Низовое брожение проходит в два этапа:
главное брожение осуществляется в открытых или закрытых бродильных чанах, горизонтальных или вертикальных бродильных танках при температуре от 5 до 10 °С и продолжается 6-10 сут (ускоренные способы при температуре от 12 до 20 °С при особых условиях позволяют сократить продолжительность брожения);
дображивание в танках (реже в бочках) продолжается при температурах от -2 до +3 °С в течение 2-16 нед. в зависимости от технологии и типа пива (на этой стадии также применяются ускоренные методы созревания).

Брожение протекает в бродильных цехах или отделениях. Расположение их рядом с установкой охлаждения сусла, с одной стороны, и у лагерного подвала с другой, определяется в настоящее время больше технологическими и производственными требованиями, чем биологическими. Если изначально бродильный цех располагали под установкой охлаждения сусла, то в настоящее время его иногда располагают даже в другом здании, так как установка охлаждения сусла часто находится вблизи варочного отделения. С учетом современного уровня мойки и дезинфекции такая компоновка вполне приемлема. В большинстве своем наземные цехи брожения изолированы с температурой в них на уровне 5-7 °C (подземные помещения для брожения также нуждаются в изоляции). Требования к оборудованию бродильного цеха зависят от типа бродильного чана.

Процесс брожения начинается с внесения дрожжей в сусло. Этот процесс называют «задачей дрожжей» или «задачей семенных дрожжей», а дрожжи, соответственно, - «задаточными» или «семенными». Момент внесения дрожжей определяется способом охлаждения сусла. При использовании холодильной тарелки, холодном сепарировании или холодном фильтровании, а также при флотации дрожжи вносят уже во время поступления сусла в чан для внесения дрожжей или бродильный чан. При седиментации взвесей охлажденного сусла для получения осадка взвесей требуется пауза в 8-16 ч. В этом случае для задержки распространение быстро размножающихся термобактерий на пути сусла по возможности не должно быть микроорганизмов. Дрожжам необходимо время, чтобы после хранения активироваться и начать размножение.

Количество дрожжей следует рассчитать так, чтобы при начальной температуре сусла 5-6 °С первые признаки брожения появлялись в течение 12-16 ч. Обычная норма внесения дрожжей составляет 0,5 л густых дрожжей на 1 гл 12 %-ного сусла (зачастую ее приводят на 100 кг засыпи, что составляет 2-3 л). При равномерном распределении дрожжей это соответствует примерно 15 x 106 дрожжевых клеток/мл сусла. Такая норма внесения дрожжей может быть снижена в биологически чистом сусле, в более теплых бродильных цехах, хорошо изолированных бродильных чанах или при более высоких температурах сусла при внесении дрожжей. Повышенная норма внесения дрожжей рекомендуется для сусла, сильно инфицированного термобактериями, для более холодных бродильных цехов и неизолированных резервуаров.

На норму внесения дрожжей оказывает влияние также их физиологическое состояние. Длительное хранение дрожжей вызывает необходимость увеличения дозировки. В сусло для темного и крепкого пива вносят также повышенную норму дрожжей. Первое, как правило, характеризуется пониженным содержанием аминокислот и неблагоприятным составом Сахаров, а у второго осмотические характеристики оказывают на дрожжи негативное действие. Если начальное сусло не удается в достаточной степени обеспечить кислородом, то необходимо увеличить количество дрожжей.

Норму внесения дрожжей зачастую повышают для ускорения процесса брожения. Если продолжительность брожения при внесении 0,5 л дрожжей/гл сусла составляет 9 сут, то при внесении 1 л/гл она сокращается до 7, а при 2 л/гл - до 4-5 сут. В случае повышенных норм внесения скорость размножения использованного количества дрожжей уменьшается. Если из 0,5 л дрожжей/гл удается собрать около 2 л/гл, то 1 л/гл дает около 2,5 л, а при четырехкратной норме (2,0 л/гл) выходит 3,0 л дрожжей/гл. Распределение дрожжей по возрасту, определяемое на основании подсчета почечных рубцов, не изменяется. На свой-тва пива при прочих равных условиях (температуре и аэрации, причем последнюю, возможно, следует уменьшить) существенного влияния не оказывается, однако вследствие низких темпов размножения при очень высокой норме внесения дрожжей приходится мириться с более продолжительным их разведением (для получения достаточного количества задаточных дрожжей), что возможно лишь в микробиологически безукоризненных условиях.

Указанные нормы внесения дрожжей относятся к густой консистенции дрожжей. Её получают после осаждения дрожжей в емкостях для их хранения. В случае дрожжевой суспензии или сильно загрязненных дрожжей (наличие белка и мертвых клеток) следует увеличить количество дрожжей. Целесообразным представляется определение концентрации дрожжей путем отфильтровывания. В зависимости от отобранного количества жидкости (от 16 до 84 %) можно подобрать норму внесения дрожжей и, таким образом, поддерживать примерно постоянное количество клеток. Простым и надежным методом является также определение твердой фазы с помощью лабораторной центрифуги. Так называемое «центрифугированное» значение твердой фазы колеблется от 40 до 55 %. Исходные данные для варьирования нормы внесения дрожжей легко определяются по таблицам. Применяется также метод измерения мутности взвеси клеток с помощью простого нефелометра или фотометра.

Способ внесения дрожжей. Только что собранные дрожжи довольно часто сразу же снова используют для внесения в следующие варки («из чана в чан»), причем желательно очистить дрожжи. Определение твердой фазы («центрифугированного значения») важно для правильного выбора количества дрожжевых клеток. Хранящиеся дрожжи отбирают из дрожжевой емкости, причем в этом случае следует позаботиться об однородности дозируемых дрожжей и определении ее консистенции.

Применявшийся ранее способ внесения дрожжей предусматривал тщательное перемешивание порции дрожжей в небольшом количестве сусла для растворения комков, что осуществлялось или путем переливания дрожжей из одного ведра в другое до тех пор пока масса сильно не вспенится, или в аппаратах для перемешивания и аэрирования, так называемых «грушах», в которых смесь из дрожжей и сусла перемешивалась стерильным сжатым воздухом, а затем нагнеталась в суслопровод или чан. В этом случае необходимо было также позаботиться о равномерном распределении дрожжей в сусле, для чего после заполнения чана производилось «перемешивание путем аэрации», то есть стерильный воздух вдувался в сусло через перфорированную трубу, обеспечивавшую достаточное снабжение сусла кислородом. Это повторяли в первые сутки брожения несколько раз (от позднего аэрирования сусла в последующие сутки можно отказаться, так как тем самым стимулируется рост дрожжей и образуется большое количество побочных продуктов брожения - в первую очередь диацетила или его предшественника 2-ацетолактата).

По данному принципу в настоящее время дрожжи в танке смешиваются с воздухом в течение 30-60 мин в целях гомогенизации. Иногда используют так называемое «предварительное пропагирование дрожжей» с суслом, когда к дрожжам добавляют примерно такое же количество сусла и проводят интенсивное аэрирование. Полученную смесь можно использовать непосредственно для внесения дрожжей или оставить на несколько часов (если, например, эта партия дрожжей должна последовательно вноситься в несколько варок).

Контроль количества дрожжей в сусле осуществляется при помощи счетной камеры Тома, счетчиков частиц или путем определения мутности, причем при автоматическом дозировании контроль проводят в зависимости от различий в мутности первоначального сусла и сусла после внесения дрожжей. Необходимость дозирования дрожжей в течение всего прохождения сусла становится актуальной особенно при непосредственном внесении дрожжей в танк для нескольких варок - например, после предшествующей седиментации взвесей охлажденного сусла, при холодном сепарировании или холодном фильтровании сусла, а также во флотационных танках для нескольких варок. Следует избегать ситуации, когда при длительных циклах аэрирования в танке образуются слои, выравниваемые лишь после интенсивной конвекции. В таком случае может произойти изменение профиля побочных продуктов брожения.

На активность дрожжей влияет температура брожения, причем при брожении выделяется тепло, вызывающее повышение температуры бродящего сусла. Благодаря этому происходит ускорение метаболизма под действием ферментов, и жизнедеятельность дрожжей должна меняться в строго определенных границах. Задачей проведения брожения на практике является оказание воздействия на интенсивность брожения путем регулирования температуры сусла, которая при низовом брожении варьирует обычно от 4 до 12 °С, а при интенсивных способах брожения может достигать существенно более высоких значений (вплоть до 20 °С). Применяемый способ брожения должен учитывать качественные показатели (состав солода или сусла, тип дрожжей, характер приготовляемого пива), однако зачастую доминируют количественные показатели, в частности, продолжительность брожения. При традиционном способе сбраживания различают холодное брожение (температура сусла при внесении дрожжей 5 °С, максимальная температура - 7-9 °С) и теплое брожение (температура сусла при внесении дрожжей 7-9 °С, максимальная температура - 10-12 °С).

