КАТЕГОРИИ: Архитектура-(3434)Астрономия-(809)Биология-(7483)Биотехнологии-(1457)Военное дело-(14632)Высокие технологии-(1363)География-(913)Геология-(1438)Государство-(451)Демография-(1065)Дом-(47672)Журналистика и СМИ-(912)Изобретательство-(14524)Иностранные языки-(4268)Информатика-(17799)Искусство-(1338)История-(13644)Компьютеры-(11121)Косметика-(55)Кулинария-(373)Культура-(8427)Лингвистика-(374)Литература-(1642)Маркетинг-(23702)Математика-(16968)Машиностроение-(1700)Медицина-(12668)Менеджмент-(24684)Механика-(15423)Науковедение-(506)Образование-(11852)Охрана труда-(3308)Педагогика-(5571)Полиграфия-(1312)Политика-(7869)Право-(5454)Приборостроение-(1369)Программирование-(2801)Производство-(97182)Промышленность-(8706)Психология-(18388)Религия-(3217)Связь-(10668)Сельское хозяйство-(299)Социология-(6455)Спорт-(42831)Строительство-(4793)Торговля-(5050)Транспорт-(2929)Туризм-(1568)Физика-(3942)Философия-(17015)Финансы-(26596)Химия-(22929)Экология-(12095)Экономика-(9961)Электроника-(8441)Электротехника-(4623)Энергетика-(12629)Юриспруденция-(1492)Ядерная техника-(1748) |
Контроль спиртового брожения 3 страница
К недостаткам способа непрерывного брожения относятся: более сложное аппаратурное оформление и использование бродильных установок по прямому их назначению только на протяжении ограниченного периода—-в сезон виноделия; обеспечение эффективности непрерывного брожения сусла только при условии бесперебойного поступления на переработку однотипного сырья, для чего необходимо иметь большие площади ви- ноградных насаждении, занятые одним сортом или сортами, перерабатываемыми совместно. Поточно-доливной способ брожения, разработанный ВНИИВиВ «Магарач», является усовершенствованной разновидностью доливного способа. Он обеспечивает проведение процесса в резервуарах очень большой вместимости при оптимальной температуре без применения искусственного охлаждения. Этот способ основан на регулировании температуры брожения путем подачи в бродильный резервуар исходного сусла, предварительно охлажденного до определенной температуры. Количество и температуру подаваемого сусла рассчитывают так, чтобы температура брожения находилась в заданном интервале с колебаниями 3—5 °С. Благодаря достаточно большой скорости брожения кратковременные нарушения условий ведения процесса не приводят к значительному повышению температуры и ухудшению качества продукта. При поточно-доливном способе осветленное сусло подают на брожение непосредственно в резервуар, в котором находится разводка чистой культуры дрожжей или бурно бродящий вино-материал. При определении регламента подачи сусла исходят из того, что количество теплоты, выделяющееся в единицу времени, прямо пропорционально величине скорости разбавления, т. е. количеству охлажденного сусла, вводимому в резервуар в единицу времени. Объем подаваемого на брожение сусла и степень его охлаждения устанавливают исходя из баланса са-харо-температурных показателей. Частоту очередных доливок назначают, руководствуясь показателями нижнего значения выбранной температуры брожения, т. е. доливку начинают после того, как температура брожения достигнет нижнего технологического значения или приблизится к нему. Брожение ведут при концентрации дрожжевых клеток в среде не менее 100 млн./мл и количестве мертвых клеток не более 25 %. Остаточное содержание сахара в бродящем материале поддерживают на уровне 1—2 г в 100 мл. Поточно-доливной способ брожения прост, не требует применения специальных установок или аппаратов, может осуществляться в любых технологических емкостях достаточно большой вместимости, в которых после окончания сезона виноделия хранят виноматериалы. Брожение в условиях повышенного давления диоксида углерода основано на подавлении размножения дрожжей и регулировании хода процесса брожения высокими концентрациями С02 в бродящей среде. Размножение винных дрожжей в виноградном сусле прекращается при концентрации С02 15 г/л. Такой концентрации соответствует равновесное давление С02 625 кПа при температуре 20 °С. Для полной остановки брожения необходимы концентрация С02 выше 20 г/л или равновесное давление при 20 °С, равное 800 кПа. 