Глава 5. ПОТОЧНЫЕ СПОСОБЫ ПРОИЗВОДСТВА ВИНА
Поточный способ производства вина основан на принципе непрерывного брожения, принятого в некоторых отраслях бродильной промышленности из-за его преимуществ в скорости и равномерности протекания. Вначале думали, что таким образом можно разделить процесс производства вина по красному способу на две фазы — брожение и настаивание на мезге. Но эта исходная предпосылка была нереальной потому, что процессы брожения на мезге изучены пока недостаточно. В последнее время конструкторы бродильных емкостей отказались от такого разделения процесса производства вина. Сейчас можно сказать, что фактически виноделие в потоке, основанное на тех же принципах, представляет собой просто вариант классического способа виноделия.
В случае переработки больших количеств винограда, так называемого массового виноделия, а также при выработке вина одного типа и одного качества поточный способ виноделия обеспечивает решение проблем использования рабочей силы и оборудования и позволяет получать виноматериалы даже несколько улучшенного, качества.
НЕПРЕРЫВНОЕ БРОЖЕНИЕ
Брожение виноградного сусла в потоке, или непрерывное брожение, заключается в том, что в бродильную батарею вводят свежее сусло медленно, более или менее равномерно, с небольшими перерывами (рис. 5.1). Такой способ брожения имеет большие преимущества перед периодическим способом, прежде всего в отношении размножения дрожжей и микробиальной активности.
Известно, что периодические способы брожения включают несколько периодов размножения дрожжей для каждой бродильной установки: сначала латентный (скрытый) период, продолжительность которого зависит от степени обсемененности и условий (природа среды, температура, аэрация, сульфитация); период бурного брожения, соответствующий экспоненциальному размножению, в течение которого дрожжи быстро извлекают из среды кислород, факторы роста, усваиваемый азот; период постепенного замедления, вызываемого исчерпанием этих веществ и ингибирующим действием образующегося спирта. Следовательно, в отличие от непрерывного периодическое брожение представляет собой процесс, протекающий с равномерно замедленной скоростью. Дрожжи быстро оказываются здесь в условиях недостатка питательных веществ в среде, которая становится все более и более неблагоприятной для их развития. К тому же при брожении в больших объемах и температура может сильно изменяться. Забраживание может тормозиться при слишком низкой температуре. С другой стороны, в период бурного брожения температура может стать чрезмерно высокой.
Рис. 5.1. Схема установки для непрерывного брожения: 1, 2, 3, 4 — ферментаторы.
При непрерывном брожении условия размножения дрожжей на протяжении всего периода приготовления вина остаются постоянными. Регулируя объем и частоту внесения дрожжевой разводки, получают более многочисленные популяции дрожжей, которые всегда имеют одну и ту же ферментативную активность. Таким образом, непрерывное брожение представляет собой уравновешенную систему. Латентная фаза отсутствует. Кислород, сахара, ростовые вещества вносятся непрерывно, и дрожжи все время находятся в экспоненциальной фазе размножения. Кроме того, температура и содержание спирта в среде поддерживаются почти неизменяющимися.
Классификация систем непрерывного брожения
Реми (1967) предложил классифицировать системы непрерывного брожения по биологическим, физическим или геометрическим характеристикам.
С биологической точки зрения различают следующие системы:
открытые, в которых дрожжи уносятся сброженным продуктом;
закрытые, в которых дрожжи полностью или частично остаются или поступают в замкнутой системе в бродильный чан (ферментатор). В этом случае дрожжи можно отделить и рекуперировать отстаиванием или центрифугированием. В действительности эта система не является закрытой, что могло бы повлечь слишком большое накапливание дрожжей.
С точки зрения физических характеристик две предыдущие системы могут быть подразделены на:
гомогенные, в которых бродящая среда непрерывно перемешивается соответствующими механическими устройствами;
гетерогенные когерентные, характеризующиеся прогрессивными градиентами состояния брожения и концентрации дрожжей;
гетерогенные некогерентные, в которых состав среды и популяция дрожжей распределяются в зависимости от турбулентного движения и конвекции, вызываемыми выделением углекислого газа.
С точки зрения геометрических форм системы различают по числу сообщающихся резервуаров-ферментаторов:
простого действия — однокорпусные установки, где брожение происходит в одном объеме;
множественного действия — многокорпусные установки, состоящие из ряда взаимносообщающихся ферментаторов, через которые последовательно циркулирует бродящее сусло.
На основе этих характеристик можно создать очень много разнообразных конструкций установок непрерывного брожения.
Исследование и применение метода непрерывного брожения
К настоящему времени в лабораториях проведено большое количество экспериментов по исследованию способов непрерывного брожения. Нетрудно сконструировать небольшие установки непрерывного действия, на которых можно точно определить действие различных факторов. Такие установки принадлежат или к категории однокорпусных установок гомогенной системы (рис. 5.2), или же к категории трубчатых резервуаров гетерогенной когерентной системы (рис. 5.3). На аналогичных аппаратах Портно (1967, 1968, 1969) провел систематическое исследование различных параметров непрерывного брожения пивного сусла; на них было определено действие кислорода. На подобных аппаратах Фланзи и сотрудники (1966) исследовали влияние температуры и сульфитации на брожение виноградного сусла.
Рис. 5.2. Лабораторный чан для непрерывного брожения (Фланзи и сотрудники, 1966), выполненный:
а — из пластмассы (высота 50 см, диаметр 10 см, объем 3 л); б — из стекла (высота 56 см, диаметр 15 см, объем 9 л);
1 — трубка для подачи свежего сусла; 2 — трубка для слива избытка сброженного сусла; 3 — трубка для отбора образцов, подлежащих анализу; 4— пузырьковый затвор для выпуска углекислого газа; 5 — термометр, закрепленный в парафинированной корковой пробке, закрывающей цилиндр.
Непрерывное брожение применяли также для непрерывного культивирования микроорганизмов (Джейс, 1961), в спирто-водочной промышленности и особенно в пивоваренном производстве, где были достигнуты значительные успехи.
Рис. 5.3. Трубчатый ферментатор непрерывного действия лабораторного типа для сбраживания пивного сусла (Портно, 1967). Цифры на рисунке показывают места отбора проб для анализа.
