Обработка вина охлаждением

Охлаждение вин в результате своего физико-химического, биологического и химического действия дает разносторонний эффект.

Известно, что понижение температуры помещения, в котором хранится вино, вызывает в нем осаждение виннокислых солей. Тот же эффект, но в более короткий срок, получается при искусственном охлаждении вина в холодильнике.

Физико-химическое воздействие на вино делает его стойким против дальнейшего осаждения солей винной кислоты и нарушения равновесия его состава, которое может произойти под влиянием понижения температуры помещения.

Охлаждение способствует также выпадению других солей, дубильных и красящих веществ и коагуляции белковых и пектиновых веществ, которые, находясь в вине, затрудняют очистку молодых вин.

Коллоидные пектиновые вещества, помимо помутнения, образуемого ими при переходе во взвешенное состояние в вине, могут препятствовать выпадению осадков. Вызывая коагуляцию белковых и пектиновых веществ и выделяя их в осадок, холод производит своего рода оклейку вин. Коагулированный пектин и белки увлекают за собой взвешенные в вине мельчайшие частицы различных веществ и самые разнообразные бактерии, споры плесеней и другие микроорганизмы, всегда находящиеся в вине.

Таким образом, охлаждение имеет и биологическое действие, результатом которого является оздоровление вина. Практика это подтверждает, так как вина, подвергавшиеся охлаждению, редко заболевают.

Вино при низкой температуре абсорбирует кислород в несколько раз интенсивнее, чем при нормальной температуре, что оказывает влияние на качество вина.

Заметное улучшение вкуса, которое наблюдается всегда в винах после воздействия на них низкой температуры, несомненно, подтверждает, что обработка вин холодом ускоряет их созревание.

Кислород при низкой температуре окисляет соли закиси железа (виннокислые и фосфорнокислые) в соли окиси. Качественная реакция на присутствие солей железа в осадках после обработки вин холодом всегда дает положительные результаты. Таким образом, холод способствует удалению из вина избытка железных солей, являющихся весьма часто причиной почернения и помутнения белых вин.

Явление гистерезиса. Рациональное проведение охлаждения требует от винодела понимания процессов, проходящих в охлаждаемом вине, и большой тщательности осуществления всех операций, связанных с обработкой вина холодом.

Одна из целей охлаждения вина состоит в осаждении излишка растворенных в нем виннокислых солей. Процесс выпадения этих солей из вина происходит при нормальных условиях его выдержки в подвалах. В большей степени соли осаждаются, если вино находится в зимнее время на холоде. Казалось бы, вино, охлажденное до определенной температуры, не помутнеет при вторичном понижении его температуры до того же значения. Однако при экспериментальном исследовании этого вопроси наблюдается совершенно иное.

Рис. 111. Влияние скорости охлаждения на выпадение винного камня (явление гистерезиса)

Диаграмма (рис. 111) показывает особенности растворения винного камня:

1. Проводя серию измерений количества винного камня, содержащегося в единице объема вина, при повышении температуры от -5 до +15°, мы получаем кривую 1. Проводя ту же серию определений при понижении температуры от +15 до -5°, мы не наблюдаем совпадения кривой. Количество виннокислых солей, растворенных в единице объема при данной температуре, будет неодинаково и зависит от направления изменения температуры вина - от низкой к высокой или обратно. В последнем случае происходит как бы пересыщение раствора и запаздывание выпадения кристаллов. Явление это носит название гистерезиса.

2. Быстрое или медленное охлаждение вина до температуры -5° различно влияет на количество растворимых солей, переходящих в осадок. Это изображено на кривых 2, 3, 4. При замедленном охлаждении также наблюдается как бы пересыщение растворов и запаздывание выпадения солей, т. е. явление гистерезиса. Таким образом, скорость, с которой происходит охлаждение, имеет решающее значение. Вино, охлажденное до -6°, профильтрованное, затем согретое и вновь охлажденное до -3° может дать новый осадок. Из охлажденного вина осаждается некоторое количество кристаллов, но оно еще сохраняет часть их. Практика показывает, что для осаждения образовавшихся кристаллов винного камня вино с момента достижения температуры -5° необходимо оставить в покое в течение 5-10 дней, в зависимости от величины резервуара, в котором его охлаждали.

