Вы находитесь здесь: Главная > Влияние условий среды > Влияние кислородного режима

Влияние кислородного режима

Херес отличается от большинства других типов вин тем, что его специфические особенности формируются под воздействием хересных дрожжей при доступе воздуха. Хересные дрожжи являются факультативными анаэробами. После окончания брожения они образуют пленку на поверхности вина при доступе кислорода воздуха.

Как указывалось выше, для обозначения состояния дрожжей, вызывающих в вине изменения, характерные для хереса, Шандерль предложил название — окислительная стадия.

Несмотря на то, что еще в 1886 г. Ганвен впервые показал, что кислород является одним из основных факторов, необходимых для развития дрожжей в окислительной стадии, исследования кислородного режима хересных дрожжей были начаты относительно недавно.

В 1948 г. исследованиями Н. Ф. Саенко установлено быстрое исчезновенiие кислорода, растворенного в вине по мере образования хересной пленки. В пробе, отобранной из-под сплошной пленки, обнаружены лишь следы кислорода.

На большое значение молекулярного кислорода в окислении этилового спирта в уксусный альдегид указал и М. А. Тер-Карапетян.

В 1953 г. Форначоном были опубликованы результаты исследований по вопросу влияния газообразного кислорода на процесс хересования. При посеве хересной пленки в сосуды с различным соотношением величины воздушной камеры и вина им было показано, что в вариантах с содержанием воздуха в 4 и даже в 10 раз больше, чем вина, не обеспечивалось нормальное развитие пленки (бутылки после посева пленки закрывались пробками и заливались парафином). На основе опытов с варьированием содержания кислорода в газовой камере над пленкой в сосудах и бочках Форначон пришел к выводу, что оно должно быть не ниже 2%. Дальнейшее доказательство зависимости накопления уксусного альдегида от наличия кислорода в среде было получено в результате экспериментов со встряхиванием суспензий хересных дрожжей в вине с содержанием 14% об. спирта. В атмосфере обычного воздуха за 3 часа образовалось 0,4-0,6 мг уксусного альдегида на l мл вина. В атмосфере чистого азота, то есть в анаэробных условиях, образование уксусного альдегида не имело места.

Встряхивание смеси с предварительно добавленным уксусным альдегидом в анаэробных условиях приводи-ло к его исчезновению.

Форначон высказал предположение, что в анаэробных условиях хересные дрожжи превращают уксусный альдегид в этиловый спирт и уксусную кислоту согласно уравнению:

хересные дрожжи превращают уксусный альдегид в этиловый спирт и уксусную кислоту

хересные дрожжи превращают уксусный альдегид в этиловый спирт и уксусную кислоту

В 1957 г. С. О. Сапонджян и Х. С. Геворкян доказали, что при отсутствии молекулярного кислорода в среде рост пленки и хересование вина не происходит.

П. В. Ивлев также считает, что от содержания кислорода в газовой камере в значительной мере зависит интенсивность процесса хересования. Им установлено, что оптимальная концентрация кислорода для процесса хересования — 21-50%. Однако очень высокое содержание кислорода (около 100% ), а также очень низкое (6%) ведут к ослаблению энергии дыхания дрожжей.

Интересные исследования по вопросу интенсивности хересования вина в зависимости от кислородного режима проводились в 1966 г. Н. Ф. Саенко. Были поставлены опыты в условиях свободного и ограниченного доступа воздуха, а также без доступа воздуха. Автор наблюдала более интенсивное накопление альдегидов в варианте со свободным доступом воздуха. Максимальное содержание альдегидов (1020 мг/л) было отмечено на 25-й день после пленкования. Затем содержание альдегидов стало снижаться и к концу опыта составило 433,4 мг/л. Что касается варианта с ограниченным доступом воздуха, то максимум накопления (1100 мг/л) был достигнут позже — на 48-й день. Снижение альдегидов в первом варианте автор объясняет усиленной вегетацией дрожжей, образовавших мощную пленку, и улетyчиванием при свободном доступе воздуха. При ограниченном доступе воздуха пленки тоньше, более продуктивные и стойкие.

