5.3.2 Разработка способа шампанизации вина в непрерывном процессе.

Используют не только бродильную фракцию дрожжей, но и их способность вызывать после окончания брожения глубокие ферментативные изменения среды, обусловливающие формирование типичных свойств шампанского. При непрерывной шампанизации особенности состава среды, значительная концентрация СО₂ и отсутствие О₂ исключает возможность размножения дрожжей и диктует необходимость раздельного осуществления процессов культивирования дрожжей и вторичного брожения в самостоятельных установках.

В производстве шампанского создают условия для максимального растворения в вине образовавшегося при вторичном брожении СО₂. Поэтому шампанизацию вина в непрерывном потоке осуществляют не при атмосферном, а при избыточном давлении. Поддержание давления в процессе шампанизации на высоком и постоянном уровне является необходимым условием рациональной технологии производства шампанских вин.

Количество связанного СО₂, образующегося при вторичном брожении, зависит от продолжительности этого процесса и количества сброженного сахара. Дрожжи – биокатализаторы процесса связывания углекислоты. Дрожжи в условиях непрерывно протекающего процесса сохраняют длительное время бродильную энергию.

Применяют более рациональный режим термической обработки виноматериалов перед шампанизацией с предварительным обеднением вина О₂ биологическим путем. В купаж перед его термической обработкой вводили ликер и дрожжевую разводку. Смесь подвергали подбраживанию при t=15˚С. В процессе размножения дрожжи ассимилируют О₂, и после полного выбраживания сахара купаж О₂ практически не содержит. Затем добавляют резервуарный ликер, необходимый для получения сухого шампанского, смесь нагревали до 40˚С и выдерживали 20-24ч., потом t повышали до 50˚С на 2-3ч. После охлаждения бродильной смеси до 9-10˚С ее переводили в напорные резервуары.

Внедрение термической обработки бродильной смеси с предварительным биологическим обескислороживанием купажа обусловило некоторое повышение качества готового продукта. Исключение термической обработки приводит к нарушению микробиальной чистоты вторичного брожения.

Биологическое обескислороживание бродильной смеси перед термической обработкой явилось наиболее рациональным способом удаления из вина растворенного кислорода воздуха, способствующим улучшению ароматических и вкусовых качеств шампанского. Термическая обработка обеспечила ведение процесса шампанизации в условиях значительно пониженного содержания посторонних МО.

Было установлено, что качество, количество и режим воспроизводства дрожжей, поддержание постоянства их концентрации в бродильных аппаратах – это важнейшие факторы, определяющие весь ход технологического процесса.

Сначала считали, что для непрерывной шампанизации будут достаточны дрожжевые разводки, которые первоначально вводили в каждый бродильный аппарат, и что дрожжи, уносимые из системы с потоком шампанизированного вина, будут компенсироваться непосредственно в бродильных аппаратах, в связи с размножением, интенсивность которого намечалось регулировать аэрацией исходной бродильной смеси. Однако в первые дни испытания было обнаружено постепенное затухание бродильного процесса, вызванное прогрессивным уменьшением концентрации дрожжевых клеток в установке. Следовательно, вынос дрожжей не компенсировался их размножением, несмотря на то, что процент почкующихся клеток был достаточно велик (30-60% в первом и 10-27%-в шестом аппаратах). Содержание сахара в шампанизируемом вине каждого аппарата уменьшается снизу вверх соответственно высоте столба жидкости и что клетки дрожжей равномерно распределяются по всему объему вина. В бродильных аппаратах накопления дрожжевых осадков, способных вызвать заметное уменьшение концентрации дрожжевых клеток в среде, не происходит.

Это обстоятельство вызвало необходимость включения в установку специального устройства – дрожжевого аппарата, предназначенного для культивирования дрожжей и введения их в первый бродильный аппарат для компенсации дрожжевых клеток, выносимых потоком вина.

