1 ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
1.1. Выбор, обоснование и описание технологической схемы
1.1.1 Выбор и обоснование способа производства красных полусладких вин
Для производства красных столовых вин виноматериалы вырабатываются из сортов винограда Саперави, Каберне-Совиньон, Матраса, Тавквери, Хиндогны, Арени черный, Мерло, Мальбек, Серексия черная, Плечистик, Рубиновый Магарача, Кахет, Кабассия, Цимлянский черный, Мурведр и др.
Красные столовые полусладкие вина готовят из винограда с содержанием сахара не менее 17% и титруемых кислот 6-9 г/дм3. Готовые вина должны удовлетворять следующим требованиям:
• содержание этилового спирта – 8,5-15,0 % об.;
• остаточный сахар – не менее 18,0 и не более 45,0 %;
• титруемая кислотность, не менее 3,5 г/дм3;
• летучая кислотность – не более 1,2г/дм3;
• содержание общего диоксида серы – не более 300 мг/дм3
Красные полусладкие вина представляют собой особый тип вина со специфичными для него органолептическими качествами и диетическими свойствами. Характерные качества красных вин обусловлены тем, что в их сложении участвуют не только вещества сока виноградных ягод, но и другие вещества, в основном фенольной природы. Роль фенольных веществ состоит в том, что они сообщают красному вину характерные для него цвет и вкусовую полноту. Эти вещества являются вместе с тем важными компонентами окислительно-восстановительной системы вина, вследствие чего красные вина способны потреблять значительно большее количество кислорода без отрицательного влияния на их качество. Полифенолы один из самых интересных компонентов вина. Концентрация полифенолов достигает до 2 г/л в красных винах.
Изначально полифенолы содержатся в кожице винограда, в косточках и гребнях виноградных кистей, и только спирт позволяет им перейти в вино. Именно полифенолы сообщают вину способность предупреждать сердечно-сосудистую недостаточность, а также тормозить развитие раковых опухолей и болезни Альцгеймера.
Красные вина должны иметь чистый букет, соответствующий сорту винограда, из которого выработано вино; вкус, соответствующий данному типу вина и сорту винограда, с приятной терпкостью, гармоничный; рубиновую, темно-рубиновую или гранатовую окраску.
Интенсивность цвета красных полусладких вин зависит от суммарного количества в них антоцианов, придающих вину красную окраску. Для производства красных вин основное значение имеет подбор сортов винограда с большим технологическим запасом красящих веществ. В связи с этим определены нормы технологического запаса антоцианов винограда, обеспечивающего получение достаточно окрашенных красных вин: для густоокрашенных сортов винограда – не менее 600 мг/кг винограда; для среднеокрашенных – 450 мг/кг винограда.
Интенсивность окраски красных вин зависит не только от содержания антоцианов, но и находится в обратной зависимости от рН среды: чем ниже рН вина, тем выше интенсивность окраски, поэтому добавление винной или лимонной кислот к низкокислотным винам повышает устойчивость их окраски. Максимум интенсивности окраски проявляется при рН 1,2.
В производстве красных полусладких вин очень важно не только получить хорошую окраску вина вместе с полной его прозрачностью, но и по возможности сохранить эту окраску на протяжении длительного времени выдержки. Больше всего антоцианов удаляется из вина (до 40%) при обработке его бентонитом, меньше всего – при обработке желатином. Также на снижение интенсивности окраски красных вин оказывает обработка вина желтой кровяной солью и трилоном “Б”. Пастеризация способствует увеличению интенсивности окраски красных вин, а обработка холодом – снижению содержания в нем антоцианов на 10-20%.
Диоксид серы задерживает окисление антоцианов красных вин, инактивируя окислительные ферменты винограда. В процессе брожения SO2 связывает образующийся ацетальдегид и не позволяет ему воздействовать на антоцианы. При внесении диоксида серы красное молодое вино несколько обесцвечивается вследствие связывания части антоцианов с SO2. Однако образующиеся при этом соединения не стойки. Затем при контакте с воздухом SO2 соединяется с кислородом, предохраняя антоцианы от окисления. Освобождающиеся после окисления SO2 антоцианы из бесцветной формы снова превращаются в окрашенную, и интенсивность окраски вина восстанавливается.