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 С02 из бродящего сусла. Для этого периодически открывают или закрывают газовый кран или клапан. Изменяя таким способом скорость брожения, регулируют тем самым температуру бродящей жидкости. Брожение ведут с малой скоростью обычно при температуре 18 °С и давлении, близком к 500 кПа, на протяжении 20—30 сут с применением пылевидных рас дрожжей. С целью ускорения брожения давление в бродильном резервуаре периодически понижают, при этом осевшие дрожжи переходят во взвешенное состояние и перемешиваются со средой, что способствует активации процесса. Виноматериалы, получаемые из сусла, сброженного под давлением СОг, отличаются по химическому составу от вино-материалов, полученных в результате брожения при атмосферном давлении. В них почти в 2 раза меньше высших спиртов и больше редуктонов, поэтому они обладают лучшими восстановительными свойствами; при выдержке в них меньше повышается окислительно-восстановительный потенциал. Вина получаются малоокисленными, с хорошо выраженным сортовым ароматом. Брожение на наполнителях основано на активации процесса за счет сорбции дрожжевых клеток на поверхности инертных к суслу и вину твердых тел (насадок). На поверхности насадки концентрируются различные растворенные в сусле вещества и газы, а соприкосновение дрожжевых клеток с твердыми поверхностями ускоряет выделение диоксида углерода, что создает более благоприятные условия для жизнедеятельности дрожжей в процессе брожения и почти в 2 раза увеличивает его скорость. При этом резко снижается концентрация дрожжевых клеток в виноматериале или недоброде, выходящих из бродильных резервуаров, что облегчает их осветление и фильтрацию. Интенсификация брожения на наполнителях происходит за счет повышения концентрации питательных веществ, адсорбируемых на поверхности насадки, более равномерного распределения дрожжевых клеток в среде и ускорения выделения С02. При поточном брожении насадка препятствует выносу дрожжей со средой. В качестве насадок применяют различные материалы с достаточно развитой поверхностью, которые не влияют на качество вина и не оказывают ингибирующего действия на жизнедеятельность дрожжей. Хорошие результаты получены при использовании для этой цели буковой стружки (буковых роликов), прошедшей предварительную обработку, подобную обработке бочковой клепки. БРОЖЕНИЕ НА МЕЗГЕ 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 фе-нольных, азотистых и других веществ из кожицы и семян. В отличие от сусла, которое представляет собой легкоподвижную жидкость, обладающую хорошей текучестью, мезга имеет значительно меньшую подвижность и представляет собой двухфазную систему с высокой пластической вязкостью. В связи с этим процесс брожения на мезге более сложен по аппаратурному оформлению, чем брожение сусла, и проводится в ином технологическом режиме. 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: маннит-ных, молочнокислых и других бактерий. В случае переработки гибридов европейских и американских сортов винограда температуру в период бурного брожения поддерживают на более высоком уровне — 35—38 °С. Такая температура способствует уменьшению содержания в вине специфичных для этих сортов ароматических веществ (метилантра-нилата и др.), придающих виноматериалам неприятный, так называемый лисий привкус. 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 или закрытых резервуарах, в специальных аппаратах периодического действия и в аппаратах непрерывного действия. Брожение в резервуарах проводят по стационарному способу. Для этой цели применяют дубовые чаны, крупные железобетонные и металлические резервуары, которые заполняют на 80 % их вместимости свежей мезгой, подаваемой мезго-насосом непосредственно с дробилки-гребнеотделителя. При Рис. 23. Схема резервуаров для брожения на мезге: 1 — открытого с плавающей шапкой; 2 — открытого с погруженной шапкой; 3 — закрытого с плавающей шапкой; 4 — закрытого с погруженной шапкой загрузке бродильных емкостей в мезгу вводят отдельными порциями S02 в количестве от 80 до 180 мг/л в зависимости от температуры. При поступлении на переработку винограда, поврежденного грибными болезнями или вредителями, дозу S02 повышают. Диоксид серы вносят в мезгу перед брожением для подавления нежелательной микрофлоры, ингибирования окислительных ферментов, улучшения экстрагирования красящих веществ и предохранения их в дальнейшем от выпадения в осадок и выведения из вина. После заполнения емкости мезгой вносят разводку дрожжей чистой культуры, находящуюся в стадии бурного брожения, в количестве 2—4 % объема мезги. При брожении в резервуарах вместимостью до 1000 дал искусственное охлаждение не применяют, в резервуарах большей вместимости бродящую мезгу необходимо охлаждать. Для этого бродящее сусло перекачивают через выносной теплообменник или подают хладоноситель в змеевики, помещенные внутри бродильных резервуаров. Для брожения на мезге применяют открытые или закрытые резервуары и проводят в них брожение с плавающей или погруженной шапкой (рис. 23). Под шапкой понимают более или менее уплотненную массу твердых частиц мезги, всплывающую на поверхность бродящего сусла. Открытые бродильные резервуары не имеют крышки, поэтому частицы, всплывающие на поверхность, соприкасаются с воздухом и диоксид углерода свободно выделяется в атмосферу. При брожении в открытых резервуарах с плавающей шапкой 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. В открытых чанах брожение проходит при более низкой температуре, чем в закрытых. 