Холодное брожение лучше сказывается на качестве пива, так как реакции метаболизма, снижение значения pH и процессы осаждения протекают медленнее и не так глубоко. Получаемое пиво отличается более тонким изысканным вкусом, выраженной гармоничностью и хорошей пеностойкостыо. Для компенсации пониженной степени размножения дрожжей и ускорения брожения рекомендуется интенсивное аэрирование дрожжей несмотря на низкие температуры.

Теплое брожение применялось ранее преимущественно для приготовления темного пива. В настоящее время при ограниченной производительности бродильного отделения приготовление светлых сортов пива также осуществляют по теплому способу брожения. Повышенные температуры в целом способствуют интенсификации хода брожения, благодаря усиленному выделению CO2 образуются более высокие завитки, значение pH снижается быстрее и значительнее, усиливается осаждение коллоидов белковых соединений и горьких веществ. Пиво, приготовленное по теплому способу, зачастую характеризуется менее гармоничным вкусом и худшими пенообразующими свойствами; дрожжи быстрее «вырабатываются», раньше теряют свою сбраживающую способность, чем при холодном брожении, и при известных условиях придают пиву дрожжевой привкус. При последующем дображивании, когда молодое пиво, имеющее высокую температуру, быстро охлаждают в конце процесса брожения, часто возникают проблемы.

Продолжительность брожения (время, необходимое для получения соответствующей степени сбраживания молодого пива) тесно связана со способом брожения. Для 12 %-ного пива она составляет 6-10 сут. Наиболее благоприятной является продолжительность брожения в течение 7 сут, которой можно добиться сегодня даже при холодном брожении в условиях оптимального аэрирования, небольшого увеличения нормы внесения дрожжей до 18-25 x 106 клеток и, конечно, нормального состава сусла. Для темного пива требуется меньшая продолжительность брожения, а для пива, изготовленного с использованием несоложеного сырья, и для крепкого пива - более длительная. В бродильных танках благодаря усиленной конвекции сусла происходит несущественное сокращение продолжительности брожения.

Ускоренные способы брожения протекают обычно в принципиально иных условиях - например, при повышенной норме внесения дрожжей, с использованием перемешивания или существенно более высоких температур, причем применяется также избыточное давление в 1-2 бар, позволяющее удержать CO2 для последующего процесса созревания.

При проведении главного брожения могут возникнуть наруше­ния в виде таких явлений, как пузырчатое, кипящее и затухающее брожение.

Пузырчатое брожение наблюдается при заканчивании стадии высоких завитков. Оно характеризуется появлением на поверхности крупных пузырьков диоксида углерода и наличием в деке вязких сли­зистых веществ. Такое брожение может приводить к понижениям степени сбраживания и пеностойкости пива. Причинами этого броже­ния могут быть недостаточно высушенный солод, низкое содержание коллоидов, способных сохранять диоксид углерода в начальном сусле, шероховатая внутренняя поверхность бродильных аппаратов.

Кипящее брожение может обнаружиться на стадии высоких завитков. Когда главное брожение заканчивается, завитки опадают и поверхность сусла оголяется в результате сильного выделения диоксида углерода. Выделяющиеся пузырьки газа лопаются на поверхности сусла, и она приходит в волнообразное движение, ого­ленный участок сусла все более расширяется, а слой пены остается только у краев бродильного аппарата. Причины такого брожения:

Использование зернового сырья с малым содержанием клетчатки, наличие большого количества взвесей в бродящем сусле. Заметного изменения качества пива при кипящем брожении не установлено.

Затухающее брожение характеризуется слабыми завитками и недостаточным сбраживанием экстракта.

Затухающее брожение с вялым сбраживанием сусла на всех ста­диях главного брожения обусловлено слабой бродильной активно­стью семенных дрожжей или развитием в них посторонней микро­флоры. При слабой бродильной активности семенных дрожжей удлиняется стадия забела, растягивается стадия низких завитков, а высокие завитки почти не появляются. По окончании брожения в сусле остается большое количество несброженных сахаров, в моло­дом пиве содержится много дрожжей во взвешенном состоянии, дрожжи слабохлопьевидные. Смена дрожжей - единственное радикальное средство устранить такое брожение.

Затухающее брожение с вялым протеканием всех стадий вслед­ствие развития посторонних микроорганизмов можно обнаружить по нарастанию кислотности в сусле и появлению неспецифичных запахов бродящего сусла. Полная замена дрожжей, тщательная дезинфекция всего бродильного отделения, всех сусловых и пивных линий - меры для устранения затухающего брожения, вызванного инфекцией.

На стадии высоких завитков затухающее брожение обычно характеризуется приостановлением брожения и быстрым осветлением бродящего сусла. Причинами остановки брожения могут быть чрезмерно резкое охлаждение бродящего пива или слишком сильно выраженная хлопьевидность дрожжей. Если остановка брожения была связана с резким охлаждением сусла и вследствие этого с осе­данием дрожжей, то повышением температуры на 1…2 °С и переме­шиванием сусла и дрожжей можно устранить такой недостаток. Однако наиболее частой причиной затухающего брожения на ста­дии высоких завитков с недостаточным брожением пива является состав сусла, обусловленный ошибками при осахаривании затора и при солодоращении ячменя.

Устройство цеха брожения и бродильные аппараты

Цех брожения располагается в отдельном охлаждаемом помеще­нии, где поддерживают температуру б…8 °С. Пол цеха покрывают плиткой, плотным бетоном с закруглением у стен и в углах. Наклон пола - около 2% по направлению к канализационным трапам. Стены облицовывают плитками или красят эмалиевой краской. Для брожения сусла устанавливают бродильные аппараты разного раз­мера и формы. Брожение протекает в открытых или закрытых аппаратах. Если в цехе расположены открытые бродильные аппараты, предусматривается вентиляционная система для удаления диок­сида углерода.

Отечественные бродильные аппараты изготовляют из стали, алюминия, нержавеющей стали. Внутреннюю поверхность аппара­тов из стали покрывают защитным покрытием или эмалью. Бро­дильные аппараты выполняют в горизонтальном и вертикальном исполнении, они различаются лишь конструкцией поддерживающих опор и местом установки люка.

Стальные горизонтальные бродильные аппараты устанавливают на жестких опорах в один или два яруса. Опоры первого яруса чаще всего бетонные, второго - металлические. Иногда аппараты второго яруса подвешивают на поясах к потолку или колоннам.

Вертикальные бродильные аппараты по массе значительно легче горизонтальных, они занимают меньшую площадь за счет лучшего использования объема помещения, из них легче удалять дрожжи.

Обычно внутри бродильных аппаратов открытого или закры­того типа устроены трубчатые холодильники. Через них пропус­кают воду температурой 0,5…1 °С.

На отечественных заводах распространены горизонтальные цилиндрические бродильные аппараты. Они предназначены для проведения главного брожения пивного сусла под давлени­ем. Выпускают аппараты объемом от 7 до 45 м3.

Бродильные аппараты следует располагать так, чтобы к ним был свободный доступ. Расстояние между нижней частью аппарата и полом должно быть достаточным, чтобы разместить емкости для сбора дрожжей.

СПОСОБЫ БРОЖЕНИЯ СУСЛА

Периодический способ. На значительном числе отечественных и зарубежных пивоваренных заводов еще применяют (традиционный) периодический способ брожения, который предусматривает прове­дение главного брожения в одном аппарате при одновременном наполнении емкости суслом и введении дрожжей.

При низовом брожении по периодическому способу в первые и вторые сутки допускают самопроизвольный подъем температуры до 8…9 °С, поддерживают ее в течение 24…36 ч и затем постепенно охлаждают сусло с таким расчетом, чтобы к концу брожения темпе­ратура плавно снизилась до 4…5 °С. Температуру регулируют пода­чей воды в змеевик бродильного аппарата. Практически главное брожение считается законченным, когда за сутки сбраживается 0,15…2% экстракта.

Прежде чем рассматривать усовершенствованные способы бро­жения, остановимся на основных недостатках периодического спо­соба брожения.

Первый недостаток, пожалуй, наиболее часто встречающий­ся, - это трудность обеспечения глубокого сбраживания экстрак­тивных веществ. На некоторых пивоваренных заводах иногда слу­чается так, что дрожжи теряют бродильную активность и стано­вится сложно провести дображивание и насыщение пива диоксидом углерода. Такое положение обусловлено режимом традиционного способа брожения, в соответствии с которым необходимо посте­пенно понижать температуру, что приводит к уменьшению выделе­ния диоксида углерода, а значит, и к ослаблению механического перемешивания, тогда как именно в этот момент бродильная актив­ность дрожжей самая низкая, а степень флокуляции самая высокая, и остаточный экстракт очень трудно сбраживается.