В третьем варианте, где сосуд по условиям опыта был изолирован от поступления кислорода, после накопления альдегидов в количестве 250 мг/л процесс практически прекратился. На основании полученных результатов автор рекомендует проводить хересование в условиях ограниченного доступа кислорода воздуха путем применения деревянных шпунтов с небольшими отверстиями, закрытыми ватной пробкой, как это принято на Симферопольском винзаводе.

А. А. Преображенский, исследовал газообмен хересных дрожжей в разработанной им установке для хересования виноматериалов в потоке. Автор считает, что определенное им содержание кислорода в газовых камерах секций аппарата (от 7-10,2%о) является оптимальным для ведения процесса, так как обеспечивало нормальную жизнедеятельность клеток пленки. В работах, посвященных исследованию содержания растворенного кислорода в вине при хересовании в герметически закрытых установках, А. А. Преображенский и Б. М. Корнелли установили, что для накопления в вине 750-830 мг/л альдегидов необходимо 4-6 мг/л кислорода.

Исследование кислородного режима и ОВ-потенциала при хересовании виноматериалов в стационаре по принятой технологии показало, что в этих условиях невозможно управлять обменом веществ хересных дрожжей с целью получения продуктов их жизнедеятельности (альдегидов и др.) в необходимом количестве. Причиной этого является прежде всего неблагоприятный кислородный режим. Исследования влияния содержания кислорода в надвинном пространстве и растворенного кислорода в вине, а также ОВ-потенциала на процесс накопления альдегидов проводилось Б. Я. Авербухом при помощи газохроматографического, полярографического и потенциометричеекого методов анализа.

На рис. 12 показано, что рост пленки происходит при высоком уровне Eh (от 400-415 мв). В это время в газовой камере относительно достаточно кислорода. По мере образования пленки содержание кислорода в газовой камере снижается, а вместо него накапливается СО2. Это объясняется тем, что поступление О2 не успевает обеспечить потребность всех клеток на дыхание; СО2 накапливается в большем количестве, чем вытесняется воздухом.

Р и с. 12. Изменение ОВ-потенциала, содержания кислорода, растворенпого в вине, кислорода в надвинном пространстве и альдегидов в процессе хересования.

Р и с. 12. Изменение ОВ-потенциала, содержания кислорода, растворенного в вине, кислорода в надвинном пространстве и альдегидов в процессе хересования.

В результате этого наступают неблагоприятные условия для жизнедеятельности хересных дрожжей. Что касается содержания растворенного кислорода в вине, то по мере образования пленки оно падает. Снижение концентрации кислорода в надвинном пространстве и отсутствие растворенного кислорода в вине ведет к падению уровня ОВ-потенциала системы. Однако следует отметить некоторое запаздывание в падении Eh по сравнению со снижением содержания растворенного О2 и кислорода в газовой фазе. Так, напримнер, на 29-30-й день с момента пленкования содержание растворенного О2 в вине снизилось до нуля, в надвинном пространстве осталось всего 5,4%о О2, но уровень ОВ-потенциала был еще высокий — 395 мв. Тем не менее в последующие дни наблюдалась резкое снижение Eh вина. Из графика также видно, что существует определенная зависимость между концентрацией О2 в газовой камере, Eh вина, с одной стороны, и накоплением альдегидов, с другой стороны. При содержании кислорода в пределах 1% накопление альдегидов прекращалось. Уровень Eh вина при этом ниже 300 мв. Когда восстановительные условия доминируют, наблюдаются случаи падения содержания альдегидов.