Осаждению мельчайших кристаллов виннокислых солей в значительной мере способствует происходящая под влиянием холода коагуляция слизистых веществ, которые находятся в избытке в молодых винах. Эти вещества образуют хлопья, которые увлекают за собой кристаллики виннокислых солей, находящиеся во взвешенном состоянии. Чем ниже температура, тем энергичнее проходит коагуляция и тем полнее осаждение кристаллов.

Это явление очень важно для последующего фильтрования, так как после отстаивания вино получается уже достаточно чистым, фильтрование происходит очень быстро и хорошо осветляет вино.

Повышение температуры в тот момент, когда вино еще не отделено от выпавших во время охлаждения осадков, приводит к их растворению. Поэтому нельзя повышать температуру охлажденного вина до фильтрования или во время самого фильтрования. Его необходимо проводить при той же температуре, при которой вино охлаждалось.

Режим обработки вин холодом. До какой температуры следует охлаждать вина при их обработке холодом и какой должен быть срок воздействия холода для получения стабильно прозрачного вина?

На VIII Международном конгрессе по винограду и вину в 1956 г. отмечалось [71], что принцип обработки холодом состоит в охлаждении вина до температуры, близкой к точке замерзания, поддержании этой температуры в продолжение 6-7 дней и последующей фильтрации при той же температуре. Как можно судить по национальным докладам, представленным различными странами, этот метод широко применяется почти ЕО всех странах. Судя по зарубежным литературным данным, ряд исследователей режима обработки вин холодом рекомендует производить выдержку вин при температуре, близкой к точке замерзания, в течение 15 дней.

В 1956 г. кафедрой виноделия Московского технологического института пищевой промышленности совместно с лабораторией холодильной технологии ВНИХИ были проведены исследования [72], посвященные обработке вин холодом и нахождению оптимальной температуры для этой обработки и сроков воздействия холода.

Обработка холодом молодых столовых вин. Исследования режима обработки холодом молодых столовых вин показали, что технология, разработанная кафедрой виноделия МТИПП в 1954 г. и отраженная в действующей инструкции, в соответствии с которой обработка холодом при температуре, близкой к точке замерзания, в течение 2 суток и последующая фильтрация при температуре охлаждения дают вполне надежные результаты. Этот режим обработки холодом в достаточной мерс проверен производством. Вина, обработанные по этому режиму, сохраняют прозрачность в течение нескольких месяцев.

Обработка холодом молодых крепленых вин. Образование спирта во время брожения сусла сопровождается выпадением винного камня. В значительно большей мере это выпадение происходит в результате повышения содержания спирта при операции спиртования. Помимо того, при этом выпадают в осадок некоторые другие вещества (белковые, пектиновые), которые, как и виннокислые соли, часто являются причиной помутнения вин. Таким образом, содержание в крепленых винах этих веществ и, в частности, виннокислых солей значительно ниже, чем в столовых винах. Вполне понятно, что нет необходимости стремиться к дальнейшему удалению этих веществ из вина. Экспериментальные исследования [72] показали, что параллельно проведенное охлаждение крепленых вин разных типов (портвейнов, десертных вин и других) до температуры выше точки замерзания на 0,5, 2,5, 3° и до температуры, близкой к точке замерзания столовых вин, с последующей фильтрацией при той же температуре, дало одинаковые результаты в отношении стойкости вин против помутнения. Все эти вина сохраняли прозрачность в течение 3-6 месяцев.

Таким образом, лабораторные исследования, вполне подтверждаемые практикой производства, говорят о том, что режим обработки столовых и крепленых вин должен быть практически одинаковым, т. е. на уровне -4, -5°. Поэтому общепринятое у виноделов правило, что охлаждение вин при их обработке холодом должно производиться при температуре, близкой (на 0,5° выше) к точке замерзания, будет справедливо лишь в отношении столовых вин.

Доработка холодом вин, предварительно прошедших выдержку или ускоренную обработку. Нередко вина, прошедшие установленную выдержку или обработку по одной из принятых в производстве технологических схем, оказываются недостаточно устойчивыми против помутнений и не выдерживают гарантийного срока. Такие вина требуют доработки холодом, а иногда теплом. Учитывая, что эти вина прошли уже предварительно ту или иную обработку, их обработку холодом можно проводить при более мягком режиме.