Второй недостаток - это дегенерация дрожжей. Допускается, что при низовом брожении используются дрожжи 8 генераций, если они имеют высокую бродильную активность, нормальное физиоло­гическое состояние и микробиологическую чистоту. Такое правило вошло в практику, хотя при этом требуется применение дорогосто­ящей установки для разведения чистой культуры дрожжей. Кроме того, эта практика приводит к получению неоднородного по качеству пива, так как оно зависит от дрожжей, метаболическое состо­яние которых находится в постоянном развитии. Дрожжи после раз­ведения обладают высокой бродильной активностью, и в получае­мом пиве содержится больше сложных эфиров и высших спиртов и меньше остаточного экстракта, чем в пиве, изготовленном с исполь­зованием дрожжей восьмой генерации, бродильная активность которых самая низкая.

Третий недостаток- это то, что сусло после главного брожения имеет ярко выраженный привкус молодого пива, который исчезает после длительной выдержки. Как было сказано ранее, этот привкус обусловлен главным образом присутствием диацетила, пентандиона, ацетальдегида, сероводорода, меркаптана.

Четвертый недостаток - продолжительность протекания про­цесса брожения. Если его осуществлять в строгом соответствии с правилами периодического способа, то брожение проводят в тече­ние 7…8 сут, а иногда и 11 сут.

Ускоренные способы брожения сусла. На интенсификацию процесса брожения сусла влияют следу­ющие факторы:

Количество вводимых дрожжевых клеток и их физиологическое состояние;

Состав сбраживаемого сусла, а также степень насыщения его кислородом;

Температура, давление;

Использование сильносбраживающих штаммов дрожжей.

В современных способах ускорения брожения используются в разных вариантах один или несколько этих факторов.

При сбраживании сусла с большим числом клеток дрожжей (в 3…4 раза выше нормы) наблюдается ускорение процесса брожения до 40% без ухудшения качества готового продукта. По достижении определенного ускорения брожения дальнейшее увеличение нормы введения дрожжей не всегда приводит к интенсификации процесса.

Брожение, проводимое с повышенной нормой введения дрож­жей, часто сочетают с высокой температурой. Это приводит к уси­лению образования диацетила, а иногда и сероводорода, вследствие чего в дальнейшем требуется время на удаление этих компонентов.

Состав начального сусла имеет важное значение для ускоренного процесса брожения. Из-за наличия взвесей охлажденного сусла происходит преждевременное осаждение дрожжей и ухудшаются вкусовые качества пива. Содержание углеводов, аминокислот, вита­минов предопределяет протекание процесса брожения.

Повышение температуры - одно из средств ускорения процесса сбраживания экстрактивных веществ и размножения дрожжей. При высоких температурах брожения следует также повышать температуру начального сусла. Температуру сусла повышают до 8…9 °С, а температуру главного брожения - до 12… 14 °С. Дальнейшее увели­чение температуры сопровождается изменением состава и качества пива. Так, понижаются рН,’ содержание азотистых и горьких веществ, а также ухудшаются пеностойкость, аромат и вкус пива. Самое главное в этом случае - выбор штамма дрожжей, имеющих более высокий температурный оптимум. Помимо этого повышение давления во время брожения до 0,2 МПа оказывает тормозящее дей­ствие на образование некоторых нежелательных вторичных продук­тов брожения.

Повышенная температура и давление способствуют редуцированию ацетальдегида и диацетила и сокращению продолжительности дображивания в результате обработки пива диоксидом углерода при снятии давления.

Перемешивание - один из факторов, ускоряющих процесс бро­жения, поскольку предотвращает оседание дрожжей, усиливает их размножение, а также массо — и теплообмен. Однако интенсивное перемешивание сусла приводит к уменьшению содержания летучих кислот, азотистых веществ, пеностойкости пива и увеличению коли­чества высших спиртов, диацетила, сероводорода, меркаптанов.

Стремятся подбирать специальные штаммы дрожжей, наиболее пригодные для ускорения брожения в условиях данной технологии. В первую очередь предусматривается, чтобы дрожжи имели высо­кую бродильную активность и образовывали меньшее количество пива.

Норма введения дрожжей предусматривается в двух-, четырех-, а иногда в восьмикратном количестве.

Температура брожения находится в диапазоне 12… 14 °С, иногда 16…18 °С и редко между 18 и 22 °С.

Давление, при котором протекает брожение, может возрастать от 0,03 до 0,2 МПа.

Микробиологическое превращение сахаров (глюкозы и фруктозы) в этиловый спирт, осуществляемое винными дрожжами. Это основной процесс в виноделии. Все остальные вспомогательные. Как пройдёт брожение, такое вино мы и получим.

При производстве сухих вин - сахар должен выбродить полностью.
При производстве полусладких и полусухих - частично.

Немного ситуация усложняется при производстве креплёных (с добавлением спирта) и десертных (особая технология) вин. Тут естественным брожением добиться высокого спирта (14-17%) невозможно. При 17 % спирта сусло самоконсервируется и дрожжи погибают. Да ещё при этом в вине должно присутствовать 14-17 % сахара. Поэтому брожение проводят до тех пор, пока в сусле не останется нужный сахар, а потом прибавляют спирт, доводя его содержание в виноматериале до требуемого уровня. То есть, брожение прерывают спиртованием. По правильной технологии креплёных вин естественного спирта должно быть не менее 3 % из 14 %.

Есть ещё один вид брожения случающийся в виноделии. Это бактериальное яблочно-молочное брожение . Производят его молочно-кислые бактерии, те же самые которые вызывают прокисание молока. Они разлагают яблочную кислоту на молочную и углекислый газ, заодно "прихватывая" другие органические соединения. Если такой процесс происходит спонтанно и не запланирован виноделом, то он может привести к порче виноматериала. Есть препараты из культурных штаммов молочнокислых бактерий. Их используют для улучшения вкуса высококислотных вин. Но для начала такого биологического кислотопонижения, прежде надо провести частичное раскисление сусла мелом, потом внести этот препарат, поднять t до +20 С и вовремя остановить процесс сульфитацией. В домашних условиях это всё слабо приемлемо и неактуально.

Для переработки высококислотного сусла лучше подойдут специальные дрожжи-кислотопонижатели по имени acidodevoratus, что в переводе с латыни означает "поглотители кислот". В процессе обычного спиртового брожения, они побочно превращают яблочную кислоту в спирт и углекислый газ. Поэтому этот вид брожения называется яблочно-этанольным . Используют его для приготовления сухих вин из сырья с избыточной кислотностью.

Некоторые важные сведения о спиртовом брожении.

При температуре ниже +10 С, брожение останавливается.

При температуре от +10 С до +27 С скорость брожения увеличивается прямо пропорционально, то есть, чем теплее - тем быстрее.

Из 1 грамма сахара при брожении образуется:
- спирт этиловый 0,6 мл. или 0,51 гр
- углекислый газ 247 см.кубических или 0,49 гр.
- тепло рассеиваемое в атмосферу 0,14 ккал

Сахара усваиваются дрожжами активно, при содержании сахара в сусле в пределах от 3 % до 20 %.

Как только концентрация спирта в сусле достигает 18 %, то погибают все винные дрожжи. Существуют некоторые виды культурных дрожжей, которые погибают уже при доле спирта от 14 %. Такие используются для производства вин с остаточным сахаром.

Углекислый газ, выделяемый дрожжевыми клетками в сусле, замедляет их работу. Пузырёк газа, пока он небольшого размера, "прилипает" к стенке дрожжевой клетки и препятствует поступлению к ней питательных веществ. Такая ситуация продолжается до тех пор, пока клетка не "надует" этот самый пузырёк до определённого размера. Затем пузырёк всплывает и уволакивает дрожжевую клетку с собой вверх, до поверхности бродящей жидкости. Там он лопается, а клетка опускается на дно бродильной ёмкости. Этот процесс условно называется "кипением", и считается напрасной тратой времени в процессе.

Виды дрожжей.

Брожение может осуществляться на диких дрожжах , которые обитают в естественных условиях на виноградном кусте, или на культурных дрожжах , выведенных и отобранных человеком в лабораторных условиях.

Выбор дрожжей зависит от воли винодела.

Дикие дрожжи и спонтанное их брожение - обитают на ягодах винограда и виноградном кусте. При переработке винограда на вино, вместе сними в сусло попадает и другая микрофлора. В свежеотжатом соке винограда в среднем содержатся плесневые грибки в доле от 75 до 90 %, и разные виды винных дрожжей 10-20 %. Часть микроорганизмов уже на первом этапе гибнут в сусле из-за высокой кислотности сока и сахаристости. Некоторые пробуют конкурировать винными дрожжами и начинают размножаться, но вскоре гибнут и они, так запасы растворённого кислорода в сусле заканчиваются. Винные дрожжи к этому времени достигают высокой концентрации (около 2 миллионов клеток на кубический см. сусла), переходят на анаэробный, без участия кислорода, тип переработки сахаров. И, таким образом, получают в своё распоряжение весь объём сусла целиком.