При непрерывной шампанизации процесс вторичного брожения осуществляется при практически постоянной их концентрации. Достаточно равномерное диспергирование дрожжей с пылевидной структурой осадка в потоке шампанизируемого вина обеспечивает благоприятные условия для усиления физиологических функций дрожжевой клетки. Это обстоятельство позволяет проводить процесс непрерывной шампанизации при значительно меньшей концентрации дрожжей. Таким образом, коэффициент использования бродильной способности дрожжей в этом случае возрастает в 10 раз.

Основными причинами слабого воспроизводства дрожжей в опытной установке могут быть либо недостаток в среде О₂, либо высокая концентрация СО₂. Основной причиной этого как в бродильных аппаратах, так и в дрожжанках любой вместимости, включенных в бродильную линию и находящихся под давлением, несмотря на барботирование их содержимого воздухом, является высокая концентрация СО₂. Кратковременная аэрация среды, проводимая при сохранении в ней давления СО₂ 0,5МПа, не могла обеспечить энергичного размножения дрожжей. Поэтому при непрерывной шампанизации, осуществляемой в условиях постоянного давления СО₂=0,5МПа, разработку рационального способа непрерывного воспроизводства Д. было решено направить по пути аппаратурного расчленения процессов размножения Д. и шампанизации на 2 самостоятельные, независимые одна от другой стадии, каждая из которых должна проводиться в соответствующих оптимальных условиях. Поэтому для приготовления дрожжевой разводки, непрерывного и равномерного дозирования ее в бродильную линию был применен специальный дрожжевой аппарат полунепрерывного действия.

Установка для культивирования Д. (рис.1) состояла из 3-х аппаратов полезным объемом по 30 дал, с рубашечными пространствами для регулирования температуры среды. Блок резервуаров имел общий привод лопастных мешалок для непрерывного перемешивания Д. в целях ускорения их размножения и равномерного диспергирования. Аппараты оборудованы градуированными виномерными стеклами, манометрами и барботажными трубками для непрерывной аэрации среды. Каждая дрожжанка соединялась с атмосферой через счетчик расхода воздуха. Сверху дрожжевые аппараты могли присоединяться

стационарными трубопроводами к газовой системе установки, снизу – к стационарному дрожжепроводу, по которому дрожжевая готовая разводка из любого аппарата с помощью шестеренчатого насоса дозировалась в трубопровод с бродильной смесью перед входом ее в первый бродильный аппарат.

Рис. 1. Установка для культивирования дрожжей: 1- дрожжевой аппарат; 2- привод мешалок; 3- мешалка; 4- виномерное стекло; 5- манометр; 6- барботер; 7- счетчики расхода воздуха; 8- дрожжепровод.

В пусковой период во всех аппаратах дрожжевой установки размножали ЧКД обычным способом, чтобы к моменту пуска потока хотя бы в одном из них накопилось не менее 30млн. дрожжевых клеток на 1мл. Для интенсификации размножения среду во всех дрожжанках непрерывно перемешивали и аэрировали фильтрованным воздухом. Одновременно с пуском потока вина к установке подключали первую дрожжанку после предварительного создания в ней с помощью СО₂ давления, равного давлению в системе. Затем включали шестеренчатый насос, который обеспечивал непрерывную и равномерную подачу дрожжевой разводки. В момент подключения к установке очередной дрожжанки аэрацию среды в ней прекращали, но продолжали непрерывное перемешивание для обеспечения равномерного распределения Д. в дозируемой разводке. Расход дрожжевой разводки 20 дал/сут., или 0,8-0,85 дал/ч.