Проведенные исследования содержания кислорода в надвинном пространстве различных вариантов дали нам возможность сделать следующие наблюдения:

а) в надвинном пространстве содержится О2 свыше 2% и СО2. Это обеспечивает нормальный ход процесса хересования;

б) содержание кислорода снизилось до 1%, В газовой камере накопилась значительное количество СО2 (порядка 20%). В этом случае накопление альдегидов прекращается. Однако достаточно ввести кислород, что-бы процесс возобновился;

в) если процесс хересования протекает в герметических емкостях, то при продувании газовой камеры кислородом может накопиться СО2 значительно больше, чем в обычных условиях.

А. И. Волошина и Т. Ф. Михальченко рекомендуют проводить аэрацию вина под молодой хересной пленкой, что ведет к повышению содержания кислорода в среде и тем самым к усилению альдегидообразования.

В последнее время усилия ученых и специалистов-виноделов направлены на изыскание возможностей управления процессом хересования с целью получения хересных виноматериалов ускоренными способами при сохранении их качества. В качестве одного из основных параметров регулирования процесса выбирается кислородный режим.

Так, например, В. К. Ломакиным и Б. Я. Авербухом были предложены способ и установка для хересования виноматериалов в потоке.

Установка состоит из цилиндрических реакторов, соединенных в два замкнутых циркуляционных контура (описание установки будет приведено ниже). В лабораторных условиях показано, что непрерывной подачей кислорода возможно вести процесс на высоком и относительно стабильном уровне накопления альдегидов (рис. 13). Б. Я. Авербухом исследована динамика потребления кислорода хересными дрожжами путем учета количества кислорода, поступавшего в газовую камеру, и определения кислорода, оставшегося не потребленным хересными дрожжами газохроматографическим методом.

По разнице узнавалось потребление кислорода дрожжами (табл. 14) .

Рис. 13. Изменение ОВ-потенциала и содержания альдегидов при хересовании виноматериалов в потоке.

Рис. 13. Изменение ОВ-потенциала и содержания альдегидов при хересовании виноматериалов в потоке.

 

Таблица 14. Динамика потребления кислорода хересными дрожжами при хересовании в потоке

Таблица 14. Динамика потребления кислорода хересными дрожжами при хересовании в потоке

Приведенные в табл. 14 данные дают представление об интенсивности среднесуточного потребления кислорода хересными дрожжами. Установленный оптимальный кислородный режим основан на непрерывном введении в надвинное пространство реакторов первого контура 7 мг кислорода на 1 см2 хересной пленки в сутки и второго контура — 4 мг на 1 см2 пленки. При этом в виноматериале все время находится растворенный кислород, что способствует значительному ускорению процесса.

По мнению ученых, хересная пленка состоит из неоднородных клеток. В обычных условиях хересования виноматериалов в бочках только дрожжи, контактирующие непосредственно с воздухом, оказывают влияние на окислительные процессы. Поверхностные клетки перехватывают весь кислород воздуха, а клетки нижних слоев голодают, так как под сплошной пленкой растворенного в вине кислорода нет.

С другой стороны, известно (И. А. Хмель, И. С. Коршунов, 1966), что клетки потребляют только растворенный в жидкой среде кислород. Учитывая, что растворимость кислорода в жидкости невелика, необходимо обеспечить поступление кислорода в таком количестве, что-бы скорость растворения кислорода была бы не меньше скорости потребления его дрожжами.

В этой связи представляют интерес опыты по интенсификации процесса хересования, проведенные Г. И. Козубом, Б. Я. Авербухом. А. С. Максимовой, М. А. Корейша и Т. А. Мануйловой, с введением кислорода в виноматериал разными дозами. С этой целью баллоны емкостью 22 л (удельная поверхность хересной пленки 33,0 см2/л) были заполнены виноматериалом на 80%о их объема. После посева хересных дрожжей и образования сплошной пленки из баллона через дозатор в виноматериал стали подавать кислород из расчета 0,5, 1,0 и 1,5 мл в 1 мин., что соответствует 2,4, 4,7 и 7,1 мг кислорода на 1 л виноматериала в 1 час.