Пока его мало, наибольшую численность развивают в красном соке Hanseniaspora apiculata (апикулятусы или остроконечные), в соке из белого винограда - Torulopsis bacillaris.

После накопления около 4% спирта оба вида отмирают. Из "тушек" отмерших дрожжей в сусло начинают поступать азотистые вещества. После чего становится возможным активное размножение Дрожжей рода Сахаромицеты (Saccharomyces), преимущественно вида ellipsoideus, по русски - дрожжей эллипсоидных. Они проводят как основное брожение, так и повторное - дображивание. Последнее, что интересно, происходит, опять-таки после появления в сусле азотистых веществ из отмерших клеток собратий по виду.

При накоплении 16 % спирта, эллипсодные дрожжи погибают. Финал брожения проводят спиртоустойчивые дрожжи oviformis (яйцеобразные). Но и они выпадают при спирте 18 %. Теперь виноматериал практически стерилен. Испортить его может только кислород воздуха.

Брожение на диких дрожжах может давать высококачественные вина с огромной гаммой вкусовых оттенков и аромата. Ведь в создании их принимают участие несколько видов дрожжей, сменяющих друг-друга. Но есть существенный риск получить недоброд или низкоспиртуозное вино, если на каком-то этапе эстафета дрожжевых грибков прервётся.

Культурные дрожжи и брожение на чистых культурах - культурные дрожжи получают как потомство одной дрожжевой клетки-прародительницы в условиях микробиологической промышленности. Поэтому сусло заселяется только одним видом дрожжевых грибков с абсолютно одинаковыми свойствами. Никаких других микроорганизмов в нем быть не должно. При этом можно подобрать именно те дрожжи, которые дадут нам продукт нужного свойства, например хересные дрожжи, шампанские дрожжи, дрожжи для красных вин, сульфитостойкие расы, расы с высоким выходом спирта, термостойкие, холодоустойчивые, кислотовыносливые и прочее. Конкуренция между микрофлорой будет исключена, а продукт скорее всего получится именно тот, на который расчитывал винодел.

Сусло, перед началом брожения на чистых культурах, надо освободить от дикой микрофлоры. Прежде всего можно помыть ягоды в тёплой воде температурой от +35 С или подержать ягоды над горячим паром. Этот режим погубит массу микроорганизмов на кожице ягод. После стекания воды, охладить сырьё до +10 С, раздавить и получить сусло обычным порядком, далее провести осветление . Уже забродившее сусло заселять культурными дрожжами бесполезно. Дикие дрожжи обитают в естественной природе, постоянно закаляются в борьбе за существование, и расправиться с культурными неженками им не составит никакого труда. По этой же причине, чтобы дать культурным дрожжам фору в борьбе за освоение сусла, лучше их вносить в виде дрожжевой разводки . Делают её так: отбирают около 0,5 л виноградного сока сразу после отжима. Прогревают до температуры 80 С, переливают в стерилизованную стеклянную литровую банку, охлаждают под стерильной крышкой до + 25 С, и вносят сухие дрожжи. Размешивают чистой ложкой, снова прикрывают крышкой (без укупоривания). Далее в разводочной ёмкости (так теперь называется наша банка) должно произойти бурное брожение. Оптимальная температура для него +23 С. Как только оно пойдёт на спад, считается что численность дрожжевых клеток достигла максимального пика и пора их поместить в подготовленное для этого сусло.

Надо отметить, что после многочисленных экспериментов, современная винодельческая промышленность пришла к выводу, что применять чистые культуры дрожжей можно ограниченно, в случае если исходное сырьё имеет какие-то недостатки или нет возможности соблюдать правильный температурный режим при процессе брожения.

Скорость брожения.

Лучшее брожение - это медленное брожение. При высокой температуре дрожжи так активно перерабатывают сахара виноградного сусла, что бурлящие пузырьки образующегося углекислого газа, увлекают за собой в атмосферу ароматические, вкусовые вещества и даже пары спирта. Вино получается плоским, с невыраженными вкусовыми достоинствами, и теряет градус.

Оптимальная температура бродящего сусла:
- белые деликатные и особые, шампанские - 14-18 С;
- красные, розовые, простые белые - 18-22 С;
Также, в этом диапазоне лучше происходит отделение из сусла винного камня, что улучшает вкус вина и пользу от напитка.

Например, белое сухое бродит:
при t +10 С - 20 суток,
при t +15 С - 10 суток,
при t +20 С - 5 суток

При температуре от +25 до +30 происходит чрезмерно бурное брожение. Дрожжи быстро размножаются и быстро отмирают, в виноматериал постоянно поступают азотистые вещества, которые образуются при разложении погибших клеток, а это усиливает риск помутнений, болезней, переокисленности.

При t выше +30 С дрожжи гибнут, а в сусле остаётся сахар (недоброд). В такой питательной среде тут же начинают размножаться посторонние бактерии и происходит порча продукта.

Этапы брожения.

Весь период брожения условно делят на три фазы:
забраживание, бурное брожение, тихое брожение.

Забраживание - начальный период, когда дрожжи приспосабливаются к условиям в бродильной ёмкости и начинают размножение;

Бурное брожение - период, когда дрожжи размножились, заняли весь объём сусла и перешли на анаэробный способ питания с выделением спирта и других веществ в окружающую жидкость, численность их растёт;

Тихое брожение - основной сахар переработан в спирт, численность дрожжевых клеток снижается.

Эта схема отображает стационарный способ брожения . Здесь важно, чтобы ёмкость была заполнена бродящим суслом не более чем на 2/3 объёма. Иначе, с пеной в средней фазе, содержимое будет выбрасываться наружу. Это приводит к нерациональному использованию бродильных ёмкостей и нестабильности процессов внутри неё.

Более стабильно брожение протекает при доливном способе брожения . Правда использовать эту технологию можно только для изготовления сухих вин. Проводится так:
1. сначала ёмкость наполняется на 30 % от общего объёма суслом и в него вносится дрожжевая разводка в полном объёме; Через 2 суток брожение перейдёт в стадию бурного, а сусло разогреется.

2. на третий день приливается ещё 30 % подготовленного свежего сусла;

3. ещё через 4 дня приливается в ёмкость ещё 30 % свежего сусла.

Бродильная ёмкость, таким образом, заполняется практически до верху, а сам процесс брожения происходит без резких пиков и рывков в численности дрожжей и продуктов их жизнедеятельности. А это хорошо для качества будущего вина.

Брожение "свыше четырёх" - сюперкатр.

Предложен французским виноделом Семишоном.
Главная особенность - в сусло или мезгу, до начала брожения, вносят спирт в количестве 5 объёмных процентов. Этого количества спирта достаточно для того чтобы вся нежелательная микрофлора в сусле погибла. Нужные для брожения дрожжи-сахаромицеты при этом ни сколько не страдают, а продолжают свою работу на "расчищенном поле". Но добавление спирта в сусло запрещено законодательством большинства винодельческих стран. Виноделы идут "в обход" и модифицируют метод сюперкарт: сначала получают методом сюперкарт сухой виноматериал с содержанием спирта около 10 %, потом добавляют его в основную массу сусла в нужной для этого метода пропорции.

Брожение на мезге.

Используется при производстве красных вин и некоторых креплёных белых высокоэкстрактивных (насыщенных) вин. Здесь при брожении стоит задача получить не только спирт, но и вывести из кожицы и семян красящие, ароматические дубильные и прочие вещества.

Брожение мезги всегда затруднено. Ведь она представляет собой неоднородную, твёрдую и вязкую массу. Кроме того, чтобы из кожицы и семян высвободить нужные вещества, необходима температура не ниже +28 , а лучше +30 С. Но при +36 С дрожжи теряют активность, при +39 С погибают.
То есть для брожения на мезге остаётся узкий диапазон температур
от +28 до +32 С.

Брожение на мезге с плавающей шапкой. Проводится в чанах или открытых ёмкостях. Сусло сульфитируют из расчёта 100 мг/1 кг. Наполняют им тару на 4/5 от объёма, вносят дрожжевую разводку. Размешивают.

Через некоторое время начинается бурное брожение. Выделяющийся углекислый газ, увлекает за собой к поверхности все частицы (хлопья мякоти, кожицу, кусочки гребней и плодоножек) и удерживает их там на плаву. Мезга расслаивается на жидкость и "шапку" из твёрдой фракции, плавающую на поверхности, и чаще всего, выступающую над ней. Верхняя сторона "шапки" в течение нескольких часов заселяется уксусными бактериями, мушками-дрозофилами и окисляется воздухом. То есть происходит начальная стадия порчи вина - уксусно-кислого прокисания. Чтобы предотвратить это явление и улучшить экстракцию красящих веществ, необходимо в течение 5 дней перемешивать содержимое ёмкости 5-8 раз в сутки.
Как только сусло приобретёт насыщенный цвет, его сливают, мезгу прессуют и объёдиняют обе жидкости и выдерживают до окончания брожения. Этим способом получают самые красиво окрашенные и насыщенные по вкусу вина.

Брожение на мезге с погружённой шапкой - чтобы уменьшить количество размешиваний при способе с "плавающей шапкой", придумали упрощённый способ "с погружённой шапкой". "Шапку" притапливают на глубину около 30 см. с помощью решётки. Количество размешиваний при погружённой шапке может быть меньше, но и окраска вина соответственно будет хуже.

Оба вида брожения на мезге можно проводить и в закрытых ёмкостях . При этом над шапкой образуется слой углекислого газа, который в некоторой мере противостоит уксусо-кислому прокисанию и упрощает процесс.

Осветление сусла проводят в целях удаления из него загрязняющих примесей, частиц виноградной грозди, а также дикой микрофлоры. Вместе с твердыми частицами отделяются сорбированные на них ферменты, что способствует уменьшению окисления сусла.

Осветление сусла положительно влияет на ход брожения и формирование букета. Вина, полученные из хорошо осветленного сусла, имеют более гармоничный вкус, развитый аромат, отличаются лучшей прозрачностью и стабильностью.

Хорошее осветление вина способствует:

1. медленному и качественному брожению;
2. более полному и качественному сохранению ароматических веществ.

Чем выше температура брожения, тем меньше взвесей должно содержать сусло.

В зависимости от назначения получаемого виноматериала и технологических условий применяют различные методы осветления сусла.

Отстаивание

Это основной и наиболее широко применяемый способ. Он обеспечивает многосторонний технологический эффект и приводит к формированию благоприятных свойств сусла.

Осветление сусла в процессе отстаивания основано на способности дисперсных систем разделяться на составные фазы в поле сил тяжести. При отстаивании оседают содержащиеся в сусле взвеси, а также дополнительно образующиеся осадки нерастворимых соединений.

Отстаивание виноградного сусла сопровождается физическими процессами, связанными с адгезией, флокуляцией, седиментацией, а также биохимическими превращениями. Происходят окислительные и другие химические реакции.

Таким образом, отстаивание имеет своей целью не только осветление, но и созревание сусла и удаление из него значительной части нежелательной микрофлоры.

Продолжительность процесса зависит от назначения и состава сусла, содержания в нем взвесей и микроорганизмов и колеблется от 8 до 14 ч, температура должна быть 8–10 ºС.

Для лучшего осветления отстаиванием в сусло вводится суспензия бентонита до получения концентрации 0,5–3,0 г/дм³.

Одно из основных условий нормального осветления сусла при отстаивании – исключение его забраживания. Для исключения этого эффекта применяют сульфитацию и охлаждение перед отстаиванием или комбинацию этих двух приемов.

Применение сульфитации основано на способности SO 2 (диоксида серы) угнетать жизнедеятельность микроорганизмов, в том числе дрожжей и бактерий.

В настоящее время применяют сжиженный диоксид серы, который вводят в сусло в определѐнном количестве. Дозировка SO 2 зависит от качества перерабатываемого винограда, назначения сусла, его состава и содержания в нем микроорганизмов.

При переработке кондиционного винограда, идущего на приготовление ординарных вин, дозировка не превышает 120 мг/л.

Сусло из высококачественных сортов винограда, предназначенное для получения марочных столовых вин и шампанских виноматериалов, не сульфитируют.

Отстаивание сусла в основном производят в отстойниках периодического действия: деревянных, железобетонных, металлических.

После окончания процесса отстаивания осветленное сусло снимают с осадка (декантируют) и перекачивают в емкости или специальные бродильные аппараты для последующего брожения.

Центрифугирование (сепарирование)

Применяют реже отстаивания, в основном в тех случаях, когда по технологическим условиям исключается возможность сульфитации, например в производстве коньячных и шампанских виноматериалов.

В отличие от отстаивания, при котором помимо осветления происходят ферментация и созревание сусла, центрифугирование обеспечивает только отделение взвесей.

Наилучшие результаты получают при применении центрифуг, работающих в атмосфере инертных газов.

Электросепарирование

Это способ осветления сусла в потоке, основанный на прохождении через слой сусла пузырьков водорода, образующихся в результате электролиза воды, содержащейся в сусле, при напряжении электрического тока 20–30В. Твердые частички, взвешенные в сусле, прилипают к пузырькам и всплывают вместе с ними на поверхность, образуя плотную шапку, которую удаляют.

Процесс осуществляют в потоке, пропуская сусло со взвесями через специальный аппарат – электросепаратор.

Электросепарирование обеспечивает достаточно полное осветление сусла и предохраняет его от окисления кислородом воздуха, но производительность процесса невелика.

Брожение сусла

Спиртовое брожение – основной технологический процесс виноделия.

При брожении виноградного сусла создаются благоприятные физико-химические условия для распределения активных дрожжевых клеток в бродящей среде, а также для массо- и теплообмена.

Скорость и ход брожения существенно влияют на качество вина. Более высокое качество вин формируется в условиях медленного брожения, при котором меньшее количество ценных ароматических и вкусовых летучих веществ выделяется из сусла в атмосферу, лучше сохраняется сортовой аромат, уменьшаются потери спирта.

Биохимические процессы, происходящие при брожении сусла

При производстве вин непрерывно совершаются сложные физико-химические и биохимические процессы. Принципиально важными являются глубина прохождения реакций, количество и природа образующихся продуктов, от которых будет зависеть приобретение вином тех или иных особенностей в аромате и вкусе.

Из биологических процессов, происходящих при сбраживании с участием микроорганизмов, целесообразно выделить основные.

Спиртовое брожение

Спиртовое брожение представляет собой простейшую форму биологического механизма, обеспечивающего получение энергии из питательных веществ. Оно осуществляется ферментативным путем с образованием этанола и углекислого газа.

Суммарное уравнение спиртового брожения может быть представлено в следующем виде:

ГЛЮКОЗА + 2 Н 3 РО 4 + 2 АДФ → 2 ЭТАНОЛ + 2СО 2 + 2 АТФ + 2Н 2 О

При сбраживании субстрата происходят глубокие изменения его химического состава. Наряду с главными продуктами метаболизма дрожжей – спиртом и диоксидом углерода, при спиртовом брожении из сахаров образуются также вторичные продукты, роль которых весьма значима в формировании аромата и вкуса вина. К числу вторичных продуктов относятся:

• пировиноградная кислота – основной промежуточный компонент для синтеза любых продуктов брожения. Не участвуя в образовании сенсорного профиля непосредственно, она является обязательным начальным элементом для образования всех дальнейших продуктов;
• глицерин – один из возможных метаболитов дрожжевой клетки. Образование глицерина связано с глицеропировиноградным брожением, которое происходит в начале спиртового брожения, обуславливая своего рода пусковой период его, период индукции. При глицеропировиноградном брожении из молекулы гексозы образуется одна молекула глицерина, что сопровождается появлением одной молекулы ацетальдегида или пировиноградной кислоты. Глицерин существенно влияет на качество напит ка, его аромат и стойкость, участвует в окислительно-восстановительных процессах. Будучи поверхностно-активным веществом, улучшает игристые свойства вина. Может являться источником коллоидных помутнений;
• ацетальдегид – промежуточный продукт спиртового брожения. При концентрации в напитке выше порога чувствительности придает аромат, напоминающий незрелые зелѐные яблоки. Высокие концентрации ацетальдегида в вине могут вызвать ощущение затхлого запаха;
• уксусная кислота – основной компонент летучих кислот. Она в относительно большом количестве содержится в соке фруктов (30–70 мг/л), но также образуется при окислении уксусного альдегида. Чрезмерное еѐ количество может говорить о возможности микробиологического загрязнения среды;
• ацетоин – образуется при синтезе диацетила или 2,3-бутандиола. Он вносит свой вклад в накопление продуктов кетонового ря да, чрезмерное суммарное накопление которых придаст напитку неприятные ацетоновые тона;
• янтарная кислота – синтезируется при глицеропировиноградном брожении. Может достаточно интенсивно накапливаться на ранних стадиях брожения. Янтарная кислота обладает специфическим привкусом и может влиять на сенсорный профиль продукта;
• лимонная кислота – обладает резким кислым вкусом. Она содержится в плодах, не дошедших до технической зрелости (в случае плодово-ягодного виноделия);
• изоамиловый спирт – продуцируется дрожжами как в процессе брожения, так и в аэробной фазе жизнедеятельности. Доля его среди высших спиртов может достигать 90 %;
• изопропиловый спирт – при большом разведении обладает приятным маслянисто-цветочным ароматом. Из всех высших спиртов у него самая большая пороговая концентрация по аромату – 500 мг/дм³;
• эфиры – в зависимости от структуры имеют фруктовый, сладковатый или цветочный аромат. В концентрациях ниже порога ощущения придают напитку приятный аромат, при повышенной концентрации отрицательно сказываются на органолептических свойствах, придавая дрожжевой, подобный растворителю запахи.

Образование вторичных продуктов брожения схематично изображено на рисунке 1. Факт спиртового брожения реализуется благодаря искусственно селекционированным дрожжам.

Дрожжи рода Saccharomyces различных штаммов размножаются с разной скоростью, имеют разную бродильную активность, спорообразующую способность, устойчивость к повышенной или низкой температуре.
Между отдельными микроорганизмами, в том числе между дрожжами одного и того же вида, может наблюдаться антагонизм.

Дрожжи, имеющие более высокую скорость размножения, вытесняют из среды дрожжи с меньшей скоростью размножения. При внесении дрожжей чистой культуры в нестерильное сусло они вытесняются дикими дрожжами, если последние имеют большую скорость размножения. В таких случаях применение дрожжевой чистой культуры не дает желаемых результатов.

Для успешного применения чистой культуры необходимо, чтобы количество дрожжевых клеток, вносимых с разводкой, намного превышало содержание в сусле диких дрожжей. Если это требование не выполняется, дрожжи чистой культуры не успевают размножиться и практически не принимают участия в брожении, так как средой овладевают дикие дрожжи. В связи с этим необходимо, по возможности, наибольшее удаление дикой микрофлоры из сусла перед внесение чистой культуры дрожжей, т. е. основательное осветление сусла.

Рисунок 1 — Образование побочных продуктов брожения

Яблочно-молочнокислое брожение

Яблочно-молочнокислое брожение приводит к превращению яблочной кислоты в молочную (выход около 60 %). Оно сопровождается также выделением диоксида углерода и образованием небольших количеств пировиноградной кислоты, диацетила, ацетоина и 2,3-бутиленгликоля.

Яблочно-молочнокислое брожение вызывается молочнокислыми бактериями Lactobacillus , Leuconostoc или Pediococcus .

Механизм яблочно-молочнокислого брожения приведен на рисунке 2.

Рисунок 2 — Механизм яблочно-молочнокислого брожения

В результате яблочно-молочнокислого брожения несколько повышается рН сбраживаемого субстрата, поскольку степень диссоциации молочной кислоты несколько ниже, чем у яблочной.

В современных условиях винодельческого производства наличие молочнокислых бактерий рассматривается как негативный факт, а при производстве сброженных яблочных соков (плодово-ягодное виноделие) – как вполне нормальный и иногда даже регламентируемый.

Таким образом, учитывая как положительные («сглаживание, умягчение» вкуса), так и отрицательные аспекты (неуправляемость и непредсказуемость) процесса яблочно-молочнокислой ферментации, необходимо подавлять жизнедеятельность молочнокислых бактерий путем стерилизации сусла и сока, поддержания соответствующих санитарных условий.

Уксусно-кислое брожение

Уксусно-кислый механизм брожения (рисунок 3) может реализовываться в случае микробиологического загрязнения сусла, что недопустимо.

Рисунок 3 — Механизм уксусно-кислого брожения

Данное брожение вызывается бактериями Acetobacter aceti , являющимися облигатными аэробами, способными окислять этанол и образовывать до 11 % уксусной кислоты.

При недостатке этанола уксусно-кислые бактерии окисляют уксусную кислоту до СО 2 и Н 2 О. Они могут окислять и другие многоатомные спирты (глицерин, маннит, сорбит). Сахара ими окисляются в соответствующие кислоты: глюкоза – в глюконовую, галактоза – в галактоновую. Некоторые виды уксусно-кислых бактерий способны превращать молочную кислоту в ацетоин. Винная, янтарная, яблочная и другие кислоты могут служить им источником питания.

Уксусно-кислое брожение используется при производстве уксуса. Наличие бактерий в вине в присутствии кислорода может привести к серьѐзному заболеванию напитка.

Технологические процессы, происходящие при брожении сусла

Влияние температуры на ход брожения Температура оказывает существенное влияние на ход брожения сусла.

При повышенной температуре:

• 27–32 0 С скорость брожения увеличивается;
• выше 33 0 С происходит массовое отмирание дрожжевых клеток;
• при 37–40 0 С брожение прекращается и получаются «недоброды». Содержат остаточный сахар, который создает благоприятные условия для развития посторонних микроорганизмов;
• повышается интенсивность выделения пузырьков СО 2 , которые выносят из сусла ценные ароматические вещества (эфирные масла);
• вследствие активации автолитических процессов виноматериалы в большей степени обогащаются летучими кислотами, альдегидами, азотистыми веществами; как следствие, такие вина склонны к помутнениям, болезням.

При заниженной температуре:

• 10–12 0 С брожение идет очень медленно и сахар, как правило, полностью не выбраживается (если не используются специальные хладоустойчивые штаммы), в результате наличие остаточного сахара может привести к заболеванию вина;
• уменьшается титруемая кислотность виноматериала вследствие большого выпадения плохо растворимых солей винной кислоты (винного камня).

Оптимальная температура при производстве марочных столовых вин составляет 14–18 С (таблица 1 ).

Таблица 1 — Влияние температуры на длительность брожения

Температура брожения зависит:

• от количества выделяющейся при брожении тепловой энергии;
• от потери теплоотдачи через стенки бродильных емкостей.

Величина теплоотдачи зависит:

• от площади поверхности, приходящейся на единицу объема бродящего сусла;
• от коэффициента теплопроводности материала резервуара;
• от температуры окружающего воздуха и скорости его движения;
• от способа ведения процесса;
• от аппаратурного оформления.

Способы брожения виноградного сусла

• Стационарный способ брожения . Определенный объем сусла сбраживается от начала и до конца в одной бродильной емкости: бочке; железобетонном, металлическом или пластиковом резервуаре. Динамика такого брожения характеризуется наличием трех резко разграниченных периодов брожения, что тесно связано с концентрацией активных дрожжевых клеток в бродящем сусле и скоростью их роста.

• Начальный период дробления. Лаг-фаза соответствует приспособлению дрожжей к условиям окружающей среды. Происходит разбраживание. Благодаря высокому содержанию кислорода, питательных веществ, отсутствию спирта дрожжи быстро размножаются.
• Период бурного брожения. Экспоненциальная фаза. Соответствует интенсивным метаболическим процессам, происходящим в клетке. Для этой фазы характерны:

1. наибольшая скорость процесса;
2. выделение большого количества СО 2 ;
3. выделение большого количества тепловой энергии;
4. образование обильной пены.

При данном способе сусло постепенно обедняется сбраживаемыми углеводами и другими веществами, усвояемыми дрожжами, и обогащается продуктами брожения.

Функция размножения дрожжей подавляется быстрее, чем их бродильная способность.

• Период затухания брожения Фаза замедления роста. Характеризуется тем, что концентрация активных дрожжевых клеток в среде уменьшается вследствие их отмирания. Такой способ целесообразно реализовывать в небольших емкостях, имеющих значительную удельную площадь поверхности (90–100 см²/дм³); например, в деревянных или пластиковых бочках. Благодаря чему обеспечивается хорошая теплоотдача и температура бродящего сусла чрезмерно не повышается.

Недостатки метода стационарного брожения в небольших емкостях:

1. значительная продолжительность периодов забраживания и затухания брожения;
2. неполное использование бродильных резервуаров (заполняют на 2/3);
3. потребность в большом количестве бродильных емкостей;
4. требует большого количества производственных площадей;
5. затрудняет контроль за процессом брожения.

• Доливной способ брожения . Обеспечивает ведение процесса в больших резервуарах без принудительного охлаждения.

Ферментацию ведут в железобетонных, металлических и других емкостях.

Способ состоит в том, что брожение реализуют в одной емкости, но брожение идет не в постоянном объеме исходного сусла, а при периодических доливках новых его порций.
В таких условиях:

1. бродящая среда периодически пополняется питательными веществами;
2. концентрация продуктов брожения уменьшается;
3. температура бродящего сусла понижается.

В первую порцию свежего исходного сусла, поступающего в бродильный резервуар, вводят разводку чистой культуры дрожжей.

Затем, когда брожение достаточно разовьется и станет бурным, начинают добавлять через определенные промежутки времени новые порции исходного сусла.

Чем выше температура исходного сусла, чем выше температура окружающего воздуха, чем больше вместимость бродильного аппарата и чем хуже его теплопроводность, тем меньшими порциями исходного сусла, но более часто проводят доливку бродильного резервуара.

Схемы ведения брожения доливным способом:

1. в резервуар – дрожжевая разводка + 30 % исходного сусла;
2. через двое суток – еще 30 % сусла;
3. через двое суток – остальная часть (40 %) до объема рабочей вместимости резервуара.

1. дрожжевая разводка + резервуар заполняется на 50 % его вместимости;
2. через двое суток – до 75 % его объема;
3. еще через четверо суток – до 87–88 % его объема;
4. позднее – до рабочего объема.

1. дрожжевая разводка + 40 % объема резервуара заполняется;
2. через двое суток – до 70 % объема;
3. через двое суток – до рабочего объема.

Преимущества стационарного способа:

1. уменьшение продолжительности периода забраживания;
2. уменьшение уровня максимально возможной температуры
3. вследствие доливок исходного сусла;
4. уменьшение скорости брожения за счет искусственного понижения концентрации клеток в среде, разбавляемой свежим суслом;
5. отпадает необходимость в искусственном охлаждении;
6. уменьшение расхода дрожжевой культуры.

• Способ непрерывного брожения. Процесс ведется в условиях контролируемого потока бродящего сусла. В таких условиях среда постоянно обновляется, улучшаются условия питания дрожжевых клеток, они долго остаются в активном состоянии.

Расход сахара на рост и размножение клеток уменьшается, а на спирт увеличивается.

Для брожения непрерывным способом используются спиртоустойчивые штаммы дрожжей чистой культуры.

Свежее сусло вводится в бродящее (накопившее уже ≈ 5 % спирта), что уменьшает возможность жизнедеятельности посторонних микроорганизмов. При непрерывном способе брожение ведется в обедненной кислородом и богатой спиртом среде.

Вследствие непрерывного движения бродящего сусла часть дрожжевых клеток уносится из бродильного аппарата, но одновременно происходит прирост биомассы. Поэтому концентрация клеток остается практически постоянной.

Для брожения сусла применяют аппараты, состоящие из нескольких последовательно соединѐнных между собой емкостей.

В резервуарах создается определенная градация (ступенчатость) со става бродящей среды и физиологического состояния дрожжевых клеток.

Преимущества способа:

1. высокая производительность;
2. меньший расход дрожжей;
3. меньший расход сахара на рост и размножение дрожжей;
4. возможность плавно регулировать химические и физические
5. параметры системы;
6. обеспечение хороших санитарно-технических условий процесса;
7. сохранение сортового аромата и полноты вкуса.

Недостатки способа:

1. сложное аппаратурное оформление;
2. использование установок только в период сезона виноделия;
3. возможность использования только однотипного сырья;
4. необходимость иметь большие площади виноградных насаждений одного сорта.

• Брожение в условиях повышенного содержания диоксида углерода . Способ основан на подавлении размножения дрожжей и регулировании хода процесса брожения высокими концентрациями СО 2 в бродящей среде.

Размножение винных дрожжей в сусле прекращается при концентрации СО 2 17 г/л, а для полной остановки брожения необходима

Концентрация СО 2 более 22 г/л. Брожение этим способом проводят в прочных металлических резервуарах, рассчитанных на повышенное давление. Скорость брожения регулируют за счет повышения или понижения давления, развивающегося внутри бродильных резервуаров в результате выделения углекислого газа из бродящего сусла.

Брожение ведут с малой скоростью, обычно при температуре +18 0 С и давлении, близком к 500 кПа, на протяжении 20–30 суток с применением пылевидных штаммов дрожжей. Для ускорения брожения давление в бродильном аппарате периодически сбрасывают, при этом осевшие дрожжи переходят во взвешенное состояние и перемешиваются со средой, что способствует активации процесса.

Виноматериалы, полученные по этой методике, отличаются (по сравнению с другими методами) следующим:

1. в них в два раза меньше высших спиртов;
2. больше редуктонов;
3. лучше восстановительные свойства;
4. при выдержке в них меньше повышается окислительновосстановительный потенциал;
5. вина получаются малоокисленными;
6. хорошо выражен сортовой аромат.

• Брожение на наполнителях . Способ основан на активации процесса за счѐт сорбции дрожжевых клеток на поверхности инертных к суслу и вину твердых тел (насадок).

Интенсификация брожения происходит за счет:

1. повышения концентрации питательных веществ, адсорбируемых на поверхности насадки;
2. равномерного распределения дрожжевых клеток в среде;
3. ускорения выделения СО 2 .

В качестве насадок применяют различные материалы:

1. с достаточно развитой поверхностью;
2. инертные к суслу и вину;
3. не ингибирующие жизнедеятельность дрожжей.

Примером может служить специально обработанная древесная стружка (бук, дуб).

• Брожение на мезге . Брожение на мезге применяют в производстве красных вин, а также некоторых белых креплѐных вин, отличающихся большой экстактивностью.

При брожении на мезге преследуются следующие цели:

1. сбраживание сахаров;
2. экстрагирование фенольных, азотистых и других веществ из кожицы и семян.

В отличие от сусла, мезга имеет значительно меньшую подвижность и представляет собой двухфазную систему. Поэтому процесс брожения на мезге более сложен по аппаратурному оформлению и проводится в ином технологическом режиме.

Для обеспечения достаточного экстрагирования фенольных ароматических и других веществ из кожицы и семян процесс проводят при температуре 28–30 0 С.

При пониженной температуре:

1. недостаточная окрашенность виноматериалов;
2. недостаточная экстрактивность виноматериалов.

При повышенной температуре:

1. при 36 0 С активность дрожжей сильно снижается;
2. вина получаются сильно окрашенными;
3. мало выражены сортовой вкус и аромат;
4. при 40 0 С дрожжи отмирают, спиртовое брожение прекращается, ускоряется развитие болезнетворных микроорганизмов.

При прочих равных условиях цвет вина тем интенсивнее, чем выше температура брожения.

Условие для хорошего экстрагирования – хороший контакт кожицы и семян с бродящим суслом.

Для реализации всех требований реализуют различные технологии.

• Брожение в резервуарах . Для реализации этой методики используют дубовые чаны, железобетонные и металлические резервуары, которые заполняют на 80 % от их вместимости свежей мезгой (рис. 12). Мезгу предварительно обрабатывают SO 2 в количестве 80–180 мг/л:

1. для подавления нежелательной микрофлоры;
2. ингибирования окислительных ферментов;
3. улучшения экстрагирования красящих веществ;
4. предохранения красящих веществ от выпадения в осадок.

Дрожжи чистой культуры вводятся в количестве 2–6 % от объема мезги.

При брожении в больших резервуарах (более 1000 дал) применяют искусственное охлаждение.

Для брожения на мезге используют открытые или закрытые резервуары и проводят в них брожение с плавающей или погруженной шапкой. Шапка – более или менее уплотненная масса твердых частиц мезги, всплывающая на поверхность бродящего сусла.

• Брожение в открытых резервуарах с плавающей шапкой. Бродящий субстрат перемешивают не менее 3–4 раз в сутки, погружая всплывающие частицы на дно аппарата. Погружение и перемешивание шапки необходимы:

1. для улучшения контакта с суслом;
2. для исключения развития в шапке уксусно-кислых бактерий.

В небольших чанах мезгу перемешивают ручными мешалками, в крупных – механическими или перекачиванием бродящего сусла насосом из нижней части в верхнюю – на шапку

В открытых чанах брожение происходит при более низкой температуре, чем в закрытых. При этом непосредственно под шапкой температура выше на 4–5 0 С, а концентрация сахара меньше на 3– 5 %, чем на дне резервуара.

Недостатки метода:

1. трудоемкость многократно проводимых погружений шапки;
2. невозможность использования емкостей для дальнейшего хранения вина.

Преимущества метода:

1. высокое качество вина;
2. хорошо развитый букет;
3. гармоничный вкус.

• Брожение в открытых резервуарах с погруженной шапкой. При этом способе твердые частички мезги не всплывают на поверхность, а удерживаются в сусле решетчатой или перфорированной перегородкой, расположенной на ¼ от верха резервуара. В этом случае шапка образуется под перегородкой и ее покрывает бродящее сусло, она поднимается вверх за счет давления поднимающегося наверх СО 2 .

Преимущества метода:

1. уменьшение опасности уксусно-кислого инфицирования;
2. снижение затрат на перемешивание мезги;
3. предотвращается окисление.

Недостатки метода:

1. меньшее извлечение красящих веществ;
2. сильное уплотнение твердых частиц под перегородкой (иногда для интенсификации процесса ферментируемый материал 1–2 раза в сутки перекачивают из одной емкости в другую).

Брожение в открытых и закрытых резервуаров с погруженной шапкой. Закрытые бродильные резервуары имеют крышки, снабженные гидравлическими затворами, которые устроены так, что образующийся в результате брожения диоксид углерода имеет свободный выход из резервуара, а проникновение в него воздуха исключается.

Брожение в открытых и закрытых резервуарах может проводиться с плавающей или погруженной шапкой.

Плавающая шапка все время находится в атмосфере диоксида углерода, в результате чего отпадает необходимость в многократном погружении и перемешивании шапки.

Преимущества брожения в закрытых резервуарах:

1. меньшая трудоемкость;
2. равномерное распределение температуры в объеме бродящей жидкости;
3. хорошие санитарно-гигиенические условия.

1 – открытый с плавающей шапкой; 2 – открытый с погруженной шапкой; 3 – закрытый с плавающей шапкой; 4 – закрытый с погруженной шапкой
Рисунок 4 — Схема резервуаров для брожения на мезге

Контроль спиртового брожения

Брожение контролируют для своевременного обнаружения отклонений от нормального его хода и принятия соответствующих мер для нормализации процесса.

Контроль состоит в регулярном (2–3 раза в день) измерении:

• температуры;
• содержания сахара;
• содержания спирта;
• титруемой и активной кислотности;
• микробиологического состояния виноматериалов.

Результаты измерения отражают на графиках, составляемых отдельно для каждого аппарата.

Причины отклонения от нормального хода брожения:

• слишком низкая температура;
• слишком высокая температура;
• слишком высокая сахаристость начального сусла;
• слишком большое содержание диоксида серы;
• слишком большая кислотность вследствие развития посторонней микрофлоры;
• малая активность дрожжей.

Признаки отклонения от нормального хода брожения:

• уменьшение или прекращение выделения СО 2 ;
• стабилизация концентрации сахара в бродящей среде;
• понижение температуры.

Меры, предпринимаемые для восстановления нормального брожения:

• улучшение температурных условий;
• внесение 1–5 % по объему разводки активных дрожжей (привычных к сернистому ангидриду);
• проветривание «недоброда» путем открытой переливки или аэрированием;
• проветривание при излишке сернистой кислоты;
• специальные меры лечения, если вино подверглось патогенному микробиологическому воздействию.

Вино – древний напиток, который пользуется неизменной популярностью. Готовят его из винограда, а также из . Но по-прежнему, и профессиональные виноделы, и виноделы-любители отдают предпочтение виноградному вину.

Приготовление вина в домашних условиях даёт возможность получать качественный натуральный продукт, поэтому многие с удовольствием пробуют свои силы в виноделии. Хорошее виноградное вино полезно для организма, но пить его надо умеренно.

Процесс же приготовления вина состоит из нескольких важных этапов и по времени занимает от 40 до 100 дней. Важнейший период создания хмельного напитка - брожение, которое можно разделить на три этапа: забраживание, бурное и тихое брожение.

В ходе брожения формируется вкус, аромат, цвет будущего вина, его качество, полезные свойства. Поэтому во время брожения необходимо уделять особое внимание винной заготовке и всем процессам, протекающим в будущем вине. Малейшая оплошность может привести к тому, что все усилия и надежды пойдут насмарку.

Особенности процесса

Для того чтобы в винной заготовке (мезге или соке) начался бродильный процесс, необходимы дрожжевые грибки. Пекарские дрожжи не подойдут. Для виноделия используют природные (дикие) дрожжи, живущие на поверхности ягод (их много на ягодах винограда), чистые дрожжевые культуры, которые используют при промышленном производстве вина, или готовят закваску.

Самая доступная в домашних условиях. Приготовить ее просто: 100 г изюма из тёмного винограда надо залить двумя стаканами кипячёной воды (+35 0), добавить 50 г сахара, размешать. Важно: мыть изюм нельзя! Поставить ёмкость с заготовкой в тепло. Забродившую закваску добавляют в мезгу. Хранят готовую изюмную закваску не более 5 суток.

Многие виноделы, особенно когда делают домашнее вино не из винограда, перестраховываются, добавляя в мезгу горсть качественного изюма, который является источником диких дрожжей.

Брожение – это результат расщепления сахара, находящегося в винной заготовке, на спирт и углекислый газ.

Для отвода газа на бродильную ёмкость устанавливают водяной затвор (гидрозатвор). Это может быть промышленное изделие, самодельное устройство или медицинская резиновая перчатка. Затвор не только отводит винный газ, но и защищает винную заготовку от контакта с воздухом.

Температурный режим

Важную роль в производстве вина играют температурные условия. Наиболее благоприятные температуры для брожения винного материала (мезги, сусла) – 18–20 о С. В помещении, где бродит сусло, не должно быть резких скачков температуры, так как такие тепловые изменения негативно влияют на жизнедеятельность дрожжевых грибков.

В помещении также не должно быть сквозняка, а на содержимое бродильной ёмкости не должен попадать солнечный свет. Если винный материал бродит в стеклянной таре, то её необходимо укрыть тёмной тканью.

Если производство домашнего вина приходится на осенний период, то ёмкости с суслом лучше располагать в помещении, которое можно отапливать. Это позволит поддерживать необходимый тепловой режим вне зависимости от погодных условий.

Брожение – это биохимическая реакция, во время которой выделяется тепло. В результате разложения сахара температура сусла может ощутимо повышаться. Стоит учитывать, что это может привести к негативным последствиям: когда температура сусла приблизится к 30 °С, может произойти стремительное испарение спирта, которое приведёт к появлению горьковатого привкуса.

Обычно это происходит в период бурного брожения. Поэтому важно постоянно контролировать температурный режим, чтобы не пропустить такую ситуацию.
Если температура сусла увеличивается, необходимо его принудительно охлаждать. Для этого, если есть возможность, временно снижают температуру в помещении. Можно бродильную ёмкость поместить в таз с водой или укрывать тканью, смоченной в холодной воде.

Этапы брожения

Период брожения можно разделить на несколько этапов. Брожение в правильно подготовленной винной заготовке начинается уже через 6–12 часов. С начало первого этапа, который называют бурным брожением. Оно сопровождается интенсивным бурлением, на поверхности появляется пена, слышно характерное шипение выходящего газа (вино играет).

Поэтому бродильную бутыль рекомендуют заполнять винным материалом не более, чем на 2/3, чтобы пена не могла перекрыть гидрозатвор. Углекислый газ, который не будут иметь выхода, может не только сорвать затвор, но и разорвать тару. Чтобы избежать такой неприятности, винную заготовку перемешивают несколько раз в сутки. Срок бурного брожения от 4 до 8 суток.

После этого начинается период тихого брожения. Сусло будет бродить, пока дрожжи не переработают весь имеющийся сахар. Срок тихого брожения зависит от многих факторов, но один из главных – содержание сахара в сусле. На бродильной ёмкости должен быть установлен качественный водяной затвор.
Сколько будет бродить винная заготовка при оптимальных условиях? В среднем тихое брожение длится 20 дней. За это время сусло светлеет, на дне ёмкости скапливается осадок. Определить завершение этого этапа можно по прекращению выделения газа (отсутствию пузырьков). Этот момент нельзя пропустить, чтобы вино не перестояло на осадке, так как это повлияет на его вкус.

Когда домашнее вино готово, его надо аккуратно снять с осадка (например, с помощью шлангочки от капельницы). При необходимости профильтровать. Пробовать на вкус. На этом этапе можно скорректировать вкусовые качества вина. Если молодое вино кисловатое, то можно добавить сахар по своему вкусу, чтобы его было приятно пить.

Хмельной напиток наливают в чистую тару, ставит гидрозатвор, чтобы обезопасить от скисания и переносят в прохладное место, где вино будет находиться от 30 до 45 дней. Этот этап называют дображиванием, он завершает созревание напитка.
Вино считают созревшим, когда в нём полностью прекратилось брожение и образование осадка (органические и минеральные).
Чтобы проверить готовность (созревание) напитка, наполняют пару бутылок из неокрашенного стекла, закрывают их витой, оставляют в тепле на 10 дней. Если напиток за это время не изменился, остался прозрачным, без осадка, то его разливают по бутылкам. Если произошли изменения, то вино должно ещё дображивать.

Остановка брожения

Брожение – процесс довольно капризный, для его успешного протекания необходимо строгое соблюдение всех технологических условий и норм.

Малейший сбой может привести к тому, начавшееся . Чтобы спасти винный материал и не утратить шанс получить качественное вино, в кратчайший срок процесс надо возобновить.

Что можно сделать, если брожение остановилось?

Как остановить брожение в готовом напитке

Молодое вино – особый продукт. В нём есть немало бактерий и микроорганизмов, способных неожиданно начать активную деятельность, в результате чего возобновится процесс брожения. Причиной внезапной активности могут стать температурные колебания или другие факторы. В результате готовое вино, находящееся на хранении, надо срочно спасать. Проблема в том, что визуально сложно определить, что напиток снова начал бродить.

Чтобы избежать такой неприятности, многие виноделы в домашних условиях стабилизируют молодой напиток при помощи:

• пастеризации;
• закрепления спиртом;
• криостабилизации.

Именно брожение определяет качество, вкус и аромат вина. Если вы строго придерживались технологии, то когда придет время пить готовое вино собственного производства, результат вас не разочарует.