Брожение виноградного сусла
В основе виноделия и других производств пищевой промышленности (пивоварения, винокурения) лежит сложный биохимический процесс превращения глюкозы в этиловый спирт — алкогольное или спиртовое брожение.
Несмотря на то, что человечеству с давних времен было известно удивительное превращение виноградного сусла в вино, долгое время не удавалось познать сущность этого процесса. Наблюдавшему впервые в 1680 г. при помощи микроскопа осадок дрожжей в пиве и вине, его изобретателю А. Левенгуку не удалось установить причинной связи между дрожжами и алкогольным брожением.
Выяснить, кто является возбудителем этого процесса, смог лишь Луи Пастер в 1857 г., он экспериментально доказал, что сбраживание сахара осуществляется дрожжами и алкогольное брожение — биологический процесс, который им охарактеризован как «жизнь дрожжей в отсутствие кислорода».
Позднее, в 1897 г. Бухнер окончательно вскрыл ферментативный характер алкогольного брожения, показав, что и экстракты, полученные им механическим путем из живых пивных дрожжей, в состоянии разлагать глюкозу в этиловый спирт и углекислый газ.
А. Н. Лебедевым, С. П. Костычевым, Нейбергом и другими выяснена сущность ферментативных реакций спиртового брожения. Ими показано, что это — процесс многостадийный, состоящий из отдельных промежуточных биохимических реакций, которые протекают в дрожжевых клетках и в питательной среде, окружающей их. Катализаторами реакций являются ферменты, или энзимы.
В начале брожения происходит переход молекулы глюкозы в оксиформу, способную к дальнейшему превращению. Из глюкозы под действием фермента гексокиназы образуется глюкопиранозо-6-фосфат, который превращается в фруктофуранозо-6-фосфат, из которого затем образуется фруктофуранозо-1,6-дифосфат. Последние реакции катализируются изомеразой и фосфофруктокиназой.
Под действием фермента альдолаза фруктофуранозо-1,6-дифосфат распадается на 3-фосфоглицериновый альдегид и фосфодноксиацетон. Последний превращается в 3-фосфоглицериновый альдегид, который в результате ряда реакций окисляется в 2-фосфоглицериновую кислоту. Из нее образуется фосфоэнолпировиноградная кислота (под действием фермента энолазы), а затем энолпировиноградная кислота (фермент фос- фотрансфераза). Последняя может превращаться в более стабильную кетоформу — пировиноградную кислоту.
Под действием фермента карбоксилаза пировиноградная кислота декарбоксилируется в уксусный альдегид. Восстановлением уксусного альдегида в этиловый спирт под действием алкогольдегидрогеназы — фермента, осуществляющего перенос водорода с восстановленного НАД. Н2 на уксусный альдегид, завершается сложный процесс алкогольного брожения.
Если добавить в среду соль сернистой кислоты, например бисульфит натрия, то произойдет связывание уксусного альдегида этой солью и восстановление его в спирт станет невозможным. В этом случае брожение осуществляется по схеме Нейберга, характеризующейся повышенным накоплением глицерина.
Кроме этилового спирта и углекислого газа, при брожении образуются так называемые вторичные продукты брожения (из углеводов) и побочные продукты (из белков). Эти вещества, наряду с компонентами виноградного сусла, обусловливают вкус и букет вина.
Из вторичных продуктов брожения в создании вкусовых качеств вина участвуют: глицерин, янтарная, уксусная, лимонная и молочная кислоты, уксусный альдегид, 2,3-бутилен-гликоль, диацетил, ацетоин, ацетон, эфиры, высшие спирты и др. Концентрация этих веществ во многом зависит от расы дрожжей, осуществляющих брожение, и условий, в которых оно проходит.
Дрожжевые клетки — возбудители спиртового брожения — широко распространены в природе: на ягодах, листьях, побегах виноградного растения, а также в почве виноградников. Вместе с дикими дрожжами и бактериями они попадают в сусло. Для подавления их развития применяется сернистый ангидрид, который вводится в сусло при отстаивании. В осветленное сусло задается чистая культура дрожжей, адаптированных к сернистому ангидриду.
Применение чистой культуры дрожжей спиртоустойчивых, кислотовыносливых, сульфитостойких рас особенно необходимо в годы, когда виноград накапливает много сахара или он недозрел, а также если сусло содержит большое количество SO2. Когда температура брожения неблагоприятна для этого процесса (низкая или высокая), положительный эффект достигается при использовании термоустойчивых рас дрожжей.
В нормальных условиях брожения природные дрожжи, утвердившие свою жизнеспособность в результате естественной селекции, могут успешно заменить чистую культуру дрожжей.
В Молдавии для производства белых столовых вин рекомендована местная раса дрожжей — Кишиневская 341. Широко применяется также Ленинградская раса.
Температурные условия оказывают значительное влияние на ход брожения. Так, в бочках температура бродящего сусла значительно ниже, чем в крупных резервуарах, где температура сусла в результате брожения большого объема значительно повышается. Ведь одна грамм-молекула сахара (180 г) выделяет во время брожения 23,5 ккал тепла.
Сохранению высокой температуры бродящего сусла способствует слабое излучение тепла в крупных резервуарах, особенно железобетонных, обладающих низкой теплопроводностью. Это особенно заметно в годы, когда брожение сусла происходит в теплую осень.