Наиболее энергичное размножение Д. происходит при t=14-16˚С, непрерывном барботировании среды воздухом с расходом его 0,8-1,2 м³/ч при атмосферном давлении и непрерывном перемешивании. Соблюдение указанных условий обеспечивало накопление 30-40 млн. дрожжевых клеток в 1мл. Попадая в среду, полностью лишенную О₂, под р=0,5МПа, дрожжевые клетки фиксируются, и лишь небольшая часть их за время прохождения через бродильные аппараты отделяет наиболее развитые дочерние клетки. Следовательно, нарастание биомассы Д. в среде в процессе вторичного брожения не происходит, и достаточно равномерное выбраживание сахара обеспечивается первоначальной концентрацией дрожжевых клеток, дозируемых непрерывно в 1-й бродильный аппарат. При непрерывной шампанизации Д. подвергаются длительному и постоянному воздействию целого ряда факторов (постоянный состав шампанизируемой среды с относительно высокой концентрацией спирта в каждом аппарате, постоянное высокое давление СО₂).

В результате непрерывного изменения физико-химического состава шампанизируемого вина, связанного с нарастанием концентрации СО₂, спирта и других продуктов жизнедеятельности дрожжей, и соответствующего уменьшения содержания сахара наблюдается постепенное ослабление бродильной функции дрожжей.

Для повышения бродильной энергии дрожжей в 2-х последних аппаратах предполагали повысить температуру вина до 14-15˚С, но это нежелательно с точки зрения формирования игристых и пенистых свойств шампанского. Поэтому решили применять наполнители, позволяющие интенсифицировать бродильный процесс при пониженных температурах. Накопление биомассы на наполнителях, создавая определенный резерв роста производительности процесса, обеспечивает обогащение вина продуктами их автолиза, что обусловливает улучшение ароматических, вкусовых и специфических свойств готового продукта. Сбраживание сахара ускорилось. При этом из последнего аппарата шампанизированное вино выходит практически осветленным с незначительным содержанием дрожжевых клеток. Последовательная задержка дрожжей на наполнителях обусловила ведение процесса шампанизации при пониженной температуре (4-6˚С) без снижения производительности установки и позволила получать осветленное шампанизированное вино. Позже было доказано, что применение наполнителей эффективнее при ускоренном биологическом обескислороживании купажа перед шампанизацией и обогащении шампанизированного вина БАВ на завершающей стадии вторичного брожения.[8]

Типовая установка шампанизации вина в непрерывном потоке работала следующим образом. В купаж перед термической обработкой для ассимиляции О₂ вносили ликер до содержания сахара 0,25-0,3г на 100мл и 2-2,5% дрожжевой разводки. Полученную смесь подвергали подбраживанию в закрытых резервуарах в течение 4-6сут. при t = 15˚С. В обескислороженный купаж добавляли резервуарный ликер (для получения сухого шампанского). Затем ее нагревали до 40˚С, выдерживали 20-24 ч., повышали до 50-55˚С на 2-3ч., охлаждали смесь до 9-10˚С и с помощью давления СО₂ переводили через фильтр в напорные резервуары, от куда бродильная смесь поступала на шампанизацию. С бродильной смесью непрерывно дозировали дрожжевую разводку. В 2-х последних аппаратах шампанизированное вино проходило через слой наполнителей из полиэтиленовых трубок, на поверхности которых задерживалась часть дрожжей, подвергающиеся с течением времени автолизу. Здесь происходило обогащение шампанизированного вина продуктами автолиза дрожжей, что способствовало улучшению качества готовой продукции. Повышенная концентрация дрожжей в последних аппаратах интенсифицировала вторичное брожение при относительно повышенных температурах.

Шампанизированное вино по выходе из каждой линии предварительно охлаждали до 0-+2˚С, объединяли в один поток и дозировали экспедиционным ликером. Затем охлаждали до -5˚С и направляли в приемный аппарат, где выдерживали в течении суток. Применение ступенчатого охлаждения необходимо для предупреждения дешампанизации вина. Обработанное холодом и выдержанное при температуре охлаждения в приемном аппарате шампанское фильтровали и направляли на розлив.

Непрерывный способ позволили обеспечить значительное повышение качества готовой продукции, увеличить производительность основного оборудования, полностью автоматизировать контроль и регулирование технологического процесса.