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 твердые частицы мезги не всплывают на поверхность, а удерживаются в сусле решетчатой или перфорированной перегородкой, располагаемой на 1/i от верха резервуара. В этом случае шапка образуется под перегородкой и ее покрывает бродящее сусло, которое поднимается вверх за счет давления выделяющегося СОг. 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^ 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. Брожение в 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 5 Заказ № №7 ■;■,': ■ ■ 129 перегородку устанавливают в рабочее положение, закрывают люк и устанавливают бродильный затвор. В таком положении закрытый резервуар оставляют до окончания брожения. Преимущества брожения в закрытых резервуарах состоят
типа относится установка УКС- ный шнек для выгрузки сбро- ^ r r r женной мезги; 9 -нижний люк для брожения на мезге представлены большим количеством разнообразных типов и конструкций. Они используются преимущественно в тех районах виноделия, в которых перерабатывают большое количество винограда одного сорта на красные ординарные вина. Брожение сусла на мезге для получения крепких виноматериалов проводят в бродильно-экстракционном оборудовании, например в винификаторе ВЭКД-5 для настаивания или подбраживания сусла на мезге. При брожении на мезге сусла прессовых фракций обеспечивают оптимальное отношение объема бродящего сусла к объему стекшей мезги, равное 6:7. При таком соотношении из твердых частей мезги извлекается достаточно большое количество фенольных веществ без снижения скорости экстракционных процессов. Брожение контролируют для своевременного обнаружения отклонений от нормального его хода и принятия соответствующих мер для нормализации процесса. Контроль брожения состоит в ежесуточном (2—3 раза в день) измерении температуры, определении содержания сахара или спирта в бродящей среде и в наблюдении за состоянием дрожжей и микрофлоры в целом. Результаты определений сахаристости и температуры наносят на график, который составляют для каждого бродильного резервуара или аппарата. На графике брожения показывают динамику изменения концентрации Сахаров и температуру бродящей среды. При нормальном ходе брожения (рис. 25, а) концентрация Сахаров непрерывно уменьшается вплоть до полного их сбраживания, а температура понижается незначительно. При отклонениях от нормального хода брожени-я, когда процесс замедляется или нарушается (рис. 25,6), уменьшение концентрации сахара приостанавливается и кривая сахаристости не доходит до оси абсцисс, а температура заметно понижается. Наиболее частыми причинами отклонения от нормального хода спиртового брожения являются: низкая или слишком высокая температура, очень высокая сахаристость исходного сусла, большое содержание диоксида серы, повышенное содержание летучих кислот вследствие развития нежелательной микрофлоры, малая активность дрожжей. Признаками отклонения от нормального хода брожения являются: уменьшение или прекращение выделения ССЬ, стабилизация концентрации сахара в бродящей среде, понижение температуры. Если не принять меры, необходимые для восстановления нормального брожения, могут образоваться недоб-роды. Для восстановления нормального брожения улучшают температурные условия и вносят дополнительно 2—3 % по объему 5* L )31