Высокая температура брожения оказывает отрицательное влияние на химический состав вина. При температуре брожения выше 25°С содержание летучих кислот повышается. Наименьшее количество летучих кислот образуется при температуре брожения 15—25°С.
Следует также отметить, что при 20°С брожение проходит в оптимальные сроки — примерно в течение 2 недель. При температуре ниже 15°С оно чрезмерно затягивается, в то время как при 30°С проходит очень бурно. В последнем случае интенсивно выделяются пузырьки углекислого газа, увлекающие с собой в атмосферу ряд ценных ароматических веществ вина.
Высокая температура брожения (выше 25°С) способствует интенсивному размножению дрожжей, а следовательно, и усиленному потреблению ими азота сусла. В конце процесса брожения, когда дрожжевые клетки отмирают, происходит выделение в среду азотистых веществ. В результате этого увеличивается склонность вин к белковым помутнениям.
Температура брожения оказывает также влияние на содержание титруемой кислотности в вине. При низкой температуре брожения вина получаются менее кислотными. С повышением температуры брожения содержание альдегидов, придающих столовым винам неприятную горечь во вкусе, возрастает, и, наоборот, концентрация спирта уменьшается.
Для производства марочных белых столовых и шампанских виноматериалов рекомендуется температурный режим брожения в пределах 15—18°С. Осуществлять регулирование температурного режима брожения, если оно проходит в отдельных крупных резервуарах, довольно сложно. В случае сильного повышения температуры бродящего сусла применяют охлаждение его в трубчатом теплообменнике холодной водой.
Наиболее эффективен метод охлаждения бродящего сусла при помощи искусственного холода.
Благоприятные условия для надежной системы охлаждения создает непрерывное брожение сусла в потоке.
Бродильный аппарат непрерывного действия. Он предназначен для производства белых сухих виноматериалов в непрерывном потоке. Установка состоит из 6 вертикальных бродильных резервуаров емкостью по 2 тыс. дал и 5 переточных горизонтальных баков емкостью 190 дал каждый.
Бродильные резервуары соединены между собой трубопроводами: верхним — для перетока бродящего сусла и углекислого газа из резервуара в резервуар, нижним — для их заполнения суслом.
Переточные баки установлены сверху на двух соединительных патрубках бродильных резервуаров и используются как накопители сусла, выдавливаемого углекислым газом из бродильных резервуаров. Первый патрубок является продолжением трубы для подъема сусла, он подает сусло из нижней части бродильных резервуаров в переточные баки, а второй — продолжением трубы гидрозатвора, предназначенного для герметизации установки при нарастании в ней избыточного давления в процессе брожения.
На первом бродильном резервуаре установлено поплавковое реле, обеспечивающее автоматическую работу установки. В зависимости от уровня бродящего сусла в первом резервуаре реле включает или выключает питающий насос.
На втором и пятом переточных баках имеются два клапана выпуска углекислого газа, предназначенных для герметизации бродильного аппарата в момент перетока бродящего сусла из резервуаров в переточные баки и выпуска углекислого газа в момент слива его в последующие резервуары.
Под действием углекислого газа в установке обеспечивается отъемно-доливной способ брожения в потоке. Движение бродящей жидкости осуществляется циклично, в два периода.
В первый период (а) в результате накопления углекислого газа и образования избыточного давления происходит выдавливание бродящего сусла из всех бродильных резервуаров в переточные баки, а во второй период (б) — свободный слив из них в соседние бродильные резервуары и поступление свежего сусла в первый резервуар.
Взаимодействие поплавкового реле с насосом и клапаном выпуска углекислого газа осуществляется следующим образом. Когда бродящее сусло под действием избыточного давления вытесняется из бродильных резервуаров и уровень жидкости в них понижается, поплавок опускается до тех пор, пока диск не нажмет кнопку «Пуск», которая подает электрический ток к питающему насосу и к электромагнитному клапану, последний открывает клапан и СО2 выходит в атмосферу. Падение давления в бродильных резервуарах до атмосферного вызывает свободный слив бродящего сусла из переточных баков в последующие бродильные резервуары, а свежее сусло подкачивается в первый из них до тех пор, пока уровень его не достигнет верхнего предела и поплавковое реле через систему кнопок прекратит подачу электроэнергии к насосу и электромагниту. Таким образом установка герметизируется, прекращается подача свежего сусла и повторяется режим первого периода.
Среднесуточная производительность установки при сахаристости сусла 17 г/100 мл и остаточном сахаре в виноматериале 2,5 г/100 мл — 7000 дал.
Основное преимущество установки — значительное сокращение длительности брожения сусла. Это происходит потому, что свежее сусло, поступающее в бродящую массу с большим количеством жизнедеятельных дрожжевых клеток, сразу вступает в стадию активного брожения, минуя стадию разбраживания. Благодаря наличию надежной теплообменной системы обеспечивается проведение брожения в оптимальном температурном режиме. Кроме того, автоматическое питание установки свежим суслом обусловливает высокую производительность.
К недостаткам установки следует отнести некоторое обогащение сусла железом (в среднем на 5 мг/л).
В Молдавии установка БА-1 действует на многих винодельческих предприятиях (рис. 20).
Суточная производительность каждой секции — 3000 дал, общая производительность установки — 12 000 дал/сутки.
кофе мехмет эфенди купить в москве samgrupp.ru