Вкус красных полусладких обусловлен высокой их экстрактивностью и содержанием фенольных веществ, извлекаемых из кожицы и семян виноградной ягоды, и содержанием остаточных сахаров. В процессе переработки винограда и брожения на мезге в вино переходит 50-75 % фенольных веществ от всего технологического запаса их в винограде с учетом танина семян. Значительную часть фенольных соединений винограда составляют дубильные вещества, которые придают вкусу вина особую полноту и терпкость. Однако помимо дубильных веществ в красных винах содержится много других экстрактивных веществ, которые смягчают вяжущий вкус танидов и придают вкусу вина мягкость и гармоничность. Высокая экстрактивность смягчается большим содержанием остаточных сахаров и гармоничной кислотностью.
Аромат красных вин обусловлен спецификой ароматических веществ красных сортов винограда, а также веществами, извлекаемыми из твердых частей мезги, которые участвуют в формировании не только вкуса, но и специфического аромата красных полусладких вин. Фенольные вещества, окисляясь, образуют хиноны, которые, обладая большой окислительной способностью, вызывают окислительное дезаминирование аминокислот, в результате чего образуются альдегиды, участвующие в формировании характерного букета красных вин.
Красные вина обладают высокой Р - витаминной активностью, выводят стронций и другие токсичные металлы из организма, способствуют снижению жировых отложений. Кроме того, в красных винах содержатся лецитины, ферменты, минеральные и другие полезные вещества.
При производстве красных полусладких вин главной технологической задачей является обеспечение благоприятных условий для извлечения из твердых частей мезги и сохранения затем в вине фенольных и ароматических веществ. Эти вещества необходимы для формирования типичных свойств красных вин: цвета, аромата и вкуса.
Извлечение фенольных и ароматических веществ из мезги происходит в результате экстрагирования, которое зависит от диффузионного сопротивления переносу вещества внутри частиц. Процесс экстрагирования интенсифицируется с повышением температуры.
Весь процесс производства вин с остаточным сахаром направлен на создание условий, которые бы обеспечили их биологическую стабильность и высокое качество. Этому способствуют следующие условия:
- обеспечение сохранности виноматериалов при хранении с использованием холода, химических консервантов и асептического хранения под давлением инертного газа;
- сохранение и развитие вкуса и сортового аромата без резких посторонних тонов диоксида серы и другого консерванта;
- создание стабильности вина при розливе в бутылки (химические консерванты, бутылочная пастеризация, стерильный или горячий розлив).
Для остановки брожения могут быть использованы следующие методы:
- охлаждение до температуры, при которой жизнедея-
тельность дрожжей прекращается (около 0°С);
- нагревание до температуры 60—70°С (пастеризация), приводящее к гибели дрожжей;
- переливки с сульфитацией и фильтрованием;
- центрифугирование, фильтрование через диатомит;
- стерилизующая фильтрация после предварительной грубой фильтрации;
- введение химических консервантов;
- биологическое азотопонижение путем повторяющихся циклов забраживания и фильтрации;
- обработка бентонитом с флокулянтами.
Красные полусладкие вина, пользующиеся большим спросом потребителей, выпускаются винодельческой промышленностью в очень ограниченном количестве, что объясняется трудностью процесса их приготовления и особенно надежного обеспечения длительной биологической стабильности.
В настоящее время существует несколько технологий приготовления полусладких вин.
1. Классическая (остановка брожения сусла при достижении определенных кондиций по сахаристости и хранение полученных виноматериалов-недобродов при температуре 0±2?С. Для красных полусладких вин мезгу настаивают с брожением в экстракторах винификаторах, затем отбирают до 70 дал первых фракций или экстрагируют стекшую мезгу сброженным по белому суслом).
2. Купажированием сухих виноматериалов с консервированным суслом без добавления спирта.
В процессе производства красных столовых вин с остаточным сахаром по классической схеме необходимо решить 2 технологические задачи: остановить брожение сусла на требуемом уровне содержания сахара и придать виноматериалу гарантированную стабильность против забраживания на всех последующих стадиях приготовления вина.
Приемка винограда
Сахаристость винограда, поступающего на переработку на столовые полусладкие вина составляет 20-22 % и кислотность 7-9 г/дм3
Перерабатывают виноград в мягком механическом режиме, исключающий перетирание кожицы, брожение ведут при низкой температуре.
Виноград должен быть доставлен на винзавод не позднее чем через 4 часа после его сбора, так как вытекающий из поврежденных ягод сок легко забраживается и закисает.
При контроле качества поступающих партий винограда проверяют сорт винограда, примесь других сортов, степень повреждения и наличие гнилых ягод. Контроль этих показателей проводят перед взвешиванием. Затем из каждой автомашины отбирают среднюю пробу винограда для определения содержания сахара и титруемой кислотности, а также других показателей химического состава, если в этом есть необходимость.
При приемке винограда сахаристость сусла определяют ареометром, измеряя его плотность. Найденное значение плотности переводят по таблице в соответствующее ей значение сахаристости.