Исследования показали также, что вполне удовлетворительные результаты в некоторых случаях, в частности с выдержанными марочными винами, дает фильтрация через тонкопористый фильтр без предварительной выдержки при температуре охлаждения. Производственная практика Московского винзавода № 2 вполне подтвердила возможность для вин, прошедших предварительную обработку, исключать выдержку на холоду и приступать к фильтрации немедленно после их охлаждения до требуемой температуры [74, 75].

Для получения полного представления о режиме охлаждения вин при их обработке холодом необходимо учитывать ряд обстоятельств, которые выявлены в результате исследований и которые имеют практическое значение.

Ни в коем случае не следует допускать замерзания вина, так как после этого оно приобретает особый нежелательный привкус. Частичное замораживание вина, рекомендуемое некоторыми авторами, также лишено оснований. Появление льда в вине не означает достижения равномерной температуры, близкой к точке замерзания, во всей массе вина, как это некоторые предполагают. Образование льда возможно в верхних слоях в то время, когда температура в другой части охлаждаемого вина будет значительно выше.

Кроме того, образовавшийся при -5° лед может долго сохраняться в вине, имеющем температуру -2°.

При обработке холодом необходимо также иметь в виду температуру наибольшей плотности вина.

Парфентьевой установлено, что плотность вин при изменении температуры меняется по параболической кривой и что наибольшую плотность (наименьший объем) вино имеет при температуре, лежащей между 0° и точкой замерзания вина. Практическое значение представляют температуры наибольшей плотности лишь сухих вин, так как для десертных и крепких вин они лежат ниже точки замерзания. Для производственных целей весьма полезной является диаграмма, составленная Парфентьевой (рис. 112) и дающая возможность установить реальные температуры наибольшей плотности сухих вин в зависимости от их спиртуозности и экстрактивности.

Рис. 112. Изменение плотности вина при охлаждении

Диаграмма представляет собой кривую, являющуюся геометрическим местом точек, которые отвечают составу тех вин, температура наибольшей плотности которых совпадает с точкой замерзания. Вина, состав которых соответствует координатам точек, лежащих выше кривой, имеют температуру наибольшей плотности ниже их точек замерзания. Реальное значение температура наибольшей плотности имеет лишь для вин, состав которых определяется точками, лежащими ниже кривой.

Основываясь на изложенных выше данных, можно сформулировать определенные требования, которым должна отвечать обработка вина холодом: 1) быстрое и интенсивное охлаждение вина; 2) охлаждение его до температуры, близкой к точке замерзания столовых вин; 3) недопущение замерзания вина; 4) одинаковая и постоянная температура вина в различных зонах емкости; 5) выдержка вина после охлаждения при требуемой температуре в спокойном состоянии не менее 2 дней для молодых вин; 6) фильтрование вина при той же температуре, при которой вино охлаждалось.

Практика обработки вин холодом. Для обрабатываемого сухого столового вина устанавливают ту температуру, до которой его надо охладить. Точные результаты получаются при определении точки замерзания вина в дюаровском сосуде, термометр которого снабжен шкалой с делениями, равными 0,1°.

Экспериментальные исследования, проведенные автором совместно с Политовой-Совзенко [76], показали, что температура замерзания сухих вин различных типов зависит от содержания в них спирта и экстракта, понижающих точку замерзания.

Парфентьевой составлены таблицы температур замерзания вин в зависимости от их спиртуозности, сахаристости и экстрак-тивности. Как вытекает из изложенных выше соображений, для практических целей представляет интерес лишь температура замерзания сухих столовых вин. Табл. 24, составленная Парфентьевой, дает возможность ориентировочно определить эту температуру.

Режим обработки холодом крепленых вин, как указывалось выше, должен быть практически одинаковым с установленным для сухих столовых вин, т. е. температура должна быть на уровне -4, -5°.

На некоторых винодельческих производствах вино охлаждают с помощью змеевиков в тех же холодильных камерах, где его в дальнейшем выдерживают при низкой температуре.

Такого рода холодильные установки для обработки вина холодом не дают удовлетворительных результатов. Их недостаток заключается в том, что, во-первых, охлаждение вина и выдерживание его проводят в соприкосновении с помещенными в камерах металлическими трубами, через которые проходит охлажденный солевой раствор, и, во-вторых, охлаждение вина в холодильных камерах до требуемой температуры происходит медленно (от 24 до 48 часов). Это приводит к явлению гистерезиса и уменьшению количества выпадающих виннокислых солей.