путем открытой пере Если причиной отклонения от нормального хода брожения является развитие болезнетворных микроорганизмов (например, уксуснокислых, маннитных и других бактерий), то применяют специальные меры лечения (см. главу 8). Глава 4. ВЫДЕРЖКА ВИНОМАТЕРИАЛОВ Выдержка виноматериалов и вин — ответственный технологический процесс, в результате которого формируются вкус и букет, характерные для вина данного типа, выпадают в осадок нестойкие соединения и значительное количество микроорганизмов, вино осветляется и становится стабильным к помутнениям. При выдержке в вине проходят различные физические и биохимические процессы, характер и интенсивность которых изменяются на отдельных стадиях выдержки. На ход этих процессов воздействуют технологическими обработками. ФИЗИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ ПРИ ВЫДЕРЖКЕ ВИНОМАТЕРИАЛОВ Основными физическими процессами являются осаждение взвешенных частиц, образующихся при переходе ряда веществ в нерастворимое состояние, и испарение летучих компонентов вина. Процесс осаждения, основанный на гравитационном разде-!32 лении жидкой и твердой фаз, протекает при выдержке непрерывно. В большинстве случаев осаждению предшествуют или сопутствуют физико-химические процессы, в результате которых часть компонентов вина переходит в нерастворимое состояние и образует взвеси. Когда частицы взвесей достигают определенной величины, они постепенно оседают и вино осветляется. При длительной выдержке вина может быть достигнуто его хорошее естественное осветление в результате только гравитационного разделения. Вино представляет собой полидисперсную гетерогенную систему с различной степенью дисперсности содержащихся в ней частиц. Крупные частицы оседают быстро, скорость же оседания мелких частиц той же плотности очень мала. Поэтому достаточно полное естественное осветление может быть достигнуто только после выдержки в течение нескольких лет с проведением переливок, т. е. повторных отделений вина от выпадающих осадков. Скорость осаладения частиц в вине во много раз увеличивается при оклейке, обработке сорбентами и фло-кулянтами. Колебания температуры воздуха производственных помещений или воспринимаемые внешние механические воздействия, например вибрации от работающего оборудования, вызывают конвективные токи, препятствующие осаждению, и задерживают осветление вина. Подъемная сила F, обусловливающая естественную конвекцию, т. е. свободное движение частиц жидкости при изменении температуры, выражается уравнением вида F = (р— pi)g, где р и pi—плотности жидкости в двух точках при температурах соответственно t и U\ g — ускорение подъемной силы. Если объемный коэффициент температурного расширения вина у, то pi/p= (I +y^)/(1 +"Y^i) и поэтому F = = p[l-(l+YO/(l+Y'i)te=[p/(l+Y'i)]('i-OY£- Чтобы избежать нежелательного влияния конвекции, выдержку вин и виноматериалов проводят в помещениях с постоянной температурой, расположенных в тех местах производственных зданий, где нет оборудования, вызывающего динамические воздействия на перекрытия и стены. Испарение летучих компонентов вина в процессе выдержки зависит от газо- и паропроницаемости материала технологических емкостей и их герметизации. Наименьшее испарение происходит из металлических емкостей и наибольшее — из деревянных. При выдержке вин в деревянных емкостях идет обмен газов и паров между вином и окружающим воздухом через поры дубовой клепки и протекают различные физические процессы: диффузионно-осмотические, капиллярные и др. В результате этих процессов уменьшается количество виноматериала, понижается содержание в нем летучих компонентов и повышается концентрация экстрактивных веществ. Испарение проходит через поры дубовой клепки со скоростью, которая характеризуется уравнением, основанным на законе Дальтона, ии = Ки(Рм—рв)760/В, где ии — скорость испарения жидкости с единицы площади поверхности в единицу времени; /Си — коэффициент испарения, зависящий от природы пара, скорости движения воздуха и величины зоны испарения; рм — давление насыщенного пара в зоне испарения при температуре испаряющейся жидкости; рв —парциальное давление пара в воздухе; В — барометрическое давление. Коэффициент испарения Kn = a + bvB, где а и b — константы; vB — скорость движения воздуха. Следовательно, с увеличением vB повышаются /Си и соответственно скорость испарения. Поэтому в помещениях выдержки виноматериалов исключают сквозняки и ограничивают воздухообмен. Испарение увеличивается с повышением температуры и понижением относительной влажности воздуха. Оно зависит также от строения и плотности древесины, из которой изготовлены технологические емкости. При повышении температуры испарение увеличивается вследствие возрастания упругости паров летучих компонентов вина по логарифмическому закону р = аехр(Ь/Т), где а и b — константы; Т —абсолютная температура. Скорость испарения при выдержке существенно зависит от поверхности испарения, которая является функцией не только геометрической площади поверхности деревянной емкости, но и величины всей зоны испарения. Зона испарения определяется толщиной слоя древесины, из которого происходит активное испарение, т. е. зависит