Для установления сорта винограда и контроля его технологического состояния (отсутствие повреждений, гнили, посторонних примесей и т.п.) одновременно отбирается проба гроздей с помощью специального устройства, находящегося рядом с пробоотборником.
Переработка винограда
Переработка винограда проводится в тот же день не позднее 4 часов после сбора урожая в соответствии с требованиями действующих инструкций по производству виноматериалов для соответствующих типов вин.
Дробление винограда – одна из наиболее ответственных операций в технологическом процессе приготовления виноматериалов. В значительной степени эта операция определяет качество получаемого виноматериала.
Целью дробления винограда является разрушение кожицы ягод для выхода сока, но ни в коем случае не перетирание их. Выход сока обуславливается повреждением протоплазмы клеток кожицы винограда и увеличением ее проницаемости. В существующих дробилках это достигается только путем механического воздействия – раздавливания, измельчения, разбивания ягод винограда. Чем интенсивнее будет данный процесс, тем выше будет выход сока. Однако в результате интенсивного механического разрушения клеточной структуры ягод происходит обогащение сусла обрывками растительной ткани, взвесями что приводит к снижению качества некоторых вин. Поэтому при дроблении винограда необходимо производить такое разрушение клеточной структуры ягод, которое обеспечивает необходимое по технологическим требованиям качество получаемого сусла при оптимальном его выходе из одной тонны винограда.
В результате дробления ягод и отделение гребней получают два полупродукта: мезгу и гребневую массу.
Мезга является основным полупродуктом, который поступает на дальнейшую обработку для выделения из него сусла и получения вина. Виноградная мезга представляет собой грубую суспензию, состоящую из двух резко разграниченных фаз: жидкой - сусла и твердой - кожицы и семян. Семена технически зрелого винограда - твердые частицы, а кожица обладает большой упругостью, благодаря чему обеспечивается хорошее дренирование всей массы мезги, и создаются благоприятные условия для выделения из нее сока.
Прессование не раздавленного винограда обеспечивает получение виноматериалов высокого качества, но при этом значительно снижает производительность винзавода, выход сусла, увеличение затраты труда и капиталовложения на оборудование и помещения. В следствии этого в настоящее время прессование целыми гроздями не применяется.
В последние годы приведен ряд исследовательских работ по применению физических методов воздействия на виноград для повышения степени повреждения клеток растительной ткани и клеточной проницаемости без увеличения интенсивности измельчения винограда.
Б. Л. Флауменбаумом был предложен для этой цели электроплазмолиз- обработка винограда электрическим током в момент давления. При этом выход сусла увеличивается на 0,9 – 1,9%, а сусла – самотека – на 9,4 – 11,4%, однако качество его ухудшается, виноматериалы получаются окисленными, кроме того подвод электричества к дробильному агрегату опасен с точки зрения техники безопасности.
Проводились испытания вибрационной обработки, которая увеличивала выход сока на 8 – 10%; обработки винограда ультразвуком, повышающей сокоотдачу на 6 – 10%, а также обработки винограда ?–лучами.
Все перечисленные выше методы обработки винограда или мезги перед прессованием не вышли за рамки исследования и могут быть применены в производстве только при полной гарантии сохранения качества продукции.
Для раздавливания ягод винограда и последующего отделения их от гредней применяются два типа дробильно – гребнеотделяющих машин: дробилки валковые и дробилки ударно – центробежные.
Рабочими органами валковых дробилок являются параллельно установленные рифленые валки, вращающиеся в противоположные стороны. При совмещении в одной машине операций дробления и гребнеотделения ягоды отделяются от гребней ударами лопастей, расположенных спирально на валу в камере гребнеотделителя.
В ударно – центробежных дробилках дробление и гребнеотделение не разделяется на самостоятельные операции. В этих машинах применен другой способ раздавливания винограда, основанный на использовании энергии удара, наносимого гроздям быстро вращающимися лопастями.
Качественнее показатели сусла, получаемого после раздавливания ягод на валковых дробилках, выше, чем сусла, полученного из мезги после центробежно – гребнеотделяющих машин.
Однако ударно – центробежные дробилки по сравнению с валковыми имеют ряд значительных преимуществ с точки зрения эксплуатационных и экономических показателей и поэтому все большее распространение в винодельческой промышленности.
Обработка мезги
Поученная при дроблении винограда мезга подвергается различным обработкам, в результате которых происходит экстрагирование растворимых веществ и обогащение ими жидкой фазы, а также окисление содержащихся в ней веществ.