В процессе исследования определяли содержание альдегидов в виноматериале в двух зонах баллона — в середине и под пленкой, содержание кислорода, растворенного в вине (на полярографе), и кислорода в надвинном пространстве газохроматографическим методом.

На рис. 14 показана динамика накопления альдегидов при введении кислорода разными дозами и при отъеме -доливке виноматериала. В варианте, где скорость поступления кислорода была 1,0 мл/мин., процесс хересования проходил интенсивно. За 24 дня из-под пленки было снято 27,5 л хересного виноматериала, или 152,8% по отношению к исходному объему, причем уровень накопления альдегидов в среднем слое был наиболее высоким. При скорости 1,5 мл/мин. получено 28,3 л (157,2%о) при более низком содержании альдегидов в среднем слое. Значительно меньше получено хересного виноматериала в варианте с дозой кислорода 0,5 мл/мин. (7 л, или 39%) при еще более низком уровне альдегидов.

Рис . 14. Динамика образования альдегидов при введении различных д03 кислорода в вино, отъеме и доливке виноматериала.

Рис . 14. Динамика образования альдегидов при введении различных д03 кислорода в вино, отъеме и доливке виноматериала.

Показатели, полученные при хересовании со свободным доступом воздуха (контроль), приближались к предыдущему варианту с минимальной дозой введения кислорода.

При скорости поступления кислорода 1,0 и 1,5 мл/мин. содержание растворенного в вине кислорода находилось соответственно в пределах 2,7-4,6 мг/л и 3,9-6,2 мг/л. В варианте с наименьшей дозой введения кислорода растворенный в вине кислород содержался в следах на всем протяжении опыта. Содержание кислорода в надвинном пространстве при скорости 1,0 мл/мин. колебалось от 19,7 до 24,1%, при скорости 1,5 мл/мин. содержание кислорода было выше и в конце опыта доходило до 42,6%о.

Качество виноматериала, снятого из-под пленки при скорости поступления кислорода 1,0 мл/мин, значительно выше остальных.

Таким образом, установлено, что наиболее эффективной дозой введения кислорода в виноматериал является 1 мл/мин. (4,7 мг/л виноматериала в час), при которой образование альдегидов и формирование хересных свойств происходит интенсивно и стабильно.

При исследовании поточного режима работы установок различной конструкции автор стремился сохранить уровень растворенного в вине кислорода, установленный в опыте с добавлением кислорода в вино и количестве 1 мл/мин.

Кислород в установках вносился с доливным виноматериалом, который предварительно насыщался воздухом, а также поступал в виноматериал при отъемах.

Образование альдегидов и формирование хересных свойств в поточных установках при таком уровне растворенного в вине кислорода происходило также интенсивно и стабильно.

Освоение рекомендованных для внедрения на Яловенском хересном заводе установок Н. Ф. Саенко в настоящее время осуществляется с использованием указанных выше параметров по кислородному режиму, обеспечивающих оптимальный ход процесса хересования.

Одновременно с целью управления альдегидообразованием в виноматериалах, хересующихся в бочках и резервуарах поточных установок, на заводе широко применяется введение воздуха в вино. Установлено, что в резервуарах, в которых процесс хересования идет недостаточно интенсивно, а в ряде случаев затухает, введение воздуха в вино обеспечивает постоянное накопление альдегидов; за 30-40 дней в виноматериале достигается необходимый уровень альдегидов. При этом физиологическое состояние дрожжей заметно улучшается, значительно увеличивается процент живых и почкующихся дрожжевых клеток. Хересные виноматериалы, приготовленные таким способом, не уступают в качестве образцам, получаемым по обычной технологии.

  • Digg
  • Del.icio.us
  • StumbleUpon
  • Reddit
  • Twitter
  • RSS

Оставить комментарий

Вы должны быть авторизованы, чтобы оставить комментарий.