от глубины проникновения вина в поры клепки, обусловленной структурно-анатомическим строением древесины. В общем виде перемещение жидкости и паров в древесине под действием диффузионно-осмотических и капиллярных сил описывается уравнением Фика Q = —DB(dWJdb), где Q — количество влаги, проходящее через поперечное сечение древесины в единицу времени; DB — коэффициент влагопроводности; WK — влажность клепки; b — толщина клепки. Следовательно, скорость перемещения жидкости или пара прямо пропорциональна градиенту влажности, который является движущей силой продвижения вина к наружным поверхностям клепки. При высокой влажности древесины влага перемещается в виде жидкости, а при малых значениях влажности — только в виде пара. С увеличением разности парциальных давлений насыщенного пара в зоне испарения вина и парциального давления пара в воздухе испарение уменьшается. Если эта разность близка к нулю, то наружная поверхность клепки увлажняется и влагоперемещение прекращается, что приводит к уменьшению потерь вина. При высокой относительной влажности окружающего воздуха давление паров воды в поверхностном слое клепки может быть меньше давления паров в воздухе. В таком случае поверхность клепки увлажняется и влагоперемещение замедляется. В движении жидкости внутри клепки большую роль играют капиллярные силы. При повышении температуры скорость перемещения вина по капиллярам увеличивается вследствие уменьшения вязкости. Если емкость плотно закрыта, то при повышении температуры в ней возрастает давление, которое также способствует ускорению перемещения вина по капиллярам. Как было показано выше, скорость испарения обратно пропорциональна барометрическому давлению. Поэтому в местах, расположенных высоко над уровнем моря, испарение будет проходить более интенсивно. Испарение отдельных летучих компонентов вина пропорционально разности их парциальных давлений Ар в поверхностном слое и воздухе. Однако при одном и том же значении Ар испарение различных веществ проходит не одинаково: чем больше плотность вещества, тем меньше диффузия его паров. Поэтому при выдержке высокоэкстрактивных десертных вин потери от испарения ниже, чем у вин малоэкстрактивных. Это обусловлено меньшим влагоперемещением и уменьшением давления пара над раствором, которое по закону Рауля прямо пропорционально числу молекул растворенного вещества и не зависит от его химического состава: (p0—p)/po = n/N, где ро — давление пара над раствором; р — давление пара над чистым растворителем при той же температуре; п — число молей растворенного вещества в единице объема растворителя; N — число молей растворителя в той же единице объема. Следовательно, при увеличении содержания экстрактивных веществ в вине парциальное давление паров спирта и воды понижается и скорость испарения уменьшается прямо пропорционально экстрактивно-сти. Наряду с этим в старых бочках и бутах, в которых длительное время выдерживались вина или коньячные спирты, часть капилляров закупоривается экстрактивными веществами и испарение вследствие этого также уменьшается. БИОХИМИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ ПРИ ВЫДЕРЖКЕ ВИНОМАТЕРИАЛОВ Биохимическим процессам принадлежит определяющая роль в формировании качества и типичных свойств вина при выдержке. Направление, ход и глубину прохождения биохимических процессов регулируют с таким расчетом, чтобы обеспечить максимальное развитие тех качеств, которые присущи вину данного типа. Наибольшее значение имеют окислительно-восстановительные процессы, в результате которых развиваются букет и вкус вин. Процессы абсорбции и хемосорбции кислорода в вине обычно протекают одновременно. От соотношения их скоростей зависит концентрация растворенного кислорода в каждый данный момент времени. Скорость хемосорбции в продуктах виноделия, находящихся в замкнутой системе, герметически изолированной от окружающей среды, описывается кинетическим уравнением для необратимых реакций первого порядка в статических условиях. Константа скорости этого процесса имеет достаточно устойчивые значения в пределах каждого типа вина. Скорость связывания кислорода существенно зависит от состава вина и внешних физических факторов. Белые столовые вина потребляют кислород с меньшей скоростью, чем красные, вследствие более низкого содержания фенольных веществ, непосредственно участвующих в процессе окисления.
Дата добавления: 2014-10-31; Просмотров: 2410; Нарушение авторских прав?; Мы поможем в написании вашей работы! Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет |