Брожение сусла. Брожение вина в домашних условиях

Включает этапы, каждый из которых должен проходить согласно правилам . Иначе пиво не будет иметь желанного вкуса. Здесь нет мелочей: важен и вид используемых дрожжей, и бродильная емкость для пива, и время выдерживания напитка. Рассмотрим основные моменты.

Первое: выбираем дрожжи. Виды дрожжей, используемых в пивоварении:

• сухие (в виде порошка);
• таблетки;
• жидкие.

Предпочтительно добавлять в напиток сухие дрожжи . Причина: их легко транспортировать, а кроме того, хранятся они почти в любых условиях. Недостаток этого вида: менее интересные вкусовые качества, чем у жидких дрожжей.

Выбор дрожжей зависит также от того, какое именно пиво вы желаете приготовить: эль или лагер . Так, для лагерных сортов берем Fementis-Saflager 34/70.

Чтобы сварить эль (читайте: ), хорошо бы обзавестись SafaleS-04. Этот подвид прекрасно подходит для брожения в деревянных бочках.

Что такое дрожжи? Это продут, полученный из солода и хмеля путем сбраживания . Без них приготовление пива невозможно. Прежде чем «заправить» ими сусло, необходимо их правильно подготовить.

Подготовка

Особая подготовка жидких дрожжей не требуется, а с сухими надо немного поработать. Действия следующие:

1. Дезинфицируем емкость, выбранную для процесса.
2. Наливаем в нее теплую воду (температура которой от 26 до 28ºС).
3. Сверху рассыпаем сухие дрожжи.
4. Накрываем посуду фольгой .
5. Оставляем на 40 минут .
6. Взбалтываем жидкость до получения суспензии.
7. Вносим полученную суспензию в сусло.

На этом подготовительный этап завершен: теперь ждем брожения и того момента, когда начнется дегустация напитка.

Выбираем емкость для брожения пива

Начинающие пивовары задумываются над вопросом: какая бродильная емкость подойдет для приготовления напитка? Чаще всего выбор останавливают на пластиковой таре .

Задача пивовара: не ошибиться с размером тары. Она должна быть вместительной, потому что образуется пена, которая будет переливаться через края, если объем емкости окажется недостаточным.

Вы ставите емкость с и заливаете в нее сусло. Не забудьте приоткрыть крышку . Это нужно для того, чтобы слишком бурное брожение прекратилось. Проходит неделя. После этого будущее пиво снимают с осадка и оставляют для проведения вторичного брожения.

Верховое брожение

Изначально существовал только способ верхового брожения. Почему? Достичь температуры ниже 14ºС удавалось не всегда. Для верхового требуется температура от 15 до 25ºС . Дрожжи в процессе верхнего брожения долго не разделяются. Они образуют колонии пузырьков газа.

Верхнее брожение – это постепенное образование высших спиртов и эфиров . Так производят эль или немецкое пшеничное пиво. Вкус у этих алкогольных напитков несколько грубее, нежели у тех, которые получают путем низового брожения.

Низовое брожение

При низовом брожении дрожжи оседают на дне емкости , в которой происходит весь процесс. Варят такое пиво в холодных помещениях, внимательно следя за тем, чтобы температурный режим не нарушался. Дрожжи должны осесть на дне емкости.

Лагерные сорта, образующиеся таким способом, более приятны на вкус, по мнению многих ценителей. Еще один плюс: лагерные сорта дольше хранятся, их легче транспортировать .

Стадии брожения

Весь процесс делят на 4 стадии , во время которых будущее пиво постепенно становится таким, к какому мы привыкли.

• Сусло налили в чан и поместили туда дрожжи. Идет выделение углекислого газа. пузырьки газа поднимаются к поверхности. Ждем от 12 до 20 часов: за это время появляется пена белого цвета. В это время можно считать, что первый этап подошел к концу.
• На втором этапе присмотритесь к суслу: видите на поверхности завитки? Они напоминают розочки по внешнему виду. Это означает, что дрожжи стали быстро размножаться, значит, брожение усиливается. Все идет по плану.
• Третий этап характеризуется изменением цвета завитков. Они становятся коричневыми и поднимаются выше.

Внимание! На этом этапе внимательно следите за температурой сусла ! Она растет, поэтому необходимо время от времени остужать будущее пиво, доводя его до температуры 6 или 7ºС.

• Последний этап: прекращение брожения. Завитки опадают. Дрожжи «уходят» на дно, пиво становится светлее.

Вы полагаете, что процесс приготовления пенного напитка завершен? Нет, впереди еще один этап, но он будет протекать в другой емкости.

Окончание этапов брожения

Чтобы понять, что брожение завершилось, осмотрите жидкость. Оцените ее однородность. Проверьте, опустились ли дрожжи на дно . Обратите внимание на цвет: если он мутноват, значит, нужно еще немного подождать. Если пиво стало светлым –его можно переливать в стеклянную емкость.

Переливание сусла

Проверяем, чтобы температура сусла составляла от 8 до 10ºС . Если это так, готовим чистые стеклянные емкости. В них будет осуществляться дображивание.

Это могут быть симпатичные бутылки, в которых вы потом будете подавать пиво к столу. Лейте аккуратно, чтобы в бутылки не попал осадок. Используйте для этого сифонную трубку.

Дображивание

Вот мы и подошли к концу технологического процесса . Но нужно не просто перелить пиво в бутылки и убрать на некоторое время в недоступное для детей и гостей место. В бутылки добавляют что-то сахаросодержащее :

• сахар;
• глюкозу;
• сахарный сироп.

Расчет тут такой: нужно 9 г сахаросодержащего продукта на 1 л сусла . В процессе дображивания образуется углекислый газ. Хранить пиво следует в стеклянной таре при температуре 18-20ºС. Дображивание необходимо для того, чтобы напиток приобрел приятный вкус и аромат.

Срок хранения

Пиво промышленного производства, если оно «живое», хранится 3 дня . Если вы соблюдали технологию производства, то и домашний напиток может стоять трое суток – с ним ничего не случится.

Если пиво приготовлено верховым способом, срок хранения возрастает до 3 месяцев . Чтобы продлить срок хранения, старайтесь соблюдать такие условия:

• ставьте бутылки вертикально;
• плотно закупоривайте емкости;
• не допускайте попадания на пиво солнечных лучей;
• охраняйте напиток как от перегрева, так и от переохлаждения.

Если вы проведете пастеризацию алкоголя , то срок хранения увеличится до 6 месяцев.

Доводилось ли вам готовить пиво дома? Расскажите о своем опыте. Поделитесь также своим мнением: чем домашний продукт отличается от аналога, изготовленного промышленным способом. Что вкуснее?

Попробуйте приготовить пиво на собственной кухне. Его бесспорное преимущество: используются только натуральные ингредиенты . К тому же вы лично проводили отбор продуктов и поэтапно варили напиток, не допуская вмешательства «посторонних элементов».

Полезные видео

Посмотрите порядок именно брожения домашнего пива — все этапы:

Личный опыт снятия с осадка и перелива на вторичное брожение, смотрим:

Про первичное и вторичное брожение пива в обычной емкости, смотрим:

Если вы – опытный пивовар, то наверняка найдете что посоветовать начинающим. Как провести брожение, чтобы вкусовые качества были выше всяких похвал? Делитесь информацией с нами, а мы будем размещать ее на своих страничках. До новых встреч!

Осветление сусла проводят в целях удаления из него загрязняющих примесей, частиц виноградной грозди, а также дикой микрофлоры. Вместе с твердыми частицами отделяются сорбированные на них ферменты, что способствует уменьшению окисления сусла.

Осветление сусла положительно влияет на ход брожения и формирование букета. Вина, полученные из хорошо осветленного сусла, имеют более гармоничный вкус, развитый аромат, отличаются лучшей прозрачностью и стабильностью.

Хорошее осветление вина способствует:

1. медленному и качественному брожению;
2. более полному и качественному сохранению ароматических веществ.

Чем выше температура брожения, тем меньше взвесей должно содержать сусло.

В зависимости от назначения получаемого виноматериала и технологических условий применяют различные методы осветления сусла.

Отстаивание

Это основной и наиболее широко применяемый способ. Он обеспечивает многосторонний технологический эффект и приводит к формированию благоприятных свойств сусла.

Осветление сусла в процессе отстаивания основано на способности дисперсных систем разделяться на составные фазы в поле сил тяжести. При отстаивании оседают содержащиеся в сусле взвеси, а также дополнительно образующиеся осадки нерастворимых соединений.

Отстаивание виноградного сусла сопровождается физическими процессами, связанными с адгезией, флокуляцией, седиментацией, а также биохимическими превращениями. Происходят окислительные и другие химические реакции.

Таким образом, отстаивание имеет своей целью не только осветление, но и созревание сусла и удаление из него значительной части нежелательной микрофлоры.

Продолжительность процесса зависит от назначения и состава сусла, содержания в нем взвесей и микроорганизмов и колеблется от 8 до 14 ч, температура должна быть 8–10 ºС.

Для лучшего осветления отстаиванием в сусло вводится суспензия бентонита до получения концентрации 0,5–3,0 г/дм³.

Одно из основных условий нормального осветления сусла при отстаивании – исключение его забраживания. Для исключения этого эффекта применяют сульфитацию и охлаждение перед отстаиванием или комбинацию этих двух приемов.

Применение сульфитации основано на способности SO 2 (диоксида серы) угнетать жизнедеятельность микроорганизмов, в том числе дрожжей и бактерий.

В настоящее время применяют сжиженный диоксид серы, который вводят в сусло в определѐнном количестве. Дозировка SO 2 зависит от качества перерабатываемого винограда, назначения сусла, его состава и содержания в нем микроорганизмов.

При переработке кондиционного винограда, идущего на приготовление ординарных вин, дозировка не превышает 120 мг/л.

Сусло из высококачественных сортов винограда, предназначенное для получения марочных столовых вин и шампанских виноматериалов, не сульфитируют.

Отстаивание сусла в основном производят в отстойниках периодического действия: деревянных, железобетонных, металлических.

После окончания процесса отстаивания осветленное сусло снимают с осадка (декантируют) и перекачивают в емкости или специальные бродильные аппараты для последующего брожения.

Центрифугирование (сепарирование)

Применяют реже отстаивания, в основном в тех случаях, когда по технологическим условиям исключается возможность сульфитации, например в производстве коньячных и шампанских виноматериалов.

В отличие от отстаивания, при котором помимо осветления происходят ферментация и созревание сусла, центрифугирование обеспечивает только отделение взвесей.

Наилучшие результаты получают при применении центрифуг, работающих в атмосфере инертных газов.

Электросепарирование

Это способ осветления сусла в потоке, основанный на прохождении через слой сусла пузырьков водорода, образующихся в результате электролиза воды, содержащейся в сусле, при напряжении электрического тока 20–30В. Твердые частички, взвешенные в сусле, прилипают к пузырькам и всплывают вместе с ними на поверхность, образуя плотную шапку, которую удаляют.

Процесс осуществляют в потоке, пропуская сусло со взвесями через специальный аппарат – электросепаратор.

Электросепарирование обеспечивает достаточно полное осветление сусла и предохраняет его от окисления кислородом воздуха, но производительность процесса невелика.

Брожение сусла

Спиртовое брожение – основной технологический процесс виноделия.

При брожении виноградного сусла создаются благоприятные физико-химические условия для распределения активных дрожжевых клеток в бродящей среде, а также для массо- и теплообмена.

Скорость и ход брожения существенно влияют на качество вина. Более высокое качество вин формируется в условиях медленного брожения, при котором меньшее количество ценных ароматических и вкусовых летучих веществ выделяется из сусла в атмосферу, лучше сохраняется сортовой аромат, уменьшаются потери спирта.

Биохимические процессы, происходящие при брожении сусла

При производстве вин непрерывно совершаются сложные физико-химические и биохимические процессы. Принципиально важными являются глубина прохождения реакций, количество и природа образующихся продуктов, от которых будет зависеть приобретение вином тех или иных особенностей в аромате и вкусе.

Из биологических процессов, происходящих при сбраживании с участием микроорганизмов, целесообразно выделить основные.

Спиртовое брожение

Спиртовое брожение представляет собой простейшую форму биологического механизма, обеспечивающего получение энергии из питательных веществ. Оно осуществляется ферментативным путем с образованием этанола и углекислого газа.

Суммарное уравнение спиртового брожения может быть представлено в следующем виде:

ГЛЮКОЗА + 2 Н 3 РО 4 + 2 АДФ → 2 ЭТАНОЛ + 2СО 2 + 2 АТФ + 2Н 2 О

При сбраживании субстрата происходят глубокие изменения его химического состава. Наряду с главными продуктами метаболизма дрожжей – спиртом и диоксидом углерода, при спиртовом брожении из сахаров образуются также вторичные продукты, роль которых весьма значима в формировании аромата и вкуса вина. К числу вторичных продуктов относятся:

• пировиноградная кислота – основной промежуточный компонент для синтеза любых продуктов брожения. Не участвуя в образовании сенсорного профиля непосредственно, она является обязательным начальным элементом для образования всех дальнейших продуктов;
• глицерин – один из возможных метаболитов дрожжевой клетки. Образование глицерина связано с глицеропировиноградным брожением, которое происходит в начале спиртового брожения, обуславливая своего рода пусковой период его, период индукции. При глицеропировиноградном брожении из молекулы гексозы образуется одна молекула глицерина, что сопровождается появлением одной молекулы ацетальдегида или пировиноградной кислоты. Глицерин существенно влияет на качество напит ка, его аромат и стойкость, участвует в окислительно-восстановительных процессах. Будучи поверхностно-активным веществом, улучшает игристые свойства вина. Может являться источником коллоидных помутнений;
• ацетальдегид – промежуточный продукт спиртового брожения. При концентрации в напитке выше порога чувствительности придает аромат, напоминающий незрелые зелѐные яблоки. Высокие концентрации ацетальдегида в вине могут вызвать ощущение затхлого запаха;
• уксусная кислота – основной компонент летучих кислот. Она в относительно большом количестве содержится в соке фруктов (30–70 мг/л), но также образуется при окислении уксусного альдегида. Чрезмерное еѐ количество может говорить о возможности микробиологического загрязнения среды;
• ацетоин – образуется при синтезе диацетила или 2,3-бутандиола. Он вносит свой вклад в накопление продуктов кетонового ря да, чрезмерное суммарное накопление которых придаст напитку неприятные ацетоновые тона;
• янтарная кислота – синтезируется при глицеропировиноградном брожении. Может достаточно интенсивно накапливаться на ранних стадиях брожения. Янтарная кислота обладает специфическим привкусом и может влиять на сенсорный профиль продукта;
• лимонная кислота – обладает резким кислым вкусом. Она содержится в плодах, не дошедших до технической зрелости (в случае плодово-ягодного виноделия);
• изоамиловый спирт – продуцируется дрожжами как в процессе брожения, так и в аэробной фазе жизнедеятельности. Доля его среди высших спиртов может достигать 90 %;
• изопропиловый спирт – при большом разведении обладает приятным маслянисто-цветочным ароматом. Из всех высших спиртов у него самая большая пороговая концентрация по аромату – 500 мг/дм³;
• эфиры – в зависимости от структуры имеют фруктовый, сладковатый или цветочный аромат. В концентрациях ниже порога ощущения придают напитку приятный аромат, при повышенной концентрации отрицательно сказываются на органолептических свойствах, придавая дрожжевой, подобный растворителю запахи.

Образование вторичных продуктов брожения схематично изображено на рисунке 1. Факт спиртового брожения реализуется благодаря искусственно селекционированным дрожжам.

Дрожжи рода Saccharomyces различных штаммов размножаются с разной скоростью, имеют разную бродильную активность, спорообразующую способность, устойчивость к повышенной или низкой температуре.
Между отдельными микроорганизмами, в том числе между дрожжами одного и того же вида, может наблюдаться антагонизм.

Дрожжи, имеющие более высокую скорость размножения, вытесняют из среды дрожжи с меньшей скоростью размножения. При внесении дрожжей чистой культуры в нестерильное сусло они вытесняются дикими дрожжами, если последние имеют большую скорость размножения. В таких случаях применение дрожжевой чистой культуры не дает желаемых результатов.

Для успешного применения чистой культуры необходимо, чтобы количество дрожжевых клеток, вносимых с разводкой, намного превышало содержание в сусле диких дрожжей. Если это требование не выполняется, дрожжи чистой культуры не успевают размножиться и практически не принимают участия в брожении, так как средой овладевают дикие дрожжи. В связи с этим необходимо, по возможности, наибольшее удаление дикой микрофлоры из сусла перед внесение чистой культуры дрожжей, т. е. основательное осветление сусла.

Рисунок 1 — Образование побочных продуктов брожения

Яблочно-молочнокислое брожение

Яблочно-молочнокислое брожение приводит к превращению яблочной кислоты в молочную (выход около 60 %). Оно сопровождается также выделением диоксида углерода и образованием небольших количеств пировиноградной кислоты, диацетила, ацетоина и 2,3-бутиленгликоля.

Яблочно-молочнокислое брожение вызывается молочнокислыми бактериями Lactobacillus , Leuconostoc или Pediococcus .

Механизм яблочно-молочнокислого брожения приведен на рисунке 2.

Рисунок 2 — Механизм яблочно-молочнокислого брожения

В результате яблочно-молочнокислого брожения несколько повышается рН сбраживаемого субстрата, поскольку степень диссоциации молочной кислоты несколько ниже, чем у яблочной.

В современных условиях винодельческого производства наличие молочнокислых бактерий рассматривается как негативный факт, а при производстве сброженных яблочных соков (плодово-ягодное виноделие) – как вполне нормальный и иногда даже регламентируемый.

Таким образом, учитывая как положительные («сглаживание, умягчение» вкуса), так и отрицательные аспекты (неуправляемость и непредсказуемость) процесса яблочно-молочнокислой ферментации, необходимо подавлять жизнедеятельность молочнокислых бактерий путем стерилизации сусла и сока, поддержания соответствующих санитарных условий.

Уксусно-кислое брожение

Уксусно-кислый механизм брожения (рисунок 3) может реализовываться в случае микробиологического загрязнения сусла, что недопустимо.

Рисунок 3 — Механизм уксусно-кислого брожения

Данное брожение вызывается бактериями Acetobacter aceti , являющимися облигатными аэробами, способными окислять этанол и образовывать до 11 % уксусной кислоты.

При недостатке этанола уксусно-кислые бактерии окисляют уксусную кислоту до СО 2 и Н 2 О. Они могут окислять и другие многоатомные спирты (глицерин, маннит, сорбит). Сахара ими окисляются в соответствующие кислоты: глюкоза – в глюконовую, галактоза – в галактоновую. Некоторые виды уксусно-кислых бактерий способны превращать молочную кислоту в ацетоин. Винная, янтарная, яблочная и другие кислоты могут служить им источником питания.

Уксусно-кислое брожение используется при производстве уксуса. Наличие бактерий в вине в присутствии кислорода может привести к серьѐзному заболеванию напитка.

Технологические процессы, происходящие при брожении сусла

Влияние температуры на ход брожения Температура оказывает существенное влияние на ход брожения сусла.

При повышенной температуре:

• 27–32 0 С скорость брожения увеличивается;
• выше 33 0 С происходит массовое отмирание дрожжевых клеток;
• при 37–40 0 С брожение прекращается и получаются «недоброды». Содержат остаточный сахар, который создает благоприятные условия для развития посторонних микроорганизмов;
• повышается интенсивность выделения пузырьков СО 2 , которые выносят из сусла ценные ароматические вещества (эфирные масла);
• вследствие активации автолитических процессов виноматериалы в большей степени обогащаются летучими кислотами, альдегидами, азотистыми веществами; как следствие, такие вина склонны к помутнениям, болезням.

При заниженной температуре:

• 10–12 0 С брожение идет очень медленно и сахар, как правило, полностью не выбраживается (если не используются специальные хладоустойчивые штаммы), в результате наличие остаточного сахара может привести к заболеванию вина;
• уменьшается титруемая кислотность виноматериала вследствие большого выпадения плохо растворимых солей винной кислоты (винного камня).

Оптимальная температура при производстве марочных столовых вин составляет 14–18 С (таблица 1 ).

Таблица 1 — Влияние температуры на длительность брожения

Температура брожения зависит:

• от количества выделяющейся при брожении тепловой энергии;
• от потери теплоотдачи через стенки бродильных емкостей.

Величина теплоотдачи зависит:

• от площади поверхности, приходящейся на единицу объема бродящего сусла;
• от коэффициента теплопроводности материала резервуара;
• от температуры окружающего воздуха и скорости его движения;
• от способа ведения процесса;
• от аппаратурного оформления.

Способы брожения виноградного сусла

• Стационарный способ брожения . Определенный объем сусла сбраживается от начала и до конца в одной бродильной емкости: бочке; железобетонном, металлическом или пластиковом резервуаре. Динамика такого брожения характеризуется наличием трех резко разграниченных периодов брожения, что тесно связано с концентрацией активных дрожжевых клеток в бродящем сусле и скоростью их роста.

• Начальный период дробления. Лаг-фаза соответствует приспособлению дрожжей к условиям окружающей среды. Происходит разбраживание. Благодаря высокому содержанию кислорода, питательных веществ, отсутствию спирта дрожжи быстро размножаются.
• Период бурного брожения. Экспоненциальная фаза. Соответствует интенсивным метаболическим процессам, происходящим в клетке. Для этой фазы характерны:

1. наибольшая скорость процесса;
2. выделение большого количества СО 2 ;
3. выделение большого количества тепловой энергии;
4. образование обильной пены.

При данном способе сусло постепенно обедняется сбраживаемыми углеводами и другими веществами, усвояемыми дрожжами, и обогащается продуктами брожения.

Функция размножения дрожжей подавляется быстрее, чем их бродильная способность.

• Период затухания брожения Фаза замедления роста. Характеризуется тем, что концентрация активных дрожжевых клеток в среде уменьшается вследствие их отмирания. Такой способ целесообразно реализовывать в небольших емкостях, имеющих значительную удельную площадь поверхности (90–100 см²/дм³); например, в деревянных или пластиковых бочках. Благодаря чему обеспечивается хорошая теплоотдача и температура бродящего сусла чрезмерно не повышается.

Недостатки метода стационарного брожения в небольших емкостях:

1. значительная продолжительность периодов забраживания и затухания брожения;
2. неполное использование бродильных резервуаров (заполняют на 2/3);
3. потребность в большом количестве бродильных емкостей;
4. требует большого количества производственных площадей;
5. затрудняет контроль за процессом брожения.

• Доливной способ брожения . Обеспечивает ведение процесса в больших резервуарах без принудительного охлаждения.

Ферментацию ведут в железобетонных, металлических и других емкостях.

Способ состоит в том, что брожение реализуют в одной емкости, но брожение идет не в постоянном объеме исходного сусла, а при периодических доливках новых его порций.
В таких условиях:

1. бродящая среда периодически пополняется питательными веществами;
2. концентрация продуктов брожения уменьшается;
3. температура бродящего сусла понижается.

В первую порцию свежего исходного сусла, поступающего в бродильный резервуар, вводят разводку чистой культуры дрожжей.

Затем, когда брожение достаточно разовьется и станет бурным, начинают добавлять через определенные промежутки времени новые порции исходного сусла.

Чем выше температура исходного сусла, чем выше температура окружающего воздуха, чем больше вместимость бродильного аппарата и чем хуже его теплопроводность, тем меньшими порциями исходного сусла, но более часто проводят доливку бродильного резервуара.

Схемы ведения брожения доливным способом:

1. в резервуар – дрожжевая разводка + 30 % исходного сусла;
2. через двое суток – еще 30 % сусла;
3. через двое суток – остальная часть (40 %) до объема рабочей вместимости резервуара.

1. дрожжевая разводка + резервуар заполняется на 50 % его вместимости;
2. через двое суток – до 75 % его объема;
3. еще через четверо суток – до 87–88 % его объема;
4. позднее – до рабочего объема.

1. дрожжевая разводка + 40 % объема резервуара заполняется;
2. через двое суток – до 70 % объема;
3. через двое суток – до рабочего объема.

Преимущества стационарного способа:

1. уменьшение продолжительности периода забраживания;
2. уменьшение уровня максимально возможной температуры
3. вследствие доливок исходного сусла;
4. уменьшение скорости брожения за счет искусственного понижения концентрации клеток в среде, разбавляемой свежим суслом;
5. отпадает необходимость в искусственном охлаждении;
6. уменьшение расхода дрожжевой культуры.

• Способ непрерывного брожения. Процесс ведется в условиях контролируемого потока бродящего сусла. В таких условиях среда постоянно обновляется, улучшаются условия питания дрожжевых клеток, они долго остаются в активном состоянии.

Расход сахара на рост и размножение клеток уменьшается, а на спирт увеличивается.

Для брожения непрерывным способом используются спиртоустойчивые штаммы дрожжей чистой культуры.

Свежее сусло вводится в бродящее (накопившее уже ≈ 5 % спирта), что уменьшает возможность жизнедеятельности посторонних микроорганизмов. При непрерывном способе брожение ведется в обедненной кислородом и богатой спиртом среде.

Вследствие непрерывного движения бродящего сусла часть дрожжевых клеток уносится из бродильного аппарата, но одновременно происходит прирост биомассы. Поэтому концентрация клеток остается практически постоянной.

Для брожения сусла применяют аппараты, состоящие из нескольких последовательно соединѐнных между собой емкостей.

В резервуарах создается определенная градация (ступенчатость) со става бродящей среды и физиологического состояния дрожжевых клеток.

Преимущества способа:

1. высокая производительность;
2. меньший расход дрожжей;
3. меньший расход сахара на рост и размножение дрожжей;
4. возможность плавно регулировать химические и физические
5. параметры системы;
6. обеспечение хороших санитарно-технических условий процесса;
7. сохранение сортового аромата и полноты вкуса.

Недостатки способа:

1. сложное аппаратурное оформление;
2. использование установок только в период сезона виноделия;
3. возможность использования только однотипного сырья;
4. необходимость иметь большие площади виноградных насаждений одного сорта.

• Брожение в условиях повышенного содержания диоксида углерода . Способ основан на подавлении размножения дрожжей и регулировании хода процесса брожения высокими концентрациями СО 2 в бродящей среде.

Размножение винных дрожжей в сусле прекращается при концентрации СО 2 17 г/л, а для полной остановки брожения необходима

Концентрация СО 2 более 22 г/л. Брожение этим способом проводят в прочных металлических резервуарах, рассчитанных на повышенное давление. Скорость брожения регулируют за счет повышения или понижения давления, развивающегося внутри бродильных резервуаров в результате выделения углекислого газа из бродящего сусла.

Брожение ведут с малой скоростью, обычно при температуре +18 0 С и давлении, близком к 500 кПа, на протяжении 20–30 суток с применением пылевидных штаммов дрожжей. Для ускорения брожения давление в бродильном аппарате периодически сбрасывают, при этом осевшие дрожжи переходят во взвешенное состояние и перемешиваются со средой, что способствует активации процесса.

Виноматериалы, полученные по этой методике, отличаются (по сравнению с другими методами) следующим:

1. в них в два раза меньше высших спиртов;
2. больше редуктонов;
3. лучше восстановительные свойства;
4. при выдержке в них меньше повышается окислительновосстановительный потенциал;
5. вина получаются малоокисленными;
6. хорошо выражен сортовой аромат.

• Брожение на наполнителях . Способ основан на активации процесса за счѐт сорбции дрожжевых клеток на поверхности инертных к суслу и вину твердых тел (насадок).

Интенсификация брожения происходит за счет:

1. повышения концентрации питательных веществ, адсорбируемых на поверхности насадки;
2. равномерного распределения дрожжевых клеток в среде;
3. ускорения выделения СО 2 .

В качестве насадок применяют различные материалы:

1. с достаточно развитой поверхностью;
2. инертные к суслу и вину;
3. не ингибирующие жизнедеятельность дрожжей.

Примером может служить специально обработанная древесная стружка (бук, дуб).

• Брожение на мезге . Брожение на мезге применяют в производстве красных вин, а также некоторых белых креплѐных вин, отличающихся большой экстактивностью.

При брожении на мезге преследуются следующие цели:

1. сбраживание сахаров;
2. экстрагирование фенольных, азотистых и других веществ из кожицы и семян.

В отличие от сусла, мезга имеет значительно меньшую подвижность и представляет собой двухфазную систему. Поэтому процесс брожения на мезге более сложен по аппаратурному оформлению и проводится в ином технологическом режиме.

Для обеспечения достаточного экстрагирования фенольных ароматических и других веществ из кожицы и семян процесс проводят при температуре 28–30 0 С.

При пониженной температуре:

1. недостаточная окрашенность виноматериалов;
2. недостаточная экстрактивность виноматериалов.

При повышенной температуре:

1. при 36 0 С активность дрожжей сильно снижается;
2. вина получаются сильно окрашенными;
3. мало выражены сортовой вкус и аромат;
4. при 40 0 С дрожжи отмирают, спиртовое брожение прекращается, ускоряется развитие болезнетворных микроорганизмов.

При прочих равных условиях цвет вина тем интенсивнее, чем выше температура брожения.

Условие для хорошего экстрагирования – хороший контакт кожицы и семян с бродящим суслом.

Для реализации всех требований реализуют различные технологии.

• Брожение в резервуарах . Для реализации этой методики используют дубовые чаны, железобетонные и металлические резервуары, которые заполняют на 80 % от их вместимости свежей мезгой (рис. 12). Мезгу предварительно обрабатывают SO 2 в количестве 80–180 мг/л:

1. для подавления нежелательной микрофлоры;
2. ингибирования окислительных ферментов;
3. улучшения экстрагирования красящих веществ;
4. предохранения красящих веществ от выпадения в осадок.

Дрожжи чистой культуры вводятся в количестве 2–6 % от объема мезги.

При брожении в больших резервуарах (более 1000 дал) применяют искусственное охлаждение.

Для брожения на мезге используют открытые или закрытые резервуары и проводят в них брожение с плавающей или погруженной шапкой. Шапка – более или менее уплотненная масса твердых частиц мезги, всплывающая на поверхность бродящего сусла.

• Брожение в открытых резервуарах с плавающей шапкой. Бродящий субстрат перемешивают не менее 3–4 раз в сутки, погружая всплывающие частицы на дно аппарата. Погружение и перемешивание шапки необходимы:

1. для улучшения контакта с суслом;
2. для исключения развития в шапке уксусно-кислых бактерий.

В небольших чанах мезгу перемешивают ручными мешалками, в крупных – механическими или перекачиванием бродящего сусла насосом из нижней части в верхнюю – на шапку

В открытых чанах брожение происходит при более низкой температуре, чем в закрытых. При этом непосредственно под шапкой температура выше на 4–5 0 С, а концентрация сахара меньше на 3– 5 %, чем на дне резервуара.

Недостатки метода:

1. трудоемкость многократно проводимых погружений шапки;
2. невозможность использования емкостей для дальнейшего хранения вина.

Преимущества метода:

1. высокое качество вина;
2. хорошо развитый букет;
3. гармоничный вкус.

• Брожение в открытых резервуарах с погруженной шапкой. При этом способе твердые частички мезги не всплывают на поверхность, а удерживаются в сусле решетчатой или перфорированной перегородкой, расположенной на ¼ от верха резервуара. В этом случае шапка образуется под перегородкой и ее покрывает бродящее сусло, она поднимается вверх за счет давления поднимающегося наверх СО 2 .

Преимущества метода:

1. уменьшение опасности уксусно-кислого инфицирования;
2. снижение затрат на перемешивание мезги;
3. предотвращается окисление.

Недостатки метода:

1. меньшее извлечение красящих веществ;
2. сильное уплотнение твердых частиц под перегородкой (иногда для интенсификации процесса ферментируемый материал 1–2 раза в сутки перекачивают из одной емкости в другую).

Брожение в открытых и закрытых резервуаров с погруженной шапкой. Закрытые бродильные резервуары имеют крышки, снабженные гидравлическими затворами, которые устроены так, что образующийся в результате брожения диоксид углерода имеет свободный выход из резервуара, а проникновение в него воздуха исключается.

Брожение в открытых и закрытых резервуарах может проводиться с плавающей или погруженной шапкой.

Плавающая шапка все время находится в атмосфере диоксида углерода, в результате чего отпадает необходимость в многократном погружении и перемешивании шапки.

Преимущества брожения в закрытых резервуарах:

1. меньшая трудоемкость;
2. равномерное распределение температуры в объеме бродящей жидкости;
3. хорошие санитарно-гигиенические условия.

1 – открытый с плавающей шапкой; 2 – открытый с погруженной шапкой; 3 – закрытый с плавающей шапкой; 4 – закрытый с погруженной шапкой
Рисунок 4 — Схема резервуаров для брожения на мезге

Контроль спиртового брожения

Брожение контролируют для своевременного обнаружения отклонений от нормального его хода и принятия соответствующих мер для нормализации процесса.

Контроль состоит в регулярном (2–3 раза в день) измерении:

• температуры;
• содержания сахара;
• содержания спирта;
• титруемой и активной кислотности;
• микробиологического состояния виноматериалов.

Результаты измерения отражают на графиках, составляемых отдельно для каждого аппарата.

Причины отклонения от нормального хода брожения:

• слишком низкая температура;
• слишком высокая температура;
• слишком высокая сахаристость начального сусла;
• слишком большое содержание диоксида серы;
• слишком большая кислотность вследствие развития посторонней микрофлоры;
• малая активность дрожжей.

Признаки отклонения от нормального хода брожения:

• уменьшение или прекращение выделения СО 2 ;
• стабилизация концентрации сахара в бродящей среде;
• понижение температуры.

Меры, предпринимаемые для восстановления нормального брожения:

• улучшение температурных условий;
• внесение 1–5 % по объему разводки активных дрожжей (привычных к сернистому ангидриду);
• проветривание «недоброда» путем открытой переливки или аэрированием;
• проветривание при излишке сернистой кислоты;
• специальные меры лечения, если вино подверглось патогенному микробиологическому воздействию.

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.

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.