Для обработки холодом в наших и зарубежных производствах широко применяется пластинчатый теплообменник типа «Альфа-Лаваль». Охладитель «Альфа-Лаваль» марки Р5-ЕВ (рис. 113) состоит из чугунной станины с направляющими штангами, на которые подвешиваются пластины и промежуточные прокладки из нержавеющей стали, зажимного механизма и контрольно-измерительной аппаратуры.

Рис. 113. Охладитель «Альфа-Лаваль» марки Р5-ЕВ: I -стенная рама; II - соединительная пластина: III - зажимная пластина; 1 - штуцер в зажямвой пластине для выхода обработанного вина; 2 - штуцер для подачи вииа иа обработку; 3 - штуцер для выхода обратного рассола; 4 - штуцер для подачи рассола в аппарат после терморегулятора «Самсон»; 5 - штуцер для выхода вина из секции охлаждения Б в терморегулятор «Самсон»; 6 - штуцер для подачи обработанного холодом вина в секцию рекуперации; 7 - терморегулятор «Самсон»; 8 - пластинчатый фильтр «Технохммия». А - секция рекуперации, состоящая из 31 пластины; Б секция охлаждения вина рассолом, состоящая из 21 пластины

Каждая пластина имеет с двух сторон продольные углубления. В собранном аппарате при плотном сжатии стяжным винтом между пластинами и промежуточными прокладками образуются узкие пространства по всей ширине пластин, по которым протекает с одной стороны вино, а с другой - холодоноситель. Охладитель имеет две секции: рекуперации А и охлаждения вина рассолом Б.

Вино подается в рекуператор А через штуцер 2, где оно охлаждается встречным вином, вышедшим из секции охлаждения. Далее вино поступает в секцию охлаждения Б, где температура его понижается проходящим между пластинами рассолом. Охлажденное до заданной температуры вино через терморегулятор «Самсон» 7 проходит в резервуар для отстаивания.

Для обработки вин холодом применяется также охладитель типа труба в трубе. Этот охладитель работает по принципу противотока теплообменивающихся сред и состоит из горизонтально расположенных один под другим рядов внутренних труб, заключенных в отрезки труб большого диаметра. Внутренние трубы каждого ряда последовательно соединены между собой коленами, которые для удобства чистки труб делаются разъемными. Внешние отрезки труб соединены с помощью патрубков.

Охлаждаемое вино подают во внутреннюю трубу, которую делают из меди и внутри лудят или покрывают кислотоупорным лаком. Охлаждающий рассол поступает с противоположного конца в пространство между трубами.

Соответствующий подбор диаметров внутренних и наружных труб сообщает теплообменивающимся жидкостям желаемую скорость, что обеспечивает высокий коэффициент теплопередачи.

Недостатком охладителей типа труба в трубе является их громоздкость и большой расход металла.

В последнее время в Гипроспиртвино разработан новый тип охладителя, более компактного и требующего меньше металла на изготовление. Он представляет собой кожухотрубный охладитель, состоящий из медных трубок, заключенных и кожух. Трубки изнутри лудятся. В охладителе (рис. 114) жидкость проходит параллельно через семь трубок.

Охлаждение вина в аппарате может производиться:

а) либо только рассолом;

б) либо предварительно вино охлаждается в рекуператоре с последующим доохлаждением его рассолом в охладителе. В рекуператоре теплоносителем служит вино, ранее охлажденное до требуемой температуры.

Аппараты эти могут применяться в качестве теплообменников и охладителей. При применении их в качестве теплообменников внутренние трубки лудят и снаружи, а остальные части аппаратов, соприкасающиеся с вином, покрывают бакелитом или другим защитным материалом.