При получении виноматериалов столовых вин физические и химические процессы стимулируют с целью обогащения сусла экстрактивными и ароматическими веществами, содержащимися в кожице и семенах, усиление окраски, накопление окисленных продуктов и т.п. д.для этого применяют различные технологические приемы: настаивание на мезге, брожение мезги, обработку теплом или холодом, ферментацию мезги с внесением ферментных препаратов и др. Эти приемы дают возможность изменять состав и технологические свойства мезги и содержащегося в ней сусла в нужном направлении для формирования типичности и качества будущих вин, а также облегчают выделение из мезги сусла и повышают его выход.
Сульфитация мезги
Для сульфитации мезги применяют жидкий диоксид серы. Диоксид серы противодействует развитию всех микроорганизмов, защищает компоненты вина от окисления, снижает рН, ингибирует оксиды, не допуская, оксидазного касса, и улучшает его качество, связывая ацетальдегид.
Антоцианы красной мезги соединяются с SО2, при этом происходит частичное обесцвечивание, и интенсивность окраски снижается.
Для сульфитации мезги в целях предохранения от забраживания и окисления и при осветлении доза SО2 составляет 100-150 мг/л.
При брожении по красному способу количество SО2 вносимого в мезгу зависит от температуры: при 15° С - 80 мг/кг; при 20° С - 100 мг/кг; при 25° С и выше 180 мг/кг .
Настаивание на мезге
Настаивание на мезге при невысокой температуре способствует обогащению сусла ароматическими веществами, экстрагируемыми из кожицы и мякоти ягод, и сопровождается биохимическими, в основном окислительными, ферментативными, процессами. Главную роль в этих процессах играет фермент о- дифенолоксидаза, адсорбированный на твердых элементах мезги, активность которого у различных сортов винограда существенно варьируется. Этот фермент достаточно полно может быть сорбирован дисперсными минералами ( бентонитом, диатомитом) и в случае необходимости удален из сусла в процессе отстаивания и центрифугирования или изолирован от кислорода, перенасыщающего среду.
При контакте сока с окислительными ферментами происходит окисление полифенолов (дубильных и красящих веществ) свободным кислородом. Полифенолы окисляются до хинонов, которые могут окисляться дальше с образованием продуктов конденсации. В процессе настаивания на мезге фенольные вещества переходят в сусло, а часть их в дальнейшем осаждается на частицах мезги в результате адгезии, а также выпадает в осадок вследствие окисления и конденсации.
После раздавливания ягод и разрыва клеточных тканей кожицы усиливается гидролизующее действие ферментов, содержащихся в ягоде. Происходит распад части полифенолов, гидролизуются белки и пектин с образованием легкорастворимых продуктов. В результате этих процессов уменьшается конденсация в сусле высокомолекулярных соединений, способных к структурообразованию, вязкость сока понижается, облегчается его отделение от твердых частиц мезги и увеличивается общий выход сусла.
Скорость и полнота ферментации мезги зависит о степени дробления ягод.
Продолжительность и температура процесса настаивания сусла на мезге зависит от типа получаемого вина и конкретных технологических целей.
Для настаивания сусла на мезге применяют металлические и железобетонные резервуары или дубовые бочки. Настаивание на мезге используется для получения розовых виноматериалов.
Обработка ферментными препаратами
Обработка мезги ферментными препаратами проводится с целью ускорения процесса ферментации, облегчения выделения сусла из мезги и увеличения его выхода. Очищенный ферментный препарат, внесенный в мезгу, значительно ускоряет гидролиз белков и полисахаридов, в результате чего выход сусла – самотека увеличивается на 10 – 20%, вязкость его уменьшается, что ускоряет осветление сусла при отстаивании и облегчает его фильтрацию.
Ферментные препараты достаточно эффективны при температуре 10 – 200С, но наибольшая их активность достигается при температуре 400С. При этом значительно сокращается продолжительность ферментации мезги.
Обработка мезги теплом
Обработка мезги теплом проводится с целью более быстрого извлечения экстрактивных веществ из кожицы виноградных ягод. Этот технологический прием применяют в производстве виноматериалов для высокоэкстрактивных специальных вин.
Мезгу нагревают до температуры, при которой оболочки клеток тканей кожицы утоньшаются и частично разрушаются, протоплазма денатурируется и сжимается, внутриклеточное давление понижается, в результате чего значительно облегчается переход экстрактивных веществ из клетки в окружающую жидкую среду.
Температура, до которой мезгу подогревают, зависит от конкретных технологических требований. Принята равной температур, при которой виноматериалы обогащаются красящими веществами, 700С, а для извлечения из кожицы оптимального количества дубильных веществ – до 800С. Однако при нагревании мезги до 800С сусло становится мутным вследствие чрезмерного обогащения высокомолекулярными соединениями. Поэтому такая температура допускается только при производстве ликерных вин кагорного типа.
Спиртовое брожение сусла и мезги
Спиртовое брожение - основной технологический процесс виноделия. Вещества, образующиеся в результате спиртового брожения, сообщают продукту характерные особенности, свойственные сложению вкуса и аромата вина. Поэтому спиртовое брожение — обязательный процесс в производстве всех вин, в том числе содержащих наибольшее количество остаточного несброженного сахара.
В винодельческой промышленности в настоящее время применяют три основные способы брожение виноградного сусла: стационарный, доливной и непрерывный.
Стационарный способ брожения состоит в том, что определенный объем сусла сбраживается с начала и до конца в одной бродильной емкости: бочке, буте, железобетонном или металлическом резервуаре.
Динамика стационарного брожения характеризуется наличием трех резко разграниченных периодов: начало забраживания, бурного брожения и затухание брожение.
Эти периоды тесно связаны с концентрацией активных дрожжевых клеток в бродящем сусле и скоростью их роста (размножение).
Брожение стационарным способом, целесообразно проводить только в небольших емкостях, например в бочках, имеющих значительную удельную площадь поверхности (80-100 см/л), благодаря чему обеспечивается достаточная теплоотдача и температура бродящего сусла не превышает технологический допустимый уровень.
Стационарное брожение имеет следующие недостатки: значительную продолжительность непроизводительных периодов - начала забраживания и затухания брожения; неполное использование объема бочек в период бурного брожения заполняются только на 2/3-3/4 их общего объема, чтобы избежать уноса сусла с образующейся пеной; потребность в большом количестве бродильных емкостей, что затрудняет и делает малопроизводительной работу с ними, требует больших производственных площадей, затрудняет контроль за ходом брожения.
Доливной способ брожения обеспечивает возможность проведения процесса в крупных резервуарах без принудительного охлаждения. Брожение доливным способом ведут в железобетонных, металлических и других крупных емкостях. Лучшие результаты по обеспечению оптимальной температуры брожения дает применение металлических резервуаров, стенки, которых имеют большую теплопроводность.
При доливном способе брожения существенное значение имеет также достаточно низкая начальная температура исходного сусла, которую можно обеспечить, проводя сбор винограда в наиболее прохладные периоды суток.
Доливной способ брожения состоит в том, что процесс ведут в одной емкости от начала до конца, но в отличие от стационарного способа брожения идет не в постоянном объеме исходного сусла, а при периодических доливках новых его порций. В таких условиях бродящая среда периодически пополняется питательными веществами, концентрация продуктов брожения уменьшается, и температура бродящего сусла понижается.
Способ непрерывного брожения основан на ведение процесса, в условиях регламентированного потока бродящего сусла. В таких условиях среда постоянно обновляется, при этом улучшается условие питания дрожжевых клеток и они в течении более продолжительного времени находятся в активном состоянии. Расход сахара на рост и продолжение дрожжей уменьшается, а выход спирта увеличивается.
При непрерывном брожении исключаются непроизводительные периоды разбраживания и дображивания. В связи с этим удельная производительность бродильного аппарата увеличивается на 30-40 % по сравнению с периодическим брожением в бочках и резервуарах.
Способ непрерывного брожения виноградного сусла имеет следующие преимущества перед периодическим: более высокую удельную производительность, отнесенную к единице полезного рабочего объема бродильного аппарата, меньшие расходы разводки дрожжей чистой культуры и сахара, на размножение и рост дрожжей, большие выходы спирта из единицы сброженного сахара и с единицы полезной вместимости бродильного аппарата; возможность регулирования химического состава виноматериалов по ряду компонентов, важных для формирования качества вина.
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 виноградных насаждений, занятых одним сортом или сортами перерабатываемыми совместно.
Главным в технологии красных полусладких столовых является создание условий для перехода из твердых частей мезги фенольных веществ (дубильных и красящих), а также ароматических веществ и сохранение этих веществ в вине.
Для этой цели существуют три технологических приема:
- брожение на мезге (с плавающей и погруженной шапкой) – классический способ;
- термическая обработка мезги с последующим брожением окрашенного сусла;
- экстрагирование свежей мезги красных сортов винограда сброженным «по белому» суслом.
Для брожения на мезге применяют открытые или закрытые резервуары и проводят в них брожение с плавающей или погруженной шапкой. Под шапкой понимают уплотненную массу твердых частей 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.
