильные аппараты

Цех брожения располагается в отдельном охлаждаемом помеще­нии, где поддерживают температуру б…8 °С. Пол цеха покрывают плиткой, плотным бетоном с закруглением у стен и в углах. Наклон пола - около 2% по направлению к канализационным трапам. Стены облицовывают плитками или красят эмалиевой краской. Для брожения сусла устанавливают бродильные аппараты разного раз­мера и формы. Брожение протекает в открытых или закрытых аппаратах. Если в цехе расположены открытые бродильные аппараты, предусматривается вентиляционная система для удаления диок­сида углерода.

Отечественные бродильные аппараты изготовляют из стали, алюминия, нержавеющей стали. Внутреннюю поверхность аппара­тов из стали покрывают защитным покрытием или эмалью. Бро­дильные аппараты выполняют в горизонтальном и вертикальном исполнении, они различаются лишь конструкцией поддерживающих опор и местом установки люка.

Стальные горизонтальные бродильные аппараты устанавливают на жестких опорах в один или два яруса. Опоры первого яруса чаще всего бетонные, второго - металлические. Иногда аппараты второго яруса подвешивают на поясах к потолку или колоннам.

Вертикальные бродильные аппараты по массе значительно легче горизонтальных, они занимают меньшую площадь за счет лучшего использования объема помещения, из них легче удалять дрожжи.

Обычно внутри бродильных аппаратов открытого или закры­того типа устроены трубчатые холодильники. Через них пропус­кают воду температурой 0,5…1 °С.

На отечественных заводах распространены горизонтальные цилиндрические бродильные аппараты. Они предназначены для проведения главного брожения пивного сусла под давлени­ем. Выпускают аппараты объемом от 7 до 45 м3.

Бродильные аппараты следует располагать так, чтобы к ним был свободный доступ. Расстояние между нижней частью аппарата и полом должно быть достаточным, чтобы разместить емкости для сбора дрожжей.

СПОСОБЫ БРОЖЕНИЯ СУСЛА

Периодический способ. На значительном числе отечественных и зарубежных пивоваренных заводов еще применяют (традиционный) периодический способ брожения, который предусматривает прове­дение главного брожения в одном аппарате при одновременном наполнении емкости суслом и введении дрожжей.

При низовом брожении по периодическому способу в первые и вторые сутки допускают самопроизвольный подъем температуры до 8…9 °С, поддерживают ее в течение 24…36 ч и затем постепенно охлаждают сусло с таким расчетом, чтобы к концу брожения темпе­ратура плавно снизилась до 4…5 °С. Температуру регулируют пода­чей воды в змеевик бродильного аппарата. Практически главное брожение считается законченным, когда за сутки сбраживается 0,15…2% экстракта.

Прежде чем рассматривать усовершенствованные способы бро­жения, остановимся на основных недостатках периодического спо­соба брожения.

Первый недостаток, пожалуй, наиболее часто встречающий­ся, - это трудность обеспечения глубокого сбраживания экстрак­тивных веществ. На некоторых пивоваренных заводах иногда слу­чается так, что дрожжи теряют бродильную активность и стано­вится сложно провести дображивание и насыщение пива диоксидом углерода. Такое положение обусловлено режимом традиционного способа брожения, в соответствии с которым необходимо посте­пенно понижать температуру, что приводит к уменьшению выделе­ния диоксида углерода, а значит, и к ослаблению механического перемешивания, тогда как именно в этот момент бродильная актив­ность дрожжей самая низкая, а степень флокуляции самая высокая, и остаточный экстракт очень трудно сбраживается.

Второй недостаток - это дегенерация дрожжей. Допускается, что при низовом брожении используются дрожжи 8 генераций, если они имеют высокую бродильную активность, нормальное физиоло­гическое состояние и микробиологическую чистоту. Такое правило вошло в практику, хотя при этом требуется применение дорогосто­ящей установки для разведения чистой культуры дрожжей. Кроме того, эта практика приводит к получению неоднородного по качеству пива, так как оно зависит от дрожжей, метаболическое состо­яние которых находится в постоянном развитии. Дрожжи после раз­ведения обладают высокой бродильной активностью, и в получае­мом пиве содержится больше сложных эфиров и высших спиртов и меньше остаточного экстракта, чем в пиве, изготовленном с исполь­зованием дрожжей восьмой генерации, бродильная активность которых самая низкая.

Третий недостаток- это то, что сусло после главного брожения имеет ярко выраженный привкус молодого пива, который исчезает после длительной выдержки. Как было сказано ранее, этот привкус обусловлен главным образом присутствием диацетила, пентандиона, ацетальдегида, сероводорода, меркаптана.

Четвертый недостаток - продолжительность протекания про­цесса брожения. Если его осуществлять в строгом соответствии с правилами периодического способа, то брожение проводят в тече­ние 7…8 сут, а иногда и 11 сут.

Ускоренные способы брожения сусла. На интенсификацию процесса брожения сусла влияют следу­ющие факторы:

Количество вводимых дрожжевых клеток и их физиологическое состояние;

Состав сбраживаемого сусла, а также степень насыщения его кислородом;

Температура, давление;

Использование сильносбраживающих штаммов дрожжей.

В современных способах ускорения брожения используются в разных вариантах один или несколько этих факторов.

При сбраживании сусла с большим числом клеток дрожжей (в 3…4 раза выше нормы) наблюдается ускорение процесса брожения до 40% без ухудшения качества готового продукта. По достижении определенного ускорения брожения дальнейшее увеличение нормы введения дрожжей не всегда приводит к интенсификации процесса.

Брожение, проводимое с повышенной нормой введения дрож­жей, часто сочетают с высокой температурой. Это приводит к уси­лению образования диацетила, а иногда и сероводорода, вследствие чего в дальнейшем требуется время на удаление этих компонентов.

Состав начального сусла имеет важное значение для ускоренного процесса брожения. Из-за наличия взвесей охлажденного сусла происходит преждевременное осаждение дрожжей и ухудшаются вкусовые качества пива. Содержание углеводов, аминокислот, вита­минов предопределяет протекание процесса брожения.

Повышение температуры - одно из средств ускорения процесса сбраживания экстрактивных веществ и размножения дрожжей. При высоких температурах брожения следует также повышать температуру начального сусла. Температуру сусла повышают до 8…9 °С, а температуру главного брожения - до 12… 14 °С. Дальнейшее увели­чение температуры сопровождается изменением состава и качества пива. Так, понижаются рН,’ содержание азотистых и горьких веществ, а также ухудшаются пеностойкость, аромат и вкус пива. Самое главное в этом случае - выбор штамма дрожжей, имеющих более высокий температурный оптимум. Помимо этого повышение давления во время брожения до 0,2 МПа оказывает тормозящее дей­ствие на образование некоторых нежелательных вторичных продук­тов брожения.

Повышенная температура и давление способствуют редуцированию ацетальдегида и диацетила и сокращению продолжительности дображивания в результате обработки пива диоксидом углерода при снятии давления.

Перемешивание - один из факторов, ускоряющих процесс бро­жения, поскольку предотвращает оседание дрожжей, усиливает их размножение, а также массо — и теплообмен. Однако интенсивное перемешивание сусла приводит к уменьшению содержания летучих кислот, азотистых веществ, пеностойкости пива и увеличению коли­чества высших спиртов, диацетила, сероводорода, меркаптанов.

Стремятся подбирать специальные штаммы дрожжей, наиболее пригодные для ускорения брожения в условиях данной технологии. В первую очередь предусматривается, чтобы дрожжи имели высо­кую бродильную активность и образовывали меньшее количество пива.

Норма введения дрожжей предусматривается в двух-, четырех-, а иногда в восьмикратном количестве.

Температура брожения находится в диапазоне 12… 14 °С, иногда 16…18 °С и редко между 18 и 22 °С.

Давление, при котором протекает брожение, может возрастать от 0,03 до 0,2 МПа.

Спиртовое брожение виноградного сусла связано с превра­щениями не только усвояемых углеводов и аминокислот, но и всех основных групп веществ: органических кислот, фенольных соединений, эфирных масел, азотистых и минеральных веществ.

Сахара. Они почти отсутствуют в сухих столовых винах, а остаточный сахар (1,5-2,5 г/л) состоит главным образом из несбраживаемых пентоз. В других типах вин в зависимости от сте­пени сбраживания сахаров остается больше. Пектиновые веще­ства распадаются. Остаются несбраживаемые сахара (пентозы) и часть полисахаридов.

Органические кислоты. Определяя величину рН, они регули­руют интенсивность и направленность биохимических реакций внутри дрожжевой клетки. В процессе брожения происходит так­же превращение кислот, как содержащихся в сусле, так и обра­зованных при брожении. Дрожжи способны окислять уксусную, янтарную и лимонную кислоты по циклу ди- и трикарбоновых кислот.

Вместе с тем с помощью изотопа углерода доказано, что винные дрожжи в определенных условиях превращают пировиноградную кислоту в уксусную, а также синтезируют из амино­кислот и углеводов янтарную, молочную, яблочную, глиоксалевую, фумаровую, галактуроновую и другие кислоты. Изменение титруемой кислотности определяется ее первоначальным значе­нием в сусле. При высокой кислотности сусла (низкий рН) она снижается в процессе брожения, а при низкой кислотности - повышается.

Количество летучих кислот возрастает в анаэробных услови­ях и уменьшается при брожении сусла в присутствии кислорода. В процессе брожения выпадают в осадок кальциевые и кислые калиевые соли винной кислоты, растворимость которых умень­шается с повышением концентрации спирта.

Фенольные соединения. Они также претерпевают значитель­ные изменения. В начале брожения, когда в сусле имеется кис­лород, фенольные вещества окисляются и дают продукты, об­условливающие покоричневение; часть хинонов, образуя димеры, выделяется из раствора. Во время брожения наблюдается вос­становление хинонов за счет глютатиона дрожжей; цвет бродя­щего сусла или забродившей мезги светлеет.

Кроме того, фенольные вещества вступают в реакцию с бел­ками и выпадают в осадок; образуют комплексные соединения с железом, ацетальдегидом, ингибируют микроорганизмы. В процессе брожения сусла на мезге в связи с повышением спиртуозности среды усиливается экстрагирование фенольных ве­ществ, в том числе антоцианов и нефлавоноидных ароматиче­ских фенолокислот. Брожение сусла на мезге за счет фенольных веществ, придает особый аромат и вкус винам.

Минеральные вещества. При спиртовом брожении сусла они интенсивно потребляются дрожжами: примерно 20-30 % их переходит в дрожжевую массу. Часть минеральных веществ, свя­зывает свободные кислоты сусла, увеличивая его нетитруемую кислотность или выпадая в осадок.

Микроэлементы. Их присутствие в виноградном сусле необ­ходимо для питания дрожжей; они используются дрожжевыми клетками для синтеза витаминов и ферментов, участвуют в бел­ковом обмене.

Азотистые вещества. Подвергаются при брожении сусла наи­большим изменениям. Дрожжевые клетки ассимилируют от 30 до 50 % имеющегося азота, в первую очередь легкоусвояемые формы: соли аммония и аминокислоты. В период брожения вы­сокомолекулярная фракция азотистых веществ осаждается об­разующимся спиртом. Выпадают в осадок и танно-белковые комплексы.

Установлено, что при аэрации сусла потребление азотистых веществ дрожжами возрастает. С повышением температуры бро­жения накапливается биомасса дрожжей, увеличивается вынос азотистых веществ из сусла.

К концу брожения начинается отмирание части дрожжевых клеток и вслед за этим наступает их автолиз (разложение). При пониженных температурах автолиза (10-20°С) вино обогащается аминокислотами, витаминами, ферментами, липидами дрожжей, веществами аромата (эфиры, терпеноиды, жирные кислоты). При температурах, способствующих развитию бактерий (25-30°С), происходит бактериальное разложение азотистого комплекса отмерших дрожжей, аромат и вкус вина ухудшаются вплоть до появления посторонних то­нов.

Ароматические вещества. В составе ароматических веществ сусла, насчитывающих более 300 наименований, при брожении происходит резкая перестройка состава.

Дрожжевые клетки на стадиях размножения и логарифмического роста потребляют терпеновые соединения, но выделяют набор высших алифатических и ароматических спиртов (3-фенилэтанол, тирозол) и сложных эфиров, изменяющих аромат сусла: вместо ярких терпеновых ароматов сорта появляются сильные тона розы, цветов липы, акации, меда, свойственные ароматическим спиртам и их слож­ным эфирам. Фруктово-цветочный запах имеют этиловые эфиры масляной кислоты и ее гомологов. Так формируются цветочные тона столовых вин.

При высоких температурах брожения, приятно пахнущие ком­поненты улетучиваются, а при хранении в условиях доступа кис­лорода воздуха - необратимо окисляются. Поэтому на стадии брожения сусла и формирования виноматериалов необходимо соблюдать постоянную герметизацию, удаляя избыток СО2.

На образование веществ аромата, букета вина положительно влияет смена рас дрожжей, что широко используется в класси­ческом итальянском и французском виноделии.

Витамины и ферменты. Изменение витаминного состава сус­ла определяется расой дрожжей и условиями брожения. В пер­вый период брожения большинство витаминов сусла поглощает­ся дрожжами, затем дрожжевые клетки начинают сами синте­зировать витамины биотин, никотинамид, пиридоксин и др. На заключительном этапе формирования виноматериалов и выдержке вина на дрожжах происходит переход витаминов в вино.

При брожении сусла инактивируются окислительные фер­менты, а в стадии голодания дрожжи выделяют в среду протеиназу, β-фруктофуранозидазу и другие ферменты. Избыточная сульфитация сусла перед брожением, обработка бентонитом и другими сорбентами значительно обедняют вино полезными ви­таминами и ферментами.

Основной особенностью брожения в крупных резервуарах является чрезмерное повышение температуры бродящего сусла за счет выделяющегося при этом тепла. Грамм-молекула сахара (180 г) выделяет 23,5 ккал тепла.

Относительно плохая теплопроводность железобетона, большая масса бродящей жидкости, сомкнутое расположение резервуаров - все это обусловливает слабое теплоизлучение и разогревание бродящего сусла.

Отрицательное влияние повышенной температуры заключается в следующем. Виноград и виноградное сусло содержат в себе эфирные масла, которые и создают впоследствии основу букета вина. Во время брожения пузырьки углекислого газа (СО 2), проходя через слой жидкости, насыщаются парами эфирных масел и выносят их в атмосферу. Из 1 л сусла выделяется во время брожения до 50 л СО 2 . Чем выше температура, тем большее количество ароматических веществ выносится в атмосферу с СО 2 . Понижение температуры брожения способствует сохранению ароматических веществ в вине.

Е. Н. Датунашвили разработан способ улавливания и использования эфирных масел, выносимых с углекислотой. При брожении сусла в крупных емкостях на коммуникации, отводящей углекислоту, устанавливаются адсорберы, заполненные активированным углем, с целью улавливания эфирных масел.

Элюированные с угля спиртом-ректификатом эфирные масла могут быть использованы для улучшения букета столовых, крепких, десертных и полусладких вин. Для эфирных масел из каждого сорта винограда необходимо подбирать соответствующий виноматериал с целью достижения наибольшей гармонии. Эфирные масла, выделяемые при брожении, применяются в количествах от 0,007 - до 0,03% (в расчете на чистые масла) в зависимости от типа вина.

С повышением температуры брожения увеличиваются потери спирта, так как он также выносится с углекислым газом.

При температуре бродящего сусла до 30°С и выше происходит массовое отмирание дрожжевых клеток, а при 37-40°С брожение останавливается. Иногда даже введение свежей дрожжевой разводки не вызывает дображивания. Получается недоброд с повышенным содержанием сахара, который в дальнейшем является благоприятной почвой для развития болезнетворных микроорганизмов и дрожжей.

Болезнетворные бактерии, в частности маннитные, свободно развиваются при повышенных температурах, обогащают вино летучими кислотами и придают ему своеобразный посторонний привкус.

При повышенных температурах брожения отмершие дрожжевые клетки скорее подвергаются автолизу, вследствие чего виноматериал излишне обогащается азотистыми веществами.

Это обусловливает увеличение склонности вин к белковым помутнениям, к микробиальным заболеваниям и возникновению "мадерных" и других тонов переокисленности.

Температура брожения оказывает значительное влияние на скорость выбраживания сахаров, химический состав получаемого вина и на его качество.

При медленном брожении, проводимом при низкой температуре, вина отличаются свежим и чистым сортовым ароматом, гармоничным тонким вкусом.

По данным В. М. Малтабара с сотрудниками, с повышением температуры брожения в интервале 15-35°С в вине увеличивается содержание летучих кислот с 0,25 до 1,02 г/л, возрастает количество альдегидов и снижается содержание высших спиртов и общих эфиров. Особенно четко это проявляется при определении легколетучих веществ спирта-сырца, полученного при перегонке виноматериалов, сброженных при разной температуре. При повышении температуры брожения с 15 до 35°С со держание уксусноэтилового эфира в спирте-сырце снижается в 4 раза, в то же время уксусная кислота возрастает в 4,6 раза, а изомасляная - в 5,5 раза .

В процессе брожения происходит интенсивное поглощение растворенного кислорода дрожжами и снижение окислительно-восстановительного потенциала. По данным М. А. Джослина, Eh снижается с +409 мв в сусле после дробления винограда до -10 мв в момент бурного брожения и до +40 мв в конце брожения. А. К. Родопуло наблюдал снижение Eh с 475 до 216 мв за 6 ч брожения.

По данным Крюсса , при повышении температуры брожения от 7 до 20-22°С наблюдается одинаково высокое содержание спирта в получаемых виноматериалах - в пределах 16,5% об. При дальнейшем повышении температуры брожения крепость получаемых виноматериалов значительно снижается. Так, если при температуре брожения 25°С содержание спирта было 13,4% об., то при 28°С - 13,1%, об., при 31°С - 11,9% об., при 34°С - 9% об. и при 37°С - 6,2% об.

Проф. Крюсс уже в 1914 г. успешно сбраживал виноградное сусло при температуре 8°С. Американский опыт показывает, что сбраживание при низкой температуре более подходит для белых вин. Красные вина, хотя и получаются при этом по вкусу тоньше и имеют богатый букет, по окраске уступают винам, сброженным при более высокой температуре.

Баррет в лабораторных условиях проводил брожение при температуре 3°С в течение двух месяцев. Ему удалось вывести криофильные дрожжи, которые заканчивают брожение при 4°С за 45 дней. На производстве он проводил брожение в чанах в два приема: в течение месяца - при температуре 3°С, затем два месяца - при 10°С.

В США сейчас предлагается следующая схема брожения с охлаждением: 18 дней брожение проходит при температуре 4°С, а заканчивается при 10°С. При такой схеме брожение длится 32 дня.

Казале применял для приготовления высококачественных тонких вин брожение при низкой температуре (3°С) на специальной криофильной расе дрожжей. Брожение при температуре 20°С длилось 8 дней, а при 3°С - до 30 дней. Низкая температура обусловливала в готовых винах повышенное содержание спирта, пониженную титруемую кислотность и пониженное количество летучих кислот.

Краус установил, что брожение при температуре ниже 6°С проходит очень вяло, а при 15°С - слишком бурно. По данным Крауса, оптимальная температура брожения равна 8-10°С.

Согласно данным Кремера , брожение при 11-15°С длилось 38 суток и дало содержание спирта 12% об., при 6-10°С - 12-15 недель, а при 3-5°С - 163 дня, причем спирта в конце брожения было 5% об.

Поршэ , наблюдая за хранением фруктовых соков, установил, что дрожжи способны забраживать при 0°С и даже при -3°С. Автор подчеркивает, что проведение спиртового брожения при температуре ниже 15°С исключает развитие яблочно-молочного брожения, весьма важного при получении красных и высококислотных белых вин.

Джослин указывает, что температура брожения не должна превышать 27°С, а для производства вин высшего качества 21°С. Виноматериал, идущий на перегонку, не должен иметь температуру брожения выше 30°С.

Согласно данным Герасимова , брожение сусла при температуре ниже 16°С идет очень вяло. Однако если оно уже началось при повышенной температуре (выше 20°С), понижение температуры бродящего сусла не сказывается на жизнедеятельности дрожжей так резко, как в начале брожения. При температуре выше 35°С дрожжи испытывают сильное угнетение, а при 40°С совершенно прекращают свою деятельность. Температурный оптимум развития дрожжей лежит в пределах 22-30°С. Минимальной температурой, при которой дрожжи сохраняют свою жизнедеятельность, считается -8°С .

Максимальная температура бродящего сусла, наблюдавшаяся в Туркмении , была 40-42°С. Эта температура подавляет бродильную способность дрожжей, что обусловлено изменениями внутриклеточной структуры, ведущими в итоге к гибели клеток. Местные туркменские дрожжи более термостабильны и свободно выносят температуру до 40°С. При 41-42°С эти дрожжи могут сбраживать сахар до конца только при исходной сахаристости сусла не более 20%. Для нормального брожения высокосахаристого сусла в условиях Туркмении температура должна быть не выше 37°С.

Мозер , проводя брожение при температуре ниже 15°С, установил, что получаемые вина по органолептическим качествам и по развитию букета гораздо лучше вин, сброженных при температуре выше 25°С. Это особенно четко проявляется в высокоароматичных сортах, например у мускатов.

Другие исследователи успешно проводили брожение при пониженных температурах .

Многие специалисты придают особое значение равномерности температуры брожения, т. е. такому режиму, при котором температура отклоняется от заданной не более чем на ±2°С. Однако это, по-видимому, основывается на впечатлениях, но не на точных опытных данных. Главным моментом здесь является поведение дрожжей, т. е. выявление термических параметров их размножения и гибели. В этом отношении имеются критические точки, и отклонение от них даже на 1-2°С вызывает резкое изменение состояния дрожжей. В других же интервалах температур отклонение даже на 10°С не вызовет заметных изменений в жизнедеятельности дрожжей, но может резко влиять на химический состав получаемых виноматериалов и прежде всего на содержание азотистых веществ в них.

Имеется ряд патентов на методы автоматического регулирования брожения, которое производится или по температуре бродящего сусла, или по выделяющейся углекислоте, или по ходу разложения сахара.

Опыты выбраживания при различных температурах проводились А. А. Преображенским и другими исследователями . Результаты этих опытов подтверждают общеизвестные данные, что при повышенных температурах брожения происходит отмирание дрожжей и могут получаться педоброды. При пониженных температурах сроки выбраживания затягиваются.

Одним из основных факторов, определяющих качество столового вина, является гармоничное содержание в нем эфирных масел винограда, альдегидов, летучих кислот, органических кислот, азотистых веществ, особенно аминного азота, ферментов и некоторых других веществ.

Большое влияние на ход обмена веществ, на выработку и активность ферментов оказывают рН среды, в которой культивируются дрожжи, температура брожения и степень аэрации бродящего сусла.

Летучие кислоты образуются дрожжами в небольших количествах в кислой среде. Повышение рН среды приводит к более усиленному образованию летучих кислот, которое является результатом действия ферментного аппарата дрожжей, регулирующего рН и удерживающего его на оптимальном для развития дрожжей уровне.

Дрожжи, реагируя на изменение среды в неблагоприятную для их жизнедеятельности сторону, стараются ликвидировать этот сдвиг. Так, при повышении рН сверх оптимального значения они образуют повышенное количество уксусной кислоты, причем тем больше, чем выше рН.

Наименьшее содержание летучих кислот наблюдается при рН в пределах от 3 до 4. В щелочной среде уксусная кислота образуется в значительных количествах и на всех стадиях брожения с почти постоянной скоростью. Установлено, что при рН 3 летучих кислот содержится минимальное количество, крепость же достигает максимума. На изменение температуры и степени аэрации бродящей среды дрожжи также реагируют, образуя разное количество тех или иных веществ. Меньше всего летучих кислот получается при температуре брожения от 15 до 25°С. Повышение температуры брожения выше 25°С и понижение ниже 15°С приводят к повышенному образованию летучих кислот в процессе брожения виноградного сусла. Влияние температуры брожения стерильного сусла на образование летучих кислот показано в табл. 17.

В сусле, бродящем с доступом кислорода воздуха, при всех вариантах температур летучих кислот образуется даже несколько меньше, чем в контрольных образцах, бродящих в анаэробных условиях. Однако общая закономерность повышения содержания летучих кислот при низких и высоких температурах сохраняется. Об этом свидетельствуют данные табл. 18 .

Сусло и вино характеризуются значительным содержанием азотистых веществ, представленных белками и продуктами их гидролиза: пептонами, пептидами, аминокислотами, а также амидами и аммиаком. Важное значение азотистых соединений на стадиях образования и формирования вина не вызывает сомнений. С одной стороны, они являются необходимым питательным материалом для дрожжей во время спиртового брожения и для бактерий в процессе яблочно-молочного брожения; с другой - некоторые вещества оказывают прямое или косвенное влияние на сложение ароматических и вкусовых качеств вина в процессе его формирования и созревания.

Избыток азотистых веществ при определенных условиях создает предпосылки к большей склонности вин к помутнениям и микробиальным заболеваниям, а при наличии доступа к ним кислорода - к переокисленности и мадеризации.

Обоснование приемов регулирования количества азотистых веществ в виноматериалах является важной практической задачей.

Одним из способов уменьшения содержания азотистых веществ в виноматериале является так называемое биологическое азотопонижение. Но, по данным Е. Н. Датунашвили , даже семикратная фильтрация с внесением после каждой фильтрации свежей порции дрожжей не удаляет весь ассимилируемый дрожжами азот. Кроме того, выполнение этого приема в производственных условиях весьма затруднительно.

Прекрасным регулятором содержания азотистых веществ в виноматериалах является температура брожения. Проводя брожение при температуре в пределах 14-18°С, можно получить виноматериал с минимальным содержанием азотистых веществ. Повышение температуры брожения вызывает увеличение количества азотистых веществ и прежде всего аминного азота в результате отмирания и автолиза дрожжевых клеток. При понижении температуры брожения (10°С и ниже) содержание азотистых веществ также увеличивается. И если в первом случае (при высокой температуре) это увеличение количества азота происходит за счет низкомолекулярных соединений - пептидов и аминокислот, выделяемых дрожжевыми клетками в результате автолиза, то при низкой температуре азот представлен, вероятно, высокомолекулярными соединениями - полипептидами, пептонами и белками (рис. 19 и табл. 19) .

Примечание. Брожение пастеризованного сусла проводили на расе дрожжей Штейнберг 1892.

На основании баланса азотистых веществ, потребляемых дрожжами и выделяемых обратно в среду при разных температурах брожения, нами установлено, что в ходе брожения виноградного сусла наиболее равномерное потребление азотистых веществ наблюдается при 15°С. При этой температуре на всем протяжении брожения выделение азотистых веществ дрожжевыми клетками аналитически не обнаруживается. Очевидно, оно все же происходит, но потребление азотистых веществ дрожжами значительно преобладает над выделением их (рис. 20) .

При температуре бродящей среды 25-30°С потребление азота сусла дрожжами идет более интенсивно, так как благодаря благоприятным условиям дрожжи усиленно размножаются и количество их в течение определенного срока возрастает. В конце брожения, еще при наличии остаточного сахара, дрожжи начинают в такой же мере выделять азот в бродящую среду вследствие начавшегося процесса автолиза.

При низких температурах брожения дрожжи потребляют значительно меньше исходного азота сусла, так как условия для размножения дрожжей при 5-10°С неблагоприятны и масса их меньше. И эта масса дрожжей забирает из сусла на построение своих клеток меньшее количество азотистых веществ. Поэтому после выбраживания при низких температурах в виноматериале содержание азотистых веществ повышается за счет недоиспользованного азота сусла.

Как было указано, регулирование температуры брожения и установление точных термических параметров для выбраживания тех или иных типов вин позволяют увеличивать или уменьшать концентрацию азотистых веществ в виноматериале в 2 раза и более. Было также установлено, что легкая аэрация в первую половину брожения может значительно понизить количество азотистых веществ в виноматериалах . Зависимость содержания азотистых веществ в виноматериале от степени аэрации бродящего сусла (исходный азот сусла, мг/л: общий - 552, аминный - 324, белковый - 102) показана в табл. 20.

Примечания: 1. Брожение пастеризованного сусла проводили на расе Феодосия I-19. 2. Исходный азот сусла: общий - 552 мг/л, аминный - 324 мг/л, белковый - 102 мг/л.

На основании полученных данных предложен метод регулирования содержания азотистых веществ в виноматериале путем регулирования температуры брожения и аэрации бродящего сусла. Этот метод дает возможность регулировать содержание азота в виноматериале и с количественной и с качественной стороны. Например, при температуре брожения 15°С и легкой аэрации можно получить вина, содержащие около 100 мг/л общего и около 50 мг/л аминного азота, а при высокой и низкой температуре без аэрации - 200-250 мг/л общего азота, причем при 10°С это будут в основном высокомолекулярные азотистые соединения, а при высокой температуре - аминокислоты и пептиды.

Титруемая кислотность молодых виноматериалов зависит от температуры брожения. Чем ниже температура брожения, тем ниже титруемая кислотность, и наоборот.

На титруемую кислотность виноматериала оказывает влияние также раса дрожжей, на которой ведется брожение. В первой половине брожения наблюдается повышение титруемой кислотности сусла. При низких и высоких температурах во второй половине брожения происходит последовательное уменьшение титруемой кислотности бродящей среды. При 15°С титруемая кислотность во второй половине брожения почти не изменяется.

Такое различие в содержании титруемой кислотности в виноматериалах, полученных при разной температуре, вероятно, объясняется тем, что основная масса органических кислот, возникающих при брожении, образуется молодыми дрожжами.

Установлено, что при 15°С дрожжи размножаются на всем протяжении брожения, а следовательно, все время образуются новые кислоты.

При 10°С наряду с тем, что на всем протяжении брожения идет размножение дрожжей и новообразование кислот, происходит усиленное выпадение винного камня, вызванное пониженной температурой.

При 25°С во второй половине брожения размножение дрожжей резко сокращается, начинается отмирание дрожжевых клеток и их автолиз. Выделяющиеся в результате автолиза пуриновые основания и основные аминокислоты, возможно, также снижают титруемую кислотность (большинство аминокислот, как амфотерных соединений, играет в вине роль оснований).

При осветлении вина, проводимом вслед за брожением, титруемая кислотность молодого виноматериала понижается при всех температурах выдержки.

При брожении в железобетонных резервуарах без специальных покрытий виноматериалы имеют титруемую кислотность ниже, чем виноматериалы, сброженные в бочках. Это объясняется тем, что на шероховатую поверхность стенок резервуара лучше оседает винный камень .

Для выбраживания марочных белых столовых и шампанских виноматериалов рекомендуется температурный режим в пределах 14-18°С . При этих температурах брожения в виноматериалах получается минимальное содержание азотистых веществ и прежде всего аминного азота.

Одной из существенных причин снижения качества столовых вин является их склонность к переокислению, т. е. к приобретению вином специфических оттенков во вкусе, букете и окраске. Свободный кислород не может оказывать такого влияния, только взаимодействие его с какими-то другими веществами приводит к переокисленности вина.

В. И. Нилов считает, что в результате взаимодействия кислорода с компонентами вина и в особенности с азотистыми веществами, в частности с аминокислотами, с одной стороны, образуются альдегиды, которые могут в зависимости от состава аминокислот обусловить тон мадеризации и различные его оттенки, с другой стороны, в ходе дезаминирования аминокислот возникает аммиак, соли которого при известной концентрации придают разлаженность и грубость вину.

Как протекает химический процесс, видно из следующей формулы:

Вначале аминокислота, теряя два атома водорода, переходит в иминокислоту, которая, распадаясь и выделяя СО 2 , образует альдимин, последний при омылении дает аммиак и альдегид, содержащий в своей молекуле на один углерод меньше, чем исходная аминокислота. Этот процесс может происходить при участии катализаторов (Fe .. , Сu . , Мn ..) и с особой интенсивностью при повышенной температуре. В результате налицо главнейшие продукты, обусловливающие тон переокисленности - альдегиды и аммиак.

При температуре брожения в пределах 14-18°С в виноматериалах получается наименьшее количество летучих кислот, что органолептически не отмечается, но, безусловно, в дальнейшем при созревании вина это окажет положительное действие.

При сравнительно низких температурах 14-18°С образуется в 2-3 раза меньше альдегидов, чем при высоких, что особенно важно при изготовлении шампанских виноматериалов.

Продолжительность брожения увеличивается незначительно и составляет 9-10 суток вместо 5-6, тогда как при температуре 10°С срок брожения возрастает до 20 суток, а иногда и больше.

Расход холода для поддержания температурного режима брожения 14-18°С сравнительно невелик (125-150 ккал/дал сусла). Для поддержания температурного режима брожения 9-12°С холода требуется затратить в 2 раза больше.

В производственных опытах, проводившихся нами в течение 4 лет на винограде разных сортов, ни разу не было заметного улучшения качества виноматериалов, выброженных при 10°С, по сравнению с виноматериалами, выброженными при 14-18°С. Улучшение качества на 0,1-0,2 балла не оправдывает расходов на поддержание этого режима. Однако нельзя совсем отказываться от режимов брожения при 10°С и ниже. Тот факт, что при этих температурах брожения вместе с CO 2 меньше всего выносится ароматических веществ и получаются наиболее ароматичные вина, заставляет внимательно изучить поведение винограда отдельных сортов при температуре брожения 10°С и ниже.

При полном сбраживании 1 л сусла с различной сахаристостью выделяется следующее количество тепла :

Значительная часть тепла теряется через стенки бродильных емкостей и уносится с CO 2 . Размеры потерь тепла зависят от поверхности, коэффициента теплопроводности материала, из которого сделана емкость (для стали он равен 39, а для дерева - около 0,2), объема емкости, окружающей температуры, интенсивности брожения и других факторов.

По данным А. М. Фролова-Багреева , при брожении на мезге в чане емкостью 600 дал потери тепла составляют 60% выделяемого в процессе брожения, а для чанов емкостью 3000 дал - только 25%.

В бочках емкостью 20 дал температура брожения может подняться при окружающей температуре 15°С на 3°, в бочках на 25 дал - на 4° и в бочках на 50 дал - на 6-8°. При более высокой температуре окружающего воздуха температура бродящего сусла будет еще выше.

Потери тепла будут тем больше, чем меньше емкость резервуара, больше его поверхность по отношению к объему, медленнее брожение, ниже температура окружающего воздуха, тоньше стенки сосудов и выше теплопроводность материала. Значительная часть тепла отводится с парами воды, которые выносятся с углекислотой брожения.

В деревянных бутах на 100 дал температура при брожении может повыситься на 6-8°. Так, если начальная температура сусла 15-18°С, то при брожении она поднимается до 22-25°. В больших железобетонных резервуарах емкостью 3000 дал температура достигает 36- 38°С.

Мюллер-Тургау наблюдал следующие максимальные температуры при брожении в деревянных бутах, установленных в подвале с температурой 13°С:

В опытах Преходы потери тепла при брожении в резервуарах емкостью 3500 дал без искусственного охлаждения составили от 30 до 60% в зависимости от скорости брожения (от 40 до 70 ч). Температура бродящего сусла поднималась соответственно на 18°С (при потере 30% тепла) и на 9°С (при потере 60% тепла).

Если брожение проходит в небольших сосудах, например в бочках, то температура регулируется путем теплоизлучения через стенки сосуда (рис. 21).

В крупных железобетонных резервуарах теплоотдача не будет обеспечивать нормальной температуры брожения. Чем больше емкость резервуара, тем выше будет температура брожения.

Имеется следующая зависимость температуры брожения от величины резервуара (табл. 21).

Поэтому совершенно необходимо проводить охлаждение бродящего сусла при сбраживании в крупных емкостях.

Рекомендуемые расы дрожжей для сбраживания красной смородины. Сбраживание смородинового сока проводится на чистых культурах дрожжей Saccharomyces vini иSaccharomyces oviformis , приспособленных к обитанию в средах со значительной кислотностью и спиртуозностью. Оптимальная температура для жизнедеятельности винных дрожжей 22…28 °С. Если забраживание началось при благоприятной температуре (22…23 °С), то понижение ее в дальнейшем не оказывает отрицательного действия на процесс брожения.

Использование дрожжей чистой культуры позволяет обеспечить полноту выбраживания, повысить коэффициент выхода спирта, обеспечить чистоту брожения и высокое качество виноматериалов.

Брожение можно проводить как периодическим, так и непрерывным способом. В первом случае дрожжевая разводка задается в количестве 3 % объема сбраживаемого сока. При низкой температуре окружающей среды (12…14 °С), количество вносимой дрожжевой разводки увеличивают до 5 %.

Оптимальная температура брожения 20 °С.

1.2.3.1 Брожение сусла по белому способу

На винодельческих предприятиях применяют периодический и полунепрерывный методы брожения сусла.

А) Брожение сусла периодическим методом осуществляется в бочках и крупных емкостях. Для сбраживания сусла их заполняют осветленным суслом на 2/3 или 3/4 вместимости, вносят разводку ЧКД и закрывают шпунтовые отверстия бродильными шпунтами. Бродильные шпунты обеспечивают свободный выход СО 2 и препятствуют поступлению кислорода воздуха в бочку.

В период дображивания для предупреждения развития на поверхности сусла пленчатых дрожжей и бактерий уксусного скисания бочки доливают наиболее полно выбродившим суслом 2…3 раза в неделю.

По окончании брожения бродильные шпунты снимают, бочки доливают под шпунт. Обычно для дображивания сусло из бочек перекачивают в крупные емкости.

Брожение в бочках проходит при оптимальной температуре, и качество приготовляемых виноматериалов получается высоким. Виноматериалы характеризуются ярко выраженным ароматом, высоким содержанием ароматических продуктов брожения (сложных эфиров, высших одноатомных и ароматических спиртов) и повышенным экстрактом. К недостаткам брожения сусла в бочках относятся высокие трудоемкость и стоимость.

При брожении сусла в крупных емкостях поднимается температура сусла. Для ее снижения применяют доливной способ брожения или искусственное охлаждение. Доливной способ брожения сусла в стальных эмалированных резервуарах вместимостью 1500 дал разработан В. М. Лоза (1961 г.). Сусло заливается в емкости отдельными порциями: первая порция – 50 %, вторая – 25, третья – 15, четвертая – 10 %. После подачи сусла первой порции вносят разводку ЧКД в количестве 1…2 % полезной вместимости резервуара. Контроль ведут по количеству накопившегося спирта.

При накоплении спирта 8 % и больше в бродильный резервуар заливают следующую порцию сусла. При добавлении свежего более холодного сусла снижается температура бродящего, брожение идет более умеренно и при более низкой температуре.

Доливной способ брожения сусла проходит при температуре до 27…28 °С и заканчивается за 8…12 суток.

Для брожения сусла с искусственным охлаждением применяют вертикальные металлические бродильные резервуары вместимостью до 2000 дал, которые снабжены рубашками для регулирования температуры.

Резервуары заполняют осветленным суслом на 85 % вместимости и вносят разводку ЧКД в количестве 1…2 %. В период бурного брожения при повышении температуры сусла сверх установленной через рубашки бродильных резервуаров пропускают холодную воду или рассол. По окончании главного брожения сусло перекачивают в другие емкости для дображивания.

Контроль и управление за ходом брожения осуществляются автоматически. По окончании бурного брожения емкости доливают свежим суслом или сброженным, а полученные виноматериалы оставляют в этих же емкостях для формирования. Способ брожения в сверхкрупных резервуарах применяют на больших специализированных винодельческих предприятиях для приготовления белых столовых вин, шампанских и коньячных виноматериалов.

Б) Брожение сусла полунепрерывным методом осуществляется на бродильных установках БА-1 (Рисунок 1.2), предложенная А. М. Жуковым и П. Д. Баженовым (1965 г.). Установка состоит из шести вертикальных бродильных резервуаров вместимостью по 2000 дал и пяти верхних напорных бачков вместимостью по 190 дал.

Принцип работы установки отъемно-доливной. Непрерывные циклы перемещения бродящего сусла из резервуара в резервуар, состоящие из двух периодов: отъема и долива, осуществляются под давлением СО 2 брожения.

Бродильные резервуары и трубы подъема снабжены рубашками, что позволяет регулировать температуру бродящего сусла. Производительность установки при сахаристости сусла 17 г/100 см 3 и остаточном сахаре в виноматериалах 2,5 г/100 см 3 7000 дал/сут. Коэффициент заполнения бродильных резервуаров 0,85. Дображивают сусло периодическим методом.

Рисунок 1.2 – Бродильная установка БА-1

Установки БА-1 работают в заданном режиме и предназначены для приготовления марочных и ординарных белых столовых вин, шампанских и коньячных виноматериалов. Для приготовления сухих виноматериалов дображивание проводят периодическим методом.

1.2.3.2 Брожение сусла по красному способу

Брожение на мезге проводят в производстве красных вин, а также некоторых белых крепленых вин, отличающихся большой экстрактивностью. При брожении на мезге преследуется цель не только сбраживания сахара, но и экстрагирования фенольных, азотистых и других веществ из кожицы и семян.

Для обеспечения достаточного экстрагирования фенольных, ароматических и других веществ из кожицы и отчасти семян брожение на мезге проводят при температуре 28…30 °С, так как низкая температура не обеспечивает получения достаточно окрашенных и экстрактивных виноматериалов. Цвет вина при прочих равных условиях тем интенсивнее, чем выше температура брожения. Однако чрезмерно высокая температура недопустима: при температуре 36 °С активность дрожжей резко снижается, вина получаются сильно окрашенными, но с мало выраженным сортовым ароматом и вкусом. При температуре 39…40 °С дрожжи отмирают, спиртовое брожение прекращается, ускоряется развитие болезнетворных микроорганизмов: маннитных, молочнокислых и других бактерий.

Важным условием для полноты экстрагирования необходимых веществ в процессе брожения на мезге является хороший контакт кожицы и семян с бродящим суслом. Это условие обеспечивается различными технологическими приемами, зависящими от способов ведения процесса брожения.

В настоящее время применяют следующие основные способы брожения на мезге: брожение в открытых чанах с плавающей или погруженной шапкой и брожение в закрытых чанах с плавающей или погруженной шапкой.

А) При брожении в открытых резервуарах с плавающей шапкой (Рисунок 1.3, а) ее перемешивают не менее 3…4 раз в сутки и всплывшие на поверхность частицы погружают в бродящее сусло. Погружение и перемешивание шапки необходимо для лучшего экстрагирования красящих и дубильных веществ, выравнивания температуры всей бродящей массы и исключения развития в шапке уксуснокислых бактерий. В небольших чанах шапку перемешивают ручными мешалками, в крупных резервуарах – механическими или перекачиванием бродящего сусла насосом из нижней части резервуара в верхнюю – на шапку. Хорошие результаты дает перемешивание шапки диоксидом углерода, образующимся при брожении.

При этом непосредственно под шапкой температура выше на 4…5 °С, а концентрация сахара меньше на 3…5 %, чем на дне резервуара.

Недостатком открытого брожения с плавающей шапкой является большая трудоемкость многократно проводимых погружений шапки, а также невозможность использования открытых резервуаров после брожения для хранения вина. Однако бро­жение с плавающей шапкой обеспечивает высокое качество столовых красных вин: они получаются с хорошо развитым букетом и гармоничным вкусом. Поэтому способ брожения с плавающей шапкой применяют в производстве некоторых марочных красных столовых вин высокого качества.

При брожении в открытых резервуарах с погруженной шапкой (Рисунок 1.3, б) твердые частицы мезги не всплывают на поверхность, а удерживаются в сусле решетчатой или перфорированной перегородкой, располагаемой на 1/4 от верха ре­зервуара. В этом случае шапка образуется под перегородкой и ее покрывает бродящее сусло, которое поднимается вверх за счет давления выделяющегося СО 2 .

Основное преимущество брожения с погруженной шапкой – уменьшение опасности уксусного скисания и снижение затрат труда и энергии на ее погружение и перемешивание. К недостаткам этого способа относятся меньшее, чем при брожении с плавающей шапкой, извлечение красящих веществ и сильное уплотнение твердых частиц мезги под перегородкой, в связи с чем возникает необходимость в перекачивании сусла насосом 1…2 раза в сутки для лучшего экстрагирования.

Рисунок 1.3 – Схема брожения мезги с плавающей и погруженной «шапкой» в чанах

1 – открытого с плавающей шапкой; 2 – открытого с погруженной шапкой; 3 – закры­того с плавающей шапкой; 4 – закрытого с погруженной шапкой

Б) Брожение и закрытых резервуарах, как и в открытых, может проводиться с плавающей или погруженной шапкой. Плавающая шапка в закрытом резервуаре находится все время в атмосфере диоксида углерода, в связи, с чем отпадает необходимость в ее многократном погружении и перемешивании. Для брожения с погруженной шапкой применяют такие же решетчатые или перфорированные перегородки, как в открытых резервуарах. Загрузку закрытых резервуаров мезгой проводят через люки при разобранной перегородке, затем перегородку устанавливают в рабочее положение, закрывают люк и устанавливают бродильный затвор. В таком положении закрытый резервуар оставляют до окончания брожения.

Закрытые бродильные резервуары имеют крышки, снабженные бродильными затворами, которые устроены так, что образующийся при брожении диоксид углерода имеет свободный выход из резервуара, а проникновение воздуха в него исключается. Таким образом, особенностью брожения в закрытых резервуарах является отсутствие доступа кислорода воздуха к бродящей среде, благодаря чему предотвращается ее окисление.

Преимущества брожения в закрытых резервуарах состоят в меньшей трудоемкости обслуживания процесса, более равномерном распределении температуры во всем объеме бродящей массы, лучших санитарно-гигиенических условиях производства.

Брожение виноградного сусла , биохимический процесс превращения виноградного сусла в алкогольный продукт под действием ферментного комплекса винных дрожжей, приводящий к распаду углеводов в этиловый спирт, диоксид углерода и к образованию вторичных и побочных продуктов. Процесс брожения виноградного сусла известен и применялся с древних времен. Л. Пастер впервые создал биологическую теорию брожения и установил роль дрожжей в брожении спиртовом. В раскрытие биохимических особенностей и разработку оптимальных режимов брожения виноградного сусла большой вклад внесли ученые: французские Ж. Риберо-Гайон, П. Риберо-Гайон, Э. Пейно, итальянский М.А. Джослин, российские В. И. Нилов, М. А. Герасимов, Г. Г. Валуйко и др. Брожение виноградного сусла может быть осуществлено различными способами при разных температуpax. Существующие методы проведения брожения виноградного сусла подразделяются на периодические и непрерывные. Периодическое брожение виноградного сусла осуществляется в бочках, чанах, бутах, железобетонных, металлических и др. резервуарах (см. ), при атмосферном или избыточном давлении (см. ). Сусло на брожение периодическим способом можно подавать одновременно или ступенчато. В последнем случае брожение виноградного сусла осуществляется доливным способом во всех типах резервуаров. Непрерывное Брожение виноградного сусла проводится на спец. установках, состоящих из одного или нескольких резервуаров, соединенных между собой трубопроводами. Температуpa Брожение виноградного сусла выбирается в зависимости от типа конечного продукта и особенностей технологического процесса в различных странах. В странах СНГ оптимальной температурой брожения для высококачественных белых столовых и шампанских виноматериалов является 14°-18°С. Ординарные сухие виноматериалы готовят Брожение виноградного сусла при температуре 24°-26°С. Брожение виноградного сусла в бочках. После осветления сусло насосом подается в бочки на брожение. Одновременно с суслом поступает разводка чистых культур дрожжей. Бочки наполняются суслом на 65-75% с целью предупреждения переливания сусла через шпунт. Верхнее шпунтовое отверстие бочки закрывают гидравлическим бродильным шпунтом. Брожение виноградного сусла в бочках вместимостью 35-50 дал, как правило, протекает при температуре 15°-24°С, т.е. на оптимальном уровне для белых сухих виноматериалов, благодаря естественному теплообмену сусла с окружающей средой. Брожение виноградного сусла проходит нормально при температуре в бродильных цехах 14°-16°С. Виноматериалы, приготовленные Брожение виноградного сусла в бочках, обладают высокими органолептическими достоинствами. Однако этот способ брожения трудоемок, требует больших капитальных затрат, поэтому имеет ограниченное распространение.

Брожение в крупных резервуарах.

В резервуар вместимостью 1-2 тыс. дал и более подается разводка чистых культур дрожжей в количестве 2,5-3% его объема. Затем поступает осветленное сусло в количестве 75% вместимости резервуара. Температуpa брожения регулируется с помощью выносных трубчатых охладителей различных типов, охладителей, находящихся в бродильных резервуарах, орошением резервуаров водой, а также с помощью воды или др. хладоагентов, циркулирующих через охладительные рубашки резервуаров. Брожение проводится при температуре 14°- 26°С в течение 5-6 суток в зависимости от типа виноматериалов. Система автоматического регулирования температуры брожения в резервуарах вместимостью 15- 50 тыс. дал состоит из охладителей, центробежных насосов и терморегуляторов. При выработке столовых виноматериалов брожение проводится при температуре 12°-16°С в течение 20 и более суток. Можно сбраживать сусло и при температуpax до 26°С, однако резервуары должны быть оборудованы пеногасительными устройствами. Брожение в крупных резервуарах вместимостью 15-50 тыс. дал с автоматическим регулированием температуры применяется в Молдовы и Азербайджане на заводах первичного виноделия мощностью переработки 40 тыс. т винограда в сезон. За рубежом брожение в крупных резервуарах вместимостью 10- 25 тыс. дал широко практикуется на винодельческой предприятиях США, Франции, Испании.

Доливные (дробные, ступенчатые) способы брожения.

Брожение виноградного сусла доливным способом применяется для приготовления сухих виноматериалов в металлических и железобетонных резервуарах вместимостью 1-2 тыс. дал. В железобетонные резервуары вначале вносится разводка чистой культуры дрожжей, и резервуар на 30% наполняется осветленным суслом. Через 2 суток, при наступлении стадии бурного брожения и повышении температуры бродящего сусла до ~26°С, добавляют еще 30% осветленного сусла с температурой 16°-20°С. После долива второй порции температуpa бродящего сусла снижается до 22°-24°С. Когда температуpa бродящего сусла поднимается до ~26°С (через 2-3 суток), добавляют еще 20% сусла. В металлических эмалированных резервуарах Брожение виноградного сусла доливным способом проводится следующим образом. Сначала резервуар на 50% наполняется осветленным суслом, добавляется разводка чистой культуры дрожжей. Через 2 суток подается осветленное сусло в количестве 25% вместимости резервуара, через 4 суток - еще 12-13% и четвертой порцией резервуар доливается почти доверху. В крупных металлических резервуарах вместимостью 15-50 тыс. дал Брожение виноградного сусла доливным способом усложняется в связи с уменьшением удельной поверхности до 0,7-1,0м 2 /м 3 . Количество доливаемых порций осветленного сусла увеличивается до 5-12. Объем порций доливаемого сусла и их температура зависят от многих факторов, поэтому в конкретных условиях для их определения предложены номограммы (рис. 1 и 2).

Процесс брожения виноградного сусла проводится следующим образом. В резервуар первоначально подается осветленное сусло с температурой 10°-12°С в количестве 15-20% общего объема резервуара и разводка чистой культуры дрожжей в количестве 2-4% объема сусла. После сбраживания бродильной смеси до содержания остаточного сахара 1-2 г/100 см 3 на брожение ежесуточно подается осветленное сусло в количестве 12-28% объема бродящего сусла в зависимости от среднесуточной температуры и сахаристости сусла. Брожение продолжается в течение 6-12 суток при температуре 24°-26°С. Для термоизолированных крупных резервуаров Брожение виноградного сусла доливным способом предлагается проводить непрерывно со скоростью разбавления при осуществлении процесса на близкой к стационарной фазе роста дрожжей в условиях высокой концентрации этилового спирта в среде. Брожение виноградного сусла в непрерывном потоке имеет ряд преимуществ перед периодическим. При непрерывном брожении исключается период разбраживания в связи с тем, что свежее сусло подается небольшими объемами в бурно бродящее сусло с большой концентрацией дрожжевых клеток. Исключается также период дображивания остаточного сахара, т.к. из установок непрерывного сбраживания получается виноматериал, содержащий 2-3 г/100 см 3 сахара. Исключение периодов разбраживания и дображивания приводит к увеличению производительности непрерывной установки по сравнению с брожением виноградного сусла периодическим способом в резервуарах той же вместимости. Брожение виноградного сусла в непрерывном потоке позволяет полностью механизировать и автоматизировать процесс. В непрерывном потоке сусло сбраживается при спиртуозности св. 4% об., что позволяет проводить процесс только на винных дрожжах вида Saccharomyces vini и получать соответственно виноматериалы более высокого качества (см. ). Брожение виноградного сусла непрерывным способом позволяет регулировать в более широких пределах химический состав виноматериалов по азотистым веществам, этиловому спирту, сахару, высшим спиртам, альдегидам, глицерину, получать вина высокого качества. Разработаны установки для непрерывного сбраживания сусла в потоке: БА-1 (для приготовления белых столовых сухих вино материалов), ВБУ-4Н (для приготовления белых сухих, полусухих, полусладких, крепких и десертных виноматериалов), „Украинская”, „Молдавская” и др.