Рис. 114. Охладитель для вина конструкции Гипроспиртвино (продольный л поперечный разрезы): 1 - крышка: 2 - подвижная трубная решетка: 3 - корпус; 4 - набивка; 5 - прокладка; 6 - крышка

Из схемы (рис. 115) видно, что вино из левого резервуара 1а насосом 2а подается во внутреннюю трубу теплообменника 4, здесь оно встречается с профильтрованным вином из холодильной камеры 1б, проходящим во внешней трубе. Далее вино поступает в охладитель 5, в котором во внешней трубе проходит охлажденный рассол. Здесь вино охлаждается до требуемой температуры, после чего поступает в один из резервуаров 1б, где его оставляют в покое на определенное время. Обработанное холодом вино насосом 2б подается на фильтр 3, с которого, пройдя теплообменник, оно поступает в правую камеру 1а. Когда температура вина повысится примерно до 10-l2°, его перекачивают насосом в подвал.

Рис. 115. Схема обработки вина холодом с охладителем типа iтруба/i в iтрубе/i

Расход холода для охлаждения вина определяется так же, как и для сусла (смотри выше).

Принятый в настоящее время в производстве способ обработки вин холодом заключается в том, что вино из подвала подается через теплообменник в охладитель, в котором в течение короткого промежутка времени доводится до температуры -4 -5°.

Охлажденное вино направляют в холодильные камеры, где его оставляют в покое в течение 2 дней при температуре, полученной в охладителе. По истечении указанного срока вино насосом подается на фильтр. Фильтрование проводится так, чтобы температура вина не повышалась. С фильтра вино через теплообменник поступает в подвал.

При доведении температуры вина до 0° процесс выпадения винного камня происходит крайне медленно и становится интенсивным, как только температура вина приблизится к точке замерзания. Главная масса осадков выпадает в течение 2 дней с момента требуемого понижения температуры.

Конечно, этим не исключается оставление вина на холоде на более долгий срок, если к этому имеется возможность. Увеличение срока выдержки на холоде способствует более совершенной кристаллизации и улучшению очистки вина.

Изучение процесса выпадения виннокислых солей, составляющих обычно около 70% всех осадков, позволило сделать весьма ценные практические выводы.

Наблюдения показали, что в вине в процессе кристаллизации образуются кристаллы различной величины, осаждающиеся с разной скоростью, зависящей от величины кристаллов и плотности вина. Таким образом, явление выпадения винного камня в вине представляется в следующем виде.

Часть образующихся первоначально микроскопических мелких кристалликов постепенно увеличивается (наращивается), а часть срастается в друзы. Более или менее значительные по величине кристаллы, а также друзы (сростки) осаждаются со скоростью, заметной для глаза; мельчайшие же кристаллики остаются взвешенными в жидкости и, если осаждаются, то с весьма незначительной скоростью. Кроме того, эти кристаллики при малейшем повышении температуры вина растворяются. Установлено, что при фильтровании мелкие кристаллики, не успевшие раствориться, могут пройти через поры ткани фильтра, вызвать кристаллизацию в прозрачном профильтрованном вине и снова его взмутить. Гаким образом, главнейшие трудности для винодела возникают именно в вопросе отделения осадка винного камня после его кристаллизации.

В производственной практике необходимо учитывать, что при применении для отделения осадков наиболее распространенных в наших производствах пластинчатых фильтров, вследствие обильного выделения осадков при охлаждении, наблюдается быстрое засорение фильтропластин, что влечет за собой остановку фильтрации. Поэтому рекомендуется проводить две фильтрации: первую грубую фильтрацию для отделения главной массы осадка (через ЦМФ-80) и вторую для отделения мельчайших кристаллов через пластинчатый фильтр с мелкопористыми пластинками. Первая грубая фильтрация может быть заменена центрифугированием. Операцию фильтрования, как указывалось выше, необходимо проводить с возможно меньшим отклонением от температуры охлаждения вина.

Для установления практических приемов возможно полного и быстрого отделения образующихся при охлаждении вина осадков автором были испытаны два приема: оклейка вина в момент наибольшего накопления в нем кристаллов винного камня и прибавление распыленного, очищенного однократной кристаллизацией и промытого спиртом винного камня в количестве 0,05 г/л.

Применение указанных приемов и их комбинаций, наряду с обычными приемами, дало несравнимо лучшие результаты. Вина, обработанные таким образом (особенно оклейкой), получали кристаллическую прозрачность, сохранявшуюся в полных бутылках при температуре от -3 до +24° с декабря до мая.

Указанные испытания были проведены на всех типах вин: белых и красных, столовых, крепких и сладких, причем результаты во всех случаях были положительные [77].